文/閆亞鵬
中厚煤層與薄煤層聯(lián)合布置工作面采煤機(jī)選型技術(shù)研究
文/閆亞鵬
山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)臺(tái)頭煤焦有限責(zé)任公司礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1.20Mt/a,礦井工業(yè)場(chǎng)地位于井田南部劉家溝村附近,采用斜井立井混合開(kāi)拓。為提高生產(chǎn)效率和煤炭資源回收率,根據(jù)井田開(kāi)拓布置、煤層賦存等條件,分別在采區(qū)裝備一個(gè)薄煤層和一個(gè)中厚煤層長(zhǎng)壁機(jī)械化綜采工作面,確保生產(chǎn)能力。本文對(duì)上述中厚煤層與薄煤層采煤機(jī)選型技術(shù)研究進(jìn)行了闡述。
根據(jù)井田開(kāi)拓布置、煤層賦存、開(kāi)采技術(shù)以及工作面裝備水平和通風(fēng)條件,將首采區(qū)布置在井田西南部的一采區(qū),2號(hào)、3號(hào)煤層為薄或中厚煤層,煤層頂?shù)装宸€(wěn)定。根據(jù)各煤層賦存條件和開(kāi)采技術(shù)條件,結(jié)合礦井的生產(chǎn)能力,選擇的采煤方法為滾筒采煤機(jī)綜采。
根據(jù)采煤機(jī)適應(yīng)條件,結(jié)合煤層賦存特征,采煤方法為:初期礦井開(kāi)采一采區(qū)東翼1上號(hào)煤層(分叉區(qū),平均0.88m)及一采區(qū)西翼1上號(hào)煤層(合并區(qū),平均2.20m),即分別裝備一個(gè)薄煤層和一個(gè)中厚煤層長(zhǎng)壁機(jī)械化綜采工作面,以?xún)蓚€(gè)綜采工作面保證礦井1.2Mt/a生產(chǎn)能力。
1.采高的選擇。采煤機(jī)的采高應(yīng)與煤層厚度的變化范圍相適應(yīng),根據(jù)薄煤層賦存條件和開(kāi)采技術(shù)條件,確定薄煤層采煤機(jī)的采高為0.88m。
2.滾筒直徑的確定。根據(jù)采煤機(jī)滾筒直徑系列,取滾筒直徑0.9m。
3.采煤機(jī)截深。截深的選取與煤層厚度、煤層軟硬、頂板巖性以及支架移架步距相適應(yīng),綜合考慮取采煤機(jī)的截深為600mm。
4.工作面采煤機(jī)小時(shí)生產(chǎn)能力
式中:
Q—工作面平均日產(chǎn)量,t/d;909t/d;
L—工作面長(zhǎng)度,m;取165m;
I—采煤機(jī)開(kāi)缺口行程,m;取50m;
k—采煤機(jī)開(kāi)機(jī)率,%;取35%;
Cg—工作面采煤機(jī)割煤回收率,%;取97%;
Td—采煤機(jī)返向時(shí)間,min;取0.5;
B—采煤機(jī)截割深度,m;0.6m;
Hg—平均割煤高度,m;0.88m;
γ—實(shí)體煤容重,t/m3;1.45t/m3。
代入?yún)?shù)計(jì)算:Qm=148.6t/h
5.采煤機(jī)平均割煤速度
6.采煤機(jī)最大落煤量和最大割煤速度
Qmax=kc·Qm
式中:
Qmax——采煤機(jī)最大落煤量,t/h;
kc——采煤機(jī)割煤不均衡系數(shù),取1.4。
則:Qmax=1.4×148.6=208t/h
又:Vmax=kc·Vc
式中:
Vmax——采煤機(jī)最大割煤速度,m/min。
Vmax=1.4×3.2=4.48m/min
7.工作面采煤機(jī)功。按采煤機(jī)單位能耗計(jì)算采煤機(jī)功率為:
N=60kb·B·Hg·Vmax·Hw
式中:
N——采煤機(jī)截割功率,kW;
kb——備用系數(shù),取1.3;
Hw——采煤機(jī)割煤?jiǎn)挝荒芎?,本礦取Hw= 0.75kW·h/m3。
則:N=60×1.3×0.6×0.88×4.48×0.75=138.3kW
綜上,選用MG150/350-WDK型滾筒采煤機(jī),可以滿(mǎn)足本礦井初期實(shí)際生產(chǎn)需要,其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示:
