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采煤工作面“远程集中供液+落地单轨吊”试验研究与应用

2025-02-11 76 上传者：管理员

摘要：针对采煤工作面传统供液方式存在的列车拉移困难、工序繁琐、任务量大、设备故障频繁等问题，以及传统的锚吊式单轨吊安全隐患多、工作量大、智能化水平低等弊端。国能神东煤炭集团布尔台煤矿在42_上205综放工作面改变供液设备的安置地点和单轨吊的布置方式，采用“远程集中供液+落地单轨吊”的新模式。现场实践表明：采煤工作面“远程集中供液+落地单轨吊”的设备布置新模式，降低了工人劳动强度、提高了工作效率、提升了作业安全系数和现场智能化水平，具有安全、高效、智能的显著优势，可为其他矿井采煤工作面的智能化建设提供借鉴参考。

关键词：
传统供液
智能化建设
液压系统
落地单轨吊
远程集中供液
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液压系统以其安全稳定性好､传输距离远､传输功率大､介质成本低等优点已被煤矿及各类非煤矿山普遍用作支架和单体液压支柱的液压动力源[1]｡而乳化液泵站作为液压支架装备提供高压乳化液的动力设备[2],其良好的运行状态是采煤工作面实现安全､高效生产的关键保证｡目前,我国大部分矿山仍然坚持传统的“一面一站”分散供液模式,即在每个采面移变列车处配备1个乳化液泵站,多采用“两泵一箱”或“三泵两箱”等组合方式,通过供回液管路将液压支护设备连接起来,形成独立的供液系统｡然而,现场实践表明,此种供液方法存在较多缺陷和不足[3-5]:(1)安全隐患多泵站是一个集机､电､液为一体的复杂系统,潜在故障点多且种类多样,频繁移动增加了安全隐患和故障率,削减设备的使用寿命｡(2)工作任务量大泵站安装在巷道移动设备列车上,需随工作面迁移同步转移,铺设､拆运轨道等作业所需人员多,工作量大,造成工作效率低､投入成本高｡(3)智能化水平低传统供液方式不具备自动配液和补液功能,人工操作､手动配比容易导致乳化液浓度不达标,从而影响支架的润滑､防腐效果,减少支架服务年限｡且不能远程监控､无人值守,智能化水平低｡(4)不利于矿井标准化管理泵站井下运行时容易产生油污､噪音､热量以及废气等多种污染源,对现场作业环境和工人的身心健康造成了严重影响,也不利于矿井标准化管理提升｡而传统的锚吊式单轨吊存在承重能力有限､稳定性相对较差､维护检修困难､倒移工作量大､安全隐患多等不利因素,严重制约矿井的安全高效生产和智能化建设[6]｡基于此,开展采煤工作面“远程集中供液+落地单轨吊”试验研究与应用,以期为其他矿井采煤工作面现代智能化建设提供参考｡

1、工作面概况及设备配置

1.1工作面概况

布尔台煤矿42上205综放工作面,位于42上煤二盘区｡工作面设计长度320m,回采长度4485.2m,采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤采煤方法开采,全部垮落法管理顶板｡42上205工作面煤厚2~7.38m,平均煤厚6.3m,埋深340~365m,煤层倾角1°~5°,上覆松散层厚15~30m,上覆基岩厚310~335m｡直接顶为砂质泥岩,厚度4~20m,老顶岩性为中粒砂岩,厚度3~13m,直接底为砂质泥岩,厚度5m｡

1.2设备配置

工作面成套设备主要由采煤机､液压支架､刮板输送机､桥式转载机､破碎机以及工作面供电､供液设备等组成,具体内容如表1所示｡

表1工作面成套设备信息表

2、远程集中供液

远程集中供液系统是将精密过滤器､软化水､反渗透等装置安装在工作面外固定供液硐室,通过高压管路将乳化液､高压喷雾水输送至采煤工作面,并对总压管路进行实时监控,确保供液系统恒定压力,为液压支架正常使用提供保障｡

2.1远程集中供液地点

42上205综放工作面远程集中供液泵站地点位于42上206辅回撤通道内,进液管路采用准133mm×12mm×4000mm､回液管路采用准133mm×10mm×4000mm及喷雾管路采用准108mm×10mm×4000mm的合金无缝钢管,通过抗震支架对管路进行固定｡供液路线有由远程集中供液泵站引出横跨42上206辅运顺槽至42上205主运顺槽,沿42上205主运顺槽副帮侧敷设至42上205综放工作面,最远供液距离约5250m｡

2.2远程供液泵站组成

将乳化液泵站､移变､组合开关､变频器､集控系统等设备集中布置在轨道上,从里往外依次为1台外加清水过滤器､2台中煤反渗透装置､1台喷雾水箱､2台喷雾泵､1台喷雾供液站､1台自动配比在线监测装置､1台回液过滤站､2台乳化液液箱､4台乳化泵､1台乳化液泵蓄能器､1台高压反冲洗过滤器､2台变频器､2台2000kVA移变､1个标准工具箱和1个开关综保车｡乳化液泵运行示意图,如图1所示｡

