我国薄与极薄煤层开采设备的现状和发展趋势.pdf

第 3 3 卷 第 6 期 煤 炭科 学 技 术 2 0 0 5 年6 月 我国薄与极薄煤层开采设备的现状和发展趋势 李建平，杜长龙，张永忠 中国矿业大学 ，江苏 徐州2 2 1 0 0 8 摘要 介绍 了我国薄与极薄煤层开采设备的现状，分别对薄煤层采煤机、刨煤机 、螺旋钻采煤机 的采煤工艺特点、主要设备的技术参数作 了说明，并提 出其存在的主要问题和发展趋势。 关键词 薄与极薄煤层；采煤机 ；刨煤机；螺旋钻机 中图分类号T D 4 2 1 ． 6 文献标识码 B 文章编号0 2 5 3 2 3 3 6 2 0 0 5 0 6 0 0 6 5 0 3 Pr e s e n t s t a t u s a n d d e v e l o p me n t t e n d e n c y o f mi n i n g e q u i p me n t f o r t h i n a n d u l t r a t h i n s e a m i n Ch i na LI J i a n p i n g ，DU C h a n g l o n g，Z HANG Yo n g z h o n g C h i n a U n i v e r s i t y o fMi n i n g a n d T e c h n o l o g y ， X u z h o u 2 2 1 0 0 8 ， C h i n a 根据我国煤层厚度划分 ，厚度 0 ． 8～1 ． 3 m属 于薄煤层 ，小于 0 ． 8 m属于极薄煤层 。我国煤炭储 量大且赋存多样化 ，其中薄与极薄煤层的可采储量 约为 6 o多亿 t ，约 占全国煤炭总储量 的 1 9 ％ ，而 产量只占总产量 的 1 0 ． 4 ％，远远低于储量所 占的 比例 ，并且产量的比重还有进一步下降的趋势。薄 煤层的开采问题越来越突出，已是无法回避的现实 问题 。 我国薄煤层 的开采经历 了几个发展阶段。2 0 世纪 5 0年代薄煤层开采主要使用炮采工艺；6 0年 代开始使用深截煤机掏槽 ，爆破落煤 ；7 0年代薄 煤层机组得到较大发展 ，分别研制出不同类型的刨 A E技术研究提供了很好的手段。 3 通过对噪声信号特征分析研究 ，形成 了 集阻噪 、隔噪、抑噪 、滤噪和有效 A E信号提取几 个方面于一体综合滤噪技术。 4 研究了突出预测的 A E指标 ，理论研究和 现场试验表明，A E声发射监测突出技术上可行。 参考文献 [ 1 ] 煤炭科学研究总院重庆分院．A E声发射监测煤与瓦斯突出 技术 [ R] ．重庆煤炭科学研究总院重庆分院，2 0 0 3 ． [ 2 ] 苏文叔．利用瓦斯涌 出动态指 标预测煤 与瓦斯突 出 [ J ] ． 煤机，包括钢丝绳牵引刨煤机、全液压驱动刨煤机 和刮斗刨煤机等。 1 9 7 4年研制成功 B M一1 0 0型薄煤层滚筒采煤 机 。9 0年代 ，天府 矿务局 和徐州矿务局 ，分别从 俄罗斯和乌克兰引进 了螺旋钻采煤机 ，2 0 0 3年新 汶矿业集团也引进了 2台三钻头 的螺旋钻采煤机 ， 用于薄与极薄煤层的开采 ，使一些用传统采煤工艺 不能开采的薄煤层 、极薄煤层得到有效开采利用。 1 薄煤层滚筒采煤机 1 ． 