綜采工作面“三機(jī)”配套設(shè)計(jì)與研究

楊 凱，宋振江

（陜西彬長小莊礦業(yè)有限公司，陜西 咸陽 713508）

0 引言

在當(dāng)前的社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，煤炭仍然是主要的應(yīng)用能源之一，無論是一次能源的產(chǎn)量方面還是消費(fèi)量方面，都高于50%，是不可替代的能源。以某煤礦企業(yè)的開采為例，該井田區(qū)域的地層傾向在337°左右、傾角在1°～3°之間，該區(qū)域?yàn)楹唵蔚臉?gòu)造類型。參考鉆孔資料顯示，共見煤4 層且只有4-1 煤層為采礦許可范圍，結(jié)合具體的鉆孔數(shù)據(jù)和礦井的生產(chǎn)能力，選擇使用綜合機(jī)械化一次采全高的采煤方法具有可行性。結(jié)合“三機(jī)”配套設(shè)計(jì)在綜采中的價(jià)值，可以提高生產(chǎn)的安全性和效率性，因此有必要做好“三機(jī)”配套的設(shè)計(jì)和研究。

1 采煤機(jī)的選型

在進(jìn)行采煤機(jī)的選型中，需要強(qiáng)調(diào)采煤機(jī)的生產(chǎn)能力、落煤能力和運(yùn)行功率，具體結(jié)合該煤礦企業(yè)的生產(chǎn)情況進(jìn)行以上三方面的分析：第一，在采煤機(jī)的生產(chǎn)能力中，礦井生產(chǎn)能力為0.6 Mt/a，按照340 d/a計(jì)算，同時(shí)使用斜切進(jìn)刀雙向截煤，在日常生產(chǎn)中按照兩班次生產(chǎn)、一班次準(zhǔn)備（8 d）的規(guī)格，平均生產(chǎn)時(shí)間為980 min/d，經(jīng)過計(jì)算平均產(chǎn)量為1820 t/d；第二，在采煤機(jī)的落煤能力中，結(jié)合采煤機(jī)的運(yùn)行參數(shù)，通過計(jì)算為240 t/h；第三，在采煤機(jī)的運(yùn)行功率中，結(jié)合采煤機(jī)的實(shí)際能耗計(jì)算截煤功率，最終可以確定采煤機(jī)功率為375 kW。結(jié)合以上數(shù)據(jù)，并考慮實(shí)際生產(chǎn)中的煤層硬度，可以選擇MG250/601-WD 型電牽引采煤機(jī)，具體參數(shù)可以參考表1[1]。

表1 MG250/601-WD 型電牽引采煤機(jī)參數(shù)

2 刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)的選型

在進(jìn)行刮板輸送機(jī)的選型中，需要結(jié)合采煤機(jī)的采煤能力確定刮板輸送機(jī)的輸送能力，具體可以選擇SGZ764/264 型刮板輸送機(jī)，具體參數(shù)可以參考表2。具體到轉(zhuǎn)載機(jī)的選型，需要結(jié)合綜采工作面的實(shí)際煤炭輸出能力進(jìn)行，同時(shí)確保運(yùn)輸能力與刮板輸送機(jī)相匹配。結(jié)合刮板輸送機(jī)的輸送量為600 t/h，因此可以在轉(zhuǎn)載機(jī)型號上選擇SZZ764/132 型轉(zhuǎn)載機(jī)，該轉(zhuǎn)載機(jī)經(jīng)過優(yōu)化可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)載機(jī)自移行走，而且可以滿足皮帶機(jī)伸縮自動一體化的要求，具體參數(shù)可以參見表3[2]。

表2 SGZ764/264 型刮板輸送機(jī)參數(shù)

表3 SZZ764/132 型轉(zhuǎn)載機(jī)參數(shù)

3 工作面液壓支架的選型

在“三機(jī)”配套中，液壓支架的選型尤為重要，可以直接影響生產(chǎn)的效率，需要在選型上確保液壓支架有著使用壽命長、穩(wěn)定性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單和阻力高的特點(diǎn)，具體選型要結(jié)合支架高度、支護(hù)強(qiáng)度進(jìn)行。具體講：第一，在高度確定中，需要先了解該煤層中最大厚度為3.3 m、最小厚度為3.02 m、平均煤厚3.14 m，結(jié)合掩護(hù)式液壓支架最大高度的計(jì)算方式為所處煤層最大采高加浮煤冒落厚度或偽頂厚度，因此最終可得最大采高為3.48 m。同時(shí)，支架最低高度的計(jì)算為煤層最小厚度減去允許范圍內(nèi)頂板的最大下沉量跟液壓支架卸載前移的可壓縮余量，最終得出2.67 m。不過結(jié)合液壓支架的成本和搬家因素，最終設(shè)定液壓支架的高度為3.5 m，同時(shí)結(jié)合立柱的伸縮比，控制最低高度為1.7 m[3]。第二，在支護(hù)強(qiáng)度確定中，結(jié)合倍數(shù)巖重法和實(shí)際的開采環(huán)境，計(jì)算液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度，在所處煤層最大采高下的支護(hù)強(qiáng)度在482～641 kPa之間，最終確定支架支護(hù)強(qiáng)度為0.64 MPa。同時(shí)在支架工作阻力的計(jì)算中，頂板巖性的完整性較差，周期來壓不明顯，結(jié)合支護(hù)強(qiáng)度、壓力影響平均長度和支護(hù)寬度等數(shù)據(jù)，最終確定支架的工作阻力為5780kN。結(jié)合以上計(jì)算可以選擇ZY6400/17/35 二柱掩護(hù)式液壓支架。

