1. 引言
煤炭是我国能源结构中的支柱，煤矿的安全高效生产是源源不断提供煤炭的基础，井工煤矿占我国煤矿数量比重的90%以上，所以井工煤矿安全高效生产是原煤生产的重中之重 [1]。井工煤矿的原煤生产主要依靠综采或综放工作面，而要保证工作面的高效回采，对于煤矿的采煤工艺来说通常会采用其中一个设备就是采煤机 [2]。采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统 [3]。它的工作环境恶劣，一旦出现故障将会导致整个采煤工作的中断，造成巨大的经济损失 [4]。采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一，机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的 [5]。
现有的煤矿采煤机设备在工作过程中可能会出现机身颤动或者没有相应的措施来辅助设备稳定，对工作造成一定影响，且对于设备工作过程产生的煤尘缺乏相应的清理装置，长时间会对设备前进造成麻烦的问题 [6]，为此本论文提出一种煤矿煤尘设备用支撑装置。
2. 问题的提出
2.1. 矿井及工作面概况
国家能源集团公司某矿井田开拓方式是斜井—立井混合式开拓方式，该矿目前主采北三采区的16#煤层，在12#煤层已经封闭完毕，16#煤层布置两个综放工作面。矿井采用中央分列式通风，全矿有4个井筒，主斜井、副斜井进风，回风立井回风 [7]。2014年6月煤炭科学研究总院重庆研究院鉴定该矿自燃倾向等级鉴定结果为12#、16#煤层均为II类自燃煤层；最短自然发火期分别为12#煤层：59天、16#煤层：63天 [8]。2018年矿井瓦斯等级鉴定的矿井瓦斯绝对涌出量为6.52 m3/min，矿井相对涌出量2.48 m3/t，属于低瓦斯矿井 [9]。16402工作面位于16煤运输大巷左翼，031604、16402工作面西北侧。其南面为10405工作面，西面为未开采区，16402工作面上方无任何耕地、建筑物等设施，由于16402工作面是综放工作面，预计工作面回采时可能造成地面轻微塌陷。16402工作面走向长度2417 m，倾斜长180 m，煤层厚度7.5 m~8.8 m，平均厚度8.5 m，可采储量497万吨，采用走向长壁后退式综合机械化放顶煤采煤法。该工作面批准于2021年7月中上旬开始回采，预计回采结束时间2026年11月。
2.2. 问题的提出与分析
在16402工作面回采过程中为了解决采煤机在割煤工作中可能会出现机身颤动或者没有相应的措施来辅助设备稳定，对工作造成一定影响，且对于设备工作过程产生的煤尘缺乏相应的清理装置，长时间会对设备前进造成麻烦的问题 [10]。
为实现上述目的，研制出一种煤矿煤尘设备用支撑装置，其总体技术方案：一种煤矿煤尘设备用支撑装置，包括设备主体，所述设备主体的左右侧面分别设置有左滚筒和右滚筒，所述设备主体的下方设置有导向滑靴，所述设备主体的左侧面设置有喷头，所述设备主体的下方设置有四个支撑机构，且所述支撑机构位于所述导向滑靴的外侧，且所述支撑机构可分为固定支撑块和活动组件，所述固定支撑块固定在所述设备主体的前后表面，且所述固定支撑块的下端开设有下表面开口的开口槽，所述活动组件的一部分位于开口槽内，另一部分露在开口槽外侧。这样就可以提高采煤机工作效率及企业效益，为煤矿井下采煤工作面的安全生产构筑起一道牢固的安全防线。
3. 一种煤矿煤尘设备用支撑装置的实践应用
3.1. 一种煤矿煤尘设备用支撑装置的工作原理
