摘要：为保证采煤机能在复杂地质条件中实现连续快速推采，必须进一步规范采煤机的推采与采煤工艺，不断提高采煤工艺、采煤技术管理和实施水平。因此，通过分析煤矿复杂地质条件，针对连续采煤机在复杂地质条件下运行遇到的问题提出了优化措施，为采煤机在类似地质条件下快速推采、安全推采提供参考。
关键词：采煤机；复杂地质条件；安全；应用
1复杂地质条件下采煤机应用实例
1．1单向采煤机应用实例
某煤矿地质构造复杂，工作面倾角达25°，可采煤层储量较大，计划产量较大。这些工作面用的采煤机型号为MG650/1630-WD，行走部齿轨节距126mm。采煤工艺为单向采煤，即采煤机下行割煤，上行爬坡不割煤，平均日采10～14刀(工作行程)。通过对磨损的行走部齿轮进行观察、分析，可以断定:采煤机在下行割煤中行走轮的损耗远远小于采煤机空刀爬坡时的损耗。实地考察、分析可以初步判定:
1)采煤机在返刀上行爬坡时，速度较快，行走轮阻力较大，导致行走齿面产生点蚀齿面渗碳层磨损，进而出现齿面压溃现象。
2)齿轮啮合的不稳定，不完整。另外，行走轮与销排的中心距减小，这也会导致齿轮啮合的不正常，齿形磨损加大。
3)MG650/1630-WD型采煤机机重达90t，配对使用126mm节距的齿轨，齿轮模数m=40．13，而MG500/1330-WD型采煤机配对使用147mm节距的齿轨，齿轮模数为m=46．82，强度明显优于前者。根据经验，采煤机总功率超过1200kW的大倾角综采工作面，和采煤机配套的运输机销排节距应选用147mm或151mm及以上，可以大大增加设备的使用寿命和安全系数。
由以上分析得到:采煤机在走空刀情况下行走轮的损耗大于割煤行程的损耗。为了提高设备的使用效率，在采用双向割煤，上行割煤时牵引速度应适当减小;采用单向割煤时，上行空刀牵引速度减小到割煤速度的1～1．5倍。
1．2大角度俯仰采、大采高、大倾角工作面中采煤机应用实例
某煤矿2612工作面设计采高6．5m，工作面倾角达30°，俯仰采倾角达25°。工作面用的是MG900/2290-GWD型采煤机，该机自重150t，采高6．3m，为了保证采煤机的爬坡能力，选用150kW牵引电机，总牵引功率达300kW。采煤工艺采用上行不割煤，下行割煤的方式。为了提高大采高、重机身采煤机的爬坡能力，解决大倾角、大俯采、大采高的复杂工作面开采的难题，在MG2210GWD型采煤机基础上进行了大胆的创新和改进。
1)牵引电动机由原来的110kW增加至150kW，牵引力增加了30%，大大提高了采煤机的牵引能力。同时，采用大容量变频器，提高输出转矩的上限值，保证足够的牵引力和爬坡能力。
2)将采煤机煤壁侧支撑腿抬高，减缓俯采的影响，这一举措可调整范围比较小，要精确计算出支腿抬高量，避免效果适得其反。
3)改变采煤机导向滑靴与运输机销排的间隙，调整由于俯采影响的齿轨轮和销排的啮合性能。该项“特殊工况下采煤机导向滑靴的设计”获得中国煤矿机械装备有限责任公司“五小成果”二等奖。
4)调高泵箱采用前后两侧双吸油过滤器，可根据工作面情况进行调整，避免俯采导致的调高系统吸油困难的问题发生。
5)在采煤机平滑靴处安装梨形辅助装置，减小采煤机在行走中的阻力。
6)采用双液压制动器结构，分布在牵引电动机一轴和牵引轴处设置大制动力矩的液压制动器，保证采煤机大倾角停机时不下滑。
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在大采高、大倾角、大俯仰采工作面下工作的采煤机需要足够的动力进行爬坡采煤，能够安全的停机制动，通过以上措施使采煤机能够满足复杂地质条件下采煤的安全及高产高效的需求。
2采煤机生产工艺的优化
