华蓥山广能公司大倾角煤层综采现状及展望

文/李加林 李建

川煤集团华蓥山广能公司从1990年开始实施大倾角煤层综采，开始时综采面煤层倾角较小（25°～35°），往后逐渐增大，目前综采面平均倾角最大的为52°，局部倾角最大为65°。开始时购买综采设备进行开采，随着倾角的逐步增大，购买的设备越来越不适应，用从波兰进口的成套大倾角煤层综采设备进行试验也遭失败。为此，企业于2005年自己研制综采设备。公司下属的嘉华机械公司研制的综采成套设备已用于大倾角、急倾斜煤层开采，效果良好，迄今已获得12项专利权。大倾角煤层综采技术、急倾斜煤层综采液压支架、急倾斜煤层采煤机这三个项目都获得了四川省政府颁发的科技进步一等奖，大倾角煤层综采技术和装备项目获得了国务院颁发的国家科技进步二等奖。

一、大倾角煤层综采现状

1.突破了走向长壁正向推进

大倾角煤层综采1999年在华蓥山广能公司获得成功后，获得了四川省科技进步一等奖，很快在国内煤矿推广应用。但直到2011年，为了防止工作面运输机和液压支架滑入机巷，大倾角煤层综采面都只能采用仰伪斜推进。由于仰伪斜推进存在工作面煤壁容易片帮、煤矸容易窜入工作面伤人、液压支架容易挤架、工作面经常需要割短刀调整等等问题，因此有关煤矿和科研单位多年来一直在研究如何将仰伪斜推进变为正向推进。华蓥山广能公司研制的大倾角煤层综采成套设备解决了这一问题。该设备2011年底首先用于倾角 45°～52°、煤厚1.5～3.3m的李子垭煤矿南二井。使用以来，尽管南二井存在煤与瓦斯突出严重等影响，生产效果仍然好于预期，一矿一面产量超过了30万吨的矿井设计能力。

2.突破了走向长壁俯伪斜推进

大倾角煤层综采工作面最难防治的是底板滑移，煤层倾角越大，工作面越容易出现底板滑移。若能采用俯伪斜推进，它既有利于防止底板滑移，还有工作面煤壁不易片帮、下滚下窜的煤矸不易进入工作面伤人、工作面倾角有所减缓等好处。嘉华机械公司又研制了适用于俯伪斜推进的综采成套设备。该套设备2012年在倾角45°～55°、煤厚1.3～3.2m的李子垭南煤矿试用获得了成功。试采的前三个月平均月产量就超过责任考核目标25%，2012年12月项目通过了上级川煤集团的验收。试采面俯伪斜超前距为工作面真倾斜长度的1/3，试采中从未出现过对生产有影响的煤壁片帮和底板岩石滑移。

3.所研制的大倾角煤层综采设备的特性

（1）液压支架采用主动防倒防滑技术，从而解决了大倾角综采多年来一直未彻底解决的液压支架防倒防滑问题；液压支架具有自动移正功能，该功能与防倒防滑技术结合，解决了大倾角综采多年来一直存在的液压支架与工作面运输机不垂直，液压支架在工作面排列呈锯齿状问题。

（2）工作面运输机采用主动防滑技术，防滑可靠，从而为大倾角综采双向割煤奠定了基础；工作面防止煤矸下滚下窜伤人的设施可靠程度高；工作面下出口用自己研制的横式端头支架支护，既解决了大倾角条件下下出口支护难的问题，也解决了下出口通风和人员安全问题。

（3）采煤机适应倾角大。最大适应倾角为70°，而国内目前的大倾角煤层采煤机适应倾角几乎都小于45°。；采煤机可靠程度高。双调高系统，当一套发生故障时便起用另一套。薄煤层采煤机牵引力60吨以上，中厚煤层采煤机牵引力已超过110吨，双牵引，当其中一个牵引部发生故障时单牵引也能将采煤机牵到工作面上口。薄煤层采煤机每个摇臂上的截割功率大于200KW，中厚煤层采煤机每个摇臂上的截割功率已达500KW。

（4）目前国内运输机销轨节距为125mm和147mm，为解决采煤机行走轮强度问题，嘉华机械公司的工作面运输机销轨节距为175mm，采煤机行走轮模数也相应增大到55.7。

（5）为解决采煤机下行时管缆有时不自行下滑，堆集起来后突然下滑造成管缆拉断甚至伤人事故，嘉华机械公司研制了一种新的拖缆方式，使管缆在电缆槽内移动顺利可靠。

（6）工作面可双向割煤。目前的大倾角综采都是采煤机下行单向割煤，采煤机上行时走空刀。主要原因，一是工作面运输机防滑问题未解决好，而上行割煤时采煤机向下推工作面运输机的力又更大；二是上行割煤时上滚筒割下的煤易窜进电缆槽和工作面；三是采煤机的牵引力不够大。嘉华机械公司通过装备创新解决了上述问题，实现了双向割煤。

（7）过去工作面上出口存在的问题得到较圆满解决。目前，国内大倾角综采面运输机的电机和减速器大都是垂直布置，其目的是解决大倾角条件下平行减速器润滑不良和伞齿轮传动故障率高的问题。然而电机和减速器垂直布置后又出现上出口需用单体支柱支护而影响行人、不利工作面增减支架等问题。嘉华机械公司的运输机采用一种能用于60°倾角的平行减速器，工作面上口又取消了过渡支架，从而较圆满地解决了过去存在的问题。

4.大倾角煤层综采适应的范围和生产能力

（1）适应的煤层倾角范围。目前，嘉华机械公司综采设备适应的工作面平均倾角≤60°，局部最大倾角为≤70°。煤层倾角太大时的主要问题不是设备不适，而是工作面底板滑移方面无把握。嘉华机械公司研制的综采成套设备若用于煤层倾角小于35°的工作面时生产效果更好。

（2）适应的采高范围。嘉华机械公司目前的综采设备适应的采高范围为1m～5m。

（3）工作面生产能力。工作面无较大地质问题，若矿井运输条件差或井型小时，采高2m以下的工作面月产量2～4万吨，采高2m以上的工作面月产量3～5万吨，采高3m以上的工作面月产量4～7万吨。矿井运输条件好（不影响工作面生产）时工作面月产量可提高约50%。

二、展望

1.从根本上解决大倾角煤层采煤机截割部润滑问题

此前嘉华机械公司的采煤机截割部是多轴传动，强制润滑。因多轴传动和强制润滑难免有故障，于是今年公司又开展了截割部取消多轴传动的研究。多轴传动变为一轴传动后就不再需要强制润滑，而且传动效率高，故障率低。这项研究的样机计划2014年上半年下井。

2.大倾角煤层综采自动化的研究

煤层倾角超过40°后，采煤机割下的煤自动加速下落，导致工作面采用上行通风时粉尘很大等问题。为此，华蓥山广能公司已开展大倾角煤层综采自动化的研究。急倾斜煤层综采自动化工业试验计划2014年上半年进行。

3.研制出更好的俯伪斜综采液压支架

2012年俯伪斜综采工业性试验时，为了万一项目失败时液压支架还能使用，将支架顶梁前端做成了斜形等以满足俯伪斜的主要要求，支架后端等还没完全按俯伪斜要求设计，因而存在液压支架在工作面架尾不齐（架间成阶梯状）、防倒防滑装置使用别扭、工作面人行道不畅等不足。工业性试验成功后嘉华公司已开始研制完全适应俯伪斜综采的液压支架。这项工作已完成设计，预计2013年9月出产品。