淺議綜采工作面“三機(jī)”選型與配套的原則

王明亮

（山西太重煤機(jī)煤礦裝備成套有限公司，山西 太原030032）

安全高產(chǎn)高效現(xiàn)代化的采煤工作面的落煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)等生產(chǎn)過(guò)程是一個(gè)系統(tǒng)工程，整個(gè)系統(tǒng)的先進(jìn)和可靠，不僅取決于單機(jī)設(shè)備的先進(jìn)性和可靠性，設(shè)備的合理選型和配套也是至關(guān)重要的。“設(shè)備、選型、配套”三者缺一不可，相輔相成，否則，設(shè)備選型及配套不合理，勢(shì)必影響各單機(jī)性能的發(fā)揮，造成綜采設(shè)備開機(jī)率的降低，甚至導(dǎo)致綜采生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行，不能實(shí)現(xiàn)綜采工作面安全高產(chǎn)高效現(xiàn)代化。為了充分發(fā)揮綜采設(shè)備的最大生產(chǎn)能力并保證安全生產(chǎn)，必須對(duì)綜采設(shè)備正確選型、合理布置、協(xié)調(diào)配套。

1 “三機(jī)”選型原則

1.1 采煤機(jī)選型原則

（1）適合特定的煤層地質(zhì)條件，并且采煤機(jī)采高、截深、功率、牽引方式等主要參數(shù)選取合理，有較大的適用范圍。

（2）滿足工作面開采生產(chǎn)能力要求，采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力要大于工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力；滿足與刮板輸送機(jī)和液壓支架的匹配要求。

（3）采煤機(jī)技術(shù)性能良好，工作可靠性高，各種保護(hù)功能完善。

1.2 液壓支架選型原則

（1）支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)與工作面礦壓相適應(yīng)。支架的初撐力和工作阻力要適應(yīng)直接頂和基本頂巖層移動(dòng)產(chǎn)生的壓力，將空頂區(qū)的頂?shù)装逡平靠刂频阶钚〕潭取?/p>

（2）支架結(jié)構(gòu)應(yīng)與煤層賦存條件相適應(yīng)。

（3）支護(hù)斷面應(yīng)與通風(fēng)要求相適應(yīng)，保證有足夠的風(fēng)量通過(guò)。

（4）液壓支架應(yīng)與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等設(shè)備相匹配。支架的寬度應(yīng)與刮板輸送機(jī)中部槽長(zhǎng)度相一致，推移千斤頂?shù)男谐虘?yīng)比采煤機(jī)截深大100～200 mm，支架沿工作面的移架速度應(yīng)能跟上采煤機(jī)的工作牽引速度。

1.3 刮板輸送機(jī)選型原則

（1）刮板輸送機(jī)應(yīng)能保證工作面落煤生產(chǎn)能力需要，選擇刮板輸送機(jī)應(yīng)以工作面最大生產(chǎn)能力乘以1.2的不均衡系數(shù)為基礎(chǔ)。

（2）結(jié)構(gòu)形式一般與采煤機(jī)相配套，輸送機(jī)槽的結(jié)構(gòu)應(yīng)與工作面底板條件相適應(yīng)，并應(yīng)考慮與采煤機(jī)底板托架和行走機(jī)構(gòu)尺寸相匹配。

（3）輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度可根據(jù)刮板輸送機(jī)技術(shù)特征、輸送量、鏈速和工作面傾角等因素確定。

2 “三機(jī)”之間的匹配原則

2.1 采煤機(jī)與液壓支架的匹配

采煤機(jī)與液壓支架之間無(wú)相互直接連接關(guān)系，但卻有兩個(gè)相互位置關(guān)系需要予以重視。第一個(gè)關(guān)系是采煤機(jī)機(jī)身最高點(diǎn)與對(duì)應(yīng)處液壓支架頂梁下面的關(guān)系。采煤機(jī)沿工作面往返割煤時(shí)，其機(jī)身要在支架頂梁下通過(guò)，此時(shí)應(yīng)保證二者在正常情況下不產(chǎn)生干涉。為達(dá)此要求，通常二者間沿高度方向的距離應(yīng)保持在0.2 m左右。特殊情況下特殊對(duì)待。