2.1采煤机跟机自动化提高采煤效率
调查中发现，在采煤机复杂地质条件下若使用SAC电液控制自动化系统可以提高采煤效率。该系统主要由红外线采煤机位置检测传感器行程传感器、支架控制器、隔离耦合器、数据转换器、角度传感器、网络变换器、压力传感器、等设备组成。支架控制器可以实时采集传感器数据，通过总线汇总到监控中心布置的主控计算机内，不同位置传感器采集不同位置支架的行程、工作阻力等数据信息，其作用是实现液压支架闭环控制量的监测并及时反馈给主机，使采煤机液压支架跟机自动化顺利有序进行。
2.2采煤机网络化优化采煤工艺
创新引领新发展，市场中新推出的采煤机依据支架控制器检测器获得采煤机相关信号传给集成的网络变化器位置识别，根据综采工作面作业的流程规程，确定采煤机运行到何位置时采煤机支架做出相应动作，被编成程序存入主控计算机中再发散到网络变换器中，主控计算机或网络变化器依据采煤机位置信息自动发出相关命令，指挥该支架控制器来完成规范工作，实现复杂地质条件与跟机自动化对应割煤工艺要求之间配合适应，以此提高生产效率、可以解放劳动力，增加企业利润。
2.3优化过断层的方式
梅花井煤矿生产中工作面地质复杂，掘进过程导致21条不同岩层发生断层现象，以F11断层落差最大，竟然达到3m。之前调查试验开采中，就存在过全岩段45m难处理情况。为了最快最有效通过该段，企业制定了详细施工流程、相关安全措施，班组教育对施工步骤、具体顺序、应该注意安全事项进行培训。对煤层变薄处采用起底打眼挑顶、爆破并逐步抬高输送机相关安全措施，使其支架顶梁设置能够抬起前头，并抬高输送机高度使其达到要求，使采煤机顺利过渡其复杂地质段。
2.4防尘水管电缆、拖拉优化采煤系统
在薄煤层复杂地质区域选择工作面时，常受采高限制，电缆、水管槽较小因素影响，若设计方案中采用相关设备随采煤机一同移动的方法，用U形卡固定不移动电缆以及防尘管路在电缆槽外侧，可以解决上述问题，调查中发现防尘管路中若能每隔15m设三通类建材，能便于插接机组设置防尘管，使得采煤机只对20m防尘管以及移动的电缆进行拖拉，以此成功加快采煤机运行速度，提高了工作面采煤产量。
2.5优化对过断层爆破布置方法
采煤生产中多采用多个循环一次爆破方式，用来处理全岩段断层，一次打眼深度设置为1.4m，以0.3kg装药量为标准量,炮眼进行五花形式，炮后及时拉超前架支护顶板等安全设施，使正常每班割煤量达到2个循环。为安全保护支架，立柱爆破前将PVC板放置在支架顶梁下进行吊挂，并设置空气卸压孔，来降低爆破冲击能量破坏，防止由于爆破产生飞矸等杂物，对支架立柱击伤影响其使用性能，来保护采煤设备设施。再者，由于PVC防护板质量较轻，人员进行移动吊挂较为方便，可以加快放炮程序，减轻了不良地质构造影响对工作面生产的破坏。
结语：
复杂地质条件下煤矿采煤机的快速、安全推采技术，对保证煤矿井下开采人员安全、工作面能够正常接续运行具有重要意义。在复杂地质条件下针对采煤机的应用和发展现状，对采煤机进行创新和改进是采煤业发展的不竭动力。
参考文献：
[1]马添虎.连续采煤机在复杂地质条件下掘进和支护技术管理[J].科技视界，2014（7）：35.
[2]王晓东.复杂条件下综放工作面快速安装技术[J].煤炭工程，2016（5）：68.
[3]聂伟雄，付龙.复杂地质条件下连续采煤机快速掘进的实践[J].陕西煤炭，2007（4）：145
论文作者:申健
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/4
标签：采煤机论文; 工作面论文; 地质论文; 条件下论文; 支架论文; 倾角论文; 断层论文; 《防护工程》2018年第36期论文;