图1乳化液泵运行示意图

2.3远程集中供液特点

高压过滤站远程集中供液装备安置在固定地点,无需随工作面回采移动,具有远距离供液､智能控制以及乳化液自动配比等功能,彻底改变了传统的“一面一站”供液方式,后续可为多个工作面供液服务｡通过智能化控制系统将软化水装置､反冲洗装置､高压过滤装置､乳化液泵站四大功能进行集中控制,实现了乳化液自动配比,乳化液浓度在线检测和自动校正功能,有效确保了乳化液洁净度,既显著降低了支架先导阀的更换频次,也有效改善了设备的故障状况,延长了设备的使用寿命｡该系统能对集中供液泵站设备的运行状态进行在线监测,具有远程控制､无人值守功能,实现了减员增效｡另外,该系统把移动设备变成固定设备,减少了频繁移动,减少供液设备的安装和回撤次数､节省设备成本､降低吨煤费用､优化顺槽布局､同时便于设备的集中管理和维护[7]｡且改善了设备运行环境,降低设备损耗;电缆和高压镀锌钢管采用预制的快速接头,便于拆装,重复使用｡与传统的装备相比,该系统低成本､长寿命､高智能,降低了职工劳动强度,提高了工作效率,降低了企业运行成本,也是“机械化换人､自动化减人”的具体实践｡

3、落地单轨吊

3.1落地单轨吊布置方式

落地单轨吊不同于传统的锚吊式单轨吊,无需再挂设承重槽钢和铺设轨道,采用“牵引支架+滑靴式板车+轮式板车+轮式管缆收缩车(无轨道)”的方式进行设备布置｡从顺槽远端往工作面方向依次为锚固牵引系统—自移式平板车系统—管缆自动伸缩系统,以乳化液为工作动力来源,通过遥控器操控轮式管缆收缩车移动｡落地单轨吊布置示意图,如图2所示;落地单轨吊推移控制示意图,如图3所示｡

图3落地单轨吊推移控制示意图

3.2落地单轨吊工作方式

落地单轨吊中的自移平板车每个长2m,宽1.4m,左右两侧为导向套,板车与板车中间用导向杆连接,导向杆行程2.1m,上方为电缆伸缩架,伸缩架高度能够调节,最大高度为3m,最大存储量4.5m,按1个圆班生产18刀计划,推进量为16m,为满足工作面3个圆班生产量,避免频繁拉移变,故设计了21个伸缩电缆车(其中含3个滑靴式板车及1个三岗合一板车),电缆收缩在一起时,压缩量50m满足生产需要｡生产期间,工作面推移转载机,三岗合一处导向杆开始收缩,待第1组落地装置无收缩量时,使用小绞车液压绞车牵移第1组落地装置,逐次类推｡待到落地装置前移50m后,进行一次集中性拉移变工作｡无轨管缆车,如图4所示｡

图4无轨管缆车图

3.3落地单轨吊优势特点

(1)落地单轨吊,消除了登高､单轨吊掉落作业风险,保障人员作业安全｡

(2)实现了液管和电缆的落地,避免了传统拆装单轨吊的工作量,降低了作业人员的劳动强度｡

(3)移变列车组拉移时无需人工倒道轨,降低了工人劳动强度｡

(4)列车采用滑靴式+轮式板车设计,消除了列车跑车存在的安全隐患｡

(5)采用遥控操作,实现了牵引车远程控制｡

(6)使用电缆夹板防护液管和电缆,有效保护电缆磨损,避免了高压液管伤人风险｡

(7)节省了吊挂锚索等材料成本｡

(8)实现长距离集中回撤进回液钢管,便于机械化作业｡

4、结语

“远程集中供液+落地单轨吊”的设备布置新模式,改变了供液设备的布置地点,将其设置在集中控制硐室,从而将移动设备变为固定设备,减少了频繁移动,降低了职工的劳动强度和安全风险;同时,改善了设备运行环境,降低设备损耗,延长设备服务寿命｡而落地单轨吊革新了设备列车布置方式,杜绝了登高､拆运､吊挂作业,在降低劳动强度､提高工作效率､提升作业安全和智能化水平方面取得重大进步｡共同推动高产高效和智能化矿井建设步伐,可为后期同类工程项目推广奠定坚实基础｡

参考文献:

[1]李永明.采煤工作面集中配液及远程供液系统应用[J].煤炭科学技术,2021,49(S1):183-187.

[2]郭嘉良,宫三朋.综采工作面智能化远程集中恒压供液系统研究与应用[J].中国煤炭,2023,49(4):45-49.

[3]张恒.综采工作面远程集中供液系统设计与应用[J].煤矿现代化,2018(6):128-130.

[4]迟焕磊,袁智,胡登高,等.煤矿智能化工作面远程供电供液配套技术[J].煤炭科学技术,2018,46(S2):146-152.

[5]赵宇明.千万吨综采工作面远程供液设计及应用[J].煤,2020,29(6):47-48.

[6]万浪.煤矿远程供电供液与落地单轨吊系统设计与应用[J].内蒙古煤炭经济,2023(21):162-164.

[7]王文斌.寸草塔煤矿综采工作面远程供液系统应用研究[J].煤矿机械,2022,43(5):126-129.

文章来源:马勃,崔永杰.采煤工作面“远程集中供液+落地单轨吊”试验研究与应用[J].煤炭技术,2025,44(02):204-206.