连续式采煤机的发展应用及配套设备.doc

连续式采煤机的发展应用及配套设备 赵长义 （甘肃煤炭工业学校 ）一 连续式采煤机的应用和发展概况连续式采煤机起源于美国，主要用于煤矿长壁采煤工作面煤巷快速掘进、房柱式采煤、边角煤的回收开采。从1949年美国利诺斯（LEE-NORSE）公司研制成功第一台连续式采煤机以来，已经历半个多世纪三个阶段的发展，到现在已日臻完善，其采掘工艺全面走向成熟，在美国、澳大利亚、等世界上先进的采煤国家，和我国机械化程度最高的神东等煤炭公司得到了广泛应用。近20年来，美国、澳大利亚、德国等国世界上采煤技术先进的国家和国内一些公司，为了提高采煤工作面的的产量和工效，在矿井长壁工作面上采取了一系列卓有成效的改革，从而形成了生产能力大、自动化程度高、安全可靠、开机率达95以上、工作面单产和工效成倍提高的新一代高效高产综采设备。为了保证综采工作面的正常接续，对巷道掘进速度提出了更高要求，工作面运输巷和回风巷掘进速度要求达到60100md。美国是使用连续式采煤机台数最多的国家。井工采煤产量的50是靠连续式采煤机生产的。长壁工作面的采区巷道、工作面平巷全由连采机掘进，平均日进尺60m,日产煤2000t，另有许多高产工作面日进达百米，月产超10万t.长期以来英国的井工开采一直以长壁为主，掘进巷道主要靠悬臂式掘进机，但自20世纪80年代后期到现在，使用连续式采煤机取得了良好效果。目前英国最大的RJBude公司拥有连续式采煤机80多台，使用连采机掘进进尺占总进尺的65。德国使用连续式采煤机在海底煤层开采已有40多年的历史，而且效益最好，曾有五个回采工作面保持了年产量200万t.在南非，有220台套连续式采煤机。其井工煤矿产量的90是连续式采煤机用房柱式开采的。我国在1976年开始引进连续式采煤机，到现在大体上可以分为三个阶段：第一阶段，20世纪80年代初，引进以单机为主，共引进32台，使用较好的是大同矿务局的大斗沟矿。1983年，在15平巷掘进中使用12CM11和12CM14型连续式采煤机，最高月产原煤3.5万t,年产30万t,平均日进30米，年进尺近万米。目前，这批设备由于多数不配套，掘进断面偏小，备件供应困难，维护管理跟不上等原因，基本上在生产线中已不使用。第二阶段：20世纪90年代，以配套引进为主。黄陵矿区和神东公司先后引进27台套，用于房柱式开采和长壁式工作面煤巷掘进，取得了优异的技术经济指标。据神东公司的统计，使用它比使用悬臂式掘进机每米成巷成本降低160元。第三阶段：2000年以来，我国神东公司大量引进美国JOY（久益）公司生产的12CM1510B、12CM1510D、和12CM2711D型等适合于中、坚硬煤层的第三代连续式采煤机及配套设备。2004年引了12CM15WHBM型掘锚一体化连续式采煤机。这些设备的引进和广泛使用，有效的提高了开采的机械化程度和井田煤炭资源回收，不断创出了煤炭开采的新记录。二连续式采煤机的配套设备及用途连续式采煤机的配套设备有：工作面运输设备、顶板支护设备、辅助作业设备和工作面供电设备。这些设备与主机组成了一套既适合于房柱式开采又适合于煤巷多头掘进的新型采掘设备。1.运输设备1).半连续运输系统设备:主要由运煤梭车、给料破碎机、可伸缩式胶带输送机和井下铲车等组成。梭车跟在连采机后面，在采掘工作面内短距离往返运送煤炭，一般配备23台；给料破碎机的作用是将运煤梭车转入的大块煤进行破碎，并均匀的将煤输入带式输送机，以满足带式输送机的运输能力及对块度的要求。可伸缩胶带输送机的作用是将煤长距离输送到井下煤仓。2）连续运输系统设备：由几台自移式刮板输送机或带式输送机串接组成。