综放成套设备与高产高效回采工艺探索和构建

摘要：我国现有的综放成套设备在使用过程中往往存在着一定的缺陷，如液压支架底座和连杆容易折断、转载机和破碎机结构过于复杂而且使用周期短、输送机输送能力不足且可靠性差等，本文拟通过对综放成套设备重新进行配套设计和择优进行配型来提高综放成套设备使用时的可靠性和适应性，从而有效解决综放开采中存在的现实问题，努力构建一套煤产量高、工作性能好、生产效率强的完全符合放煤工艺要求的综放成套设备，提高综放开采的工艺水平。

关键词：综放 成套设备 高产高效 回采工艺

1 我国综放开采技术的现状和存在问题

自从上个世纪九十年代我国执行《综合机械化放顶煤开采技术暂行规定》以来，综放开采技术在我国的煤矿开采中取得了突飞猛进的发展，而且综放开采工作面的个数和产量也在逐年递增。综放开采技术的采用一方面能够大幅度提高厚煤层的采出率，取得良好的经济效益；而且还能延长矿井的使用寿命，实现综放开采的高产高效，取得一定的技术成果。现阶段，综放开采不仅仅是广泛用于厚煤层和老矿区的煤矿开采，它还是实现我国矿井产量高产高效和提高采煤工艺的重要途径和手段。

尽管取得了飞速发展，但是在我国的综放设备总体配套和煤矿综放开采中仍不可避免的存在着一些问题：

①总体来讲，我国的综放成套设备性能低、可靠性差、使用寿命短，并且大大影响到开采的工作面和开机率。②综放成套设备的液压支架结构构造不合理，液压支架后端空间过小，放煤口狭窄，大大限制了放煤的能力；液压支架前端承载能力不足，导致支架前冒顶；液压支架的整体强度太差，构件容易损坏，一旦综放开采工作面的矿压过大，就无法适应；液压支架移架步距过短，无法满足一刀一放的实现；所以综放成套设备的液压支架结构合理性还有待提高，矿压出现时液压支架的整体承受力度还需要进一步加强；高产高效高性能的综放液压支架亟待研制和发展出来，以满足煤矿综放开采的技术需要。③综放成套设备的前部输送机和后部输送机之间缺乏一个可靠的伸缩机构来连接，刮板链如果经常在合理的张力下工作就会出现故障。④如果综放开采的煤层很硬、截深接近一米时，采煤机的割煤能力就会遇到挑战。⑤综放成套设备的转载机及输送机输送能力有限。⑥综放成套设备的破碎机通过煤层的能力较弱，不能实现高产高效的回采要求。⑦综放成套设备的转载机和输送机机尾不能自行移动，致使回采作业和设备的移动只能分开进行。

因此，我们需要结合以上问题进一步提高综放成套设备各部分的性能和整体工艺水平，从而实现煤矿开采的高产高效。

2 实现高产高效回采工艺的方法和途径

首先，我们需要对构成综放成套设备的液压支架进行重新设计和改造，实现放顶煤支架的高产高效高性能：①先是对现有的煤矿综放开采工作面矿压数据和液压支架的使用情况进行科学的统计和分析，然后在此基础上，结合煤矿的实际地质条件状况，运用离散元数值模拟技术对所开发煤矿的矿压显现及顶煤的运动规律进行分析和研究，构建出液压支架受力分布的数学模型。②按照综放成套设备配套能力要满足开采总体需求的前提来选择并确定科学合理的液压支架造型，为了保证综放成套设备的性能可靠性和采煤机的高开机率，液压支架构件要达到一定的强度和硬度；液压支架的移架速度要能满足采煤机的割煤速度；液压支架要配备伸缩梁装置，这样侧护板就可以延伸到顶梁的前端部分；顶煤开采最好采用全封闭的结构，防止煤壁片帮出现；后部的放煤空间要适当加大，以满足过煤高度的要求；放煤口适当拓宽，以便加快放煤的速度，提高工作效率，做到高产高效。③采用液压支架总体参数优化软件来进行液压支架总体构造的优化设计与改造④采用高强度高性能的原材料加工制造综放成套设备的构件，提高工艺水平，增加液压支架的使用寿命。⑤研发采用高质量的密封性材料提高综放成套设备液压构件的使用性能。

