黃陵礦業(yè)首套薄煤層國產(chǎn)裝備采場無人化綜采工作面的設備選型

符大利　袁建平

摘要：綜采工作面配套設備選型的現(xiàn)代化程度是直接體現(xiàn)煤礦現(xiàn)代化水平和裝備是否先進的重要指標。文章介紹了陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦薄煤層國產(chǎn)采場無人化綜采配套設備的選型問題，主要包括采煤機選型、液壓支架選型、三機選型、泵站選型和可伸縮膠帶的選型。

關鍵詞：薄煤層；采場無人化；綜采工作面；設備選型

中圖分類號：TD541 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）27-0094-02

1 陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦概況

一號煤礦隸屬于陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司，為國有重點大型企業(yè)，礦井生產(chǎn)能力600萬噸/年。井田共劃分為十四個盤區(qū)，其中十盤區(qū)煤層厚度1.1～2.75m，平均厚度2.22m，傾角3°～5°，該盤區(qū)工作面定位為配采工作面，生產(chǎn)能力2Mt。由于該盤區(qū)工作面煤層低、地質構造多，頂板壓力大，底板易底鼓，嚴重影響工作人員在工作面正常作業(yè)；而1001綜采工作面為該盤區(qū)的首采工作面，煤層厚度在1.1～2.3m之間，工作面長度235m，順槽開采長度2291m，可采儲量107萬噸，其地質條件變化較大。在該工作面設計之初，黃陵礦業(yè)公司及一號煤礦就將綜采工作面配套設備的選型建立在薄煤層采場無人化和高產(chǎn)高效開采的前提下，經(jīng)過專家多次現(xiàn)場考察、詳細論證、科學分析、認真對比各種設計方案，最終確定選型方向——薄煤層國產(chǎn)裝備采場無人化綜采工作面。要求充分引進國內所有綜采設備配套生產(chǎn)廠家的尖端技術、新工藝，選配出一套國內一流的高端集中控制、高效自動化水平、高精準安全運行的采場無人化綜采成套設備。

2 設備選型配套原則

2.1 液壓支架

2.1.1 支架選型原則。影響支架選型的主要因素有頂板和底板巖性、煤層可采高度、煤層傾角、煤層瓦斯含量等，所以應遵循以下原則：（1）支護強度與工作面礦壓相適應；（2）支架的結構、類型與煤層賦存條件相適應；（3）與底板的比壓和抗拉強度相適應；（4）與工作面通風要求相適應；（5）操作簡單、方便，動作循環(huán)時間短，和電液系統(tǒng)配套便于快速移架；（6）選用國內最先進的電液自動化控制系統(tǒng)。

2.1.2 選型依據(jù)。液壓支架的選型必須與工作面采高相匹配。工作面采高的確定主要依據(jù)煤層厚度（包括煤層夾矸厚度），并且要考慮設備能力和礦山壓力顯現(xiàn)狀態(tài)。通過對2號煤層十盤區(qū)鉆孔數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，最終確定工作面采高為1.4～2.3m比較合適，支架高度為1.15～2.4m。同時針對2號煤層的地質條件，通過采用經(jīng)驗估算法，以及在支架與圍巖相互作用關系的基礎上建立數(shù)值模擬分析的方法，確定支架的支護強度與額定工作阻力，最終確定支架的支護強度不小于0.48MPa，額定工作阻力6800kN。

2.1.3 技術參數(shù)確定。根據(jù)配套原則和選型依據(jù)，最終確定選用ZY6800/11.5/24D型液壓支架；該支架為兩柱掩護式液壓支架，其支護高度為：1.15～2.4m，中心距1.5m，初撐力5067kN，工作阻力6800kN，支護強度0.8～0.9MPa，控制方式采用SAC電液自動化控制。同時，該支架可通過電控實現(xiàn)鄰架的手動、自動操作，實現(xiàn)本架電磁閥按鈕的手動操作。

