采煤机选型的若干问题.doc

采煤机选型的若干问题 综合机械化长壁采煤技术的推广应用,成就了设备选型配套设计的一套方法。特别是在中厚、缓倾斜煤层,已达到了相当成熟的水平。由于煤层厚度、煤层倾角及采煤工艺的不同,对采煤机械设备的性能要求有所不同,而煤矿地质条件的变化范围又相当大,所以,作为综采设备配套设计核心内容之一的采煤机选型,必须面对和处理一些特殊的情况。1、薄煤层开采设备选用我国煤炭可采储量中,大约20%埋藏在薄煤层。这个比例在一些重要产煤地区还要高出很多,如山东薄煤层储量占41%、四川则高达55%。有些矿区的优质煤层埋藏在薄煤层下面,矿井生产能力的开发取决于薄煤层的开采。因此,薄煤层开采是影响煤炭工业全局的大问题。薄煤层的作业条件特别艰苦,而可供选用的高效采掘机械设备又相对较少,所以,薄煤层开采机械化是个紧迫的“老、大、难”问题。上世纪40年代出现的刨煤机,曾在欧洲为主的一些国家推广应用,可惜如今已风光不再。我国从上世纪50年代起,研制和引进了各式刨煤机累计近200台套,投入过不少人力、物力。刨煤机的一些特点和优点, 曾展现出一条解决薄煤层开采的途径。但刨煤机的推广应用一直不能令人满意。2000年以来引进全自动化刨煤机,情况有所改观,工作面平均日产达5617t,工效达192.5 t/工。刨煤机适用的工作面地质条件是:煤质比较松软,顶板和底板起伏少,没有断层等地质构造。刨煤机可采较薄的煤层,但在没有配备自动化液压支架的条件下,生产效率是比较低的。目前我国还不能制造自动化的成套刨煤机设备,而从国外购置和维修的费用都比较昂贵。这些都严重制约了刨煤机的推广应用。因受液压支架最低支撑高度的限制,目前刨煤机综采的实际采高可达1.01.6m。滚筒采煤机也可以达到这个采高范围,而螺旋钻采煤机的采高则可降低到0.6m左右,但螺旋钻采煤机要求采用特殊的采煤工艺和设备配置,而其工作面产量和效率却不能与长壁综采相比,因而不宜作为首选。薄煤层滚筒采煤机有爬底板和骑溜槽两种结构型式。爬底板采煤机在工作面输送机和煤壁之间的机道上运行,机身较低,最小采高可降到1.0m。把牵引传动部设置在工作面端头,截割滚筒在工作面上穿梭运行,最小采高还可以进一步降低。但是,爬底板采煤机对底板起伏的适应性比骑溜槽采煤机差,容易发生歪斜、偏转、啃低、飘底等故障。这些情况也是刨煤机经常发生和需要处理的故障。骑溜槽采煤机没有这些问题,但最小采高一般很难降到1.1m以下。因为都受到液压支架最小支撑高度的限制,两种滚筒采煤机的实际采高范围可说是差不多少。所以,骑溜槽滚筒采煤机的品种和使用台数比爬底板滚筒采煤机多得多。综合考察上述各点,就薄煤层开采设备选型的合理性而言,优先序列应为:骑溜槽薄煤层滚筒采煤机、爬底板滚筒采煤机、刨煤机和螺旋钻采煤机。薄煤层工作面的作业空间狭窄,操纵和维护的作业难度都比较高。因而,设计上必须做到结构紧凑、使用可靠、操纵自动化程度较高。目前MG系列已有近10个薄煤层采煤机品种可供选择,装机功率最大已达455kW。选型时应注意与工作面输送机生产能力相匹配,有配合关系的结构尺寸相互适应。传动结构的设计和选用的材料、冷却技术措施等应是关注的重点。2、厚煤层开采设备选用想尽量采用技术成熟的中厚煤层采煤设备开采厚度大于3.5m的煤层,于是出现了分层开采的采煤工艺。根据煤层厚度和顶板条件确定的分层开采采高,一般是2.5m左右。这是工人作业较方便的高度,也可按一般的要求选用中厚煤层采煤机。当煤层厚度比3.5m高得不很多,比如小于5m,尤其当分层开采有困难时,就可以考虑一次采全高。这样,工作面的产量和效率可以提高,而巷道掘进量可以大大减少。一次采全高时,工作面显现的矿压较强烈,煤壁会片帮大块煤。必须选用大功率采煤机和输送机,液压支架的支撑能力也要相应增强。我国大功率采煤机的研制比较薄弱,不能充分满足煤矿生产的需要。上世纪90年代以来一些局矿引进6LS3、6LS5、7LS6、SL500和EL300等型大功率电牵引采煤机,最大采高可达5.5m,最大装机功率达1860kW。我国MG系列目前已经开发出几个大功率采煤机品种,MG750/18152GWD型具有代表性,其最大采高可达5.2m,装机功率1815kW,整体技术水平也有很大提高,明显缩短了与国外先进水平的差距。厚煤层采煤机应该具备处理大块片帮煤的特殊功能。