薄煤层机械化开采成套设备的改进与应用

段旭刚

（阳煤集团二矿调度室， 山西 阳泉 045000）

引言

我国煤炭资源极其丰富，分布范围广泛。其中，薄煤层在我国煤炭资源中占据重要地位。据统计，我国薄煤层可采储量约占煤炭总可采储量的19%，且我国84.2%的煤矿区均分布有储量丰富的薄煤层[1]。除赋存量可观外，我国薄煤层中的煤炭资源煤质相对较好，加之我国中厚煤层煤炭资源因长期开采而日益匮乏，因此薄煤层的开采受到广泛关注。但由于薄煤层工作面作业环境差、空间小、劳动强度大及经济转化效益低等一系列缺点，使得当前我国薄煤层产量仅占据我国原煤总产量10.4%左右，这一比例远远低于薄煤层储量所占比重。因此，针对薄煤层工作面开采特性，改进现有的机械化开采成套设备对于提高薄煤层煤炭资源的开发、解决我国能源紧张的局面具有重要意义。

1 目前初选开采设备配套情况

山东某煤矿为薄煤层机械化开采的首个煤矿，总体地质构造简单，其工作面选取的回采煤层为石炭系太原组煤层，该煤层在工作面内起伏平缓及断层构造较少。其开采煤层倾角平均为3°，变化范围为1°～8°。此外，其开采煤层底板平均标高－390m，标高范围为－380～－400 m，该煤层的可采厚度平均约为1 m，厚度范围为0.8～1.25 m。由于该煤层的普氏硬度为3，故其煤质较硬。该开采煤层中含有砂岩和黄铁结核矸石条带[1-2]。该煤矿某工作面开采设备配套如表1所示。

2 机械化开采成套设备存在的问题

1）由于该开采煤层的煤质较硬，且所使用的采煤机自重偏轻，故采煤机在煤层回采过程中晃动剧烈。这将直接导致采煤机上的螺丝和螺母由于震动而松动，且采煤机截齿的磨损和破坏程度也较为严重。从而在影响工作面回采效率的同时也提高了设备维修及维护成本，带来了大量生产安全隐患。此外，因采煤机与工作面开采状况不匹配造成了各种保护频繁启动，从而导致了采煤机上的磁力启动器频发故障，检修周期长且检修困难。

2）选用的液压支架仅能够单架控制而不能够分组或成组推移，且所选用液压支架的操作空间过小，致使支护效率低下，影响整体进度。

3）所选用的运输机过煤量有限定条件，块度较大的煤很难通过。采煤机的自重较轻和通过空间狭小使得在工作面推进过程中不能够使运输机顺利卧底。

表1 初次选型主要设备配套

3 机械化开采成套设备的改进措施

1）改进后的采煤机选用MG180/420－BWD型采煤机，该采煤机自重及功率相较之前均有所增加，保证了其工作时的机身稳定性及工作性能良好。

2）改进后的液压支架选用电液控的液压支架。该改进措施在充分考虑到了薄煤层开采支护强度后，也尽量减小其尺寸以增加人行空间，此外也提高了操作可靠性及支护效率。通过支架控制器、自动化操作界面、传感器、电液换向阀等功能单元成功实现了对液压支架的远距离控制[2]。

3）改进后的成套设备选用新型组合开关，该类开关采用快开门结构，且检测形式为光电检测。其集无机械辅助触点功能、一体化模块功能、照明功能、无控制回路接插件功能、进口开关隔离功能等于一身。此外，该类开关采用CAN总线通信技术，该通信技术具有强大的抗干扰性能。其开关接触器的机械部分和保护电路板被融为一体。

4）改进后的刮板输送机，为保证输送机链环的抗拉强度和大块度块煤能够通过，采用中双链设计的刮板输送机，立环被设计为椭圆型，且增加两链之间的距离至0.26 mm[3]，此种改进最大地限度地增加了其过煤空间。此外，采煤机导轨被设计在其后方，运输机的高度被有效降低，采煤机空间被有效增加。可伸缩垫架被设置在溜头以及溜尾，运输机运输效率因此得到了有效保证，减少撒煤量的同时提高了煤炭通过量。为解决运输机自重较轻、卧底量不够的问题，设计了抬底千斤顶，其卧底量得到了有效增加。

4 机械化开采成套设备的改进后的应用效果

改进后的机械化开采成套设备的使用效果相较改进之前得到了提高，其铲煤板、截割部和行走部等重要部件都得到了极大改进，能够更好地适应薄煤层开采的特殊条件。高质量滚筒及截齿的选用，减少了截齿磨损和增加了采煤机机身的稳定性。电液控液压支架最大程度提高了移架效率，大幅减少了检修时间。新型开关的选用减少了控制键盘受到干扰出现误操作的可能性，更加易于维护和操作。光电形式的检测，大幅提高了其使用寿命，且性能可靠、操作方便、极易维修和保养[3]。

改进后的机械化开采成套设备被成功应用于河南、山西等地区的煤矿中，其现场应用效果表明：此种改进措施更好地适应了薄煤层开采的特殊条件，在极大地提高了工作效率和机械化的同时减少了设备维护的时间和成本。改进后的机械化开采成套设备实现了高薄煤层自动化开采，保证了井下回采工作面高效安全的推进。

5 结语

薄煤层机械化开采成套设备改进措施在河南、山西等地区的煤矿中得到了广泛应用，极大地提高了工作效率和机械化，减少了设备维护的时间和成本，减轻了工作的工作强度和操作难度，从而保障了生产的安全性，提高了经济效益。