地下采矿机新型截割装置的进刀工艺与装载效果

地下采矿机新型截割装置的进刀工艺与装载效果

刘 键

山东黄金矿业 (莱州 )有限公司三山岛金矿，山东省莱州市， 261400

摘要：煤矿开采过程中，因为地下环境相对比较恶劣，在实际的应用过程中掘进机会出现各式各样的问题。如果不能及时进行处理，将会对煤矿安全生产造成很大程度的影响。因而当前煤矿开采过程对于掘进机的应用非常重视，通过对掘进机常见故障的细致排查和维修，降低事故发生率，从而保证生产顺利开展。接下来我们就具体探讨了解一下煤矿掘进机在应用过程中的常见故障以及有效的处理方法。

关键词：地下采矿机；截割装置；进刀工艺；装载效果

引言

随着我国对工业的发展，人们的采矿量增加，伴随而来的是井下巷道掘进工程量的提升，因此对井下巷道掘进工作开展效率要求也有所提高。但是我国巷道掘进工作技术中还存在一定的局限性，对巷道掘进效率和质量不利。下面就对煤矿生产中岩巷掘进问题进行探讨。

1掘进机的分类

煤矿中对于掘进机的应用通常是来用于断面切割。掘进机在应用过程中也可以分为两大类，一类为全断面掘进机，另一类为部分断面掘进机。对比来说全断面掘进机通常是立足于整个工作断面，在断面内进行破碎煤岩工作，而且能够连续不断的掘进，但是对于断面的要求相对比较严苛，只能掘进圆形的，因而断面的利用率相对较低。一旦机械设备发生故障，后续工作的开展相对比较困难，很难开展机械设备的维护工作。而部分断面掘进机对断面的要求相对较低，可以截割任何一种断面，因而当前的应用范围相对比较广泛。

2新型截割装置

为了彻底解决截割装置的适应性问题，处理好下切量、挑顶量与大扭矩的匹配性问题，新型截割装置的结构创新是必然的。新型截割装置末端应具有薄臂架结构，以适应下切与挑顶；同时应具有更少的传动比与更低转速的动力。薄臂架结构可以在小直径滚筒、厚槽帮、厚顶梁的条件下仍保持足够的滚筒下切量与挑顶量，同时连接端宽厚配合末端扁薄的臂架结构利于滚筒侧矿料容易翻入输送机槽内。臂架中间的两级传动具有较小的传动比主要起动力传递，而输入端与输出端的行星机构起主要减速作用，同时采用低速的多极电机驱动以降低转速利于简化传动系统，输出端行星机构可保证滚筒具有大的扭矩与单齿截割力，该结构的使用目前为首次提出与实践。为了适应更薄的高品位矿层的开采，同时提出了输出端无行星机构的同样具有末端薄臂架与小传动比的截割装置，具有更好的适应性，同时保证具有较大的输出扭矩，在迷你滚筒配套的少截齿数条件下也可保证足够的单齿截割力，保证截割能力。

3快速掘进技术介绍

3.1采煤机位姿纠偏技术

掘进机的掘进位姿检测与纠偏技术的作用原理可以简单概述为：通过使用大量传感器设备来实现对掘进机的状况的实时监测，并使用组合定位算法和惯性导航位姿解算方法来对检测的数据进行计算，以便根据计算结果确认掘进机的实时工作状态。但是实际工作中，纠偏方案的制定需要根据实际情况来进行确定。因为煤矿井下巷道的地质环境具有复杂性，因此在巷道开展掘进作业时会受到很多因素的影响，使得其位姿呈现出不断变化的现象，不能满足巷道掘进的一致性要求。虽然目前已经在掘进中使用了用机器视觉定位、超声波定位、激光定位等多种技术，但是这些技术单个应用的过程中很容易受到各种因素干扰，与实际工作开展的快速与精确等要求不符。所以研究开发出了多种技术组织应用的方法和纠偏方案，这种系统中不仅包括了之前单一的技术，还将捷联惯性导航定位技术应用其中，在系统中设置了四个移动式捷联惯导定位基站和四个固定式捷联惯导定位基站，实现了整体定位纠偏。在实际应用中，可以通过对掘进机的运动相对变化量来得到掘进机工作中的位姿变化，然后与激光测距设备来联合使用，确定掘进机模块坐标值，进而实现对掘进机位姿的确定。