一种煤矿煤尘设备用支撑装置的工作原理(图1~4)及使用流程如下：在采煤机使用过程中，在设备主体1停在每一处工作时，由于受到外力挤压，使得弧形底块13和移动块14向固定支撑块61开口槽内移动，第二固定板12向上移动，橡胶柱11受到移动挤压向内部移动一定距离，直至到达橡胶柱11的弹性极限，从而辅助支撑设备主体1，而在设备主体1工作过程中会有震颤，从而对支撑机构6产生不同的作用力，待作用力较小时，受到挤压的橡胶柱11会有一个向外侧移动的力，从而使弧形底块13和移动块14有向外运动的趋势，整个过程周而复始，从而对整个设备主体1起到一定的稳定缓冲作用，避免机身震颤较大，使得煤尘飞扬过多，产生移动影响，在设备主体1移动时，由于活动组件62的上下移动和弧形底块13的弧形接触面，不会在移动中产生较大影响。
在清洁左滚筒3产生的煤尘时，左滚筒3工作时会产生较多煤尘，这时，可根据需要选择移动盒5露在外侧的距离，打开喷头4的开关，可喷出雾状水，将飞起的煤尘快速带到移动盒5内，需要调节移动盒5的距离时，卡紧组件9工作，通过用脚向下踩控制板15，使得凸块固定板19和球头凸块20向下移动，移动柱16向下移动，压缩弹簧18向下压缩，直至球头凸块20与移动盒5下表面的弧形槽脱离，可通过向左侧移动移动盒5使其露在外侧距离增大或者向右移动选择变小，待移动好后，松开控制板15，压缩弹簧18向上恢复自由状态，从而带动球头凸块20向上移动，直至卡紧弧形槽内，则将移动盒5固定住，通过这整个过程，可以煤尘收集清理出去，避免推挤太多，影响煤矿采集。
1-设备主体；2-右滚筒；3-左滚筒；4-喷头；5-移动盒；6-支撑机构；7-导向滑靴
Figure 1. A schematic diagram of a support device for coal dust equipment in coal mines
图1. 一种煤矿煤尘设备用支撑装置示意图
1-设备主体；5-移动盒；6-支撑机构；7-导向滑靴；8-安装块；9-卡紧组件；61-固定支撑块；62-活动组件
Figure 2. A-A sectional view of a support device for coal dust equipment in coal mines
图2. 一种煤矿煤尘设备用支撑装置A-A剖视图
5-移动盒；8-安装块；9-卡紧组件；10-第一固定板；11-橡胶柱；12-第二固定板；13-弧形底块；14-移动块；61-固定支撑块；62-活动组件
Figure 3. A partial enlarged cross-sectional view of a support device for coal dust equipment in coal mines 1
图3. 一种煤矿煤尘设备用支撑装置局部放大剖视图1
1-设备主体；5-移动盒；8-安装块；9-卡紧组件；15-控制板；16-移动柱；17-第三固定板；18-压缩弹簧；19-凸块固定板；20-球头凸块
Figure 4. A partial enlarged cross-sectional view of a support device for coal dust equipment in coal mines 2
图4. 一种煤矿煤尘设备用支撑装置局部放大剖视图2
3.2. 一种煤矿煤尘设备用支撑装置的应用和注意事项
如图1~4，种煤矿煤尘设备用支撑装置的具体实施方案如下：一种煤矿煤尘设备用支撑装置，包括设备主体1，设备主体1的左右侧面分别设置有左滚筒3和右滚筒2，设备主体1的下方设置有导向滑靴7，设备主体1的左侧面设置有喷头4，设备主体1的下方设置有四个支撑机构6，且支撑机构6位于导向滑靴7的外侧，且支撑机构6可分为固定支撑块61和活动组件62，固定支撑块61固定在设备主体1的前后表面，且固定支撑块61的下端开设有下表面开口的开口槽，活动组件62的一部分位于开口槽内，另一部分露在开口槽外侧，活动组件62包括橡胶柱11、移动块14和弧形底块13，开口槽槽底设置有第一固定板10，第一固定板10的下方设置有第二固定板12，橡胶柱11位于第一固定板10和第二固定板12之间，且橡胶柱11的上下两端面分别与第一固定板10和第二固定板12一表面固定，第二固定板12的下表面安装有移动块14，移动块14的下表面安装有弧形底块13，弧形底块13的外表面为弧形，且移动块14的上端位于开口槽内，移动块14的下端和弧形底块13位于开口槽外侧，且弧形底块13和移动块14进行上下往复移动。
