一、螺旋鉆采煤機(jī)
1.基本特點(diǎn)
在對(duì)薄與極薄煤層的開采中，鉆式采煤機(jī)相對(duì)于其他種類的采煤機(jī)有很大的優(yōu)勢(shì)：
（1）在煤層開采過程中不需要支護(hù)，也不需要人進(jìn)入到工作面，最大限度地降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度和保證安全生產(chǎn)；
（2）實(shí)現(xiàn)的是一體化開采，煤的開采運(yùn)輸都是由鉆具完成，降低了投產(chǎn)成本和簡化了開采工藝；
（3）適應(yīng)能力強(qiáng)，遇到斷層等特殊構(gòu)造，只需要從新選址繼續(xù)開采；
（4）能夠?qū)崿F(xiàn)邊采煤邊通風(fēng)，邊鉆進(jìn)邊噴水的功能，大大降低了瓦斯突出、煤塵爆炸的危險(xiǎn)系數(shù)。
螺旋鉆采煤機(jī)可在巷道中將兩側(cè)各50~70m范圍內(nèi)的煤采出，該采煤方法適用于煤厚0.45m~1.5m，傾角15°以下，切割阻力小于250~330kN/m的煤層。
鉆式采煤機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
圖1 螺旋鉆采煤機(jī)組成示意圖
2.鉆式采煤機(jī)的工作過程
①調(diào)整鉆進(jìn)方向，并將支撐油缸頂緊巷道壁，將鉆機(jī)固定；
②通過控制液壓推進(jìn)部件，實(shí)現(xiàn)進(jìn)鉆和退鉆；
③鉆桿將主機(jī)產(chǎn)生的鉆進(jìn)壓和扭矩傳遞給鉆頭，鉆頭對(duì)煤進(jìn)行截割；
④截割下的煤被鉆桿排出，通過刮板輸送機(jī)將煤運(yùn)走；
⑤當(dāng)一組鉆桿完全進(jìn)入煤層后，逐次安裝下一根鉆桿。
3.螺旋鉆采煤機(jī)
某公司自2006年開始生產(chǎn)螺旋鉆采煤機(jī)，已形成三個(gè)品種、五種規(guī)格的MZ系列全液壓驅(qū)動(dòng)螺旋鉆采煤機(jī)。設(shè)備主要有主機(jī)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、通風(fēng)系統(tǒng)和螺旋鉆具等組成。通過采煤機(jī)機(jī)組傳遞扭矩和鉆壓給螺旋鉆頭，鉆采條帶里的煤，并完成采煤過程的送鉆和退鉆。
圖2 MZ系列螺旋鉆采煤機(jī)示意圖
MZ系列螺旋鉆采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。
表1 MZ系列螺旋鉆采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表
某礦業(yè)集團(tuán)公司自行設(shè)計(jì)研制ZKLGS-1型螺旋采煤機(jī)，與烏克蘭螺旋鉆采煤機(jī)相比具有四大特點(diǎn)：
①采煤機(jī)下部安有行走部，能夠自由移動(dòng)；
②采煤機(jī)安有旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)旋轉(zhuǎn)；
③采用了自行研制的機(jī)械手安裝滾筒；
④安裝使用了液壓系統(tǒng)。
螺旋采煤機(jī)安裝滾筒采煤前，根據(jù)待采處煤層的傾斜情況調(diào)整采煤機(jī)的角度，以利于采煤機(jī)正常采煤。機(jī)采工作面采用后退式采煤方法，一次采寬2.0m，設(shè)計(jì)采煤深度上山方向40至80m，下山方向40m，采到設(shè)計(jì)深度或遇斷層構(gòu)造帶時(shí)，退出滾筒，采煤機(jī)整體前移，預(yù)留1m煤柱開始下一個(gè)循環(huán)采煤。
二、應(yīng)用實(shí)例
1.實(shí)例一
MZ系列螺旋鉆進(jìn)式采煤機(jī)在某礦進(jìn)行了成功開采。該機(jī)組標(biāo)準(zhǔn)開采坡度為±15°，下行開采坡度可達(dá)到-18°，下行鉆進(jìn)深度達(dá)到了37m，在煤層賦存和頂板比較穩(wěn)定、無淋水的情況下，下行鉆進(jìn)深度可達(dá)40m。每班出煤量達(dá)到76t，實(shí)現(xiàn)了鉆孔出煤的雙層效益。
開采實(shí)踐證明：該機(jī)組工作面無人員、無設(shè)備，相對(duì)其它采煤工藝系統(tǒng)環(huán)節(jié)少、用人少、掘進(jìn)率少、設(shè)備配置少、材料消耗少。實(shí)現(xiàn)了薄煤層單巷前進(jìn)式開采，不用布置工作面回風(fēng)巷，降低了巷道掘進(jìn)率，有利于采掘接續(xù)。實(shí)現(xiàn)了回采工藝的單一化，開采工藝過程簡單，將傳統(tǒng)回采工藝的破、裝、運(yùn)、支、控五大工序合并，由螺旋鉆機(jī)來采完成。實(shí)現(xiàn)了煤炭開采的車間化，改善了工人的勞動(dòng)條件，工人不再進(jìn)入工作面而在巷道中操作機(jī)器，勞動(dòng)強(qiáng)度小，生產(chǎn)安全。提高了礦井安全程度。鉆采孔內(nèi)不進(jìn)入工作人員，實(shí)現(xiàn)了無人工作面獨(dú)頭采煤，杜絕了占煤礦事故量達(dá)50%的頂板事故。
