连续采煤机双向截割工艺研究及其应用

连续采煤机双向截割工艺研究及其应用

段文婷

中国煤炭科工集团太原研究院山西太原030006

摘要：伴随着我国工业化程度的不断提高，煤炭资源的需求量也相对增加，使得煤炭开采量日益增多。连续采煤机是一种十分重要的设备，凭借其优势在煤炭资源开采中得到广泛应用。文章重点就连续采煤机双向截割工艺展开分析，同时对其应用进行了相关探讨。

关键词：连续采煤机；双向截割工艺；应用

我国是生产煤碳矿产的大国，在世界煤炭产量排名上位居第一名。目前均已使用新型连续式采煤机等设备进行挖掘。连续式采煤机具有投资小、收益高，便于移动，施工安全的特点。连续采煤机配套高效支护及运煤设备，特别适合于水平煤层中的大断面、多巷道快速掘进及回采作业。

一、连续采煤机的结构和工作原理

连续采煤机可以适用于各种煤层煤矿的开采，最大的开采高度达到6m，在新开采的工艺下，同样可以利用连续采煤机开采边角煤、呈不规则性状的煤炭等，有利于增加煤炭的产量，也有利于提高矿井的使用率，延长寿命。目前我国比较常见的连续采煤机为12CM15－10D连续采煤机，其在技术上有一些较突出的特征。其截割的宽度可以达到3300mm，生产能力在15t/min～27t/min，在工作时，可以跨高进行操作，最大采高高度为4.6m。可以充分发挥其截割优势和采高优势，增大采煤的效率和采煤量。连续采煤机的结构可以包括几个方面：行走结构、装运结构、切割结构、安全保护装置、电气系统等。其通常具有的结构特点主要包括四个方面：①可以进行多电机驱动。通过多个电动机进行驱动，分别作用与行走、切割、装运、冷却等系统，一般可以采用八个电机，有利于分工操作，提高施工的效率；②可以采用侧式装载的方法，在挖掘之后可以通过侧式装载机进行装运，并可以利用刮板机将其转运到采煤机的机尾处进行卸载；③具有履带行走机构。履带行走装置不仅可以顺利地通过，还可以很好地附着在土壤上，从而可以增大支撑面积，避免在不规则的道路中发生倾倒、歪斜的情况；④采煤机的电气系统。采煤机都配备电气系统，一般要求保证电气系统的安全性和可靠性，当主电路发生漏电、短路的情形时可以起到很好的隔绝和保护的效果。

二、连续采煤机双向截割工艺

（一）双向截割工艺流程

针对等待耗时的缺点，通过在现场较长时间的使用连续采煤机，探索出连续采煤机双向截割工艺流程，即改原有的升刀步骤为截割步骤，连续采煤机无论是升刀还是降刀都割煤。

（二）具体操作步骤

1.后退扫顶

连续采煤机向上截割到巷道顶部时，需稍后退将顶扫平。注意截割接近顶部时不能超挖，以保证巷道顶部平整。由于向上截割时进刀深度较小，且截割部完全暴露，司机视线较好，扫顶工作比较容易。如果后退扫顶时顶板不平，可能是由于底板不平，连续采煤机后退时机身起伏所致。

2.前进扫顶及进刀

在向上截割时，由于连续采煤机截割部下方空间堆积了大量向上截割时储存的煤炭，连续采煤机在后退扫顶结束时应停止动作，等待运煤车的到来。在运煤车到来后，先启动装煤扒爪，然后向前行走采煤机，将煤清空，截割部保持在巷道顶部，将顶修平。到了煤壁位置时，保持截割部位置，并向煤壁进刀。注意应掌握好进刀深度，重点防范向下截割未到底板时，运煤车已装满。

3.向下截割

连续采煤机向下截割到底部时，跟随在连续采煤机后方的运煤车接近被装满。4.拉底和底部进刀

为保证连续采煤机能够向上割煤，连续采煤机向下割煤到底部时，可向前进刀，然后后退拉平底板，将撑子头及装载部上的积煤清空后，运煤车退出。在两台运煤车交替期间，连续采煤机缓慢向前进行二次轻拉底，将底板找平，并进入已开好的进刀位置。拉底产生的少量煤炭可储存在连续采煤机中部运输机上及铲板内部空间，将截割部完全露出，以保证司机能够观察到底板及截割部位置，保证拉底质量。因底板平整是巷道成形质量的关键，拉完底后，巷道底板前后及左右方向都要平整。

