大倾角综采工作面设备选型与安全保障对策研究

倪少军

摘要：正确合理的对大倾角综放工作面设备进行配套选型，使选用的成套设备适合煤层附存条件和矿井生产技术条件，获得良好的使用效果。本文通过对大倾角工作面生产条件的分析，对设备选型配套及使用过程中存在的问题进行总结分析，提出解决方案，使得采煤设备更加能够适应大倾角综采工作面使用要求，大倾角综采工作面能够安全、高效的回采。

Abstract： Correct and reasonable selection and matching of large dip angle fully mechanized sublevel caving face equipment will make the selected equipment suitable for the condition of coal seams and the technical conditions of mine production and obtain good results. This article analyzes the production conditions of large dip angle working face， summarizes and analyzes the problems in equipment selection and use， and proposes solutions to make the coal mining equipment more able to adapt to the requirements of the fully mechanized mining face with large dip angle and to achieve safe and efficient recovery.

关键词：大倾角；综采工作面；设备选型；安全；高效

Key words： large dip angle；fully mechanized mining face；equipment selection；safety；high efficiency

中图分类号：TD823 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2018）25-0132-02

0 引言

栆泉煤矿12108大倾角综采工作面是宁夏乃至西北所有矿井遇到的煤层倾角最大的一个工作面，12108大倾角综采工作面走向长594m，工作面斜长170m，该综采工作面为1煤层，工作面倾角32°～45°，煤层厚度3.6～4.5m，平均4.02m。枣泉煤矿12108大倾角综采工作面的配套设备分别是由上海天地公司生产的MG450/1020-QWD型交流变频采煤机，生产能力（t/h）：≥ 2000 t/h ；适应采高：2.5m-4.0 m；供电电压：3300 V；总装机功率：1020KW；截割电机功率：450KW；交流牵引电机功率：55KW；适应的工作面倾角：0～45°度 ，泵站功率20 KW；牵引速度（m/min）：0～7.9～13.2m/min；牵引力（KN）：727/436KN；总重：53t。“三机”使用由天地奔牛生产的SGZ960/1400型中双链刮板输送机，运输能力1800T/h；SZZ1000/400中双链转载机， 运输能力2600T/h，PLM3000型轮式破碎机，破碎能力3000T/h。基本支架为北煤机研制的ZF8600/18/35 型四柱支撑掩护式液压支柱，中心距1750 mm。随着矿井开采深度不断加大，大倾角工作面将成为枣泉煤矿主力开采工作面，为使工作面能够安全、高效回采，必须在生产过程中不断总结、积累经验，以适应矿井发展需要。

1 关键问题提出

1.1 设备选型配套的可靠性差 设备选型配套于简单化，在配套过程中只偏重于防倒防滑及辅助设施的配置，忽略了提高与完善设备自身性能、设备之间相互关联问题，不能很好的使设备适应现场实际生产需求，制约了工作面产能发挥。

1.2 采煤机制动与防滑问题凸显 适应大倾角工作面生产的采煤机牵引及防滑问题尤为重要，如果采煤机制动性能差会造成采煤机下滑飞车，在检修停机时，制动力矩不能满足要求将造成严重的事故。

1.3 设备在使用过程中管理不当使设备损坏频繁 大倾角工作面设备使用管理不容有半点疏忽，因采场管理不到位或其他人为因素很容易造成设备损坏，如刮板输送机断链等故障，故障发生后很难进行处理。

1.4 安全防护不到位 在大倾角综采工作面回采过程中由于安全防护不到位，大块矸石、大块煤滚落伤人和损坏设备的事故屡屡发生。不仅加大了生产组织难度，而且对井下职工人身安全造成了很大的威胁。

