复杂地质条件下采煤机的应用

（晋能控股煤业集团地煤青磁窑矿 山西 037007）

采煤机的运用主要目的在于提高采煤的效率和质量，在保证采煤整体效率的同时能有效提高采煤的安全性和稳定性。但是在采煤机运用的过程中仍然存在一系列的因素影响采煤机运用的有效性。本文主要分析现阶段采煤机运用中出现的主要问题，并提出相应的解决对策，以此来提高采煤机运用的有效性。

1.煤矿复杂地质条件分析

我国的矿区大多分布在复杂地质区，这些区域的突出特点在于地质上多以薄基岩、厚松散覆盖层中浅埋煤层为主，在这个区域中进行矿井开采存在一定的安全风险，例如矿井开采的过程中需要运用到大量的机械，在使用机械进行开采的过程中往往会影响到上覆岩层，导致上覆岩层发生移动和变形，而且上覆岩层的移动和变形还会带来其他的影响，例如岩层变形的位置正好处于煤层顶板岩层，则会导致该区域台阶下沉，严重时还会引起煤矿突水等问题，影响采煤的安全性。

因为我国的矿区大多位于复杂地质区，因此在这些区域进行矿井开采的过程中需要运用相应的安全管理手段来保证矿井开采的安全性和稳定性，但是在实际开采的过程中往往存在一些人为因素影响安全管理制度等的实行效率，这导致在煤矿开采的过程中会存在一定的安全隐患，如果不能及时进行相关的排查工作，还会导致在煤矿开采的过程中发生安全性事故，不仅会影响施工人员的人身安全，还会影响到煤矿开采的整体效率和质量，从而影响到煤矿的经济效益。

2.现阶段采煤机运用现状

(1)采煤机的工作机构

煤矿开采的过程中主要运用采煤机来完成截煤和装煤的工作，因此在实际运用的过程中对于采煤机的工作机构提出了相应的要求，具体要求如下：采煤机工作机构自身要具有一定的调节性能，即在使用的过程中可以根据不同的地质环境条件进行改变和调节。此外，采煤机还要具有低耗能的特性，保证其在使用的过程中可以充分运用煤壁的特性来降低能耗，从而有效降低在采煤过程中的成本投入。采煤机在运用的过程中还要能够进行装煤和自开缺口，同时在采煤的过程中还要求采煤机工作机构较高的机械效率，以此来提高采煤的效率和质量。最后，在运用采煤机的过程中要明确其运用的主要目的，即在于满足基本的生产需求，因此需要采煤机自身具有简单的结构，且在使用的过程中要保证其自身的使用性。

(2)滚筒式采煤机机械的技术现状

滚筒式采煤机自身所运用到的主要机械结构有截齿、滚筒和牵引机等等，下面主要分析不同结构的运用现状，以及其不同参数对于采煤机整体工作效率的具体影响。

首先是截齿，滚筒式采煤机机械自身运用到的截齿中，对于截齿刀体的材料有着明确的规定，即刀体材质必须为合金钢，而且在运用的过程中还要对合金钢进行一定的处理，从而优化合金钢的主要性能，提高其强度和韧性。

其次是滚筒，主要包含了对于滚筒直径、宽度、螺旋升角等的规定。现阶段在运用采煤机的过程中对于滚筒的直径有着明确的规定，要求滚筒的直径必须保持在0.65-2.3m的范围之内，而且在确定滚筒直径的过程中还需要充分考虑到煤层的厚度，一般情况下要求滚筒直径比煤层厚度小0.1m-0.2m。此外，在采煤的过程中还会运用到双滚筒采煤机，在确定双滚筒采煤机滚筒直径的过程中需要考虑到采高，这个过程中往往要求滚筒的直径大于最大采高的一半，这种规定的主要目的在于保证采煤机运用的效率，即保证采煤机在运用的过程中能一次采全高。在运用采煤机的过程中要明确滚筒的直径和滚筒内部容纳碎煤的空间呈反比，且最终还会影响到碎煤在滚筒内部循环和重复破碎的可能性。此外，在运用采煤机的过程中还要注重对滚筒宽度的设置，在这个过程中要求滚筒宽度要适应采煤机的截深，保证滚筒宽度和采煤机截深的一致性，以此来提高采煤机的工作效率。最后是对于螺旋升角在其运用过程中的实际需求，因为螺旋升角自身的大小和直径对于滚筒的装煤效果有着直接的影响，而且升角的大小和装煤的速度往往成正比，但是并不是要求升角越大越好，如果在使用的过程中一味注重加大升角，会导致煤块落到采空侧，而升角过小则会导致煤块的重复破碎程度严重。

