大采高综采工作面大块煤破碎装置在运输系统上的应用与实践

大采高综采工作面大块煤破碎装置在运输系统上的应用与实践

贾化成1、潘洪伟2、思鹏飞3

摘要：综采工作面运输系统中运输机与转载机交叉侧卸处大块煤堵塞问题是影响和制约煤矿安全、高效生产的重要因素之一,造成运输机机头淤实，人员使用单体、风镐及护帮板处理时存在较大的安全隐患。对于大块煤堵塞问题，可通过设置破碎装置来进行有效的解决。有鉴于此，本文阐述了运输系统上对大采高综采工作面大块煤破碎装置的有效应用，以供行业人士参考和借鉴。

关键词：大采高、综采工作面、大块煤、破碎装置、刮板输送机;

前言：我国现有的煤矿井下作业过程中,工作面煤炭片帮经常会导致煤流拥堵的不佳状况。通过有效解决这类情况的发生,由大块煤所带来的堵塞问题迎刃而解，煤炭能够从刮板运输机的卸载口与转载机顺利进入,对大面积煤块的破碎装置开展有效的、系统的分析研究尤为重要。对破碎装置的结构、技术参数进行合理的调整与设计，能够快速且有效的解决上述问题，更好的保证煤矿企业的稳定健康发展。

1成果背景

泊江海子矿3-1煤层为黑色，碎块状、粒状及粉末状，根据两顺槽揭露及探测资料，回采初期煤层厚5.0～6.4m。回采过程中,在循环压力和开采扰动下，工作面煤壁片帮将产生周期性垮落、冒顶,这会使大块煤数量增多，综采运输系统中，若出现大块煤，不但会影响煤流正常运输，还会产生堵塞问题，若出现了堵塞，后续会迅速堆积煤流，设备极易出现安全事故，以前此类问题通过人工方式去处理，效率底下，同时也会产生一定的安全风险。故此，若要彻底解决大块煤堵塞情况，提高综采运输系统的运输效率和安全性，则将破碎装置安置在刮板是送机机头过渡槽上方，这样就能在不占用刮板输送机正常煤流情况下，粉碎大块煤，使煤流正常输送提供保证。

2摇臂滚筒破碎装置技术原理

2.1基本原理

一旦出现大块煤堵塞，那么液压缸驱动摇臂和旋转破碎滚筒下摆会挤压堵塞的大块煤，破碎滚筒同煤流有同样的转动方向，破碎的大块煤通过旋转滚筒向煤流方向、煤壁侧排走，大块煤破碎后不会堆积于破碎点。假无大块煤堵塞，破碎滚筒可调向最高点后再关闭机器。

2.2关键技术

（1）电机:安装在破碎头内，臂架内无传动机构，破碎头集中了全部的机械减速部分；电机为200KW矿用隔爆三相交流异步电机，外壳水套冷却，电机体积较小方便安装拆卸。

（2）减速器:减速器是行星减速器，花键连接驱动电机输出轴和太阳轮,向减速器行星架输出轴传输动力，用花键和破碎头滚筒法兰连接，然后向破碎滚筒传递动力。

（3）破碎滚筒:滚筒表面线性分布镐型截齿,既能稳定运行，且截割破碎率较高；滚筒法兰同轴承座相配合，以轴承支撑在轴承杯上，轴承杯与内齿圈用螺栓和定位销固定，在臂架上用轴承支撑滚筒。

（4）臂架:外臂架连接耳连接过渡槽,升降通过和过渡槽铰接的液压缸实现，悬臂结构可在两侧交替应用。

（5）控制系统：电源箱、控制器、电磁阀驱动器、电液控换向阀组、遥控器等都是控制装置内容，能实现单个破碎锤的电控升降控制、手动升降控制、闭锁、紧急停止功能；在20m内，远程遥控装置能可结合具体状况，对高度进行调整,以此确保操作人员的人身安全。

3成果适应范围

该摇臂式滚筒破碎机适用于大采高综采工作面，并且三机配套选型时，破碎机与采煤机摇臂行星头不能干涉，要留出足够安全空间使机头割透。

3破碎装置的设计创新

3.1现有煤炭破碎装置的主要创新点

现有的大块煤破碎装置对于煤块的堆积问题非常有效，体积较大的煤块被预先破碎后，体积大大变小，能够轻松进入破碎机，实施二次破碎，这样会减小刮板输送机压力，确保其正常运行。此种破碎装置操作及安装简单易行，且便于应用，同时，采煤工作效率及正常生产也不会受到影响，也降低了破碎机工作量，最终能够有效实现低成本、高效率、高效高产的煤炭开采。

