短壁机械化成套装备关键技术现状与发展

阎志伟

中国煤炭科工集团太原研究院有限公司 山西太原 030006

高效、安全的开采煤炭，并保证其回收率是我国在产业方面的重要政策，煤炭资源的合理开发及科学利用非常重要。在经过不断探索及实践，形成了一种短壁开采技术体系，其与掘采一体机、连续采煤机以及单滚筒、短机身的采煤机作为核心在这之中最成熟的是龙头为采煤机的短壁机械化成套装备与其关键技术，这一技术的工艺基础是旺格维利采煤法，其主要特点是配套灵活、采掘合一、高效安全以及适应能力强等，采出率平均可达到70%。本文主要研究这一成套装备的关键技术。这一技术能够补充长壁综采技术，可以开采长壁开采后形成的残留煤柱、残采区与无法用长壁设备工作的不规则块段以及“三下”压煤，以此将资源回收率有效提高。此外，可在技术方面支撑我国机械化开采煤矿，转变机械化程度低、安全状况差、人员劳动强度大以及严重资源破坏等情况，保证开采的高效性和安全性[1]。

1 关键技术现状

短壁工作面存在着空间狭小、频繁调动设备以及地质条件复杂等问题，这将增加通风以及安全管理的难度，而使用短壁机械化装备关键技术的难度也会增加。

1.1 截割技术

短壁工作面地质构造比较复杂，主要类型有褶皱、断层和裂隙等，对于截割系统在过载能力以及生产效率有着较高的要求，针对这一要求我国研究制作出重载、体积小、比功率大、横轴式的截割减速器，其能有效应对保护机电多重截割系统技术以及宽截、大截的齿排列技术等问题，研制出截割机构的截割功率为340kW[2]。

1.2 行走技术

因为短壁工作面有着较小空间，并且需要频繁调动设备，这对于采煤机的调速范围、启动转矩有较高要求，并且其履带行走装置能够反复启停，梭车行走系统应具有较小转弯半径和较强重载启动能力[3]。针对这一问题，我国相应关键技术有重载软启动技术、交流变频调速技术、全轮转向系统、高可靠性制动系统、行星传动技术、重载轮边减速器等。

1.3 输送技术

短壁输送系统主要特点是运输量大、输送点多及换向频繁等，这可使用摆动式的刮板输送机之中的凸轮补偿技术、刮板全向纵横的摆动输送技术来应对，底板起伏及巷道转弯功能适应性较强、同步行走式、多转向、长距离的连续运输系统，采煤机通过双输出的装运减速器和精密套筒输送等技术[4]。

1.4 防治粉尘技术

采煤机按照机载湿式的除尘系统，通过全风压结合局部通风机的局部通风技术能够实现降尘，一般其综合除尘效率能够超过97%。此外，国产锚杆钻车利用真空负压集成式的三级除尘技术，其除尘效率能够超过95%。呼吸性粉尘将比1.5mg/m3小，噪声指标低于90dB。

1.5 控制顶板技术

我国短壁工作面没有良好支护水平，通常采场内使用留大尺寸煤柱以及留煤皮等方式管理支巷顶板，会使悬顶存在极大安全隐患，并且回收率低。针对这一情况，我国能应对履带行走式的支架稳定性、控制支架跑偏以及确定支护参数等技术难题，研制出履带行走式支架。一般情况下使用锚杆、锚索、网组合的支护技术管理短壁工作区主、辅运巷顶板，成功研制锚杆钻车可改变原本单体锚杆钻机产生较大劳动强度以及较低锚护效率等难题，可满足一人多机的要求。现阶段，锚护范围最大可达30m2，可使用多臂多排的平行锚护技术等关键技术。

2 关键技术的发展

2.1 深入研究关键技术

未来应加强攻关关键元部件，研究提升成套装备可靠性的技术。将人员识别跟踪技术、防撞技术、训练模拟技术等智能型、安全型技术的攻关力度加大，研究短壁工作面环境、采煤以及安全的协调开采技术。完善构建短壁机械成套装备的体系，实现标准设计、规范检验和科学配套。

2.2 单体装备差异化

我国煤矿具有多样的地质构造，根据其这一特征，来系统开发连续采煤机和配套装备，将其适应范围拓宽，特别是加快研发薄煤层装备的进程。与此同时，重点研发高效截割技术、掘锚机组以及综合化的掘进机组[5]。

2.3 多样的配套方式

基于短壁机械化装备技术研制快速、高效的掘进系统，这一系统应用掘锚平行以及连续运输理念，月进尺达到2500m。除此之外，可开发锚杆转载机组能够应对锚护以及输送无法同巷作业难题，基于现有技术进行有益尝试以及突破。

2.4 实现成套装备的智能化

我国为了实现煤矿安全生产需要满足短壁工作面无人化以及少人化的开采要求，应用多传感器融合技术、锚护技术、导航技术、识别煤岩技术以及物联网技术等技术，可促进短壁机械化智能化发展[6]。

3 结语

最近几年，煤炭科技的创新体系不断完善，这大幅度提升了短壁机械化装备水平，其装备关键技术获得重大突破，能够打破发达国家垄断短壁装备技术的局面，促进国产短壁机械化装备发展，可支撑建设高效、大规模、集约型的矿井群，并实现产业结构升级，确保国民经济快速、稳定发展。我国发展煤炭工业的目标是打造有较高回收率、较少环境污染以及良好经济效益的煤炭工业体系，其中短壁机械化技术能够发挥出非常关键的作用。针对这一情况，我国需要提升短壁机械化装备及技术水平。