为了便于移动盒5移动，本实施例中，优选的，固定支撑块61的内表面设置有两个相对分布的安装块8，安装块8上表面安装有移动盒5，且移动盒5的上端为“L”型，且设备主体1下表面设置有与移动盒5“L”端相互配合的滑槽，移动盒5的上端安装设备主体1的滑槽内，且移动盒5可在滑槽内滑动。
为了将移动盒5卡在需要地方，本实施例中，优选的，安装块8内开设有上表面开口的凹槽，且凹槽内设置有卡紧组件9，卡紧组件9包括球头凸块20、控制板15、压缩弹簧18和移动柱16，凹槽槽底设置有第三固定板17，第三固定板17上方设置有凸块固定板19，凸块固定板19的下表面与移动柱16的上端固定，移动柱16的下端穿过第三固定板17和安装块8露在外侧，移动柱16的外表面套设有压缩弹簧18，且压缩弹簧18的两端分别固定在凸块固定板19和第三固定板17一表面上，凸块固定板19的上表面设置有球头凸块20，且移动盒5的下表面与球头凸块20向对应处设置有多个沿其长度分布的弧形槽，球头凸块20位于弧形槽内，安装块8左侧面开设有矩形通孔，控制板15的右端固定在凸块固定板19的左侧面，控制板15的左端穿过矩形通孔露在安装块8外侧，且控制板15可在矩形通孔内上下移动。
新型煤矿煤尘设备用支撑装置的应用注意事项：
1) 首先应由技术人员向工人简单介绍煤矿煤尘设备用支撑装置的操作方法，是工人大致了解运输车的工作原理。
2) 应该对煤矿煤尘设备用支撑装置的进行挂牌管理，在管理牌上写明使用时间、负责人姓名等内容，并建立规范的管理台账和记录，以防止损坏煤矿煤尘设备用支撑装置随意停放，影响到他人工作。
3) 日常工作时加强对煤矿煤尘设备用支撑装置的维护与保养，发现部分构件损坏后，应及时更换新部件。
新型煤矿煤尘设备用支撑装置的优缺点：
1) 优点
a) 结构简单，成本较低；
b) 维修方便，便于拆卸和安装；
c) 工人劳动强度低；
d) 新型煤矿煤尘设备用支撑装置的支撑效果好，保证了降尘质量。
2) 缺点
由于作业环境恶劣，容易损坏，因此需要专人定期检查；
新型煤矿煤尘设备用支撑装置的应用潜力：
由于我国井工煤矿基本上都实现了综合机械化采煤工艺，所以采煤工作面需要大量的灭尘装置来保证工作面的安全高效地生产，因此对这种新型煤矿煤尘设备用支撑装置的需求量也会大幅度提高，因此其应用前景非常广阔。
4. 一种煤矿煤尘设备用支撑装置的效果分析
16402工作面自2021年7月份进行回采后，在割煤工作中可能会出现机身颤动或者没有相应的措施来辅助设备稳定，对工作造成一定影响，且对于设备工作过程产生的煤尘缺乏相应的清理装置，自从使用了煤矿煤尘设备用支撑装置以来发生机身颤动的几率降低至12%左右，对于设备工作过程产生的煤尘进行了及时的清理，收到了良好的使用效果，同时工作面的灭尘效果也明显提升，没使用该新型煤矿煤尘设备用支撑装置以前工作面粉尘量在60 mg/m3~80 mg/m3之间，使用了该新型煤矿煤尘设备用支撑装置以后工作面粉尘量降低至15 mg/m3~23 mg/m3之间，应用效果非常明显。
5. 结语
1) 通过使用煤矿煤尘设备用支撑装置，确保了采煤机机身的稳定性，且及时地清理了煤尘，为安全生产创造了条件。
2) 通过使用煤矿煤尘设备用支撑装置，为其他矿井具有相似工程条件的施工提供了可供参考的价值和经验，起到了抛砖引玉的作用；
3) 通过使用煤矿煤尘设备用支撑装置可以证明，在现有条件下通过技术改造和技术进步是能够逐步改善工人的施工条件和作业环境的，具有重要的理论和实践意义。