1 采煤工艺特点 薄煤层工作面采高低， 要求采煤机机身矮 ，且 ⋯⋯⋯⋯⋯ ⋯ 煤炭工程师，1 9 9 6 5 ． [ 3 ] 彭新明 ，孙友宏 ，李安宁．岩石声发射技术研究现状 [ J ] ． 世界地质，2 0 0 0 3 ． [ 4 ] 聂百胜 ，何学秋． 煤 与瓦斯突出预测技术研究现状及发展趋 势 [ J ] ．中国安全科学学报，2 0 0 3 6 ． 作者简介邹银辉 1 9 7 1 一 ，男 ，四川岳池人 ，现为山东科 技大学博士研究生，煤炭科学研究总院重庆分院工程师，主要研究 方向为煤与瓦斯突出。T e l 0 2 3 6 5 2 3 9 3 5 0 ，Em a i l z o u y h c q 1 6 3 ．c o rn或 z o u y h c q 2 1 c n ．c o rn 收稿 日期2 0 0 4 1 1 1 0 ；责任编辑曾康生 6 5 维普资讯 第 3 3 卷 第 6 期 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 5 年 6 月 要有足 够 的功率 ，通 常功率 不应 低 于 1 0 0～2 0 0 k W；机身尽可能短，以适应煤层 的起伏变化 ；要 有足够的过煤和过机空间高度 ；尽可能实现工作面 不用人工开切 口进刀 ；有较强破岩过地质构造能 力 ；结构简单 、可靠，便于维护和安装。根据这些 要求 ，薄煤层采煤机分为骑输送机式和爬底板式两 类。骑输送机式采煤机 由输送机机槽支承和导向 ， 只能用于开采厚度大于 0 ． 8～ 0 ． 9 1 13 煤层。爬底板 式采煤机机身位于滚筒开 出的机道内，机 面高度 低，当采高相同时，与骑输送机式相比，过煤空间 高，电机功率可以增大 ，具有较大生产能力，并且 工作面过风断面大、工作安全 ，可用于开采 0 ． 6～ 0 ． 8 m的煤层⋯。 1 ． 2 存在的主要问题和发展趋势 1 采用大功率 电动机或 多电动机 以增大总 装机容量。实践表明，采煤机的单机效能，在很大 程度上取决于电动机功率的大小 ，只有大功率 ，才 有高效能。薄煤层采煤机的技术关键是矮机身与大 功率之间的矛盾，如何解决这一矛盾，是设计的难 点和重点。 由于薄煤层赋存条件变化较大 断层 、夹矸 、 变薄带较多 ，薄煤层采煤机截割坚硬矸石 的概率 比中厚煤层要多，带来的振动、冲击也要 比中厚煤 层频繁和剧烈 ，因此 ，整机结构的动态优化设计是 今后应重点研究的问题 。 2 改进螺旋滚筒的结构 、完善液压系统 以 及提高电动机的性能；提高加工制造工艺和装配工 艺的技术水平；更好地解决采煤机自动化及遥控的 问题。 3 从有链牵引向无链牵引及电牵引方向发 展 [ 3 3 。 1 ． 3 主要国产薄煤层滚筒采煤机技术参数 表 1 表 1 主要国产薄煤层滚筒采煤机技术参数 2刨煤机 2 ． 1 采煤工艺特点 刨煤机采煤是利用带刨刀的煤刨沿工作面往复 落煤和装煤，煤刨靠工作面输送机导向。刨煤机结 构简单 、工作可靠 ，便于维修；截深小 ，仅刨落煤 壁压酥区表层，故刨落单位煤量能耗少 ；刨落煤的 块度大 ，煤粉及煤尘量少。 2 ． 2 存在的主要问题和发展趋势 1 提高刨煤机刨硬煤 的能力。要从根本上 提高刨煤机刨硬煤的能力 ，重要的一点就是要增加 刨煤机的装机功率 ，以提高刨头的破煤能力；另外 66 还要进一步提高部分元部件的可靠性 ，例如提高圆 环链和接链环的强度和使用寿命 ，增加刨刀的耐磨 性 以及刀体与硬质合金的联结强度等。 