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同煤集團首創智能切頂“神器”

智能鏈臂鋸切頂機問世顛覆傳統工藝

2020-2-3 20:04:48 來源:中國礦業報 本報記者:洪浪 通訊員 吳玲

在同煤集團塔山煤礦小煤柱開采工作面,同煤集團首創的KLJ7型礦用智能鏈臂鋸切頂機以機械切縫方式施工切頂,替代了傳統爆破預裂切縫方式,實現頂板沿切縫完全垮落。

近年來,同煤集團大力實施“科技興企”戰略,圍繞煤炭開采新技術、新裝備、新工藝,深入開展科研攻關,在全行業首創新型鏈臂鋸切頂留巷技術,推動無煤柱開采工藝升級。

同煤集團千萬噸級礦井大都采用16~20米特厚煤層綜放開采技術,一次采全高后采空區冒落空間大,要想實現小煤柱甚至是無煤柱開采就必須進行人工強制切頂,讓工作面上覆巖層垮落將采空區填充,形成回采巷道,從而減少沿空側側向懸頂給巷內支護作用力,降低沿空巷道頂板壓力,保證小煤柱甚至是無煤柱的安全實施。

過去切頂采用定向聚能爆破,但爆破預裂頂板,不能保證裂縫完全貫通、頂板完全垮落。

精準切頂,勢在必行。同煤集團副總工程師宋銀林率先提出設計生產井下專用鏈臂鋸切頂機,用機械鏈臂代替爆破,實現裂縫貫通完全垮落。

從操作系統的設計、材料的選擇、如何克服同煤地區堅硬頂板等都是難啃的骨頭。柱塞變量泵、鏈臂擺動減速器、鏈條旋轉馬達等,數百種國內外的設備選擇配合,每一小步都在探究中進行。經過一年多設計研究,共計38項技術創新改革,同煤集團主導研發的KLJ7型礦用智能鏈臂鋸切頂機逐漸成熟。

2018年6月,KLJ7型礦用智能鏈臂鋸切頂機終于揭開了它神秘的面紗。該設備適用于3~3.5米的中厚煤層無煤柱、小煤柱開采工作面切頂卸壓,機身配有履帶,可實現在井下自由行動。設備采用低速刨削,刀具可以干切,通過油脂進行潤滑冷卻,不易產生火花,即使在高瓦斯礦井下,也可安全使用。

同煤集團還自主研發礦用智能鏈臂鋸切頂機遙控操作系統,雖然保留了操作手柄,但已不像傳統掘進機設有操作室。操作人員在50米的范圍內就能根據巖石軟硬程度對設備進行分檔調速,保證了安全高效。

為達到無煤柱開采切頂卸壓7米以上的切深,KLJ7型礦用智能鏈臂鋸切頂機創新使用了瑞典進口耐磨鋼板作為鏈臂基礎,并在內部加入了導向輪。由于切割的主要是堅硬頂板,設計師還專門為其裝上了煤礦鉆錨桿孔用的聚晶金剛石圓形刀片,保證刀片使用壽命不小于 1000 小時。

鏈臂鋸工作最怕的就是切割過程中夾鋸,所以機器設備在工作時必須保證處于穩定水平狀態,支撐油缸“鎖死”。

“選擇閥芯最為困難,要適合井下復雜的工作環境和艱巨的生產任務,最終通過比較分析,我們選定了德國力士樂牌閥芯,該設備可實現負載條件下6小時內泄漏在允許范圍內,以此為基礎,我們還配套自主研發了電液控自動調平系統,采用為‘定點圓弧切割法’,將調平精度保證達0.003°,讓設備始終保持穩定狀態。”參與設計制造的同煤集團綜采裝備安裝分公司總工程師王自衛說。

2019年7月,KLJ7型礦用智能鏈臂鋸切頂機正式在井下試驗,累計切割36刀,切割長度160米,面積623平方米,最大切縫深度達到6.6米,寬度42毫米,試驗運行取得一次成功。開創了機械裝備井下快速切頂、開槽卸壓的先河,推動了無煤柱工作面切頂工藝由“人工爆破切頂”向“機械精準切頂”轉變,巷道切頂工藝實現了革命性變革。

據了解,KLJ7型礦用智能鏈臂鋸切頂機只是同煤集團在無煤柱開采技術上創新的一個小單元。

同煤集團還研發“煤礦大空間采場堅硬巖層控制理論與關鍵技術”,通過KLJ7型礦用智能鏈臂鋸切頂機、井下深孔承壓爆破技術、射孔定向造縫切頂卸壓成套技術與裝備的配合,對近場巖層準確控制垮落,實現遠近場巖層協同控制。

為掌握各層位結構失穩的礦壓規律,同煤集團還攻關“大空間巖層運動原位監測成套技術與裝備”,探明大空間覆巖“懸臂梁+砌體梁+高位結構”的復雜破斷結構特征,掌握各層位結構失穩的礦壓規律,提出大空間采場堅硬巖層控制理論,建立大空間采場覆巖破斷結構力學模型,闡明遠、近場結構失穩的礦壓作用機制,為小煤柱以及無煤柱的安全高效實施奠定理論基礎。□

網站編輯:宮莉

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