铁煤集团晓明矿N2419工作面是该矿的第一个刨煤面, 所使用的设备为三一重装研制的首套国产刨煤机组。该刨煤面于2010年11月开始投产, 所配套的刨煤机组由铁煤集团与三一重装合作研发。在研制过程中, 使刨煤机组力求达到德国DBT公司刨煤机组同等技术标准的同时, 更着重于安全生产及简化操作、易于维护。在地面及井下实际生产 (N2419刨煤工作面的回采) 进行了多项技术改进, 包括地面研发过程中的自动控制系统、机械结构型式以及在实际生产中暴露出的机尾过渡槽卧底量不足、端头支护、推移不可靠等方面, 其中滑靴的型式是很重要的一项。在井下生产时, 因刨煤机滑靴损坏, 而造成生产中断的问题特别突出, 为此对滑靴的型式进行了改进, 使该套国产全自动刨煤机组更加适应薄煤层工作面的回采。
1 国产刨煤机组的应用前景
铁能公司的矿区已探明工业储量22.59亿吨, 占辽宁省煤炭总储量1/3多, 但其中有26%为薄煤层。过去用传统的方式开采, 难度大、产量低, 加上薄煤层工作面回采空间小, 工作条件恶劣, 因此多年来薄煤层工作面只能被暂时放弃, 成为困扰集团公司各矿的一大技术难题。但随着采掘机械回采能力的不断加大, 晓明矿乃至集团公司剩余储量中, 厚煤层的储量越来越少, 而煤层厚度在1.3m以下的薄煤层工作面的比重也越来越大。这些薄煤层工作面如果不能得到有效开采, 必然会造成资源浪费, 也缩短了矿井的服务年限, 影响了整个矿区的可持续发展。
集团公司于2000年首次引进德国DBT全自动刨煤机组。该套设备于当年11月份在铁能公司小青矿投产, 该面共出煤21.59万吨, 标志着全自动刨煤机组在集团公司成功的应用。以后又相继引进三套德国DBT全自动刨煤机组, 分别在小青矿、大明矿、晓南矿使用, 从此进入集团公司薄煤层工作面应用全自动刨煤机组的成熟阶段。为振兴民族工业, 集团公司与三一重装合作研发了国产首套全自动刨煤机组, 并于2010年年末在晓明矿N2419工作面进行工业性试验。经过地面及井下对设备的不断改进与完善, 成功出煤13.3万吨, 该面已于2011年3月初已开始撤出。目前国内新疆、内蒙、山西等地区的薄煤层储量都很丰富, 薄煤层开采的前景极为广阔。
2 工作面情况
2.1 工作面地质概况
工作面切眼长度159m, 走向长度4 7 2 m, 煤层厚度1.3 m~1.4 m, 煤层倾角3°~5°, 煤质硬度f<3, 局部夹矸, 矸石厚度小于300mm, 矸石硬度f<4, 上顺槽尺寸 (宽×高) 5200mm×2800mm, 下顺槽尺寸 (宽×高) 4500mm×2500mm。工作面内煤层整体呈单斜构造, 煤层倾向25°, 煤层倾角在3°~5°之间, 平均为4°;煤层结构较复杂, 煤层厚度由北向南逐渐变薄。
2.2 刨煤机组成套设备选型
(1) 根据N2419工作面地质条件, 该工作面设备选型见表1。
(2) 刨煤机组部分, 其技术参数见表2。·
3 刨煤机滑靴的改进
3.1 原刨煤机滑靴的使用状况
N2419工作面于2010年11月5日开始正式生产, 生产期间滑靴损坏事故频繁, 开采该工作面滑靴共损坏6次, 并因此造成3次刨链接链环断链事故及1次牵引组件损坏, 给生产带来了极大损失, 滑靴损坏情况见表3。
3.2 滑靴损坏原因分析及改进方案
