采煤机械在化工矿山应用的探讨

鄢正华

北京矿冶研究总院，北京，100070

采煤机械在化工矿山应用的探讨

鄢正华*

北京矿冶研究总院，北京，100070

煤矿开采已形成系列和成套的先进机械设备，煤矿与化工矿山既有各自的特殊性也有一定的共性，化工矿山引进应用一些采煤机械设备可以优化和创新开采技术方案，如：机械切割开采技术——连续采煤机与掘进机，工作面支护技术——液压支柱与液压支架，胶带输送技术——大倾角胶带机。通过加强沟通交流，加强试验研究，积极探索，可以促进非煤矿山开采技术的优化和创新。

采煤机械 化工矿山 应用

0 引言

近年来，由于资源需求的扩大，带动了矿山采掘设备一次又一次的改进和创新，露天设备大型化，井下设备无轨化、连续化、智能化推动着采矿技术的进步和创新，带来采矿技术的革命，矿山开采的效率、效益和安全等方面都得到了很大程度的提高。传统的观念上，由于地质条件和矿岩物理力学性质的差异，形成了煤矿专用采矿机械，这些机械一般也只用于煤矿开采。我国煤矿开采规模大，煤矿机械的研究与开发投入较多，已形成系列的、成套的采煤机械设备，其技术性能有许多已处于世界先进之列。由于装备的先进性，煤矿开采的许多指标也远超非煤矿山。如何借鉴和引进煤矿的先进采矿机械为化工矿山和非煤矿山服务，值得矿山设计人员认真研究和探讨。

化工矿山与煤矿虽然在地质条件和矿岩物理力学性质等方面存在较大的差异，但也存在一定的共性，尤其是与化工矿山之间存在较多的共性，通过求同存异或者是采取一定的措施调整是完全可以利用煤矿一些先进的矿山机械设备技术来为化工矿山服务。引进和消化采煤机械设备先进技术可以拓宽我们的设计思路，优化和创新开采技术方案，提升矿山开采机械装备水平，对提高矿山开采生产效率、生产安全和经济效益等方面都将起到重大的促进作用。

1 几种可引进应用采煤机械技术的简介

1.1 机械切割开采（机采）技术——连续采煤机与掘进机

煤矿矿岩从大的范围上讲属于软岩或以软岩为主，机械切割开采技术在煤矿已是一种成熟的主要开采技术。它与“凿岩、爆破”技术相比，具有不需爆破作业、安全性好，作业效率高、生产能力大，块度均匀、便于后续的连续化运输，作业环节少、成本低等优点。制约非煤矿山采用机采方式开采，主要是矿岩的切割物理力学性能指标，其中主要参数体现为抗压强度即f系数，目前煤矿机采设备适应的岩石抗压强度上限一般为30～45MPa（f为3～4.5），但随着材质和结构的改进以及装机功率的增大，适应岩石抗压强度也在不断提高，部分设备已达到70～80MPa，甚至有的可达到120MPa。

非煤矿山尤其是化工矿山中，有部分矿床的矿岩性质适应机采的条件，如盐类固体矿床，其岩石抗压强度一般在其上限范围之下，因此完全可采用机采方式开采，实际上这类矿床如果采用固采的方式其开采技术已由原来的炮采逐渐改变为机采。

目前用于非煤矿山的机采设备主要为连采机和掘进机，连采机(煤矿称为连续采煤机)主要用于房柱法或进路法开采，也可用作巷道掘进，掘进机主要用于巷道掘进，规模较小的矿山也可用作开采主要设备，与之配套的运输设备有无轨卡车、无轨梭车、伸缩式胶带机和连运机等。

由于连采机一次切割宽度可达 3～3.5m，一次切割高度可达 4.5～5.5m，因此在化工矿产盐类固体矿山的单机能力可达到100～150万t/a。掘进机适应的巷道断面可达20～45m2。连采机和掘进机理论生产能力很大，实际生产能力受与之配套的运输方式、运输能力及支护方式等制约，因此在设备选型时应将后续运输设备、作业条件等作为一个系统来考虑。

1.2 工作面支护技术——液压支柱与液压支架

煤矿地下开采由于顶板岩石稳固性较差采用长壁崩落法开采或虽顶板岩石稳固性较好但为了提高开采资源回收率由房柱法开采改为长壁法开采，工作面常用和成熟的支护技术是采用单体液压支柱和液压支架。它们的主要优点是：①可代替木支柱，节省大量木材用量；②用液压泵加压，有较大的初撑力，支柱或支架受力均匀且有一定的自调压能力即随着压力增大通过三通阀溢流释放部分压力，因而损耗较低、重复利用率高；③有较大的支撑高度，液压支柱可达到 4m，液压支架可达到6～8m或更高【1】，适应矿体的厚度远比木支柱或金属支柱高；④液压支柱加上横梁和掩护式液压支架改点支撑为面支撑，支护体紧靠工作面或工人全部在支护体下作业，既可适应顶板极不稳固的条件，又大大提高了工作面的安全可靠性；⑤采用液压作为动力，工人劳动强度大大降低；⑥经久耐用、消耗少、支护成本较低等。

