“割放联合”采煤工艺研究

卞卫忠

（1.太原理工大学电气与动力工程学院，山西 太原030024；2.山西晋煤金鼎公司，山西 晋城048006）

1 “割放联合”采煤工艺的研究背景

综合机械化采煤是现代煤矿开采实现安全、高产、高效的最重要的技术进步之一。20世纪90年代，国内外综采设备不断更新换代，逐步向重型化、强力化、自动化和机电一体化方向发展。目前，我国采煤机绝大部分仍以进口为主，与国际先进水平尚存差距。大功率永磁同步电机的出现，给采煤机传动带来了一次革命。它具有高转矩、高功率因数、高效率、小体积及响应快、结构多变和运行可靠等优点。其应用减轻了采煤机摇臂的负重，为实现小滚筒、长臂截割提供了支撑。针对国外进口采煤机价格昂贵、设备体积庞大、功率过大、采煤过程中存在无效切割等问题，山西晋煤金鼎公司成功研制了小滚筒双调高电牵引采煤机，从而产生了“割放联合”采煤工艺。

2 小滚筒双调高电牵引采煤机结构

“割放联合”采煤工艺核心是采用新型小滚筒双调高电牵引采煤机，利用长摇臂摆动带动滚筒全采高割煤，其余与现行其他双滚筒采煤机相似。采煤机结构如图1所示。

3 “割放联合”采煤工艺研究

3.1 “割放联合”采煤工艺设计

“割放联合”采煤工艺是专为大、中型矿井实现高产高效生产而提出的新型采煤工艺，其主要工艺流程如图2所示。

图1 小滚筒双调高电牵引采煤机简图

图2 “割放联合”采煤工艺流程图

3.2 “割放联合”大采高综采工序配合

3.2.1 割煤

如图3、图4所示，其运用小滚筒双调高电牵引采煤机从刮板机机头（机尾）斜切进刀割煤，采煤机前滚筒采2～4 m煤层，后滚筒采2 m下煤层，4 m上煤层受矿压、自重和采动影响自然垮落。采煤机滚筒可随连接部上、下摆动。采煤机向前推进时，2 m上煤体垮落进入刮板输送机，靠近底板的下部煤体由后滚筒完成装煤。当采煤机截割煤体向前移动后，紧随其后的液压支架即可拉架支护顶板（先拉架后推溜），最大限度地减少顶板暴露面积和暴露时间，保障工作面安全高效推进。当遇到较硬煤层时，采煤机滚筒可随连接部上、下摆动，实现整个采高范围内煤体的剥落，如图5所示。

图3 “割放联合”割煤示意图

图4 “割放联合”割煤断面图

图5 较硬煤层割煤示意图

3.2.2 拉架

当采煤机采过煤后，要及时拉架，严禁空顶割煤。

拉架的标准为：架间距要均匀，偏差不超过±100 mm。支架顶梁与顶板平行支设，其最大仰俯角＜7°，支架歪斜度＜±5°，相邻支架间不能有明显错差（错差不超过支架侧护板高的2/3），支架不挤不咬，架间空隙≤200 mm；＞200 mm时，打出侧护板，必要时，在架间超宽处架板梁，并在板梁下打单体柱。

如拉架中顶板破碎或片帮严重时，及时伸出支架伸缩梁并打出护帮板；拉架时要保证支架移到位；同时要及时调整支架，如发生咬架等现象，需在拉架过程中及时调整；工作面发生倒架时则另外制定措施。

3.2.3 推移刮板输送机

当采煤机截割煤体向前移动后，要及时推溜。若推溜困难，严禁强推，应查明原因，若溜子上窜下滑，必须磨三角。不允许出现急弯，以免出现错槽或使机组掉道。

3.3 “割放联合”采煤工艺的特点及其优越性

3.3.1 “割放联合”采煤工艺的特点

（1）“割底放上”高效截割。采用双调高滚筒截割，上下滚筒均能实现双调高截割。当下滚筒截割后，可以实现“割底放上”，煤层全高范围内的上部煤炭可在滚筒截割悬空后的重力及矿压作用下自由跨落。

（2）小滚筒。采用1.8～2.0 m小直径双滚筒的布置方式，实现6.2 m煤厚一次采全高的切割要求，克服传统的6.2 m煤厚须采用2个3.1 m滚筒才能实现一次采全高的不足。

（3）双调高。采用双调高的液压系统控制摇臂，以科学弧形运动轨迹的切削方式，实现小功率的大采高切割回采。

3.3.2 “割放联合”采煤工艺的优越性

“割放联合”采煤工艺所采用的小滚筒双调高采煤机实现了我国大采高采煤机的自主创新，与现有采煤工艺相比，具有以下优点：

（1）整套综采设备配置成本低、投入低、产出比高。

（2）采用小直径割煤滚筒，能耗低。

（3）适应性强。采用双调高装置，调高范围大，可以开采厚煤层及超厚煤层；总装机功率低，既可以适应产量低的中、小型矿井，又可以适应产量高的大型矿井。

（4）截割方式先进。该采煤机的后端滚筒沿底板割煤，其运行轨迹为一条直线，前端的滚筒负责截割剩余煤体，其运行轨迹为一条弧线。整机做功少，采煤效率高。

（5）突破现有大采高采煤理论。传统双滚筒采煤机的作业模式为前段滚筒沿顶板割煤，后端滚筒沿底板割煤，通过2个滚筒直径之和大于或等于所开采煤层厚度，截割煤层上、下两部明确分工来完成全部媒体截割，实现对厚煤层一次采全高。而采用双调高装置，滚筒直径大大减小，突破了采高与滚筒直径相匹配的理论。

4 结语

“割放联合”采煤工艺是一种新型的采煤工艺，其应用将有效解决我国现有综采大采高工作面的开采难题。

［1］闫振东.煤炭采掘创新工艺技术与装备［M］.北京：煤炭工业出版社，2013

［2］苗艳才.新型大采高采煤机设计［J］.煤矿机械，2013（11）