5.向上截割和退机扫顶

这时第二台运煤车仍没有进入，在此期间，连续采煤机应完成向上截割及扫顶工作。在连续采煤机向上截割时，应控制进刀深度，这样做的原因主要有三个方面：①随着截割部抬升，装煤铲板与截割部之间的空间将变大，但空间有限，最多只能临时储存3～4t煤炭，所以应防止截割下来的煤超过临时储存空间；②连续采煤机截割部向上截割时，要克服截割部的重量抬升，割煤速度较慢，只能选择在连续采煤机等待运煤车进入期间进行。若进刀量大，可能在第二台运煤车进入时还没有完成向上截割工作，反而影响截割速度；③连续采煤机单刀向下割煤的量已完成运煤车满载量的70%以上，向上割煤只需补余下的30%。如果向上割煤量太多，连续采煤机在向下截割时，可能没有完成向下割煤流程，运煤车已装满退出，连续采煤机因割底部余煤时无储存空间，只能停机等待，无法利用运煤车轮流进入的间隙进行拉底及从底部进刀。

三、应用实例

（一）基本概况

某煤矿开采工作中，在工作面上主要选用的设备有：连续采煤机1台、梭车1台、四臂锚杆机1台、给料破碎机1台、蓄电池铲车1台。掘进循环进尺6m。按作业规程要求，掘进初期采用单向截割工艺。切槽时连续采煤机要截割1.5刀方可装满梭车，因拉底等步骤导致装车作业时间长；且在梭车离开后，连续采煤机约有50%以上的概率处于待机状态。采垛时情况更槽，要有多个截割循环方可装满且连续采煤机。

（二）双向截割循环

通过计算分析，得出连续采煤机向上截割时，铲板上部空间可临时存0.5刀煤，刚好补足梭车，决定采用双向截割工艺。切槽时双向截割循环如下：（1）底部进刀。连续采煤机先从底部进刀，进刀深度严格控制在0.3m之内，并将落煤储存在截割部与装煤铲板之间。（2）扫顶。在连续采煤机截割到顶部时，向后稍退完成扫顶。此时梭车进入装煤，连续采煤机启动装载部，并向行走装煤，边走边找平顶板板。（3）向下截割。到达煤壁后，连续采煤机从顶部进满刀并完成向下截割步骤。（4）后退初拉底。连续采煤机截割到底部时，连续采煤时稍向后退进行初步拉底，并再向前完成底部进刀，此时梭车装满退出。（5）二次拉底。在梭车退出期间，连续采煤机进行二次精确拉底，将底板找平。连续采煤机司机通过点动启动装载部方式，拉底产生的极少量煤储存在装载部上。二次拉底完成后连续采煤机进入底部进刀位置，抬升截割部进行向上截割，此时连续采煤机完成了一个截割循环。（6）采垛时也采用双向截割工艺。为充分利用向上截割可储煤特点，每次循环采煤机仍从底部进刀，向下截割由一刀变为两刀，以完成梭车装煤量，其他各步骤与切槽时基本一致。

（三）效果评价

采用双向截割后，连续采煤机在梭车退出阶段仍在作业，相当于连续采煤机与梭车平行作业，每循环进尺作业时间缩短了15min。与单向截割比较，每班多完成了一个循环进尺，完成了计划任务。

总之，连续采煤机是煤炭开采过程中的重要设备之一，其可以对岩石巷道进行开挖，也可以单独进行采煤，在很多大型的煤矿中被应用，是一种值得推广的挖煤机械设备。在实际运用过程中，需要结合开采实际，选择合适的开采工艺，文章重点对双向截割工艺的流程和操作步骤进行描述，并通过实例予以验证，取得了较好的实践效果，值得推广应用。

参考文献：

[1]任崇鹏，冉星仕.连续采煤机大断面开切眼快速掘进技术[J].山东工业技术，2018（22）

[2]李虹涛.行进速度对连续采煤机驱动轮的影响[J].机械工程与自动化，2018（05）

[3]任崇鹏.连续采煤机三条巷道同时掘进快速施工工艺[J].山东工业技术，2018（18）

[4]袁佳银.连续采煤机短壁机械化回采技术的应用研究[J].矿业装备，2018（04）