开滦能源化工股份有限公司范各庄矿业分公司 河北唐山 063100
摘要：随着煤炭生产的不断进行，矿井的逐步老化，我国局部地区少数可采煤层，地质条件恶劣，煤层倾角较大，采煤工艺复杂，对采煤机提出了新的要求。要求采煤机具有较高的牵引速度和足够大的牵引力，从而克服爬坡困难。
关键词：采煤机；复杂地质条件；安全
1 引言
为保证采煤机能在复杂地质条件中实现连续快速掘进，必须进一步规范采煤机的掘进与支护方式方法，不断提高支护、掘进技术管理和实施水平。因此，通过分析煤矿复杂地质条件，针对连续采煤机在复杂地质条件下运行遇到的问题提出了优化措施，为采煤机在类似地质条件下快速掘进、安全采挖提供参考。
2 煤矿复杂地质条件分析
开采时间相对较早的老矿区是煤矿掘进的主要区域，老矿区的岩石断层相对与新矿区多，而且在掘进作业过程中矿井下的低压力较大，同时由于复杂多变的地质条件所影响，煤矿的掘进开采并不稳定。随着煤矿开采的深度不断增加，围岩上升、岩层波动的现象逐渐出现，各个煤矿层的顶板部位对地面和井下产生了一定的高应力，且结构较为松软，这些因素将直接增加了煤矿掘进区域的安全隐患。在进行-些巷道煤矿掘进的过程中，通常情况下，很难按照原有的设计图纸进行巷道工作面的施工，这一问题直接造成了巷道变形.的现象发生而且为了满足原有的设计规划对巷道进行前掘后修，破坏了巷道的原本地质结构，地质结构的不稳定在某种.程度上构成了阻碍煤矿掘进整体施工进步的重要因素。而且.矿井中较为薄弱的煤层在实际开采作业的过程中，对巷道的挖掘速度有着相对较高的要求，目前来看，穿过断层巷道与大坡度巷道的掘进作业中存在安全隐患的概率较大，巷道回采工作面临着较大的阻碍。综上所述我们可知，复杂多变的地质情况在煤矿掘进作业中主要的显现形式基本为：矿区断层裂隙较多、矿井所需要承载的压力比规划中的要高出很多、不同的地质环境影响、水文环境相对复杂、断裂层带多呈现出来的矿区波动幅度相对较大、岩石层顶板和底板的结构受到破坏而出现结构松软的现象、安全隐患随处存在、没有深入掘进的保障、工程进展速度不客观等。
3 复杂地质条件下采煤机问题探索
采煤机技术的较快发展，导致煤矿企业对采煤机生产效率的提出越来越高的要求，大中型采煤机对于煤层开采中应用逐渐增多。在研究采煤机行走原理后，发现大中型采煤机系统中动力沿工作面的牵引行走力，由其行走箱和牵引箱启动产生，动力由牵引电机传递给传动系统中的牵引箱，再传递给花键轴（牵引箱间和行走箱之间），其中动力又到传动系统中行走箱，最后带动行走齿轮产生转动效应，最终带动采煤机行走，最后通过改变牵引电机的转向角度，使采煤机各功能部件协调运作，以此改变能够采煤机行走方向的机理。
复杂地质条件煤层区域，存在影响开采工作的工作面倾向、倾角、走向等难处理情况，对于设计结构为近水平煤层的普通采煤机中行走系统，难适应这类复杂工作面的区域煤层开采任务，常见故障有：行走中轮齿结合面有压溃现象、存在磨损较快较严重；支撑滑靴底面相关部位磨损较快；导向滑靴常有断裂、接触面磨损较严重。
4 采煤机生产工艺的优化
4.1 采煤机网络化优化采煤工艺
创新引领新发展，市场中新推出的采煤机依据支架控制器检测器获得采煤机相关信号传给集成的网络变化器位置识别，根据综采工作面作业的流程规程，确定采煤机运行到何位置时采煤机支架做出相应动作，被编成程序存入主控计算机中再发散到网络变换器中，主控计算机或网络变化器依据采煤机位置信息自动发出相关命令，指挥该支架控制器来完成规范工作，实现复杂地质条件与跟机自动化对应割煤工艺要求之间配合适应，以此提高生产效率、可以解放劳动力，增加企业利润。