其次，为了提高放顶煤后部输送机的输送能力，需要对输送机进行重新设计和改造，以提高其性能：①为了提高输送机的输送性能，增加其可靠性，我们一方面需要研制高强度的端卸机头，这样便于煤的卸载和减少回煤次数；另一方面需要研制适合结构合理而紧凑的放煤机架；此外，还需要研制出便于安装和维护的链条结构用于输送机的升降传递。②为了增加减速器传动的可靠性，增加传动的稳定性，实现综放开采的高产高效，需要研发密封性好、易于冷却的传动装置；为了满足综放开采的工艺要求并且提高煤矿工作面的采出率，需要研制和改进适合后部传输机的新型的传动装置，以减少占用的空间。③为了提高输送机使用的性能，并且满足放顶煤的要求，可采用加厚的侧板来制作传输机的过渡槽，以提高过渡槽的硬度和强度；采用高强度的耐磨中板做成箱体结构；槽帮上翼采用耐磨材料来制作，以增加其耐磨性。④为了改善输送机的传输性能，我们需要在液压支架空间允许及可变性分析可行的双重前提下，研制可伸缩变化的机尾，这样输送机在运行过程中就能够随时对其轻紧力进行调整并一直保持最佳的运行状态。⑤为了进一步满足综放开采高产高效工作面的要求，需要研发性能可靠、功能稳定、高度和低速信号切换自如的双速电机启动开关，并且保持其稳定性。

再次，为了找到煤矿开采高产高效的最佳办法，我们需要对高产高效的煤矿回采工艺规律进行深入的分析和研究，找到切合实际且行之有效的方法，用科学的理论来指导我们的实践：①要找到并仔细研究顶煤的运移规律和顶板的冒落规律，其中包括工作面中部运移规律和端头顶煤的运移规律、直接顶板的冒落规律，还要了解各自对综放工艺的影响。②要找到并仔细研究工作面矿压的显现规律和液压支架的适应性规律、液压支架受力状态的分布规律及放煤支架的矿压显现状态。③要找到并仔细研究新的综放成套设备的高产高效的工艺套路，优化综放工艺的各项参数，提高煤矿回采率的综放工艺，熟悉放煤工艺的操作流程和技术指标。④要找到并仔细研究适合新综放成套设备的高产高效的作业方式，其中包括作业流程、综放工艺参数和具体操作方法，以及液压支架的受力分布测定和计算方法。

最后，为了实现煤矿综放开采的技术要求，还需要从技术上进行一系列的准备和改进，以提高高产高效的可能性：①在保证综放成套设备质量的前提条件下，通过认真细致的选型和配套筛选，增加综放成套设备的功能可靠性和性能稳定性，最大程度地减少和避免机电事故的发生，提高工作面开采率，保证单产产量不断提高。②为了进一步提高煤矿单产的产量，需要逐步加大采煤机的截深，而截深的增加是煤矿单产提高的根本保证。③提高煤矿单产还需要有效拓宽放煤口的尺寸大小和提高放煤的速度，这就需要加快放煤率和锻炼出良好的二次放煤能力，以保证综放成套设备的工作效率。④为了实现高产高效的采煤目标，我们还可以提高采煤机的牵引速度、液压支架的推溜和移架速度，这些都是增加煤矿产量的重要而有力的措施。⑤为了保证煤矿开采工作面的产量，我们一方面需要选择适当的工作面设备，另一方面要努力提高工作面的设备能力，保证及时运送出顶煤和采煤机割下的煤。⑥为了提高对综放成套设备的操作能力，预防和减少施工事故的发生，我们需要加强对综放成套设备的技术管理和施工人员的管理和监督，在保障安全的前提下提高产量和效率。

3 结论

进入本世纪以来，煤矿开采综放成套设备的使用和综放开采技术的研发在我国已经获得了巨大的进步，综放开采成为我国厚煤层矿产区和特厚煤层矿产区高产高效的手段之一。但是，由于我国煤矿地质的多样性和顶煤开采的特殊性，以及综放成套设备的局限性，提高综放成套设备的设备性能，开发研制高产高效的综放回采工艺势在必行。鉴于此，我们要立足于我国国情，通过认真的分析和研究找到与我国的综放成套设备相配套的先进的煤矿综放开采工艺，构建一条具有中国特色的高产高效的煤矿开采新路子。

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