综采机械化及配套装备在薄煤层开采过程中的正确选型和技术优化(马建华)

综采机械化及配套装备在薄煤层开采过程中的正确选型和技术优化
马建华
（淮北朔里矿业有限责任公司，安徽淮北235052）
【摘要】本文浅析薄煤层用综采设备的条件、薄煤层对使用采煤机条件的限制、薄煤层输送机对装备配套的要求、采煤机滚筒及相应的配套技术，以及采煤机与其配套装备的合理优化。

【关键词】采煤机；刮板输入机；薄煤层开采；技术优化
1引言
朔里矿已是资源枯竭的破产矿井，自然资源的大量的减少，剩余的煤炭快段大多为薄煤层，且都是不规则的边角快段，难以开采。

在当前的煤炭开采过程中，使用综采机组，往往会夹杂矸石，以致造成煤炭质量低下。

再者，使用成套的综采设备，开采起来效率也非常低，发挥不了应有的作用，经常要根据现场具体情况作以适当的调整。

因此，使用综采机组开采薄煤层，其配套机械化装备成为了技术的关键。

2薄煤层对使用采煤机条件的限制
在薄煤层的开采过程中，对采煤机除了要降低厚度之外，还要将整机的长度尽可能缩短，以适应工作面高低起伏的复杂条件，同时还要保证配套装备具有一定的最低工作高度。

再者，由于薄煤层赋存条件的限制，其变化也较大（如断层、夹矸、变薄带较多等），这时薄煤层开采采煤机截割坚硬矸石的机会比中厚煤层要多的多，所带来的震动、冲击也要比中厚煤层频繁和剧烈，所以，薄煤层开采对整机的结构也提出了更强更高的要求，特别是截煤部的结构强度与截割功率要求较高。

采煤机要有较高的整体结构强度和稳定性，才能适应薄煤层开采的特点和要求。

3薄煤层输送机对装备配套的要求
一般来说，用于薄煤层开采的输送机，有着与中厚煤层输送机截然不同的特点（如要求输送机的中部槽要低等）。

由于采煤机机身厚度变薄，从而使机身宽度加大，这就要求输送机的宽度也要相应增加，必须保证输送机的纵向重心线
与采煤机重心线相吻合。

否则，采煤机在割煤或矸石时，会产生很大的震动，使得配套设备工作起来也不稳定。

另外，当输送机加宽时，就需要解决以下问题：第一，支架设计时顶梁相应加长；第二，支架底座的设计时也要较薄；第三，支架上操纵阀的设置必须为增加行人空间提供便利；第四，在电缆架满足存放电缆水管的前提下，结构应尽可能的低且窄，以增加行人空间；第五，由于电缆架也需要降低，以防止支架底座非正常情况下与电缆架干涉。

4采煤机滚筒及相应的配套技术
根据薄煤层开采的特点，要求采煤机滚筒直径选择小些的，而由此带来了一系列问题又必须相应解决好，这样才能使滚筒装煤时达到良好的使用效果，发挥其采煤时的工作效率。

4.1滚筒直径、过煤高度、卧底量对装煤效果的影响
在薄煤层开采的过程中，需要采煤机的滚筒直径变小，由于滚筒直径减小后其螺旋叶片高度也要降低。

与此同时，由于薄煤机组割底矸的机会较大，也要求其截割头的强度较高，不能通过减小行星头截割头（即轮毂）直径的途径来提高叶片高度。

由于螺旋叶片高度降低（与中厚煤层大直径相比），使螺旋叶片对煤的推移面积（即迎煤面积）减少，从而造成了装煤非常困难。

另外，由于输送机本身的高度和保证一定卧底量的要求（一般要求不小于100mm），与较低的螺旋叶片高度形成鲜明的矛盾，这样只能通过改变滚筒的结构方式来加以解决。

根据实践经验，对此问题经过分析，采用以下措施可进行改进和解决：第一，在采煤机滚筒截割直径不变的情况下，主要改变螺旋叶片的高度；第二，通过改变滚筒螺旋叶片和截齿座安装的形式解决；第三，对采煤机摇臂结构的形式，提出了一些特殊的设计要求，即滚筒落下时摇臂下沿和输送机上沿之间仍有一定的距离（即过煤空间）。