2.2 采煤機的選型配套

2.2.1 選型原則：（1）技術裝備先進、性能穩(wěn)定、操作簡單、維修方便、運行可靠、生產(chǎn)能力大；（2）各設備間需相互適應、能力匹配、運輸暢通，不出現(xiàn)“卡脖子”現(xiàn)象；（3）要和煤層賦存條件相適應，與礦井規(guī)模和工作面生產(chǎn)能力相適應，達到經(jīng)濟效益的最大化；（4）系統(tǒng)簡單、環(huán)節(jié)少，工作可靠性要高、總裝機功率要大、機面高度要低、機身下方過煤空間需大、有效截深需大；（5）應具有自動記憶截割、遠程干預、實時在線監(jiān)測等功能。

2.2.2 采煤機選型依據(jù)：綜采工作面生產(chǎn)能力主要取決于采煤機割煤能力，它與采煤機最大割煤牽引速度、無故障割煤時間、截深、采高、煤的容重等有關。當采高與截深一定時，工作面生產(chǎn)能力即取決于采煤機的牽引速度、裝機功率。因此，選擇采煤機時，需根據(jù)采高、截深、牽引速度和功率進行選型，同時采煤機還需參照該盤區(qū)工作面配套年生產(chǎn)能力2Mt，工作面長度235m，采煤機截深800mm，采高范圍應為1.4～2.3m，機面高度應小于1000mm，總裝機功率應大于910kW。

2.2.3 技術參數(shù)確定。根據(jù)配套原則和選型依據(jù)，最終選用型號為MG2×200/925-AWD型電牽引采煤機；該煤機采高范圍1.4～2.3m，過煤高度345mm，截深800mm，臥底量250mm，總裝機功率917.5kW，滾筒直徑1600mm，機面高度951mm，電壓等級3300V，具備自動化采煤功能，可以通過順槽集中控制設備，在工作面視頻系統(tǒng)的輔助下對采煤機進行遠程控制，控制采煤機的牽引、調高和停止，同時還可以通過順槽集中控制設備進入采煤機自動運行即記憶截割模式，并可以隨時進行人工干預。

2.3 三機的選型配套

2.3.1 選型原則。（1）應滿足與采煤機、液壓支架的配套要求；（2）輸送能力應大于采煤機生產(chǎn)能力，一般取1.2倍；（3）鋪設長度應滿足工作面回采要求；（4）轉載機應具有自移，運輸機應具有自動張緊功能；（5）應盡量選用與在用設備型號相同的設備，減少礦井生產(chǎn)成本的投入，以便于日常維修和配件管理。

2.3.2 選型依據(jù)。選擇刮板輸送機、轉載機、破碎機主要是以綜采面最大生產(chǎn)能力為基數(shù)，在保證綜采面運煤能力和運輸設備的可靠性和耐用性的前提下，兼顧設備啟動、保護和控制性能，應保證采煤機割下的煤全部運走，并留有一定的備用輸送能力。

2.3.3 技術參數(shù)確定。根據(jù)配套原則和選型依據(jù)，最終選用型號為SGZ800/1050型刮板輸送機、SZZ800/

250型轉載機、PCM200型破碎機、ZY2700型自移裝置。endprint

2.4 乳化液泵、噴霧泵站選型

2.4.1 泵站選型原則。泵站供液系統(tǒng)堪稱工作面設備的“心臟”，基于高產(chǎn)高效工作面的需要，應該配備性能穩(wěn)定、市場信譽好的泵站系統(tǒng)。

（1）泵站的輸出壓力應滿足液壓支架初撐力的需要，并考慮管路阻力所造成的壓降；（2）泵站的單泵額定流量和泵的數(shù)量應滿足工作面液壓支架及其他用液設備的操作需要；（3）乳化液箱的容積應滿足多臺泵同時工作的需要；（4）應配備備用乳化液泵站，如兩泵工作，一泵備用；（5）乳化液泵站的電機功率應滿足泵站最大工作能力的需要；（6）泵站應配備機-電-液一體化的檢測系統(tǒng)，以實時檢測系統(tǒng)的輸出流量、輸出壓力，乳化液箱的液位和溫度、泵站運行狀態(tài)，并可預警，保護人員和設備的安全；（7）應盡量選用與在用設備型號相同的設備，減少礦井生產(chǎn)成本的投入，以便于日常維修和配件管理；（8）當由固定泵站向工作面遠距離供液時，要計算確定所用管路的類型、口徑、液流壓力損失，并綜合確定所需泵壓。