这些自移式运输机紧跟在破碎机后面承接煤炭，将连采机卸载到破碎机上破碎后的煤直接转运到可伸缩式胶带输送机上，形成连续运输，从而减少了因运煤车换车而造成的生产间断时间。连续运输系统使连续式采煤机真正实现了连续截割，并且连续运输系统及设备正在不断地改进和提高，来增强各各运转环节的机动性和灵活性，以适应多头巷道掘进工艺的需要。2.支护设备支护设备主要有自行式锚杆钻机、手持式锚杆钻机、单体液压支柱、履带行走式液压支架。自行式锚杆钻机既可用于煤巷掘进，又可用于房柱式采煤中钻眼安装锚杆，为连续式采煤机提供一个安全的作业场所；手持锚杆机主要用于当巷道遇到断层或其他地质构造，需要对局部顶板及时进行支护时打眼并安装锚杆；履带行走式液压支架用于房柱式采煤中代替锚杆支护，配合连采机作业，并和单体液压支柱一样，在回收煤柱时将采煤工作面与采空区隔开，为采煤机的工作维护通道和作业空间。此外还有新式的机载锚杆钻机，设置在连续式采煤机截割滚筒的后面，截煤与钻眼、安装锚杆可同时作业，组成掘锚联合机组。3.辅助作业设备有自行式胶轮铲车、履带式挖沟机等。铲车用来清理巷道和连采机采后留下的浮煤，便于连采机安全顺利生产，还可以完成煤炭的装、卸和长距离转运、小型设备的搬运拖动；挖沟机用于在有积水的巷道挖排水沟。当连续式采煤机退出掘进工作面后，履带式自行挖沟机即可进入工作面，在巷道的一侧快速切割出具有一定尺寸的水沟。4. 供电设备在连续式采煤机成套设备中 ，有连续式采煤机1台，装机功率为400533KW，电压等级我国为1140V，美国为950V；电缆梭车23台，每台装机功率45110KW，有采用直流电源，也有采用交流电源的； 锚杆钻机1台，装机功率为2060KW;给料破碎机1台，每台装机功率为100130KW。此外，还可设置挖沟机、履带自移式液压支架、单体支柱泵站等。全工作面的总装机容量约为6001000KVA，每个工作面配置12台容量为5001000KVA的移动变电站，并配以相应的控制开关。移动变电站设置在距离工作面200m以内通风良好的联络巷中，随工作面的推进而移动。二、连续式采煤机掘进工艺1、连续式采煤机的作业顺序连采机在掘进工作面的作业分为“切槽”和“采垛”两个工序，以切槽和采垛工序来完成巷道的掘进。如图2-4-6所示，在激光指向仪的导向下，首先定好采煤机的切槽进刀位置，进刀位置一般选择在巷道前进方向左侧，然后按照截割循环推进，当截割进尺达到要求（11m）后退机，这一工序称为切槽；切槽完成后，将连采机调整到巷道另一侧，截割完剩余部分的煤，这一工序称为采垛。 图 1 连续式采煤机作业顺序 2连续采煤机截割方式连续采煤机截割循环方式如图2-4-7所示。1）煤机运行到工作面后，首先将截割头调整升至巷道顶板，切入煤体，即升刀，扫去上一刀预留的200mm左右煤皮，即扫顶；2）将截割头降低200mm左右,向前切入煤体630mm左右，即进刀；调整截割头向下截割煤体，直至巷道底板，即割煤；3）煤机后退割完底煤，使巷道底板平整，并装完余煤，即拉底；4）将煤机截割头升起调整至巷道顶板接着进行下一个循环。采煤机完成从顶板到底板再到顶板这一过程就称一个截割循环。每一个截割循环工作面向前推进约630mm左右，这种截割循环反复进行，直到掘完一个循环，连续采煤机退出，锚杆机调机进行支护。截割时严格按照地测放线进行施工，为确保设备和人身安全，提高掘进速度，方便综采回采，截割时必须沿煤层底板掘进，严禁破顶割底。图 2连续式采煤机截割方式3、装煤工序及具体要求连续采煤机实现自行装煤。连续采煤机截割时，煤落入铲板上，铲板上的星轮连续运转，将煤装入刮板运输机内，刮板运输机将煤转运到后面的梭车车斗内。五、连续式采煤机在我国的应用前景目前连续式采煤机在我国的应用还不太普遍，但随着大规模的开采，适合长壁