煤矿综合机械化采煤工艺探究

樊占军

(龙煤七台河矿业有限责任公司新铁煤矿，黑龙江 七台河 154600)

综合机械化采煤机是一套实际应用功率和强度很高的机械设备，对于生产安全、质量、效率的提高有着极其重要的作用。其对每种设备机械使用都有着严格的工艺要求，为了提高安全生产率，应熟悉综合机械化采煤工艺操作。

1 煤矿综合机械化采煤工艺的机械装置

煤矿的机械化及自动化生产程度越来越高，集成液压、电气、机械的大型机械化采煤机，是煤炭开采行业中重要的机械装置。国内的大中小型煤矿最常用的采煤机是刨煤机和滚筒采煤机，目前，大部分企业都采用了可自如调节高度的采煤机，相较于早期的机械采煤装置，极大提高了采煤生产效率和产能。采煤机按照工作结构可以分为锯齿式采煤结构、刨式采煤结构、钻探采煤结构、铣削采煤结构。刨煤机是一种依托刨刀做往复运动来刨碎煤层的刨煤机；铣削式采煤机是依托机械结构上的截齿旋转铣削的方法进行煤层的破碎；铣削采煤机也被称为煤炭的截断机构，其借助截齿深入煤层，做循环往复式运动来截取分割煤体，像一把锯子切割进入；钻探采煤机构是利用钻头的钢度进行旋转采煤，通过螺纹与煤层之间的摩擦和挤压深入破坏煤体。

开采后的煤炭通过传送带运输到地面上，运送煤炭的传送带并非传统的平直传送带，需要有一定坡度和液压杆的支撑，同时在设计安装过程中应合理考虑静摩擦与重量的分量，合理控制倾角角度。我国主要采用刮板运输机构，与传统机构相比，其拥有可变性和自身柔韧性，可提升输送距离，增加输送量，其结构强度大大增加，安全稳定性、可靠性进一步提升。

煤炭开采过程中，液压支架主要是对采煤装置的压力进行控制，可以有效缓解回采压力，保证压力释放效率。液压支架具有可靠性，应用广泛，可以起到对力的放大作用，具有卓越的自锁性能。液压支架必须对顶板起到足够的支撑作用，保障开采工作的安全稳定进行。采煤机构在液压机构的帮助下，可有效提升采煤效率及单次的采煤量。

转运装载机构是运输机的一种，通常安装在巷道中，协助操作人员将开采出的煤炭转运到传送带中，实现机械工作的对接，减轻工作压力。转载过程是连续不间断的，可保障煤炭开采的稳步进行，提升开采效率和质量。

移动变电站和乳化液泵站。移动变电站可以将高压线输送来的高压电力转化成综合采煤机械装置所需的电压，为综合开采装置提供持续稳定的电力输送。乳化液泵站的功能是把高压液体输送到综合开采机械装置，提供充足的液体压力，以确保支撑防护的稳定可靠，保障工作的顺利进行。

2 煤矿开采综合机械化采煤工艺

短臂综合机械机构具有精巧特性，可以在更狭窄的空间内发挥作用，可探清地质情况，便于工人进行远程操作。支臂和操作节臂缩短，由材料力学理论可知，机械的综合强度会提高，运送效率得到提升，但是由于工作面的范围限制，只能降低底板的移动频次，通过底部铰链或履带的不断移动，确保挖煤过程的连贯性。与其他机构不同之处在于：转运运载机构的机械结构与传输机构共用同一种电机和机械构造，如布置侧卸和直角拐弯及端卸等，节约了空间，省去了多余配件。回采工作面的综合装置质量较轻，可以方便快捷地进行倒面。回采工作面比较短，一般是40～90 m。同其他采煤机不同角度进刀方式相比，短臂采煤装置可以与单筒刀具进行更好的配合，选点更加灵活方便，效率更高。

长臂式综合机械采煤设备与短臂操作功能形成优势互补，与短臂不同的是，长臂拥有更长的转向摇臂和开采支臂，可操作的空间范围较大，单次的开采煤数量得到了显著提升，但是需要的操作空间较大，无需来回移动，通过自身的轴向旋转就可满足大多数工作面的采煤需求，多用于缓倾斜煤层或倾斜煤层中，但要求操作人员的技术性达到良好以上水平。由于臂的延长特性，很容易造成运动干涉，出现运动死点位置，如果出现这些情况，只能进行手动转移，避开死点位置，为机械的正常工作施加简谐力。除了挖掘轻薄煤层外，利用长臂综合机械挖煤工艺可提升液压支架的防滑性能，令千斤顶在使用过程中有更大的空间。

由于地质层变化的不可预见性，很容易在煤炭开采过程中遇到煤层厚度较厚的情况，如果遇到此类情况，传统的长臂和短臂都无法破坏厚煤层，这时需采用放顶煤综合机械化采煤工艺。其工艺流程可分为以下几部分：一是机械使用应根据实际需求决定，灵活采用采煤机转移煤炭或切割煤炭，保证输送机上运输的煤炭稳定和不间断。二是在进行足够的煤炭切割之后，要注意及时打开放煤窗口的放煤顶，观察矸石情况，一旦发现有异常情况，及时锁死作业过程中已经打开的放煤窗口，并及时上报。三是在放完所有工作面的煤炭之后，再开展采掘煤炭的工作计划，循序渐进，在要求时间内正常展开采掘煤炭工作。

在较旧的巷道采煤中，应采用液压支架进行施工，找到良好的支撑点，支撑点可以起到良好的支撑作用。要密切关注液压支架的工作情况，虽然液压支架的承载能力很强，但是所有工件都有一定的屈服极限和固有的承力极限，如果超过这个极限就会导致机械出现故障，轻者会导致机构损坏，严重者会导致整个支撑部分垮塌，为避免此类情况，应采用更多的液压支架，使其协同发挥效果，将应力平均化，合理转移液压支撑的支撑位置，采用闲置液压支架替补更换方法。液压支架利用液体压力原理与机械斜面原理，在采煤机构引起声音震动时，其内部液体也会出现震动，所以液压支架选择的重点是观察其固有频率，将固有频率避开采煤频率，防止出现共振。

浅埋深、顶板硬、煤层硬的现代工艺技术难点是：一是研发及推广煤巷锚杆的支撑防护技术，解决5.5 m宽的煤巷锚杆支撑防护中存在的问题，扩大综合采掘配套设施规模，有助于达成持续生产条件，极大提高作业效率。二是研发过程中应转变传统的研发思路，采用多元化的研发方法，如综合堆放及回采工艺，帮助堆积的煤快速移动，为煤矿挖掘提供时间和工作空间。三是着力解决硬质煤层的采挖问题，虽然硬质煤的开发成本较高，但其是采煤的重要组成部分。

在进行相对较斜煤层的挖掘时，应提高操作人员的安全意识，引进四连杆千斤顶等强力设备，增加支撑的稳定性，为工作人员打造更加安全的工作环境，完善对防护设备和防护网的构建。

3 结语

我国煤炭产业的安全性、高效性、稳定性在不断提高，采煤方法和工艺正朝着高效集约、可靠的方向发展，这对煤矿综合机械化采煤工艺提出了更高的要求。要进行技术攻关，为煤炭机械创新发展提供思路。