采煤機(jī)與液壓支架的另一個(gè)重要位置尺寸關(guān)系是采煤機(jī)截割滾筒側(cè)面到支架前梁端部的距離。此距離過(guò)小，將可能導(dǎo)致割頂梁事故；過(guò)大將會(huì)增大支架梁端距和控頂距，不利于采煤機(jī)機(jī)道處的頂板管理。這一尺寸可以通過(guò)計(jì)算采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架三者的配套尺寸鏈予以精確確認(rèn)。通常，該距離在采煤機(jī)滾筒向支架方向偏擺5°～6°時(shí)達(dá)50mm～60mm，否則便要通過(guò)加大支架梁端距予以調(diào)整。

2.2 采煤機(jī)與輸送機(jī)的匹配

采煤機(jī)與輸送機(jī)的配套應(yīng)確保采煤機(jī)能有效履行其功能，在輸送機(jī)上暢行無(wú)阻，在任何情況下都不能出現(xiàn)干涉、掉道等現(xiàn)象；同時(shí)還應(yīng)該保證采煤機(jī)的橫向穩(wěn)定性，并且便于司機(jī)操作。另外，采煤機(jī)與輸送機(jī)的配套位置還應(yīng)該保證采煤機(jī)下有足夠的過(guò)煤空間等。此外還應(yīng)該檢查采煤機(jī)拖纜中心是否與輸送機(jī)電纜槽中心對(duì)齊。

過(guò)煤高度太低造成機(jī)身下面的煤流堵塞。一般中厚煤層，過(guò)煤高度≥250mm～300mm；薄煤層，過(guò)煤高度≥200mm～240mm，最小不小于l40mm～160mm。

2.3 輸送機(jī)與液壓支架的匹配

輸送機(jī)通過(guò)擋板側(cè)槽幫上的推移耳板和耳孔與十字頭及液壓支架推移結(jié)構(gòu)(推桿)相連，以實(shí)現(xiàn)推移輸送機(jī)和拉移支架，保證成套設(shè)備循環(huán)推進(jìn)的功能。輸送機(jī)與液壓支架的配套應(yīng)注意兩個(gè)問(wèn)題，其一為下部配套，即推移耳板的配套問(wèn)題。推移耳板應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度，并且應(yīng)該大于十字頭的強(qiáng)度，這是一個(gè)基本原則。推移耳孔的推溜中心和拉架中心高度要仔細(xì)選定，以保證推移輸送機(jī)時(shí)，其鏟板處于最佳狀態(tài)(既不出現(xiàn)漂溜，又不出現(xiàn)扎底現(xiàn)象，并且具有最小推移阻力)，拉架時(shí)不會(huì)出現(xiàn)支架底座前扎底現(xiàn)象。兩種耳孔中心的高度應(yīng)分別根據(jù)工作面底板性質(zhì)和支架推移機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)中心高度確定。推移耳板處還應(yīng)該保證在推拉兩種狀態(tài)下，十字頭不與耳板或槽幫突出部干涉，支架底座前端不與輸送機(jī)槽幫干涉。輸送機(jī)與液壓支架配套的另一個(gè)問(wèn)題即上部問(wèn)題，是應(yīng)保證拉架后支架前橋與輸送機(jī)電纜槽之間有合理間距，該間隙可按與輸送機(jī)電纜槽向支架方向傾斜5°～6°不與支架前橋干涉而予以確認(rèn)，該間隙與電纜槽即支架前橋?qū)挾染嘘P(guān)。另一個(gè)尺寸是支架前的行人寬度，一般情況下，該尺寸不應(yīng)該小于500mm，對(duì)于薄煤層綜采工作面拉架后的人行寬度也不應(yīng)該小于500mm。

2.4 幾何關(guān)系匹配

綜采成套設(shè)備的幾何關(guān)系匹配主要是中部“三機(jī)”幾何關(guān)系配套設(shè)計(jì)，保證設(shè)備運(yùn)行是采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架相互配合、不相互發(fā)生干涉與影響，使設(shè)備的效能能夠充分發(fā)揮。幾何關(guān)系的主要檢查配套關(guān)系包括7個(gè)部分的設(shè)備配套及布置關(guān)系：

