MJ50型截煤机在仙亭煤矿倾斜薄硬煤层的应用

摘要：本文主要阐述了仙亭煤矿积极探索新技术、新工艺的应用，落实“一优三减”要求，从2017年7月开始分调研、资料收集；工作面准备、设备选型采购；机械化采煤面建设；结果评估验收四个阶段，建设了首个MJ50型截煤机机械化采煤工作面，旨在提高矿井的机械化水平程度，以便顺应当前煤矿安全发展需求，为下一步更好的推广倾斜煤层机械化采煤提供经验借鉴。

关键词：MJ50型截煤机；机械化采煤；应用推广

前言：福建省属于华南加里东褶皱带的一部分，全省含煤地层多为二叠系童子岩组，煤层基本上为薄煤层，受到成煤过程中原生构造影响，褶皱和断裂异常发育并伴随着多次岩浆侵入，煤炭资源的稳定性较差，构造复杂，煤层在实际开采过程中不易形成正规采煤工作面，且工作面走向长度短，可采煤量少，因此从先天条件、投入與产出分析上认为无法实行机械化采煤，在福建省开采历史以来未形成过机械化采煤工作面。

一、截煤机技术特征和工作原理

选用MJ50型双刀截煤机，整机由牵引部、电机、切割部组成，切割部包括机梁、切盘、切炼三部分，主要技术特证如下：

电机功率：50KW；额定电压：660V；

牵引方式：绞车连钢丝绳牵引；牵引速度：0-0.9米/分；

刀头形式：双刀切割；刀头长度：1.4米；

切割深度：0.8-1.0米；高度0.7-1.0米；速度：2.3米/秒；

外型尺寸（长*宽*高）：2.1*0.46*0.42（加刀头0.62）；

整机重量：1220公斤。

工作原理：切割部的底部和顶部由两套切链同时旋转切割，掏空底槽和顶槽，让煤层明显自然垮落，代替了炮采。牵引部、切割部由电机部两端出轴带动工作，切割部切刀齿破煤伸入煤壁旋转切割，牵引部用绳轮固定绞车和截煤机，沿煤壁向向上移动，完成循环作业。供电电缆及防尘供水软管加装护套后，通过上风巷顶上的另一个定滑轮与绞车钢丝绳同步进行上下收放。截煤机利用真空电磁启动器直接控制，绞车采用双向可逆开关控制，速度控制通过开关改造，引进变频调速对牵引速度控制调节。

二、截煤机安装的工作面条件及布置方式

（一）工作面需具备以下条件

1.沿煤层掘进的煤巷，煤层稳定且顶底板完整；

2.煤层倾角大于35度的倾斜及急倾斜煤层；煤层厚度在0.7米-1.0米；煤层硬度f≤4（普式系数）；

3.工作面形成上下两个安全出口，上运巷长度大于工作面倾斜长度，上运巷布置应平直（50米范围内转弯不大于1个）。

4.工作面各生产系统及安全六大系统符合要求。

（二）安装截煤机的工作面布置方式

1.下运巷以常规方式开眼，形成下运巷两个安全出口；

2.在两眼见面处沿巷道迎头方向伪斜掘主斜破眼，主斜破掘眼至距离上运巷20米左右时，沿煤层正倾方向掘眼贯通上运巷；

3.贯通上运巷后，根据煤壁与上运巷的夹角情况刷直煤壁，煤壁与上运巷的夹角应大于80度，同时确保工作面上出口与回柱绞车之间有30m到50m的直平距离，形成可装备回柱绞车的上运巷和截煤机作业的采面。

三、试行截煤机机械化采煤的可行性分析

（一）地质条件分析：仙亭煤矿属低瓦斯矿井，工作面无冲击地压和应力集中区，水文类型中等，主采煤层为19、26、33、36、39，煤层顶、底板以砂质泥岩为主，结构致密、坚硬，完整，不易垮落。部分煤层和块段为急倾斜、单结构煤层，赋存条件较好，易形成上下运巷两眼见煤的正规采煤工作面，有适用于截煤机机械化开采的先决条件。

（二）装备技术力量分析：经过黑龙江省七台河煤矿截煤机考核资料了解，装备截煤机作业工作面布置同正规长壁采面布置相同；设备安装主要包括截煤机机体切割部安装，上运巷牵引绞车安装，上运巷电控安装三部分组成，矿井现有的技术力量可满足装备要求。

（三）投入分析：装备MJ-50型截煤机全套设备及安装调试费用约在35万左右，而装备单体液压支柱工作面费用需要50万元，同单体液压支柱工作面相比，具有费用低，维护简单，容易等优点，如工作面条件允许，在实际生产过程中，工效提高明显，且不需要支护和火工材料，特别是在薄硬煤层开采中经济效益可观。

经上述分析，仙亭煤矿有具备安装截煤机机械化作业的可行条件，采用钢丝绳牵引截煤机走向长壁后退式采煤法，采面无人作业，顶板不支护。205采区+340m北36#采煤面以单斜构造为主，煤层倾角55°～85°，平均倾角65°；煤厚0.6～0.8m ，平均煤厚0.7m；走向长度80m，倾向长度50m。煤层顶、底板以砂质泥岩为主，结构致密、坚硬，完整，不易垮落。工作面已经形成上下两个安全出口，煤层赋存稳定，上下巷道平直，便于安装回柱绞车及截煤机操作运行。