3.2掘锚机组掘进技术

我国非常重视掘锚机的掘进技术，积极发展与之相关的掘进项目，现在在掘进速度方面已经有了明显的提高，在煤矿行业的地位上升了一个新高度。掘锚机的先进技术优势众多，能够全自动的进行掘进工作，省去了很多复杂的繁琐的工作环节，使操作流程更加方便快捷。掘锚机掘进技术的发展速度很快，已经开始取代落后的人工掘进，减少了工人的工作时间和工作强度，提高了煤矿企业的开采速度。掘锚机的技术在巷道掘进过程中，有高效率和高产量的工作特点，是在其他掘进技术的基础上不断发展起来的，逐渐成为一种先进的掘进技术，可以快速完成掘进工作，合理控制支护顶板。

3.3巷道自动截割成型技术

煤矿井下巷道结构截割轨迹不同，形成的巷道成型结果也不同。目前最常用的轨迹路径是“S”形。具体掘进作业时，截割系统会第一时间读取掘进机的绝对位姿，然后依据捷联惯导原理计算出掘进机截割机构与巷道的相对位置坐标，再设定截割切入点，并按照之前设置好的截割路径开展自动成型作业。断面自动成型应用主要涉及到三种技术，这三种技术主要包括：分析断面成型误差、自适应截割控制及截割轨迹跟踪。通过三者的综合应用，最终实现断面自动成型截割。掘进技术应用过程中截割作业过程不仅包括截割作业本身，还包括扫底、刷帮等作业。

3.4岩石巷道掘进技术

岩石巷道掘进技术大体有两种比较常见的类型：全岩重创和全液压。现在，在我国常用的巷道掘进技术就是全液压技术，其操作流程十分方便，巷道掘进技术发展的已经趋于成熟，可以把钻眼、爆破、支护全部进行作业，工作效率也比较高，得到了大多数企业的一致认可。不过，全岩重创技术发展的还是远远不够的，还在试用时期，需要我们的技术工作人员不断开发创新的技术，积极学习西方发达国家的技术水平，争取早日有所突破。

3.5掘进机的故障监测技术

掘进机的故障监测技术的具体应用过程就是自适应诊断的过程，诊断的内容涵盖范围很广。实际操作中需要依靠系统内部设置的隔离传感器来实现对截割转速、截割电流及位姿状态等各类运行状态信息的监控和对比，及时了解掘进机的即时运行状态，然后按照运行状况的不同来进行系统自动检测及报警。如果参数超出既定设置范围5秒后，就能进行故障报警和数据原因分析。

4地下采矿机新型截割装置的进刀工艺的关键点

1. 新型斜切进刀工艺的影响。如前文所述，针对小直径滚筒、厚槽帮条件下的滚筒下切问题，新型斜切进刀工艺是从开采工艺上解决下限薄的高品位铝土矿料的开采问题，是采矿机使用的基础。推溜时应保留出斜切进刀S弯段与端头停机段之间的“留距段”，同时在斜切进刀S弯段前应采用“抬摇臂”切入矿壁，这是关键。（2）滚筒旋向对装载效果的影响。顶部装料机构主要针对滚筒外旋，矿料由两滚筒之间的里侧向外抛甩装出，因此若滚筒左右对调、旋转方向改为内旋时，将不起辅助装料作用；使用时需保持滚筒外旋方向截割与装载。

结束语

（1）“新型斜切进刀工艺”与“具有末端薄型臂架与小传动比的新型截割装置”的结合应用，可适用于地下铝土矿综采下限薄、硬度高的高品位矿料的开采。（2）“新型斜切进刀工艺”与“新型截割装置”，对具有“下限薄、硬度高”及“品位高”的其他矿料综采同样适用。

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作者简介：刘 键(1992年8月)，性别：男，民族：汉族，籍贯：山东省莱州市，学历：本科，职称：助理工程师，研究方向：采矿工程。