一、螺旋钻采煤机

1.基本特点

在对薄与极薄煤层的开采中，钻式采煤机相对于其他种类的采煤机有很大的优势：

（1）在煤层开采过程中不需要支护，也不需要人进入到工作面，最大限度地降低了工人的劳动强度和保证安全生产；

（2）实现的是一体化开采，煤的开采运输都是由钻具完成，降低了投产成本和简化了开采工艺；

（3）适应能力强，遇到断层等特殊构造，只需要从新选址继续开采；

（4）能够实现边采煤边通风，边钻进边喷水的功能，大大降低了瓦斯突出、煤尘爆炸的危险系数。

螺旋钻采煤机可在巷道中将两侧各50~70m范围内的煤采出，该采煤方法适用于煤厚0.45m~1.5m，倾角15°以下，切割阻力小于250~330kN/m的煤层。

钻式采煤机结构如图1所示。

图1  螺旋钻采煤机组成示意图

2.钻式采煤机的工作过程

①调整钻进方向，并将支撑油缸顶紧巷道壁，将钻机固定；

②通过控制液压推进部件，实现进钻和退钻；

③钻杆将主机产生的钻进压和扭矩传递给钻头，钻头对煤进行截割；

④截割下的煤被钻杆排出，通过刮板输送机将煤运走；

⑤当一组钻杆完全进入煤层后，逐次安装下一根钻杆。

3.螺旋钻采煤机

某公司自2006年开始生产螺旋钻采煤机，已形成三个品种、五种规格的MZ系列全液压驱动螺旋钻采煤机。设备主要有主机、液压系统、电控系统、通风系统和螺旋钻具等组成。通过采煤机机组传递扭矩和钻压给螺旋钻头，钻采条带里的煤，并完成采煤过程的送钻和退钻。

图2  MZ系列螺旋钻采煤机示意图

MZ系列螺旋钻采煤机主要技术参数如表1所示。

表1  MZ系列螺旋钻采煤机主要技术参数表

某矿业集团公司自行设计研制ZKLGS-1型螺旋采煤机，与乌克兰螺旋钻采煤机相比具有四大特点：

①采煤机下部安有行走部，能够自由移动；

②采煤机安有旋转机构能够自动旋转；

③采用了自行研制的机械手安装滚筒；

④安装使用了液压系统。

螺旋采煤机安装滚筒采煤前，根据待采处煤层的倾斜情况调整采煤机的角度，以利于采煤机正常采煤。机采工作面采用后退式采煤方法，一次采宽2.0m，设计采煤深度上山方向40至80m，下山方向40m，采到设计深度或遇断层构造带时，退出滚筒，采煤机整体前移，预留1m煤柱开始下一个循环采煤。

二、应用实例

1.实例一

MZ系列螺旋钻进式采煤机在某矿进行了成功开采。该机组标准开采坡度为±15°，下行开采坡度可达到-18°，下行钻进深度达到了37m，在煤层赋存和顶板比较稳定、无淋水的情况下，下行钻进深度可达40m。每班出煤量达到76t，实现了钻孔出煤的双层效益。

开采实践证明：该机组工作面无人员、无设备，相对其它采煤工艺系统环节少、用人少、掘进率少、设备配置少、材料消耗少。实现了薄煤层单巷前进式开采，不用布置工作面回风巷，降低了巷道掘进率，有利于采掘接续。实现了回采工艺的单一化，开采工艺过程简单，将传统回采工艺的破、装、运、支、控五大工序合并，由螺旋钻机来采完成。实现了煤炭开采的车间化，改善了工人的劳动条件，工人不再进入工作面而在巷道中操作机器，劳动强度小，生产安全。提高了矿井安全程度。钻采孔内不进入工作人员，实现了无人工作面独头采煤，杜绝了占煤矿事故量达50%的顶板事故。

2.实例二

某集团某矿赋存8~15m厚煤层，煤与瓦斯突出，且瓦斯含量高，压力大，正常的瓦斯抽放达不到安全开采的要求。其下覆10m处有一层0.3m薄煤层，煤层底板为硬度4的泥质页岩，从以下几个方面进行了改进：