2.實(shí)例二
某集團(tuán)某礦賦存8~15m厚煤層，煤與瓦斯突出，且瓦斯含量高，壓力大，正常的瓦斯抽放達(dá)不到安全開采的要求。其下覆10m處有一層0.3m薄煤層，煤層底板為硬度4的泥質(zhì)頁巖，從以下幾個(gè)方面進(jìn)行了改進(jìn)：
專門設(shè)計(jì)了高強(qiáng)度鉆頭，優(yōu)化截齒分布及工作位置參數(shù)，采用鑲焊4個(gè)合金頭的復(fù)合截齒，提高了破巖能力及壽命；提高前傳動(dòng)箱彈性支撐的彈簧剛度，以提高戲振能力，優(yōu)化封閉參數(shù)，防止巖粉的侵入；合理控制內(nèi)噴霧水量，使采下的煤巖粉呈現(xiàn)半潮濕狀態(tài)，有利于外排。
通過以上改進(jìn)，MZ型螺旋鉆采煤機(jī)在該礦鉆采半煤巖、開采解放層取得成功。
3.實(shí)例三
該礦采用BSHK-2DM型螺旋鉆采煤機(jī)。Ⅱ362鉆采工作面為該采區(qū)首采工作面，其走向長度340m，傾斜長度120m，上部鉆采設(shè)計(jì)傾斜長70m，下部鉆采傾斜長50m，煤層厚度0.4~2.1m，平均1.01m，該煤層賦存極不穩(wěn)定。煤層傾角10~20°，平均15°，工作面無直接頂，基本頂為細(xì)砂巖，厚7~20m，直接底為泥巖，厚0.2~3.5m。巷道凈寬4400mm，凈高3800mm，巷道跟三煤層施工，破頂1.6m，破底1m。破底便于機(jī)體穩(wěn)固與采煤，破頂便于單軌起吊物件。
螺旋鉆機(jī)在輸送機(jī)平巷中向煤層打鉆，鉆頭割煤，螺旋鉆桿掏煤，煤直接落在輸送機(jī)巷的刮板輸送機(jī)上運(yùn)出。該機(jī)一次采寬為1.9m，采高0.6m，三軸聯(lián)動(dòng)鉆桿1.54m一節(jié)，鉆機(jī)本身自動(dòng)接桿，達(dá)到設(shè)計(jì)采深或遇到斷層時(shí)，推出鉆桿，螺旋鉆機(jī)整體前移，預(yù)留0.8m煤柱后開始下一循環(huán)鉆采。螺旋鉆機(jī)鉆煤速度控制在2m/min，勻速鉆進(jìn)。
鉆采面采用雙電機(jī)、雙電源壓入式通風(fēng)，雙風(fēng)機(jī)可自動(dòng)切換。鉆采時(shí)要調(diào)整好角度，不能讓鉆頭鉆進(jìn)采空區(qū)，以免采空區(qū)瓦斯涌進(jìn)新鉆采面，造成瓦斯超限。使預(yù)留煤柱達(dá)到設(shè)計(jì)寬度，以阻擋采空區(qū)瓦斯進(jìn)入新的采面。在循環(huán)結(jié)束后，要及時(shí)進(jìn)行鉆孔口封閉，黃泥抹縫，以控制采空區(qū)瓦斯涌出。
在施工的鉆孔口，安設(shè)多頭滅塵裝置，形成滅塵簾，實(shí)現(xiàn)有效滅塵。
采用螺旋鉆采煤工藝解決了該煤層長期以來無法回采的難題，其可采儲(chǔ)量共1.488Mt，經(jīng)濟(jì)效益十分可觀。該采煤工藝用人少，效益好，能多回收煤炭資源，延長礦井服務(wù)年限。
4.實(shí)例四
某公司現(xiàn)有可采煤層為二層、下十四層、十六層。二層煤較厚，十六層煤煤層較薄，為極薄煤層。下十四層煤煤層厚度1m左右，基本頂為八層灰?guī)r，厚3m左右，巖性較好，遺留的煤柱較適合采用螺旋采煤機(jī)的開采。下十四層煤自基本頂八層灰?guī)r以下分別為十三層煤，厚度0.3m，泥巖，厚度0.6~0.8m，上十四層煤，厚度0.3m，泥巖，厚度0.8~1.2m；下十四層煤以上，八層灰?guī)r以下共計(jì)2.0~2.6m，隨著下十四層煤的開采，極易冒落，底板為砂質(zhì)泥巖。
螺旋采煤機(jī)第一試驗(yàn)采場布置在144采區(qū)的14409下材料道，長度50m。采場頂板為八層灰?guī)r，巷道布置為矩形，根據(jù)采煤機(jī)的尺寸、采場現(xiàn)場狀況以及滾筒距底板利于采煤的高度，采場設(shè)計(jì)寬度4.5m，高度4.5m。
螺旋采煤機(jī)適用于采區(qū)遺留的保護(hù)煤柱、主要巷道保護(hù)煤柱煤炭的開采，不易布置采煤工作面，煤層厚度1m左右，壓力集中區(qū)域，但頂板較為穩(wěn)定，適合錨桿支護(hù)。這樣既不至于造成煤炭資源丟失，又有利于煤炭資源回收，也利于采煤安全。采煤機(jī)的采場通常是采區(qū)材料道、皮帶機(jī)道、施工道或其它原有巷道改造而成的，準(zhǔn)備的長度根據(jù)現(xiàn)場情況而定。
優(yōu)點(diǎn)：①安全系數(shù)大，機(jī)械化程度高，降低了人員的體力消耗；②整個(gè)采煤過程中使用人員較少，提高了工作效率；③采煤期間使用材料較少，降低了材料消耗。
不足：①巷道準(zhǔn)備工程量較大；②滾筒占用空間量較大。
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