礦井綜合機(jī)械化采煤技術(shù)研究

武暮睿

摘 要： 礦井綜合機(jī)械化采煤在厚煤層和特厚煤層中采用了大采高綜采技術(shù)和大采高綜放開(kāi)采技術(shù)，提高了工作面的單產(chǎn)效率，保障了礦井建設(shè)以及安全生產(chǎn)。本文針對(duì)我國(guó)煤礦綜合機(jī)械化采煤技術(shù)及其發(fā)展過(guò)程以及采煤設(shè)備進(jìn)行了闡述，對(duì)目前煤礦生產(chǎn)中經(jīng)常采用的綜合機(jī)械化化采煤方法進(jìn)行了研究。

關(guān)鍵詞：礦井 綜合機(jī)械化 采煤技術(shù) 采煤方法

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦生產(chǎn)技術(shù)不斷提高，綜合機(jī)械化采煤技術(shù)挑起了煤礦生產(chǎn)的大梁，它是礦井采煤的主要方式。

1 綜合機(jī)械化采煤概述

1.1綜合機(jī)械化采煤技術(shù)的發(fā)展

我國(guó)的煤炭綜合機(jī)械化采煤是從上世紀(jì)70年代開(kāi)始在山西大同礦務(wù)局同家粱礦第一次從德國(guó)引進(jìn)綜采設(shè)備進(jìn)行開(kāi)采的，它開(kāi)啟了我國(guó)綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)及裝備發(fā)展的先河。80年代，國(guó)內(nèi)首次引入綜放技術(shù)，并于1984年在沈陽(yáng)蒲河礦務(wù)局60m長(zhǎng)的工作面進(jìn)行了試驗(yàn)。之后，我國(guó)逐步自主研發(fā)了一系列成套的煤炭綜合機(jī)械化開(kāi)采工作面裝備，實(shí)現(xiàn)了普通綜采設(shè)備的國(guó)產(chǎn)化。30多年來(lái)，我國(guó)煤炭工業(yè)逐漸步入“安全、高效、潔凈”的健康發(fā)展快車道。無(wú)論是煤礦開(kāi)采技術(shù)，還是開(kāi)采裝備水平均得到顯著提升。尤其是近10年來(lái)，隨著我國(guó)綜合機(jī)械化技術(shù)及裝備的快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)出現(xiàn)了一大批年產(chǎn)千萬(wàn)噸的安全高效礦井，極大地改善了我國(guó)煤礦綜合機(jī)械化開(kāi)采面貌。近年來(lái)，我國(guó)煤礦綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)與裝備水平顯著提高，自主研發(fā)并成功采用了3.5～7.0m厚煤層大采高綜采技術(shù)，20m特厚煤層大采高綜放開(kāi)采技術(shù)，工作面開(kāi)采技術(shù)參數(shù)指標(biāo)有了大幅度的提高。同時(shí)，我國(guó)煤機(jī)裝備制造業(yè)取得長(zhǎng)足發(fā)展，開(kāi)采設(shè)備能力及設(shè)備可靠性得以提高。在電牽引采煤機(jī)，系列化液壓支架、大型刮板輸送機(jī)及大運(yùn)量、大運(yùn)距膠帶輸送機(jī)等關(guān)鍵設(shè)備的開(kāi)發(fā)上均取得了突破。

1.2綜合機(jī)械化采煤及其設(shè)備

綜合機(jī)械化采煤是指采煤工作面全部生產(chǎn)過(guò)程，包括破煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)、采空區(qū)處理及回采巷道運(yùn)輸、掘進(jìn)等全部機(jī)械化。

綜合機(jī)械化采煤主要的設(shè)備有采煤機(jī)、可彎曲刮板輸送機(jī)、自移式液壓支架。在采煤工作面，采煤機(jī)主要包含刨煤機(jī)和滾筒式采煤機(jī)兩種落煤機(jī)械。在我國(guó)比較常見(jiàn)的是能夠調(diào)高的雙滾筒采煤機(jī)?？蓮澢伟遢斔蜋C(jī)，它既是運(yùn)煤機(jī)械，同時(shí)也是移動(dòng)液壓支架的支點(diǎn)和采煤機(jī)運(yùn)行的導(dǎo)軌。自移式液壓支架主要包含支柱、底座、頂梁、千斤頂、液壓閥及擋矸裝置等。

綜合機(jī)械化采煤設(shè)備安裝要求所有采煤設(shè)備必須遵循特定的順序、空間進(jìn)行布局，才能發(fā)揮其技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

2 綜合機(jī)械化采煤方法的特點(diǎn)

隨著綜采設(shè)備性能的提升，當(dāng)前綜采方法在采煤范圍及工作面長(zhǎng)度方面發(fā)生了很大的變化，現(xiàn)主要有長(zhǎng)壁綜采方法和短壁綜采方法以及液壓支架放頂煤采煤方法。

2.1長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤方法的特點(diǎn)