4.2 采煤机跟机自动化提高采煤效率
调查中发现，在采煤机复杂地质条件下若使用SAC电液控制自动化系统可以提高采煤效率。该系统主要由红外线采煤机位置检测传感器行程传感器、支架控制器、隔离耦合器、数据转换器、角度传感器、网络变换器、压力传感器、等设备组成。支架控制器可以实时采集传感器数据，通过总线汇总到监控中心布置的主控计算机内，不同位置传感器采集不同位置支架的行程、工作阻力等数据信息，其作用是实现液压支架闭环控制量的监测并及时反馈给主机，使采煤机液压支架跟机自动化顺利有序进行。
4.3 优化过断层的方式
某煤矿生产中工作面地质复杂，掘进过程导致21条不同岩层发生断层现象，以F11断层落差最大，竟然达到3m。之前调查试验开采中，就存在过全岩段45m难处理情况。为了最快最有效通过该段，企业制定了详细施工流程、相关安全措施，班组教育对施工步骤、具体顺序、应该注意安全事项进行培训。对煤层变薄处采用起底打眼挑顶、爆破并逐步抬高输送机相关安全措施，使其支架顶梁设置能够抬起前头，并抬高输送机高度使其达到要求，使采煤机顺利过渡其复杂地质段。
4.4 优化对过断层爆破布置方法
采煤生产中多采用多个循环一次爆破方式，用来处理全岩段断层，一次打眼深度设置为1.4m，以0.3 kg装药量为标准量，炮眼进行五花形式，炮后及时拉超前架支护顶板等安全设施，使正常每班割煤量达到2个循环。为安全保护支架，立柱爆破前将PVC板放置在支架顶梁下进行吊挂，并设置空气卸压孔，来降低爆破冲击能量破坏，防止由于爆破产生飞矸等杂物，对支架立柱击伤影响其使用性能，来保护采煤设备设施。再者，由于PVC防护板质量较轻，人员进行移动吊挂较为方便，可以加快放炮程序，减轻了不良地质构造影响对工作面生产的破坏。
4.5 防尘水管电缆、拖拉优化采煤系统
在薄煤层复杂地质区域选择工作面时，常受采高限制，电缆、水管槽较小因素影响，若设计方案中采用相关设备随采煤机一同移动的方法，用U形卡固定不移动电缆以及防尘管路在电缆槽外侧，可以解决上述问题，调查中发现防尘管路中若能每隔15m设三通类建材，能便于插接机组设置防尘管，使得采煤机只对20m防尘管以及移动的电缆进行拖拉，以此成功加快采煤机运行速度，提高了工作面采煤产量。
4.6 采用双液压制动器结构
采用双液压制动器结构，分布在牵引电动机一轴和牵引轴处设置大制动力矩的液压制动器，保证采煤机大倾角停机时不下滑。同时调整电气抱闸时间参数，提前对断电停机制动做出反应，保证采煤机在开停机时不会出现制动滞后造成的下滑，并且增加机械停机制动装置，保证煤机在检修中不会出现飞车，保证了操作的安全性。在大采高、大倾角、大俯仰采工作面下工作的采煤机需要足够的动力进行爬坡采煤，能够安全的停机制动，通过以上措施使采煤机能够满足复杂地质条件下采煤的安全及高产高效的需求。
5 结语
复杂地质条件下煤矿采煤机的快速、安全掘进技术，对保证煤矿井下开采人员安全、工作面能够正常接续运行具有重要意义。在复杂地质条件下针对采煤机的应用和发展现状，对采煤机进行创新和改进是采煤业发展的不竭动力。
参考文献：
[1]马添虎.连续采煤机在复杂地质条件下掘进和支护技术管理[J].科技视界，2014（7）：35.
[2]王晓东.复杂条件下综放工作面快速安装技术[J].煤炭工程，2016（5）：68.
[3]樊志超.连续采煤机在富水区下安全掘进技术研究[J].内蒙古煤炭经济，2015（6）：231.