4 綜采主要設(shè)備“三機(jī)”配套要求

為了提高“三機(jī)”配套的合理性，使其滿足綜采工作面的需求，需要確保采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架和轉(zhuǎn)載機(jī)之間有著較好的合作關(guān)系，可以滿足在生產(chǎn)能力、設(shè)備性能、幾何位置配套和選型配套上的需求。

4.1 生產(chǎn)能力配套

在生產(chǎn)能力配套中，需要注重以下幾點(diǎn)：第一，需要確保采煤機(jī)的生產(chǎn)能力滿足工作面生產(chǎn)能力和生產(chǎn)任務(wù)需求，結(jié)合本次配套選擇的MG250/601-WD型電牽引采煤機(jī)，可以滿足生產(chǎn)的需要；第二，刮板輸送機(jī)的輸送能力需要高于采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，針對SGZ764/264 型刮板輸送機(jī)的選型，可以滿足采煤機(jī)的生產(chǎn)運(yùn)輸需要；第三，要求轉(zhuǎn)載機(jī)的輸送能力滿足運(yùn)輸機(jī)的需要，SZZ764/132 型轉(zhuǎn)載機(jī)的選型具有合理性；第四，破碎機(jī)的破碎能力需要確保出現(xiàn)的大巖石、大塊煤，可以被工作面和轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)適應(yīng)，目前破碎機(jī)已經(jīng)和轉(zhuǎn)載機(jī)設(shè)為一體。為了確保生產(chǎn)可以使用采煤機(jī)的最大牽引速度，可以將液壓支架立柱升降采用大流量的操作系統(tǒng)400 L/min，可以實(shí)現(xiàn)支架的下降、移動和上升在15 s 內(nèi)完成。

4.2 設(shè)備性能及幾何位置配套

在設(shè)備性能和幾何位置配套上需要滿足以下幾個(gè)方面：第一，需要確保轉(zhuǎn)載機(jī)和輸送機(jī)的幾何位置配套合理，在采煤機(jī)為鏈輪銷排式無鏈牽引時(shí)，需要確保運(yùn)輸機(jī)有著對應(yīng)的銷排和銷排座，滿足匹配需要。第二，在液壓支架和采煤機(jī)方面，需要保證采煤機(jī)的采高范圍和液壓最大、最小的結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng)。同時(shí)需要強(qiáng)調(diào)采煤機(jī)截深跟支架推移步距的合理性，確保液壓支架的位移速度可以滿足采煤機(jī)的牽引速度。第三，在刮板輸送機(jī)和液壓支架方面，確保液壓支架連接裝置和輸送機(jī)中溜槽的距離相匹配，同時(shí)確保連接機(jī)構(gòu)的合理性。針對液壓支架而言，可以使用千斤頂?shù)寡b的方式確保其與運(yùn)輸機(jī)可以實(shí)現(xiàn)水平連接，提高支架具有的移架力。第四，為了確保運(yùn)輸機(jī)頭、過渡支架和變速箱增加的寬度有著較大的安全控件，需要加長過渡支架的頂梁，一般長度控制在400 mm 左右。第五，在液壓支架梁端距尺寸上，確保運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)和其配套設(shè)備可以結(jié)合煤礦生產(chǎn)的規(guī)范，明確梁端距小于400 mm。

5 結(jié)語

通過綜采工作面“三機(jī)”配套設(shè)備選型，可以有效滿足煤礦企業(yè)的生產(chǎn)需求，具體在結(jié)合煤層賦存條件和開采工藝后，該企業(yè)完成了對采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架的選型工作。需要注意的是，“三機(jī)”配套選型需要根據(jù)選型要求進(jìn)行，要求在生產(chǎn)能力、設(shè)備性能和幾何位置等方面實(shí)現(xiàn)配套，確保綜采工作面的開采滿足煤礦企業(yè)需要。目前某煤礦企業(yè)在該套綜采設(shè)備的應(yīng)用下，已經(jīng)完成了4-1 煤層的開采任務(wù)，期間各設(shè)備運(yùn)行情況良好且結(jié)構(gòu)件無開焊問題，可以滿足煤礦企業(yè)的發(fā)展需要。