2.4.2 選型依據(jù)。選擇泵站應根據(jù)工作面液壓支架及其他用液設備的操作及滿足支架初撐力的需求；選擇管徑必須計算壓力降，目的是根據(jù)乳化液流量及允許的壓力降來確定管徑。遠程供液管路選擇要充分考慮管路的沿程壓力損失，考慮巷道高低、管路連接頭等造成的壓力損失與沿程壓力損失相當，確定工作面千米供液所需供液管內徑大于50mm比較合適。

2.4.3 技術參數(shù)確定。根據(jù)配套原則和選型依據(jù)，最終確定工作面配套三臺乳化液泵的型號為BRW400/31.5，配備三泵兩箱，兩用一備，其主要技術參數(shù)工作壓力31.5MPa，額定流量400L/min；電機功率250kW，電壓1140V，液箱2個，容積3000L。噴霧泵的型號為BPW400/16，兩泵一箱，一用一備，其主要技術參數(shù)為：工作壓力16MPa，額定流量400L/min，電機功率125kW，電壓1140V，液箱1個，容積3000L。乳化液泵系統(tǒng)采用雙進雙回環(huán)形供液，進回液管徑分別取Φ40mm、Φ50mm；噴霧泵系統(tǒng)采用開式，供水管選用Φ32mm。

2.5 可伸縮膠帶輸送機選型

2.5.1 選型原則：（1）膠帶輸送機的單機許可鋪設長度要與綜采面的推進長度相適應，盡量減少鋪設輸送機的臺數(shù)；（2）選型要考慮巷道頂、底板條件，對于無淋水或底板無滲水、底板無底鼓的巷道，選用落地式可伸縮膠帶輸送機，否則選繩架吊掛式；（3）選用抗靜電阻燃高強度膠帶；（4）輸送機應有較好的啟動和工況監(jiān)測性能。

2.5.2 選型依據(jù)。目前高產(chǎn)高效工作面運輸巷煤流普遍采用長距離、大運量、大功率的可伸縮膠帶輸送機以保障產(chǎn)量。根據(jù)高產(chǎn)高效和簡化設備管理的原則，順槽采用一部可伸縮膠帶輸送機，運輸長度應與工作面走向一致。運送物料容重：一般取0.8～1.0t/m3，取0.9t/m3，物料粒度：0～300mm，最大生產(chǎn)能力按Q=1000t/h，提升高度按50m計算輸送能力1000t/h。

2.5.3 技術參數(shù)確定。根據(jù)配套原則和選型依據(jù)，最終確定順槽皮帶型號為DSJ100/120/4×315。其主要參數(shù)為：輸送帶帶寬1200mm，運行速度3.15m/s，額定電壓1140V，電機功率4×315kW。

3 結語

薄煤層采場無人化綜采工作面配套設備選型是本著向大功率、高強度、高能力、高可靠性、自動化方向發(fā)展，優(yōu)化采煤工藝、減輕勞動強度、提高生產(chǎn)效率，以適應薄煤層開采安全高效的要求。實踐證明，只有通過合理的設計、論證、選型、科學技術創(chuàng)新，才可以實現(xiàn)薄煤層國產(chǎn)裝備采場無人化綜采工作面高產(chǎn)高效的目的。

參考文獻

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[3] 李華偉，師皓宇.薄煤層無人工作面機械化開采技術分析與實踐[J].中國安全生產(chǎn)科學，2010，（6）.

作者簡介：符大利（1977-），男，陜西佳縣人，陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦機電部部長，機電工程師。endprint