专门设计了高强度钻头，优化截齿分布及工作位置参数，采用镶焊4个合金头的复合截齿，提高了破岩能力及寿命；提高前传动箱弹性支撑的弹簧刚度，以提高戏振能力，优化封闭参数，防止岩粉的侵入；合理控制内喷雾水量，使采下的煤岩粉呈现半潮湿状态，有利于外排。

通过以上改进，MZ型螺旋钻采煤机在该矿钻采半煤岩、开采解放层取得成功。

3.实例三

该矿采用BSHK-2DM型螺旋钻采煤机。Ⅱ362钻采工作面为该采区首采工作面，其走向长度340m，倾斜长度120m，上部钻采设计倾斜长70m，下部钻采倾斜长50m，煤层厚度0.4~2.1m，平均1.01m，该煤层赋存极不稳定。煤层倾角10~20°，平均15°，工作面无直接顶，基本顶为细砂岩，厚7~20m，直接底为泥岩，厚0.2~3.5m。巷道净宽4400mm，净高3800mm，巷道跟三煤层施工，破顶1.6m，破底1m。破底便于机体稳固与采煤，破顶便于单轨起吊物件。

螺旋钻机在输送机平巷中向煤层打钻，钻头割煤，螺旋钻杆掏煤，煤直接落在输送机巷的刮板输送机上运出。该机一次采宽为1.9m，采高0.6m，三轴联动钻杆1.54m一节，钻机本身自动接杆，达到设计采深或遇到断层时，推出钻杆，螺旋钻机整体前移，预留0.8m煤柱后开始下一循环钻采。螺旋钻机钻煤速度控制在2m/min，匀速钻进。

钻采面采用双电机、双电源压入式通风，双风机可自动切换。钻采时要调整好角度，不能让钻头钻进采空区，以免采空区瓦斯涌进新钻采面，造成瓦斯超限。使预留煤柱达到设计宽度，以阻挡采空区瓦斯进入新的采面。在循环结束后，要及时进行钻孔口封闭，黄泥抹缝，以控制采空区瓦斯涌出。

在施工的钻孔口，安设多头灭尘装置，形成灭尘帘，实现有效灭尘。

采用螺旋钻采煤工艺解决了该煤层长期以来无法回采的难题，其可采储量共1.488Mt，经济效益十分可观。该采煤工艺用人少，效益好，能多回收煤炭资源，延长矿井服务年限。

4.实例四

某公司现有可采煤层为二层、下十四层、十六层。二层煤较厚，十六层煤煤层较薄，为极薄煤层。下十四层煤煤层厚度1m左右，基本顶为八层灰岩，厚3m左右，岩性较好，遗留的煤柱较适合采用螺旋采煤机的开采。下十四层煤自基本顶八层灰岩以下分别为十三层煤，厚度0.3m，泥岩，厚度0.6~0.8m，上十四层煤，厚度0.3m，泥岩，厚度0.8~1.2m；下十四层煤以上，八层灰岩以下共计2.0~2.6m，随着下十四层煤的开采，极易冒落，底板为砂质泥岩。

螺旋采煤机第一试验采场布置在144采区的14409下材料道，长度50m。采场顶板为八层灰岩，巷道布置为矩形，根据采煤机的尺寸、采场现场状况以及滚筒距底板利于采煤的高度，采场设计宽度4.5m，高度4.5m。

螺旋采煤机适用于采区遗留的保护煤柱、主要巷道保护煤柱煤炭的开采，不易布置采煤工作面，煤层厚度1m左右，压力集中区域，但顶板较为稳定，适合锚杆支护。这样既不至于造成煤炭资源丢失，又有利于煤炭资源回收，也利于采煤安全。采煤机的采场通常是采区材料道、皮带机道、施工道或其它原有巷道改造而成的，准备的长度根据现场情况而定。

优点：①安全系数大，机械化程度高，降低了人员的体力消耗；②整个采煤过程中使用人员较少，提高了工作效率；③采煤期间使用材料较少，降低了材料消耗。

不足：①巷道准备工程量较大；②滚筒占用空间量较大。

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