液压支柱已在化工矿山的煤系硫铁矿长壁崩落法开采中得到应用，液压支架因主要是与机采设备相配套的，其采场移动尚有一些问题有待解决，目前暂无应用实例，但预计不久将在非煤矿山得到应用。

液压支柱和液压支架的应用将改变非煤矿山原重点放在顶板岩石加固支护或留矿柱支护的设计观念，创新出一些新采矿技术方案，除了在长壁法应用，还可尝试在房柱采矿法和一些难采技术条件下采矿法中应用，以提高开采安全性、减少矿柱矿量损失、提高资源回收率。

1.3 胶带输送技术——大倾角胶带机

胶带输送机因运输能力大、运输成本低等优点已在非煤矿山得到较广泛的应用，但传统的观念上，除要求矿石块度较小外，对胶带的倾角也有较严格的要求，《金属非金属矿山安全规程》中明确规定“非大倾角带式输送机运送物料的最大坡度，向上应不大于 15°，向下应不大于 12°”，这在一定程度上限制了胶带运输方式的应用。在部分煤矿现有一种“深槽胶带机”技术，胶带倾角已提高到25°，甚至有的矿山达到30~31°，运行情况良好。所谓“深槽胶带机”，胶带还是普遍的矿用胶带，只是在托辊和机座上有一些调整，让胶带在运行中形成“深槽”形式。 “深槽胶带机”的投资约比普通胶带机增加10%左右。

如果在少量增加投资的情况下，能够提高胶带机的倾角，这将对矿山开采工艺方案、开拓运输方案等方面产生重大的积极影响，尤其是现在矿山的开采深度不断增加，大倾角胶带更能发挥出它的优势作用。假设胶带倾角由 15°提高到20°、25°，每百米高差胶带斜井的长度将由387m缩短到292m、237m，分别缩短了24.5%和38.8%，再假定胶带斜井造价每米8000元、普遍胶带和深槽胶带每米分别为3000元和3500元，则相应投资估算为425.7万元、335.8万元和272.6万元，后两者投资分别降低了 21.1%和36.0%，由此可见胶带倾角增大后效益是显著的。

2 如何提高化工矿山应用采煤机械技术的效果

煤矿的成矿地质条件和矿石物理力学性质与化工矿山有较大的差异，这些差异也不是简单的几个参数可完全描述清楚的，在煤矿开采应用非常成熟的机械设备要应用到非煤矿山，还必须进行深入的分析和研究工作，否则机械的照搬或套用很难达到理想的效果。为了促进煤矿先进的机械设备应用于非煤矿山，着重需要加强以下工作。

（1）加强沟通交流 由于传统的行业管理，煤矿系统与非煤矿山系统沟通交流较少，导致非煤矿山系统的设计与生产单位不太了解采煤的机械设备，煤矿机械的一些制造厂商也不熟悉非煤矿山的开采情况。采煤机械尤其是煤矿专用机械，是重点针对煤矿的地质条件和矿岩性质的，部分设备可能能直接应用于化工矿山，大部分设备则需要作出相应的调整。这就需要加强沟通交流，通过相互学习达到相互熟悉、相互适用的目的。

（2）加强试验研究 采煤机械设备在化工矿山应用，除了理论的分析研究，还必须进行模拟与现场试验工作，通过试验发现问题，再进行优化与完善，通过试验做到有的放矢，再推广到工业应用。

（3）积极探索 一些采煤先进技术引进到化工矿山系统可以产生巨大的经济效益，但目前这个工作还处于初级阶段，积累的成功经验较少，这就需要我们积极地去探索，首先是积极地去熟悉相关设备性能和使用条件，其次是针对非煤矿山开采的技术条件，积极地去完善和优化配套的手段和措施，甚至要有意地去创造一些条件，通过有机的结合促进非煤矿山开采技术方案的优化和创新。

1 王运敏，主编. 中国采矿设备手册[M]. 北京：科学出版社，2007

DISCUSSION ON APPLICATION OF COAL CUTTING MACHINERY TO CHEMICAL AND INDUSTRIAL MINE

Yan Zhenghua
Beijing General Research Institute of Mining & Metallurgy，Beijing,100070,China

Coal mining are using series and complete set of advanced mechanical equipment. Coal mine and chemical and industrial mine are respective particular but common with each other. Some coal cutting machinery were work for chemical and industrial mine to optimize and innovate the techenical program, such as mining technique of mechanical cutting——continuous miner and tunneling, working face supporting technique——hydraulic stanchion and hydraulic support, adhesive band transportation technique——adhesive band machine of inclination angle. The mining technique of non-coal mine could be optimized and innovated by strengthening communication and the research.

coal cutting machinery，chemical and industrial mine，application

TD42

：A

：1006-5296（2010）04-0245-03

鄢正华（1962～），女，采矿工程专业，高级工程师

2010-08-12