2 设备选型于安全保障对策

2.1 采煤机技术性能要素 ①大倾角工作面采煤机选型主要需要考虑采煤机牵引及制动性能。目前所使用的交流电牵引均利用制动闸进行制动，制动闸必须根据工作力矩来计算制动力矩进行选用，一般情况下制动力矩必须大于最大工作力矩2/3。但制动闸为液压制动，一旦制動闸失灵，将直接造成采煤机下滑事故。因此还必须采用其他方式进行制动。交流电牵引采煤机牵引调速系统使用变频调速，在大倾角工作面使用时可实现四象限运行，实现回馈制动，需在变频器中在反并联一套有源逆变电路，或者采用交-交变频器。回馈制动配合液压制动能够有效控制采煤机下滑，制动也比较平稳、可靠。②采煤机必须根据煤质、生产能力、采煤机自重及工作面倾角等因素合理选择采煤机牵引机构，一般牵引力为采煤机总装机功率的0.5倍，但大倾角工作面可考虑牵引力选为总装机功率1倍，在牵引力选择的同时还应考虑牵引机构强度问题，大倾角工作面搬运物料、更换大部件都会造成安全隐患，加强采煤机齿轨及行走轮强度，可有效减少设备磨损更换频率，将采煤机齿轨由五节距齿轨变为四节距齿轨就可有效解决这一问题。③在缓倾斜煤层中采煤机润滑系统多为飞溅润滑，大倾角工作面会造成截割部供油困难，单一的飞溅润滑无法满足设备润滑需求，需要增加齿轮泵进行强制润滑。

2.2 刮板输送机技术性能要素 ①在缓倾斜煤层开采时，刮板输送机机头、机尾减速箱都为飞溅润滑，但大倾角工作面刮板输送机容易发生供油不足现象，尤其是机头部刮板输送机，因此必须加装强制润滑泵，进行强制润滑。②由于工作面倾角大，刮板输送机上窜、下滑控制较为困难，刮板输送机与转载输送机不能合理搭接，形成刮板输送机底槽拉回头煤，使运行阻力加大，刮板链拉断，因此在选型时需适当考虑将刮板链强度增大，同时考虑增大接链环强度，预防断链。

2.3 液压支架技术性能要素 ①液压支架必须安装支架防倒及调架装置，保证架型能够满足工作面生产需要，防止支架倾倒及咬架现象发生。②液压支架控制易选用电液控操作，实现人员邻架操作，确保人身安全。还需实现成组动作，减少时支架操作人员数量，实现快速移架，减少空顶时间。③液压支架行人侧需设置阶梯踏板及扶手，防止人员行走时滑倒。

3 设备管理

大倾角工作面人员作业及大部件运输非常困难，因此必须要加强日常管理，工作面必须平直，避免里出外进现象，底板必须平直，减少起伏段，尤其要杜绝局部急起急落，减少设备损坏。①加强采场管理。采场管理必须要为设备运行创造良好的运行环境，减少因采场条件恶劣而损坏设备。②减少人为失误造成设备损坏。加强检修、操作人员技能水平，制定标准作业流程与作业标准。③保证刮板输送机与转载输送机搭接合理，刮板输送机能够正常泄煤，防止拉回头煤现象，减少刮板机运行阻力，防止断链事故发生。

4 安全防护

大倾角工作面极易发生大块煤、矸滚落伤人或设备，因此需进行有效防护，防止大块煤矸滚落伤人。在采煤机下行割煤时大块煤从采煤机机身滑落，容易滚落到架间伤人，在采煤机机身上焊接挡矸装置，将落煤挡住，让其自行滑落入运煤流中，防止大块煤、矸划入架前或机头砸伤人或设备。在刮板输送机机头与转载机搭接处要设置挡矸板，在生产过程中要设置警戒，杜绝人员进入，防止大块滚落砸伤行人。在检修过程中必须在机道中设置横截护网，防止伤人。

5 结论

随着煤炭资源的开发与利用，宁东矿区在将来大倾角工作面开采的数量越来越多，棗泉煤矿为此进行了有益的探索与尝试，分别从提高设备的选型质量，合理的采场管理和配以高素质的员工队伍等方面为以后开采大倾角工作面的技术与现场管理起到了引领作用。

参考文献：

[1]戴绍诚.高产高效综合机械化采煤技术与装备[M].煤炭工业出版社.

[2]李锋.现代采掘机械[M].煤炭工业出版社.