最后是对于牵引机的具体要求。在使用牵引机的过程中要注重不同牵引形式的运用，现阶段常用的牵引形式有钢丝绳牵引、锚链牵引和无链牵引。现阶段，随着科学技术的发展，采煤机的运用技术和工艺也有了显著的发展，在其发展的过程中要注重对牵引机性能的改进和升级，这主要由于现阶段在运用牵引机的过程中存在着一系列的问题，例如在运用钢丝牵引机构的过程中会发生断绳的事故，而原因主要由于其自身的牵引力过小，而且这种牵引机构自身的局限性在于自身如果发生了断裂，进行重新连接的难度较大，因此现阶段在运用牵引机的过程中逐渐淘汰了钢丝绳牵引这种形式。现阶段，锚链牵引的方式被广泛运用于采煤的过程中。

3.工作面开采对于采煤机的技术要求

下面主要分析现阶段采煤过程中对于采煤机的技术提出的具体要求，在明确相关要求的基础上能有效提高采煤机技术改进和优化的效率和质量，从而提高采煤机运用的有效性。现阶段工作面开采对于采煤机的技术要求主要涉及到以下几个方面：

(1)牵引和制约

首先是对于牵引和制约的技术要求。在进行工作面开采的过程中，存在的实际情况为工作面倾角增大，因此需要采煤机自身具有良好的性能能克服上行的阻力以及摩擦力等等，此外，还需要采煤机能够克服其自身在运作的过程中产生的下滑分力，在这个过程中要明确工作面倾角和采煤机自身下滑分力的关系，即两者成正比。此外，还要求采煤机自身在运行的过程中能够提供制动力，以此来保证采煤机运行的稳定性，避免在使用的过程中出现下滑而影响其自身的安全性，甚至会影响到整个采煤过程的安全性和稳定性。

(2)润滑

此外，在运用采煤机的过程中对于润滑也有着明确的要求。在采煤的过程中依托润滑来实现齿轮转动系统的安全稳定运行，因此在开采的过程中需要齿轮和轴承等必须处于良好的润滑状态，这要求在采煤的过程中采用高效的润滑系统。

(3)装煤效果

最后，在采煤的过程中对于采煤机装煤的效果也有着明确的要求。从煤矿开采的整体角度分析，采煤机的装煤效果在一定程度上会影响到采煤机的生产效率和产量。

4.采煤机生产工艺的优化

(1)采煤机跟机自动化提高采煤效率

上述主要提出了采煤机在煤矿开采过程中运用的现状，在此基础上提出了煤矿开采的过程中对于采煤机性能的具体需求，因此在运用采煤机的过程中要注重对其自身技术进行改进和优化，以此来提高采煤的效率和质量。首先，需要通过实现采煤机跟机自动化来提高采煤的效率和质量。这是经过科学调查得出的具体结果，即自动化系统的运用能有效提高采煤的效率和质量。自动化系统中主要包含了数据转换器、角度传感器等不同设备，在采煤的过程中运用传感器来进行支架行程和工作阻力等不同数据的采集和分析，并将其反馈给主机，以此来保证采煤机的自动化进程。

(2)采煤机网络化优化采煤工艺

在运用采煤机的过程中要注重对采煤工艺的改进和创新现阶段运用到的采煤机往往运用到支架控制器来实现信号的获取和传递，以此来明确和规范采煤的流程，实现采煤机网格化能有效实现在复杂地质条件下采煤机运用的安全性和稳定性，同时保证采煤机工作效率和质量的提高，以此来提高采煤的效率，运用这种方式来提高采煤的机械化程度，以此来提高煤矿的经济效益。

(3)优化处理采煤机滚筒过煤高度

此外还要注重对采煤机滚筒过煤高度的优化处理。以MG240/300-WB采煤机实际工作为例，其在使用的过程中过煤高度以21cm为标准，而这一采煤机在使用的过程中仍然存在一定的不足，例如在使用的过程中会导致浮煤过剩，从而制约了相关工序的顺利推进，最终影响采煤机械的采出率和整体的生产效率。因此在运用采煤机的过程中要根据实际情况对其过煤高度进行调整和优化，主要优化方式在于加高机组滑靴部分，从而提高过煤高度，现阶段对于滚筒采煤机过煤高度的要求在于需要达到35cm以上，以此来保证采煤的效率和质量。

5.小结

本文主要从现阶段复杂地质条件之下运用采煤机的现状和运用过程中存在的主要问题出发，提出相应的技术优化的策略和方法，以此来提高采煤机运用的有效性。在实际开采的过程中技术人员要根据实际的采煤情况和具体需求来进行相关技术的选择，同时要注重对采煤机运用技术不断改进和优化，以此来提高采煤的效率和质量。加强对各种地质构造的数据综合收集与分析，为智能化采矿机械的发展提供了支撑，对将来5G、6G及基于大数据的智能装备普及应用打下一个良好基础。