長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤的特點(diǎn)就是根據(jù)設(shè)備能力，不斷增加推進(jìn)的長(zhǎng)度和工作面的長(zhǎng)度。通常綜采工作面長(zhǎng)度的增加，主要通過(guò)增加每刀切割的煤量來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可以降低工作面斜切及端頭作業(yè)時(shí)所耗費(fèi)的時(shí)間，來(lái)有效地增加煤的產(chǎn)量。工作面的長(zhǎng)度一般通過(guò)工作面最多的日產(chǎn)量或最低的成本來(lái)確定，通過(guò)增加工作面長(zhǎng)度可減少工作面搬家的次數(shù)。工作面的長(zhǎng)度是由回采巷道的掘進(jìn)、支護(hù)、輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度以及采場(chǎng)的地質(zhì)條件決定的。為了提高每刀煤的產(chǎn)量，要增加采煤機(jī)截深、減慢采煤機(jī)切割牽引速度、減少端頭作業(yè)輔助工序，以保證割煤速度與支護(hù)速度相匹配，從而從根本上提高效率和產(chǎn)量。

2.2短壁綜合機(jī)械化采煤方法的特點(diǎn)

短壁綜合機(jī)械化采煤的特點(diǎn)是與長(zhǎng)壁綜采體系在頂板支護(hù)、巷道布置、運(yùn)輸、通風(fēng)等方面相類似。工作面長(zhǎng)度在30～80m之間，雙滾筒采煤機(jī)進(jìn)刀采用單向割煤、中部斜切進(jìn)刀，單滾筒采煤機(jī)采用自開(kāi)切口往返切割一刀的方式進(jìn)刀，單機(jī)頭刮板輸送機(jī)需直角拐彎、側(cè)卸、端卸布置。其最顯著的特點(diǎn)是采煤工作面中的機(jī)械設(shè)備輕巧，設(shè)備的搬家與安裝速度較快。

2.3液壓支架放頂煤采煤方法的特點(diǎn)

礦井在開(kāi)采時(shí)，若煤層的厚度比較大，通常煤層厚度在6m至12m之間，最厚煤層可以達(dá)到20m。在開(kāi)采推進(jìn)過(guò)程中，要求開(kāi)采距離不能過(guò)大，當(dāng)開(kāi)采一定距離后，需將支架上方的頂煤放落，由輸送機(jī)送出，這種方法稱之為放頂煤采煤。象山西大同煤礦集團(tuán)塔山煤礦采用的就是這種采煤方法。該采煤方法的特點(diǎn)就是沿著煤層底板工作面開(kāi)采，利用礦山壓力以及人工方法將工作面上方的頂煤壓破，在采煤面向前推進(jìn)的同時(shí)，工作面后方，頂煤自動(dòng)垮落到輸送機(jī)上，運(yùn)送出工作面。

在采煤工作面內(nèi)，采煤機(jī)首先要進(jìn)行割煤和移煤，輸送機(jī)要自動(dòng)向前推移，當(dāng)推進(jìn)到一定的時(shí)間后停止割煤；這時(shí)需打開(kāi)支架頂部的放煤窗口，進(jìn)行放頂煤作業(yè)。要連續(xù)放頂煤直到出現(xiàn)矸石，這樣反復(fù)操作直到將頂煤全部放完，這個(gè)過(guò)程被稱為一次放煤。放煤完成以后，工作面繼續(xù)向前推移進(jìn)行開(kāi)采。

（1）放頂煤液壓支架的特點(diǎn)。放頂煤時(shí)，液壓支架除與一般支架的功能相同外，還必須具備放頂煤的功能。因此，要求支架后部的空間要大，以方便后位鋪設(shè)輸送機(jī)和實(shí)施放頂煤作業(yè)。在支架方面，我國(guó)自行研制的雙輸送機(jī)開(kāi)天窗四連桿鉸接液壓支架，與支撐掩護(hù)式液壓支架不同的是在掩護(hù)梁部位增加了放煤結(jié)構(gòu)，其構(gòu)成主要包含開(kāi)關(guān)裝置、控制系統(tǒng)、二次破碎設(shè)備及輸送機(jī)等。

（2）放頂煤方式。選擇放頂煤開(kāi)采方式是根據(jù)煤層與圍巖的存在方式?jīng)Q定的。目前，煤礦最常用的是一次采全高的放頂煤采煤方式。它是沿著煤層底板布置放頂煤工作面，當(dāng)開(kāi)采面推進(jìn)到一段距離后，開(kāi)始進(jìn)行放頂煤作業(yè)。一般適用于厚度為6m至12m的煤層。其主要的優(yōu)勢(shì)在于生產(chǎn)能力大、單產(chǎn)高、操作方法簡(jiǎn)單、準(zhǔn)備工作少、開(kāi)采成本低、適應(yīng)煤層厚度變化的能力比較強(qiáng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著煤礦開(kāi)采逐漸走向機(jī)械化、規(guī)模化和集約化，采用綜合機(jī)械化開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行煤礦開(kāi)采，提高了開(kāi)采的效率和生產(chǎn)能力。綜合機(jī)械化開(kāi)采推動(dòng)了現(xiàn)代采煤朝著高產(chǎn)高效的方向發(fā)展，為煤炭企業(yè)獲得了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

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