刨煤机的滑靴有左右滑靴各一个, 分别布置在刨头左右两端, 与刨道配合, 其牵引导向及运行中的支撑作用, 其配合型式见图1。刨煤机的运行是靠∮38×137刨链来牵引的, 因刨道导向板配合时存在一定错差, 最大可达10mm以上, 且刨头的牵引速度比较高 (0~3m/s) , 实际生产中最高可达1.6m/s所以刨煤机的滑靴常处于冲击、碰撞状态而原设计的滑靴过渡倒角比较小, 而且强度比较低, 故滑动受力后极易损坏。
2月20日经过研究, 重新改造了一对左右滑靴并安装在主机上。主要方案是对左右端过渡倒角加大 (>10mm) , 且将前后端近似直角部分改造成圆弧形状, 以保证刨头运行顺利, 不受卡阻, 并用δ20mm高强板进行主体 (滑靴外侧构件) 补强, 改造前后对照如图2。至3月20日设备回撤前, 滑靴未出现任何异常。
3.3 刨煤机其它附属部分的改造
(1) 将破碎机张紧装置操纵阀护罩设计为多个角度保护。
(2) 运输机头机尾推移滑板对口螺栓强度加强, 由M30螺栓改为M36螺栓, 且设稳钉。
(3) 端头支架推移部进行改造, 连接位置适应性强, 使安装型式更完善。
(4) 在运输机头过渡槽增设两节可拆卸式的运行轨道, 保证处理刨头故障时可以快速的进行拆卸。
(5) 支架立柱底部固定方式由压销式改为压板式。
(6) 推移千斤顶位移传感器接口由老塘侧移至前端。
(7) 支架顶梁前端喷嘴上加护板 (原设计喷嘴突出顶梁端面) 。
(8) 支架各部件起吊孔设计为挂接方便型式, 安全可靠。
4 应用情况
结合现场实际采场条件, 试验期间调整刨煤机的不同参数, 目前已经达到最佳的截深和刨头牵引速度的匹配, 上行和下行的速度和截深分别1.6m/s, 55mm和1.0m/s30mm, 一个循环总截深为85mm, 从日推进1.2m、1.5m、2.5m、3.5m、4.9m, 到日推进8.6m, 达到了设计要求。
2010年11月1日11时1分, 在N2419工作面开始采第一刀煤。11月5日正式回采出煤, 采用“三八”制 (一天三班, 一班检修, 两个班生产, 每班八小时) 组织生产, 截止3月5日, 已经累计推进390m, 生产原煤14.3万吨, 实际生产天数为68天。最高日推进8.6m, 最高日产量3163.5t (只两个小班生产) 。
5 结语与经济效益分析
通过对刨煤机滑靴的型式改进, 保证刨煤机的可靠运行, 使N2419工作面得以顺利开采, 为刨煤机的应用提供宝贵的经验, 并且取得了良好的经济效益。
N2419工作面开采过程中, 滑靴损坏事故共造成8个滑靴和一套牵引组件报废, 总价值为13万元, 三个月的生产时间, 共造成生产中断40.8小时。通过滑靴型式改进后避免相应部件的损失, 而且每年可减少生产中断至少5天。
去年晓明矿煤炭销售利润为55元/吨平均每天生产原煤3000t, 而每天的设备租赁费用约为5万元, 则该项的年效益 (含避免部件损坏的费用) 可达:
Q= (5 5×3 0 0 0+5 0 0 0 0) ×5+130000=120.5万元
摘要：本文介绍了首套国产刨煤机组在井下的应用情况, 针对滑靴的型式存在的弊病进行了改进, 改进后的滑靴适应性强、安全可靠。通过此项改造工作, 有效避免了井下生产中断的影响及刨煤机部件、配件的损坏。
关键词：刨煤机,滑靴,改进,应用
参考文献
[1] 郑志峰.矿井故障处理和技术改造 (修订版) [M].北京:机械工业出版社, 2005.