（1）工作面綜采成套設(shè)備整體布置圖；

（2）中部斷面三機(jī)配套圖；

（3）過(guò)渡支架三機(jī)配套圖；

（4）端頭支架三機(jī)配套圖；

（5）上下端頭設(shè)備布置圖；

（6）工作面整體布架圖；

（7）設(shè)備列車車載設(shè)備布置圖。

在三機(jī)配套中必須合理地控制梁端距、鏟間距、臥底量、過(guò)煤空間、過(guò)機(jī)間隙、行人空間等，以保證工作面設(shè)備最大效能地發(fā)揮。

2.5 生產(chǎn)能力匹配

為實(shí)現(xiàn)工作面設(shè)備的正常運(yùn)行，要求工作面設(shè)計(jì)產(chǎn)能、采煤機(jī)產(chǎn)能、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和帶式輸送機(jī)的能力依次逐步增大，按不低于20%設(shè)計(jì)，并留有余量。

2.6 使用性能匹配

使用性能匹配主要指設(shè)備性能間的協(xié)調(diào)和制約問(wèn)題，系統(tǒng)之間連接方式的匹配。

（1）支架推移步距與采煤機(jī)滾筒寬度的匹配；

（2）采煤機(jī)的搖臂與刮板機(jī)的匹配：當(dāng)采煤機(jī)進(jìn)行到刮板機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾時(shí)，搖臂下擺能夠截透“三角煤”，保證留有一定臥底量，并且設(shè)備間無(wú)干涉現(xiàn)象；

（3）采煤機(jī)必須截透工作面兩端且至少有50mm臥底量；

（4）采煤機(jī)的滾筒外廓在運(yùn)行到工作面的端部極限位置時(shí)，其底部不得與刮板輸送機(jī)的過(guò)渡槽部件干涉；

（5）目前輸送機(jī)在機(jī)頭尾部至少設(shè)計(jì)3節(jié)變線中部槽，以保證采煤機(jī)能夠截透工作面端頭；

（6）輸送機(jī)的機(jī)頭鏈輪中心高度在滿足卸載高度的前提下，應(yīng)盡量降低，有利于采煤機(jī)的臥底；

（7）連接頭銷軸尺寸與輸送機(jī)擋板槽幫拉移耳孔的尺寸檢查；

（8）連接頭與輸送機(jī)推移耳的干涉檢查；

（9）連接頭在極限位置時(shí)與輸送機(jī)中部槽或推移梁基體的干涉檢查；

（10）電纜槽最大外廓與支架間的極限間隙檢查，應(yīng)保證人行通道順暢。

2.7 使用壽命匹配

使用壽命匹配主要是指綜采成套設(shè)備各設(shè)備的大修周期基本相同或接近，使設(shè)備大修總時(shí)間縮短，減少在生產(chǎn)過(guò)程的交替大修，保證工作面能持續(xù)正常生產(chǎn)。傳統(tǒng)行業(yè)中，在使用壽命的計(jì)算上，不同設(shè)備有不同的標(biāo)準(zhǔn)。

（1）液壓支架使用壽命通常以正常使用的循環(huán)次數(shù)衡量；

（2）采煤機(jī)使用壽命通常用連續(xù)截煤長(zhǎng)度或采煤量來(lái)衡量；

（3）刮板機(jī)使用壽命通常以過(guò)煤量來(lái)衡量。目前對(duì)設(shè)備的大修周期沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)情況，制定本機(jī)組的產(chǎn)量規(guī)格，對(duì)綜采成套設(shè)備中主要設(shè)備按產(chǎn)煤量100萬(wàn)t來(lái)計(jì)算和衡量。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜合機(jī)械化采煤是將工作面的落煤、裝煤、運(yùn)煤、支護(hù)的各個(gè)環(huán)節(jié)有機(jī)地聯(lián)系在一起，使各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的過(guò)程。各設(shè)備之間的合理匹配，將使單產(chǎn)和效率顯著提高，勞動(dòng)條件將有很大改善。

［1］梁香過(guò),孫艷軍.綜采配套設(shè)備采煤機(jī)技術(shù)參數(shù)的計(jì)算選擇[J].煤礦機(jī)械，2010，31（5）：3-5.

［2］張廣義.綜合機(jī)械化采煤工藝[J].煤炭技術(shù),2009,28（3）：60-62.

［3］李巖松.淺談綜采設(shè)備的選型與配套原則[J].山東煤炭科技,2011（3）：115-117.