3.2破碎装置的具体创新设计

3.2.1对安装位置进行的设计

通常设计人员将破碎装置固定在采煤机或者刮板转载机旁，尽管能够完成破碎煤块的任务，但实际操作中，往往煤炭堵塞的位置并不在采煤机或刮板转载机的地方，对该装置的设计，需认真审视和选择合理的位置和设计思路。我国矿井生产状况的相关调查显示，在煤炭开采作业中，一旦煤炭片帮在工作面煤壁上产生，那么煤壁上的煤炭将在刮板运输机上掉落，随着机器的运转，会直接到达机头，直至被卸载到转载机上。刮板运输机的布置位置通常与转载机成90度角，若有大块的煤经过该位置时，极易造成堵塞，因此对于大块的煤，务必在此之前被破碎，且工作面煤壁掉落的煤块，若落在破碎装置运行的前方，该装置便无法进行有效破碎，会造成煤块堵塞。综上，大块煤破碎装置的安装位置，应将其置于离刮板运输机机头较近的过渡槽位置上，一方面利于煤块的破碎，另一方面便于破碎装置的安装，操作方便，也不会对其的工作设备产生影响。

3.2.2对结构进行的设计

煤矿井下开展工作的环境一直都极为复杂，因此大块煤破碎装置的设计和安装应综合考虑多方面的因素，工作面的高度、配套设施和设备结构等均应列入考量范围，上述对于破碎装置的设计和安装均有一定程度的影响，为保证该类装置的质量和效率，设计人员必须综合考虑相关因素，对其构成部分进行分类。

3.2.3对技术参数进行的设计

对于所有的大块煤破碎工作来说，煤矿井下工作面煤炭的性能以及工作环境对破碎装置的滚筒功率均有严重影响，矿井生产状况的相关调查显示工作面煤壁掉落的大体积煤块皆有着不确定性，因此，设计人员设计过程中也应对其相关的数值进行较大的设计。破碎装置自身也存在相关的技术参数，所以设计人员在对大体积煤块的破碎装置进行设计时，通常其功率会被设定成300千瓦，具体参数如下：

额定功率：300kW

额定电压：3300V

额定电流：65.4A

额定转速：1484r/min

破碎滚筒转速：182r/min

破碎硬度:f≤5

4比较创新成果的应用效果

泊江海子矿113107工作面应用滚筒式大块煤预破碎装置至今,优势有:

（1）彻底解决了大块堵塞问题。设备运行中均匀搅碎大块煤，最终使输送机卸载点和转载机入口位置大块煤堵塞情况被解决。

（2）提升了生产效率。此设备有破碎、清煤二类功能,通过高产、高效工作面连续采煤。每班割煤量从过去的6刀增加至8刀,平均每天可多生产4800t原煤，现在市场煤价400元/吨，平均每天就可以多创造192万元的营收。

（3）达到减员增效。设备结构紧凑、操作简单,与工作面电液控一体,结合视频监控系统，可远程操控。大块破碎岗位与其他岗位有效且积极的配合,可减少4人,不但减员增效还减少了人员进入煤壁侧使用风镐、单体作业的情况，提高了职工的安全系数。

5创新成果在行业推广的价值

现如今，对大型煤预碎设备应用研发方面尚不成熟，所以在未来可根据煤矿的实际生产状况及智能采煤需求在破碎机前方安装AR智能摄像头，通过视频分析服务器分析煤流中的大块煤，实现破碎机与大块煤的智能联动。

运输机过渡槽中安装大块煤破碎装置，是为解决大采高综采工作面刮板运输机头处大块煤堵塞情况，既节约了人力投入，还能有效避免事故发生，切实实现采煤效率的更好提升。具体而言，其有着明显的经济及安全效益，能够使煤矿综采工作面快采、安全及快推的需求得到更好的满足。

6结语

概而言之，经上文的阐述与分析，可以知道，大块煤破碎装置拥有良好的实用性。在破碎大块煤时，此装置能将破碎作用充分发挥出来，可把大块煤分为小块；如果煤块很小，那么就需要将装置角度和方向进行调整，保证它和采煤机运行方向处在同个平行线，不会对采煤机工作形成影响，以此将产煤效率进行提升，最终实现煤炭的高质量量产。

7参考文献

[1]张金虎;李明忠;杨正凯;李提建;许永祥;曾明胜;辛家祥.超大采高综采工作面煤壁片帮机理及多维防护措施研究[J].采矿与安全工程学报，2020.0140（487-495）。

[2]王金鑫.煤矿综采工作面大块煤破碎装置及其配套技术的设计[J].中国化工贸易,2019,011(011):177.