若轮毂低于输送机时，则叶片推动的煤流被输送机侧面阻挡，这样就无法抛入输送机上面，所以该距离也制约着装煤的效果。

在影响采煤机的工作效率上，通过以上认真分析，考虑相互关联相互制约因素，主要在采煤机滚筒直径和结构形式、输送机高度、过煤空间、摇臂结构形式等方面进行综合的调整，如此改进后采煤机达到了有利于装煤的最佳效果。

4.2滚筒装煤与滚筒结构的关系
由于采煤机滚筒的装煤工作是靠滚筒上的叶片结构来完成的，所以叶片的
结构形式是解决装煤的关键因素，主要表现在如下四个方面：第一，应选择合理的螺旋叶片角；第二，应加大叶片尾翼板的外张角，以改变煤离开叶片时抛出的分速度和抛出角度（即弥补了叶片较低的不利因素）；第三，在滚筒直径不变的情况下，应增加叶片的高度，即增加叶片对装煤的包容面积；第四，通过改变截齿齿座在叶片上的固定结构，可使截齿侧面与叶片的迎煤面形成一个平面，以减小叶片对煤的摩擦阻力。

实践证明，通过以上几个方面的改造，就能够改善了滚筒装煤的效果，并起到了应有的目的。

4.3滚筒的转速与滚筒装煤效果关系
当滚筒转速较高时，其滚筒的线速度也就越大。

在装煤的过程中，煤被沿切线方向抛出，就不利于装煤；而滚筒转速较低时，滚筒的线速度小，在滚筒旋转过程中，煤被抛向输送机的分速度减小，使之不能抛向输送机上面，这样也不利于装煤。

同时，螺旋角度过大时，煤也易被沿切线方向抛出，角度过小时，煤被抛向输送机方向的速度减小，不能抛向输送机上面，也不利于装煤。

所以，滚筒转速和螺旋升角，这两个技术参数都与装煤相互关联的，只有选择合理，把握好这些参数的关系，才能在装煤的过程中达到较好的效果。

5采煤机及配套装备的优化
在薄煤层综采机械化装备的配套中，其机身的高度、输送机的高度，都与过煤高度的选择有关，也是薄煤层最低开采高度的决定因素。

名称的内涵：①机身高度，就是采煤机上平面到地平面的高度；②过煤高度，就是指输送机中板到采煤机机身下平面的高度，也是煤流及矸石通过的空间；③机面高度，主要取决于输送机的高度、过煤高度与采煤机机身厚度。

在薄煤层的采煤机开采中，为了降低机身高度，采用去掉底托架、机身各部件间用拉杆相连的结构方式，而驱轨轮改变突出机身布置，从而达到降低机身厚度的主要目的。

输送机高度在选择时，常常采用铸造封底结构，链环形式为中双链；对刮板及中部槽结构，则进行了特殊设计，也使其高度得到大大降低。

采煤机和输送机一经选定，其厚度和高度就无法改变，只有选择合理的过煤高度，这样才能使机面高度进一步降低。

而过煤高度的选择，则要通过对煤块和矸石块度大小的统计来选择确定，以保证其从采煤机身下能顺利通过。

只有这样，才能使配套后的机面高度降到最低，从而保证配套设备达到最低采煤高度的要求，并保证工作效率能较高的体现。

根据工作经验，我们在较薄煤层开采过程中，对装备配套、使用、各设备性能参数和配套参数进行有效地优化，这样才使薄煤层的最小采煤高度达到1.2m，也使得采煤机滚筒的装煤效率由原来的50％，提高到改后的90％左右。

6结束语
根据分析与实践经验充分表明，在薄煤层开采的过程中，一旦采煤机与主要运输设备选型确定，要想改变采煤机的开采高度，适应煤层自燃变化的要求，使煤炭得到全部回收，那么在滚筒直径确定后，就要尽量降低和调节螺旋叶片高度，并对输送及的链接作适当的降高调整，只有这样才能使装煤效率提高，以至于整机生产效率得到有效提高。

【作者简介】马建华(1962-)男，1985年毕业于淮北矿务局职工大学采矿工程专业，工程师，多年来从事综采机械的维修工作。