四、截煤机机械化采煤工作面建设

（一）劳动组织

截煤机采煤工作面的建设分为工作面准备和设备安装、调试，重点在于设备安装和调试部分。矿井指定生产股、机电股、机运队专人负责，回采队配合协调完成。并配备专用绞车工，电控工，培训上岗。每班5人，共15人。人员配备情况如下：

（二）设备安装

1.绞车固定及安装

绞车通过自制平板车安装在距离上出口30-50米的轨道上，下部固定采用20t油压千斤顶，上部固定采用DN20内注单体液压支柱，外向采用四根地锚钢加丝绳牵引固定，使用38mm圆钢，地锚深1.2米。

2.导向地锚及导向轮安装

使用的地锚为38mm圆钢，导向轮采用自制回头轮，需承受5t拉力。地锚每组施工三个，成品字布置，深度不少于1.2米，施工高度距离巷道底板0.5-1.0米，施工方向垂直45-60°角，水平45-60°角，通过钢丝绳与导向轮连接。三组导向轮，一组为截煤机牵引部分，一组为电缆、防尘管牵引导向，一组为巷道绞车钢丝绳出绳角度导向。

（三）截煤机安装

截煤机通过地面平板车加固后下放至采面上回风平巷上出口处，通过导向轮，2t定滑轮起吊至巷道，并在上运巷完成刀链安装，刀链分五段，每段有6个刀头，成0-60°分布；刀链之间通过链板和切链铆钉固定安装；刀链固定通过单刀片、链板和机体中心轮轴的张紧丝杆手动紧固（链板可自制加工）。

刀链安装完成后，通过上方矿工钢，2t定滑轮起吊起，再通过截煤机牵引部经钢丝绳、导向轮，经绞车下放，下放速度为8米/分，下放时，机体下放嚴禁有人作业，为防机体卡住顶底板可通过侧面机体系保险绳调节下放。

下放到位后，拔出切盘位置的定位销，将刀头转至机体90°，插入定位销，应先旋转、固定下部刀头，再旋转、固定上部刀头。由于刀头较重，刀齿锋利，作业时不少于三人，并配带防割手套，旋转刀头时可采用保险绳、钢丝绳固定刀体，找准孔位后再插入定位销。旋转刀头作业时，人员位于截煤机下放，截煤机应增加一道钢丝绳通上方矿工钢梁连接保护。

（四）采面试采及经济技术指标

截煤机安装到位后，通过绞车将机体下放至作业位置，将刀链放入煤璧槽体，截煤作业时先开启截煤机空转，再开启绞车牵引，截煤机与绞车控制进行动作连锁，确保截煤机运行安全。

工作面采用正规长壁布置方式，整个机组由里向外，由下往上割煤，每班可割煤二刀，截深1.0m；一天三班生产，可实现割煤六刀，循环率约60%，月推进度约108m，月生产能力约6804吨（斜长50*煤厚0.7*容重1.8*月推进度约108m），回采工效可达15.12吨/工；每班约运行2小时（含下放移刀），电耗约122度/班，吨煤电耗0.97度（班电耗122度/班产126吨）。

顶板管理方面，按初次来压及放顶距离，施工超前眼，留设2-3米的隔离煤柱隔离采空区管理顶板，由于矿井36#煤层顶板以砂质泥岩为主，结构致密、坚硬，完整，按矿井历史开采经验，一般采面推进悬顶超80米不易垮落，采面来压时伴有较明显的断柱、帽板吃紧现象。因此，工作面超前眼可布置在下出口外侧80-100米处，如在开采过程未达超前眼布置的悬顶距离即出现采面来压现象，工作面应停止割煤推进，沿作业面留设2-3米隔离煤柱重新施工超前眼。

五、截煤机的优点及存在问题

（一）优点

1.本质安全。采面无人作业，实现本质安全。

2.降耗提效。如工作面条件允许，在实际生产过程中，工效提高明显，且不需要支护和火工材料，特别是在薄硬煤层开采中同现有的炮采相比经济效益可观。

3.经济合理。装备MJ-50型截煤机全套设备及安装调试费用约在35万左右，而装备单体液压支柱工作面费用需要50万元，同单体液压支柱工作面相比，具有费用低，维护简单，容易等优点。

（二）存在问题

1.截煤机安装对采面及上运巷要求较高，煤层必须稳定、倾角大于35°且上运巷要平直，对矿井大部分回采工作面不适用，截煤机的适用性和可靠性未得到检验。

2.安装施工过程繁琐，固定绞车及导向轮的地锚施工数量多，质量要求高，截煤机刀头旋转在采面施工，作业面狭小，安装难度大。

3. 截煤过程中易发生刀链脱链情况，重新安装影响循环进度；对于坚硬煤层，切割煤层后有出现挂顶煤现象，影响煤炭回收率。

六、结束语

以上是仙亭煤矿在建设截煤机机械化采煤工作面的一点体会和做法，旨在提高矿井机械化水平程度，以便顺应当前煤矿安全发展需求，下一步，矿井将通过在运行过程中的进一步了解截煤机的操作原理和机器性能，理顺劳动组织关系和设备安装、保养、维护工序，与厂家多沟通，改进截煤机运用条件，争取多应用，促进矿井机械化水平提升。

作者简介：杨文杰，男，2006年毕业于龙岩学院采矿工程专业，采矿工程师，福能集团永安煤业公司仙亭煤矿生产股股长。