表1 MG150/350-WDK型滾筒采煤機(jī)技術(shù)特征表
礦井產(chǎn)能達(dá)到1.2Mt/a時(shí),1上號(hào)煤層西南翼布置一個(gè)1102中厚煤層綜采工作面,煤層厚度為1.89~2.65m,待1101、1102工作面開(kāi)采完后,在1、2號(hào)煤層各布置一個(gè)回采工作面。2號(hào)煤層厚度為1.68~3.2m,因此,1上號(hào)煤層西南翼1102中厚煤層綜采工作面設(shè)備選型已考慮2號(hào)煤層開(kāi)采條件需要。
1.采高的選擇。采煤機(jī)的采高應(yīng)與煤層厚度的變化范圍相適應(yīng),根據(jù)薄煤層賦存條件和開(kāi)采技術(shù)條件,確定中厚煤層采煤機(jī)的采高為2.20m。
2.滾筒直徑的確定。雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑以大于工作面最大采高的0.5倍為宜。1采區(qū)中厚煤層采高為2.20m,所以雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑大于或等于1.10m即可滿(mǎn)足使用要求,根據(jù)采煤機(jī)滾筒直徑系列,取滾筒直徑1.6m。
3.采煤機(jī)截深。截深的選取與煤層厚度、煤層軟硬、頂板巖性以及支架移架步距相適應(yīng),綜合考慮取采煤機(jī)的截深為600mm。
4.工作面采煤機(jī)小時(shí)生產(chǎn)能力
式中:
Q—工作面平均日產(chǎn)量,t/d;2727t/d;
L—工作面長(zhǎng)度,m;取165m;
I—采煤機(jī)開(kāi)缺口行程,m;取50m;
k—采煤機(jī)開(kāi)機(jī)率,%;取35%;
Cg—工作面采煤機(jī)割煤回收率,%;取95%;
Td—采煤機(jī)返向時(shí)間,min;取0.5;
B—采煤機(jī)截割深度,m;0.6m;
Hg—平均割煤高度,m;2.20m;
γ—實(shí)體煤容重,t/m3;1.45t/m3
代入?yún)?shù)計(jì)算:Qm=457.7t/h
5.采煤機(jī)平均割煤速度
6.采煤機(jī)最大落煤量和最大割煤速度
Qmax=kc·Qm
式中:
Qmax——采煤機(jī)最大落煤量,t/h;
kc——采煤機(jī)割煤不均衡系數(shù),取1.4。
則:
Qmax=1.4×457.7=641t/h
又:Vmax=kc·Vc
式中:
Vmax——采煤機(jī)最大割煤速度,m/min。
Vmax=1.4×3.98=5.57m/min
7.工作面采煤機(jī)功率。按采煤機(jī)單位能耗計(jì)算采煤機(jī)功率為:
N=60kb·B·Hg·Vmax·Hw
式中:
N——采煤機(jī)截割功率,kW;
kb——備用系數(shù),取1.3;
Hw——采煤機(jī)割煤?jiǎn)挝荒芎?,本礦取Hw= 0.75kW·h/m3。
則:N=60×1.3×0.6×2.2×5.57×0.75=430kW
結(jié)合本礦井具體條件,設(shè)計(jì)利用礦方現(xiàn)有MG200/500-AWD型滾筒采煤機(jī),主要技術(shù)參數(shù)如表2所示:
表2 MG200/500-AWD型滾筒采煤機(jī)技術(shù)特征表
工作面采煤機(jī)是決定其產(chǎn)量和效率的主要因素之一,合理選用采煤機(jī),不僅可以減少工作面工程量,提高回采率,而且可以控制工作面端頭進(jìn)刀等輔助作業(yè)時(shí)間,有利于提高工作面產(chǎn)量和效率。同時(shí),工作面采煤機(jī)與開(kāi)采技術(shù)條件、采煤設(shè)備配套能力、刮板輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度、技術(shù)水平、管理水平等因素有關(guān)。因此,在選擇中厚煤層與薄煤層聯(lián)合布置工作面采煤機(jī)時(shí),必須綜合考慮上述因素,以確保工作面產(chǎn)量和效率的提高。
(作者單位:山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司)
(責(zé)任編輯:龐永厚)