2020年02月25日 星期二
中国矿业报订阅

同煤集团首创智能切顶“神器”

智能链臂锯切顶机问世颠覆传统工艺

2020-2-3 20:04:48 来源:中国矿业报 本报记者:洪浪 通讯员 吴玲

在同煤集团塔山煤矿小煤柱开采工作面,同煤集团首创的KLJ7型矿用智能链臂锯切顶机以机械切缝方式施工切顶,替代了传统爆破预裂切缝方式,实现顶板沿切缝完全垮落。

近年来,同煤集团大力实施“科技兴企”战略,围绕煤炭开采新技术、新装备、新工艺,深入开展科研攻关,在全行业首创新型链臂锯切顶留巷技术,推动无煤柱开采工艺升级。

同煤集团千万吨级矿井大都采用16~20米特厚煤层综放开采技术,一次采全高后采空区冒落空间大,要想实现小煤柱甚至是无煤柱开采就必须进行人工强制切顶,让工作面上覆岩层垮落将采空区填充,形成回采巷道,从而减少沿空侧侧向悬顶给巷内支护作用力,降低沿空巷道顶板压力,保证小煤柱甚至是无煤柱的安全实施。

过去切顶采用定向聚能爆破,但爆破预裂顶板,不能保证裂缝完全贯通、顶板完全垮落。

精准切顶,势在必行。同煤集团副总工程师宋银林率先提出设计生产井下专用链臂锯切顶机,用机械链臂代替爆破,实现裂缝贯通完全垮落。

从操作系统的设计、材料的选择、如何克服同煤地区坚硬顶板等都是难啃的骨头。柱塞变量泵、链臂摆动减速器、链条旋转马达等,数百种国内外的设备选择配合,每一小步都在探究中进行。经过一年多设计研究,共计38项技术创新改革,同煤集团主导研发的KLJ7型矿用智能链臂锯切顶机逐渐成熟。

2018年6月,KLJ7型矿用智能链臂锯切顶机终于揭开了它神秘的面纱。该设备适用于3~3.5米的中厚煤层无煤柱、小煤柱开采工作面切顶卸压,机身配有履带,可实现在井下自由行动。设备采用低速刨削,刀具可以干切,通过油脂进行润滑冷却,不易产生火花,即使在高瓦斯矿井下,也可安全使用。

同煤集团还自主研发矿用智能链臂锯切顶机遥控操作系统,虽然保留了操作手柄,但已不像传统掘进机设有操作室。操作人员在50米的范围内就能根据岩石软硬程度对设备进行分档调速,保证了安全高效。

为达到无煤柱开采切顶卸压7米以上的切深,KLJ7型矿用智能链臂锯切顶机创新使用了瑞典进口耐磨钢板作为链臂基础,并在内部加入了导向轮。由于切割的主要是坚硬顶板,设计师还专门为其装上了煤矿钻锚杆孔用的聚晶金刚石圆形刀片,保证刀片使用寿命不小于 1000 小时。

链臂锯工作最怕的就是切割过程中夹锯,所以机器设备在工作时必须保证处于稳定水平状态,支撑油缸“锁死”。

“选择阀芯最为困难,要适合井下复杂的工作环境和艰巨的生产任务,最终通过比较分析,我们选定了德国力士乐牌阀芯,该设备可实现负载条件下6小时内泄漏在允许范围内,以此为基础,我们还配套自主研发了电液控自动调平系统,采用为‘定点圆弧切割法’,将调平精度保证达0.003°,让设备始终保持稳定状态。”参与设计制造的同煤集团综采装备安装分公司总工程师王自卫说。

2019年7月,KLJ7型矿用智能链臂锯切顶机正式在井下试验,累计切割36刀,切割长度160米,面积623平方米,最大切缝深度达到6.6米,宽度42毫米,试验运行取得一次成功。开创了机械装备井下快速切顶、开槽卸压的先河,推动了无煤柱工作面切顶工艺由“人工爆破切顶”向“机械精准切顶”转变,巷道切顶工艺实现了革命性变革。

据了解,KLJ7型矿用智能链臂锯切顶机只是同煤集团在无煤柱开采技术上创新的一个小单元。

同煤集团还研发“煤矿大空间采场坚硬岩层控制理论与关键技术”,通过KLJ7型矿用智能链臂锯切顶机、井下深孔承压爆破技术、射孔定向造缝切顶卸压成套技术与装备的配合,对近场岩层准确控制垮落,实现远近场岩层协同控制。

为掌握各层位结构失稳的矿压规律,同煤集团还攻关“大空间岩层运动原位监测成套技术与装备”,探明大空间覆岩“悬臂梁+砌体梁+高位结构”的复杂破断结构特征,掌握各层位结构失稳的矿压规律,提出大空间采场坚硬岩层控制理论,建立大空间采场覆岩破断结构力学模型,阐明远、近场结构失稳的矿压作用机制,为小煤柱以及无煤柱的安全高效实施奠定理论基础。□

网站编辑:宫莉

返回新闻