自主研发薄煤层综采设备性能特点及应用

文/周邦远陈合寿

四川华蓥山广能集团李子垭煤矿的煤层大部分区域分为上下两个分层。上分层煤较厚 （平均厚度1.3m），顶板较好，开采顺利，至2005年时几近采完。然而，下分层煤由于太薄（平均厚度0.85m，人员在工作面只能爬行，给开采增加了很大难度），顶板条件不好（下分层煤与已经开采的上分层煤之间的层间距为0~3.9m，平均1.46m，这层平均1.46m厚的泥岩就是下分层煤的顶板，易破碎，开采过程中很容易发生冒顶事故），过去十多年数次开采都没能成功。

2007年，华蓥山广能集团根据自身实际，开始研制适配的综采设备。经过几年科研攻关，终于研制出适宜开采这种薄煤层的综采设备，依靠科技创新攻克了李子垭煤矿下分层煤开采难题。

一、自主研发薄煤层综采设备的性能参数及主要特点

1.性能参数

华蓥山广能集团自主研发的这套综采的采煤机型号为MG150/421-PFD，总功率421KW。适应采高0.8~1.5m，适应倾角≤450，机面高度570mm，过煤高度300mm，截深630mm。操作控制方式为遥控器加机上按钮，牵引方式为有链电牵引，变频调速，牵引动力安装在工作面运输机的机头机尾上，变频器设在顺槽中，采煤机重量约14吨。

该套综采设备的工作面运输机型号为SGZ730/320，设计长度 200m，Ф26×92C 级圆环链，中双链，中部槽规格为长×内宽×高=1750×690×263mm，工作面运输机上设有牵引链链道，以防牵引链外露伤人。液压支架型号为ZY3400/6.5/14，高度0.65~1.4m，中心距1.75m，电液阀操作控制，重量10.6吨。端头支架的型号为 ZYD3600/13/28，高度 1.3~2.8m，中心距 1.5m，手动阀操作控制，重量13.6吨。

2.主要特点

（1）采煤机机面高度小，过煤高度却不小，从而解决了上行割煤时运煤不畅这一难题。我国过去这类采煤机的过煤高度一般都﹤0.2m。华蓥山广能集团自主研发的这套采煤机机面高只有570mm，过煤高度却达到了300mm。实践表明，300mm这一过煤高度采煤机双向割煤完全不受影响。

（2）采煤机截割能力强。由于截割电机功率大，滚筒转速高，采煤机截割能力很强。首采面生产时因遇断层，在连续推进150m的过程中工作面一直有20m长左右是全岩，仍一直没有采用打眼放炮，全是用采煤机割过去，采煤机仍较平稳，振动也不大，并且未出过故障。

（3）工作面运输机能力大，便于布置长工作面，实现高产高效。薄煤层开采尤其需要加长工作面，以提高产量、减少采面搬家次数、降低万吨掘进率等。然而在这种煤层条件下，由于采煤机的机面高度受到限制，因而不仅过煤高度被压得很低，还要千方百计压缩工作面运输机的外形尺寸。所以，过去这类工作面运输机都功率小、槽宽窄、圆环链不大（一般为630mm的槽宽，功率较大的为2×132KW，圆环链较大的为Ф22×86mm）。而华蓥山广能集团自主研发的这套综采设备的工作面运输机槽宽为730或764mm，电机功率为 2×160或 2×200KW， 圆环链为 Ф26×92或 Ф30×108mm，工作面长度可达200m或250m，为高产高效创造了条件。

（4）采煤机牵引力大，故障率低，维修方便。该采煤机的牵引部设在工作面两端，牵引力为2×240KN，牵引链为Ф26×92或Ф30×108mm，牵引速度0~11m/min，调速变频器放在顺槽中，所以整套设备不仅牵引力大、故障率低，还便于维修。

（5）为采煤司机设置了乘人装置，使采煤司机的工作条件得到改善。采高通常为0.9~1.1m的综采面，人员在工作面只能爬行。有了采煤司机乘坐装置，采煤机正常运行时司机可躺在上面，从而可减轻他们的劳动强度。

（6）新型拖缆方式解决了过去采煤机管缆拖移中存在的问题。薄煤层工作面的电缆槽都很浅，而采煤机管缆又存在叠三层的情况，叠三层时就会跨出电缆槽或挂电缆槽，因此过去设专人看护电缆，效果仍不理想。用该拖缆装置后管缆不会叠三层，管缆不用专人看护，拖移顺畅。

（7）工作面上口有浮煤回收装置。采高0.9~1.1m的工作面，上顺槽巷道的底板比工作面底板低1m多，采煤机每次割穿上顺槽时就会将约1吨煤推入上顺槽。人工回收这些煤工作量大，不回收不仅损失大，更影响移端头支架，还易导致煤炭自然发火。有了浮煤回收装置就使这一问题得到了理想解决。

（8）设备可靠程度高。该设备由于功率大，部件设计寿命长，主要油封和轴承又是用最好的进口件，因而可靠程度高。首采面采完时的结果表明：采煤机截割部和液压支架基本无故障；工作面投产整改调试正常后，采煤机牵引部、工作面运输机也基本无故障。

二、自主研发的薄煤层综采设备的开采效果

1.生产效果

华蓥山广能集团自主研发的这套综采设备于2010年7月投产，当月由于一外购件损坏后无备件更换而停产7天，加之安装质量整改和设备整改，以及新组建的采煤队人员不齐等原因，工作面只推进了68.67m。从第二个月起，工作面生产尽管受矿井运输的影响很大，但工作面月推进最少的也有147.43m，最多的为219.6m。11月由于工作面要过走向长约150m的断层，为防垮工作面，矿上重点保障了该工作面的运输，因此尽管2~21日工作面都在过断层（工作面有20m左右长煤层完全断脱），下旬工作面又遇顶板淋水，当月工作面仍推进了219.6m，创造了华蓥山广能集团采煤工作面月推进度的新纪录。

2.安全效果

首采面长75m，走向长820m，煤层倾角约100，采高一般0.9~1.1m，平均1.014m，开采中顶板管理效果一直很好。2010年11月尽管工作面遇一走向长150m的断层，工作面仍未发生过顶板事故。首采面未发生过轻伤及以上安全事故。

华蓥山广能集团自主研发的这套综采设备，使李子垭煤矿下分层煤开采取得了成功，过去历时4年的工作面总推进度及总产量现在只要一个多月就能达到，开采效果之好超过了预期。据预测，从第二个工作面起，随着新设备的不断完善，该套综采设备的开采效果还会越来越好。