一次采全高厚煤层工作面,一般要在工作面输送机向顺槽输送机转载处设置破碎机。考虑到大块煤在采煤机机身下难以通过,会影响设备的正常运行,需要在采煤机朝回风顺槽的一端加设破碎机构。现在常用的破碎机构是装在摇臂上的滚筒,不带螺旋叶片,滚筒的位置可以升降调节。早期的产品,破碎机构由采煤机主电动机驱动,故障点较多,可靠性较差。现在破碎机构多由专设的电动机单独驱动。为了避免干扰采煤机的正常作业,破碎机构应该尽量紧凑,传动系统中常采用行星齿轮传动。厚煤层采煤机功率强大,操作难度也大,因此在操纵控制的自动化和故障预报等方面,技术要求都比较高。选用时应在这些方面予以关注。“综放”开采是我国厚煤层机械化开采的一大特色。“综放”即“综采放顶煤”工艺,就是用综采的方法回采厚煤层底部分层,而液压支架上面的顶煤则经支架窗口排放回收。如果煤层中硬或软,容易冒落,而顶板的岩性又属于、级,不易冒落,就可以考虑采用“综放”,缓倾斜煤层较适于“综放”的厚度是612m。用中厚煤层设备开采厚煤层,减少设备投资。“综放”工作面要使用特殊架型的液压支架,对采煤机的选型有影响。这种支架有排放顶煤的窗口,支架内设两台刮板输送机。靠近采空区的后部输送机承接放落的顶煤,其运输能力应满足放顶煤的要求;靠近煤壁的前部输送机,承接采煤机采出来的煤,两者生产能力要相匹配,结构上有配合导向的要求,相关尺寸要相互适宜。放顶煤支架应根据煤层的地质条件和煤质选型,对“综放”的产量、效率、作业安全有决定性影响,应慎重处理。3、倾斜煤层综采设备如果采用水平分层的工艺开采,倾斜煤层,设备选型就跟缓倾斜煤层一样,没有太多的特殊要求。但是,受许多条件的限制水平分层开采工艺不能普遍采用。倾斜煤层中,设备防倒、防滑是个特殊的问题。倾斜煤层工作面的上顺槽应按设防滑绞车,供设备装拆和设备防滑之用;液压支架应具备防倒、防滑装置。通常采用单向截煤工艺,采煤机只在向下行程中截煤,利用煤壁阻挡采煤机下滑;采煤机在向上行程中“空刀”返回,以确保生产安全。倾斜煤层采煤机在润滑、防滑等方面都有特殊的技术要求,也是选型时应该特别关注的技术要点。倾斜煤层采煤机应有较强的爬坡能力,所以牵引力要大,应设置防滑制动装置。煤层倾角略大于25时,有的矿上仍然使用缓倾斜煤层采煤机,或者只经简单改装。显然安全性较差,而且势必降低采煤机的生产能力。MG系列中已有适用于倾斜煤层的采煤机品种,MG200 /5002QWD型采煤机是功能较强的品种,已销往俄罗斯,可以适应倾角达45的煤层。4、短壁采煤机经过一段时期的开采之后,任何矿井都会出现不规则的矿段,不能进行长壁开采。“三下”(即铁路或重要公路下、江河湖泊等水体和城镇等重要建筑物下)往往也不宜长壁开采。短壁开采不可避免,因而短壁采煤机也就是必要的补充品种。MG系列已有不少短壁采煤机品种,经过系列化设计,装机功率分200kW、250kW 和300kW 三个档次,采高范围可达2.04.0m。煤壁长度,即工作面长度可达30m,这类采煤机机身很短,在机身中央有一个装在摇臂上的滚筒,可以左右摇摆,摆角达310,在工作面上穿梭运行。它移植了长壁采煤机的许多成熟技术,如无链牵引技术,同时又照顾到了自身的一些特殊要求。采用房式、房柱式和旺格维利开采工艺,工作面更短,一般不超过5m。针对生产条件,国外开发了连续采煤机,可以连续出煤,而不需要爆破和人工装载,因而具有创新意义。我国长壁综采发展很快,对矿井采掘协调、生产接续提出了更高的要求。而我国短壁开采设备的研发工作起步较晚,赶不上生产的需要。上世纪70年代以后,引进了JOY12CM等型号的连续采煤机,工作面回采率达70% ,工效超过120t/工。但连续采煤机适用于近水平煤层,要求顶板完整、底板稳定平整,应用有很大局限性。我国引进的连续采煤机大多用于掘进综采工作面的采准巷道,因其设备配套好,采掘合一,机动灵活,掘进效率比用悬臂式掘进机高34倍。对缓解矿井采掘失调,解决矿井生产能力起了很好的作用。但它毕竟是短壁采煤机的一个品种,不宜因此把它改性为掘进机或掘采机。选用短壁采煤机应注意相关设备的配置,如液压支架及运输设备等,方可达到较高的效率。我国上世纪80年代后,先从履带式行走支架和连续运输系统入手,开始研发配套设备,首台国产连续采煤机EML2340已于2008年9月完成井下工业试验。5、结语应该根据矿