综采工作面“三机搭接”优化设计

王洪涛 贾国宪

摘 要：综采工作面的“三机搭接”是液压端头支架、刮板输送机机头和转载机组成的刨煤机机头部通过机头部底座连接在一起共同推进，配套的刨煤机是铁法煤业集团引进的第四套刨煤机组，通过在刨煤机底座上增加回转底座较好的解决了推移过程中的别卡现象，为今后设备配套提供了解决思路。

关键词：三机配套；设备选择；配套关系；优选方案

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.08.074

1 概述

综采工作面的“三机搭接”是液压端头支架、刮板输送机机头和转载机组成的刨煤机机头部通过机头部底座连接在一起共同推进。综采工作面“三机搭接”包括生产能力的配套和安装结构的搭接结构配套两方面的内容。生产能力的配套相对来说比较简单；而安装结构的搭接配和对于采煤工作面的正常生产起着至关重要的作用。综采工作面“三机搭接”的安装结构方面的配合就是要确定工作面刮板输送机、转载机、液压支架几何关系，也就是要确定他们的搭配尺寸，以使三机设备的整体推进效能达到最佳。

以往工作面液压支架在向前推进时，容易造成运输机机头底盘支座销轴因承载过大弯曲现象，经过现场观察和测绘，通过将固定支座改为旋转底座的办法较好的解决了该问题。

2 采煤工作面“三机搭接”配套的几何参数

采煤工作面“三机搭接”配套的几何参数主要有：工作面端头支架推进行程 S、运输机机头部摆角θ、位组件机头抬高量H、中心偏移量ξ。“三机搭接”配套的几何参数的相互关系见图1：

2.1 工作面端头支架推移行程

對于薄煤层刨煤机综采工作面，机头部底座是刨煤机的机头部输送机机头转载机等连接在机头底座上；刨煤综采工作面推进时由端头支架推移千斤顶按最大行程进行推进移动，采煤高度主要取决于煤层厚度、采煤工人舒适而合理的采煤空间、煤矿相关的权威性文件规定的合理采放比要求以及煤层赋存的地质条件。综采刨煤工作面的采煤高度的选取一般不宜选的太薄，采高太薄会使工作空间太小难以维护，给设备管理和安全管理带来困难。综采刨煤工作面应当在保证合理采放比的要求下满足采煤工人的舒适而合理，再进一步确定合理的推移行程。刨煤工作面端头支架推移千斤顶行程900mm。

2.2 运输机机头部摆角

工作面（机头部）刮板输送机的中部槽槽板倒机头部中心。由于机头部整体推进时输送机本身推进后形成一个摆角，机头部底座与输送机机头连接销将憋卡，也就是说要选取较大推进量推进时机头与底座销轴转动力也就越大。

2.3 刨煤机机头部底座旋转轴座结构特点

刨煤机机头部底座推移到极限位置时，旋转底座上的圆盘、座套、压板等使得刨煤机机头部底座形成能旋转一定角度的机构。原刨煤机机头部底座，是一个没有转动角度的固定底座使工作面适应性较差，不利于端头底板三角区大距离推进，使推移刮板输送机时机头部的推移憋卡不顺畅。刨煤机机头部底座经改进后增加了圆盘、压板、旋转机头架，适应增大推进距离，以提高刨煤机的推进性能。如图2。

在旋转机头架周围增加了三个浮动压块，这三个压块有效控制了旋转机头架的活动量。使得这个旋转机构既能在推进的过程中灵活旋转，又有效限制了它的活动范围，恰到好处地解决推进憋卡不顺畅的问题，提高了采煤效率。

2.4 定位组件抬高量

这个定位组件向上抬起一定高度，避免了由于运输机机尾串动造成机头部与转载机的干涉问题。在刨煤工作面正常刨煤的过程中，机头部组件推进时由于高度差容易与转载机干涉，定位组件的底面倒机头架底板面距离。端面距的大小对工作时的回转机头架推进和旋转起着至关重要的作用，抬高过小极易造成机头串动时与转载机干涉现象，也有可能使机架干涉或推移不顺畅，造成机头架的损坏。

2.5 中心偏移量

定位组件中心位置向转载机中心线方向偏移100mm，解决运输机落煤“舔货”问题。在刨煤机正常运行的过程中，为了保证刨煤机刨头割不到刮板输送机的铲煤板，必须保证刨煤机的煤壁对侧的最外沿的刨齿尖与刮板输送机的铲煤板边缘有一定的间距，这个间距被称为铲板间距。铲板间距过大不利于铲煤板装煤，给正常生产增加难度；铲板间距过小会使刨煤机头割打铲煤板，造成刨煤机的损坏。一般铲板间距的取值范围。合理选择铲板间距应根据煤层的软硬程度和煤层底板的起伏状况等综合地质条件来确定。

3 “三机搭配”出现问题的解决实例

通过以上分析，逐步找出了我公司小青矿及山西鑫岩煤矿生产运营的工作面“三机搭接” 问题的原因：刨煤机机头整体推进时，由于机头位置推进时，水平方向出现有一定的转动角度，而底座是销轴硬链接不能随其转动致使设备别卡导致设备损坏的事故。为了解决此问题，我们重新定做机头底座链接的机头座，使其能旋转一定角度，起到了良好的效果。

近期大兴矿南五901工作面的“三机搭接”也采用了这种连接方式，地面试验效果良好。

4 总结

在煤矿生产实际工作中，如何做到“三机搭接”配套的先进合理是一项复杂的系统工程，它涉及几何学、地质学、岩石力学、采矿学、机电等多门学科，同时又是提高矿井综采工作面生产效率和经济效益的前提。目前的“三机搭接”配套新型设计还是以“经验类比”为主，虽然基本上能够满足生产需要，但在某些环节上还存在着严重的不合理现象。工作面“三机搭接”的配套关系不是唯一的。也就是说，刨煤机、液压支架、刮板输送机和转载机的完全协调搭接可以有效改善推进性能、能力以及几何尺寸吻合。高产高效综采工作面的“三机搭接”新型应从实际出发，因地制宜，根据本矿井煤层的开采条件，选用合理的搭接形式。

参考文献：

[1]马付波.我国刨煤机的发展和现状[J].煤炭工程，2007（01）： 74-75.

[2]宋秋爽.薄煤层刨煤机成套装备关键技术研究[J].中国工程科学，2011（11）：33-38+67

[3]王继波.刨煤机工作面安拆技术探讨[J].矿业安全与环保， 2005（32）：81-82.

作者简介：王洪涛（1971-），男，辽宁调兵山人，工程师，从事煤矿机械设计工作。