2 提高刨头调向装置 的灵敏度。刨煤机在 推进过程中会出现 “ 飘刀”或 “ 啃底 ”现象，这 就需要通过操纵机构来控制刨头的前进 方向，目 前 ，国产拖钩刨煤机是通过改变推进缸作用力点的 位置来实现刨头的调向 ，这种机构的刨头调向效果 较差 ；而滑行刨煤机则通 常设置调 向油缸 ，但 当工作面采用普采或高档普采的工作方式时，这种 刨头调向装置的灵敏度不高，效果不明显 ，因而造 成刨头推进过程中控制困难。 维普资讯 3 3 卷 第 6 期 煤 炭 科 学 技 术 2 0 0 5 年6 ,E l 3 螺旋钻采煤机 3 ． 1 采煤工艺特点 螺旋钻采煤是利用螺旋钻杆钻入煤层采煤 ，并 通过钻杆将采落的煤运 出。钻具部分可安装 1个 、 2个或 3个钻头，可以根据煤层的厚度选用不同直 径的钻头。在钻机推进过程中，通过通风和喷水系 统将风和水随钻杆注入钻孔内，使孔内的瓦斯浓度 和粉尘量达到标准。 3 ． 2存在的主要问题和发展趋势 1 装卸钻杆速度慢 ，效率低 。由于钻杆用 单轨 吊起吊，人工对接，为了使钻杆和减速机上的 三爪离合器对正 ，还要通过由棘轮与液压缸组成的 微调机构进行调整。目前，国内使用的螺旋钻采煤 机每次装卸钻杆时间都超过 1 0 m i n ，大大降低了采 煤效率 ，也加大了工人的劳动强度。因此 ，研制高 效 、快速的钻杆装卸装置是亟待解决的问题。 2 提高钻头的过煤岩能力。通过提高机组 功率 ，优化钻头结构参数 ，进一步提高钻头的耐磨 性 ，增强钻头的过岩能力，更好地解决夹矸煤层的 开采问题。 3 解 决好钻孔 的充 填问题 ，减 少 留煤 量。 由于采煤时钻孔之间要根据顶板情况 ，留有不小于 0 ． 2 m宽的小煤柱以临时支撑顶板 ，如果能够有效 解决好钻孔的充填问题 ，不仅可以实现低强度顶板 煤层的开采 ，而且可以大大提高采煤量。 3 ． 3 主要机型的技术参数 表 3 我国薄煤层地质条件复杂多样 ，不可能一机包 打天下，应根据不 同地质条件研制相应 的采煤机 械，以满足薄煤层开采的需要 ，发展大功率 、高可 靠性 、破煤岩能力强的薄煤层采煤机、刨煤机是我 国采煤机械发展的一个趋势 ，而螺旋钻采煤机的推 广使用，也将更进一步地丰富了我国薄煤层开采工 艺 ，使无人工作面采煤成为现实，是解决薄和极薄 煤层开采的一个很好途径。 表 3 主要机型的技术参数 项目 采煤机型号 5yr一5 BS HK 一2 DM 参考文献 [ 1 ] 于文景，李富群 ．现代化煤矿采煤新工艺、新技术与新标 准实用全书 第二册[ M] ．北京 当代中国音像出版社 ， 2 00 3． [ 2 ] 华元钦 ．我国刨煤机发展缓慢的原 因分析 [ J ] ．煤矿机电 ， 2 0 0 0 5 ． [ 3 ] 张欣，张枢 ．薄煤层采煤机的发展状况及趋势 [ J ] ． 煤矿机械 ，2 0 0 2 6 ． 作者简介李建 平 1 9 6 7一 ，男，江苏徐 州人，高级 工程 师 ，中国矿业大学博士研究生，研究方向为机械设计及理论。T e l 0 5 l 6 3 8 8 5 2 7 2 。 E m a i l l i j p 1 0 2 I 1 6 3 ． e o m 收稿 日 期 2 0 0 5一 O l 一 1 1 ；责任编辑 王宗 禹 6 7 维普资讯