閻志偉

中國煤炭科工集團太原研究院有限公司 山西太原 030006

高效、安全的開采煤炭，并保證其回收率是我國在產(chǎn)業(yè)方面的重要政策，煤炭資源的合理開發(fā)及科學(xué)利用非常重要。在經(jīng)過不斷探索及實踐，形成了一種短壁開采技術(shù)體系，其與掘采一體機、連續(xù)采煤機以及單滾筒、短機身的采煤機作為核心在這之中最成熟的是龍頭為采煤機的短壁機械化成套裝備與其關(guān)鍵技術(shù)，這一技術(shù)的工藝基礎(chǔ)是旺格維利采煤法，其主要特點是配套靈活、采掘合一、高效安全以及適應(yīng)能力強等，采出率平均可達到70%。本文主要研究這一成套裝備的關(guān)鍵技術(shù)。這一技術(shù)能夠補充長壁綜采技術(shù)，可以開采長壁開采后形成的殘留煤柱、殘采區(qū)與無法用長壁設(shè)備工作的不規(guī)則塊段以及“三下”壓煤，以此將資源回收率有效提高。此外，可在技術(shù)方面支撐我國機械化開采煤礦，轉(zhuǎn)變機械化程度低、安全狀況差、人員勞動強度大以及嚴重資源破壞等情況，保證開采的高效性和安全性[1]。

1 關(guān)鍵技術(shù)現(xiàn)狀

短壁工作面存在著空間狹小、頻繁調(diào)動設(shè)備以及地質(zhì)條件復(fù)雜等問題，這將增加通風以及安全管理的難度，而使用短壁機械化裝備關(guān)鍵技術(shù)的難度也會增加。

1.1 截割技術(shù)

短壁工作面地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，主要類型有褶皺、斷層和裂隙等，對于截割系統(tǒng)在過載能力以及生產(chǎn)效率有著較高的要求，針對這一要求我國研究制作出重載、體積小、比功率大、橫軸式的截割減速器，其能有效應(yīng)對保護機電多重截割系統(tǒng)技術(shù)以及寬截、大截的齒排列技術(shù)等問題，研制出截割機構(gòu)的截割功率為340kW[2]。

1.2 行走技術(shù)

因為短壁工作面有著較小空間，并且需要頻繁調(diào)動設(shè)備，這對于采煤機的調(diào)速范圍、啟動轉(zhuǎn)矩有較高要求，并且其履帶行走裝置能夠反復(fù)啟停，梭車行走系統(tǒng)應(yīng)具有較小轉(zhuǎn)彎半徑和較強重載啟動能力[3]。針對這一問題，我國相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)有重載軟啟動技術(shù)、交流變頻調(diào)速技術(shù)、全輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、高可靠性制動系統(tǒng)、行星傳動技術(shù)、重載輪邊減速器等。

1.3 輸送技術(shù)

短壁輸送系統(tǒng)主要特點是運輸量大、輸送點多及換向頻繁等，這可使用擺動式的刮板輸送機之中的凸輪補償技術(shù)、刮板全向縱橫的擺動輸送技術(shù)來應(yīng)對，底板起伏及巷道轉(zhuǎn)彎功能適應(yīng)性較強、同步行走式、多轉(zhuǎn)向、長距離的連續(xù)運輸系統(tǒng)，采煤機通過雙輸出的裝運減速器和精密套筒輸送等技術(shù)[4]。

1.4 防治粉塵技術(shù)

采煤機按照機載濕式的除塵系統(tǒng)，通過全風壓結(jié)合局部通風機的局部通風技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)降塵，一般其綜合除塵效率能夠超過97%。此外，國產(chǎn)錨桿鉆車利用真空負壓集成式的三級除塵技術(shù)，其除塵效率能夠超過95%。呼吸性粉塵將比1.5mg/m3小，噪聲指標低于90dB。

1.5 控制頂板技術(shù)

我國短壁工作面沒有良好支護水平，通常采場內(nèi)使用留大尺寸煤柱以及留煤皮等方式管理支巷頂板，會使懸頂存在極大安全隱患，并且回收率低。針對這一情況，我國能應(yīng)對履帶行走式的支架穩(wěn)定性、控制支架跑偏以及確定支護參數(shù)等技術(shù)難題，研制出履帶行走式支架。一般情況下使用錨桿、錨索、網(wǎng)組合的支護技術(shù)管理短壁工作區(qū)主、輔運巷頂板，成功研制錨桿鉆車可改變原本單體錨桿鉆機產(chǎn)生較大勞動強度以及較低錨護效率等難題，可滿足一人多機的要求?，F(xiàn)階段，錨護范圍最大可達30m2，可使用多臂多排的平行錨護技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)。

2 關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展

2.1 深入研究關(guān)鍵技術(shù)

未來應(yīng)加強攻關(guān)關(guān)鍵元部件，研究提升成套裝備可靠性的技術(shù)。將人員識別跟蹤技術(shù)、防撞技術(shù)、訓(xùn)練模擬技術(shù)等智能型、安全型技術(shù)的攻關(guān)力度加大，研究短壁工作面環(huán)境、采煤以及安全的協(xié)調(diào)開采技術(shù)。完善構(gòu)建短壁機械成套裝備的體系，實現(xiàn)標準設(shè)計、規(guī)范檢驗和科學(xué)配套。

2.2 單體裝備差異化

我國煤礦具有多樣的地質(zhì)構(gòu)造，根據(jù)其這一特征，來系統(tǒng)開發(fā)連續(xù)采煤機和配套裝備，將其適應(yīng)范圍拓寬，特別是加快研發(fā)薄煤層裝備的進程。與此同時，重點研發(fā)高效截割技術(shù)、掘錨機組以及綜合化的掘進機組[5]。

2.3 多樣的配套方式

基于短壁機械化裝備技術(shù)研制快速、高效的掘進系統(tǒng)，這一系統(tǒng)應(yīng)用掘錨平行以及連續(xù)運輸理念，月進尺達到2500m。除此之外，可開發(fā)錨桿轉(zhuǎn)載機組能夠應(yīng)對錨護以及輸送無法同巷作業(yè)難題，基于現(xiàn)有技術(shù)進行有益嘗試以及突破。

2.4 實現(xiàn)成套裝備的智能化

我國為了實現(xiàn)煤礦安全生產(chǎn)需要滿足短壁工作面無人化以及少人化的開采要求，應(yīng)用多傳感器融合技術(shù)、錨護技術(shù)、導(dǎo)航技術(shù)、識別煤巖技術(shù)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等技術(shù)，可促進短壁機械化智能化發(fā)展[6]。

3 結(jié)語

最近幾年，煤炭科技的創(chuàng)新體系不斷完善，這大幅度提升了短壁機械化裝備水平，其裝備關(guān)鍵技術(shù)獲得重大突破，能夠打破發(fā)達國家壟斷短壁裝備技術(shù)的局面，促進國產(chǎn)短壁機械化裝備發(fā)展，可支撐建設(shè)高效、大規(guī)模、集約型的礦井群，并實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，確保國民經(jīng)濟快速、穩(wěn)定發(fā)展。我國發(fā)展煤炭工業(yè)的目標是打造有較高回收率、較少環(huán)境污染以及良好經(jīng)濟效益的煤炭工業(yè)體系，其中短壁機械化技術(shù)能夠發(fā)揮出非常關(guān)鍵的作用。針對這一情況，我國需要提升短壁機械化裝備及技術(shù)水平。