塔山礦三盤區(qū)8309 綜采工作面采煤機的選型研究

馮 曦

（大同煤礦集團雁崖煤業(yè)有限責任公司， 山西 大同 037003）

1 工作面位置

工作面位于三盤區(qū)西翼，工作面北部、南部、西部為實煤區(qū)，東部為三盤區(qū)西翼回風巷、皮帶巷、輔運巷。工作面對應上覆煤層為挖金灣井田侏羅系8#、9#、11-2、14-3 層404 盤區(qū)采空區(qū)，工作面標高為（1 137～1 140）m，走向長1 496 m，傾斜長228 m，可采長度925 m，面積210 900 m2。

2 工作面概況

8309 綜采工作面平均采厚3.2 m，工作面大小228 m；工作面煤層走向NE—NW，傾向NW—NE，傾角2°～4°。圍巖普氏硬度系數(shù)f＝2.7～3.7；工作面設計回收率97%。

3 采煤機選型的計算

3.1 滾筒直徑

由于煤層平均厚度為3.2 m，屬于中厚煤層，所以該選取雙滾筒采煤機[1]。

式中：Hmax為最大采高，取3.45 m。

式中：η 為螺旋滾筒裝煤效率，取0.8。

計算可得D約為1.9 m，由于滾筒直徑已經(jīng)系列化，選取滾筒直徑為2 m。

3.2 滾筒轉向與葉片方向

選取雙滾筒采煤機（大直徑滾筒），選取轉向“前順后逆”。

3.3 滾筒截深

由于煤層中厚，選取截深B=0.8 m。

3.4 截齒與截齒排列

截齒類型：扁形截齒、截齒排列、順序配置。

3.5 滾筒轉速

大直徑滾筒選用低檔轉速，一般認為滾筒的轉速為30～50 r/min。

式中：Vnq為計算時所用的截割牽引速度，取3 m/min；m為旋轉葉片同一截線上的截齒數(shù)，取2；hcp為截齒的平均切削厚度，取0.05 m。

代入公式，得n=30 r/min。

3.6 截割速度

截齒齒間的速度即為截割速度：

代入數(shù)據(jù)計算得Vj=3.14 m/s。

3.7 生產(chǎn)率

式中：Q為理論生產(chǎn)率，t/h；H為工作面平均采高，3.2 m；B為滾筒有效截深，0.8 m；Vqmax為給定條件下可能的最大牽引速度，3.8 m/min；ρ 為煤的密度，一般為1.3～1.4 t/m3，K為總時間利用系數(shù)，一般取0.75[2]。

代入公式得Q=612.8 t/h。

3.8 最大牽引速度

工作牽引速度一般取Vq＝3～5 m/min，取牽引速度為3 m/min。

式中：Kc為采煤機割煤不均勻系數(shù)，取1.3。

代入數(shù)據(jù)計算得Vmax=3.9 m/min。

3.9 采煤機功率

按采煤機單位能耗計算采煤機割煤功率：

式中：N為需要的采煤機功率；Kb為備用系數(shù)，取1.1；Hw為采煤機割煤單位能耗，一般為1.1～4.4 MJ/m3，這里取1.3 MJ/m3。

代入公式得N=724.838 4 kW。

4 采煤機選型的確定

根據(jù)以上計算，推薦選用德國艾柯夫公司雙滾筒采煤機，具體參數(shù)見下頁表1。

表1 SL-300 采煤機主要技術參數(shù)表

5 采煤機能力的校驗

5.1 采煤機生產(chǎn)能力的校驗

根據(jù)采煤機每小時可切割的煤量與該工作面需要的平均每小時生產(chǎn)煤量進行對比

式中：Q采為工作面采煤機實際生產(chǎn)能力，t/h；M為采高，取3.2 m；V采為采煤機最大可能的牽引速度，取11 m/min；γ 為煤層密度，取1.47 t/m3。

代入公式，Q采=1 863 t/h。

本工作面實際需要平均生產(chǎn)能力560.5 t/h＜1 863 t/h，該采煤機選型滿足生產(chǎn)要求。

5.2 臥底量的校核

采煤機的臥底就是采煤機滾筒的最大下切量，即采煤機可以割進底板的最大深度Kmax，一般是為保證在機頭機尾的三角煤，在與刮板機配套時在機頭機尾根據(jù)搖臂下擺角度確定的深度[3-5]。

式中：βmax為搖臂向下擺動最大角度，取17°；L為搖臂長度，2.236 m；A為煤層最小高度，1.432 m。

代入公式計算得Kmax＝0.515 m＞0.36 m。

5.3 最大牽引速度的校核

式中：Vq' 為給定條件下實際可能的最大牽引速度，m/min；Q為理論生產(chǎn)率，612 t/h；ρ 為煤的密度，一般為1.3～1.4 t/m3，這里取1.3 t/m3。

代入公式計算得Vq'=3.069＜11。

5.4 采煤機功率的校核

式中：N0為采煤機所需功率，kW；Hmaxj為采煤機最大切割高度，取3.8 m；Vgmax為采煤機最大割煤速度，11 m/min；Hw為采煤機截煤的單位能耗，取1.1 MJ/m3。

代入公式得N0=613 kW＜1 138 kW。

5.5 牽引力的校核

牽引力是由采煤機的外載荷決定的。影響牽引力的因素有很多，例如煤質、牽引速度、采高、工作面傾角、機器自重及導向機構的結構和摩擦因素等。由于環(huán)境因素的影響，采煤機的工作條件很不穩(wěn)定，因此不可能準確地計算出采煤機所需要的牽引力，根據(jù)統(tǒng)計，裝機容量500 kW 時，牽引力達450～500 kN，該采煤機的滿足所需要的最大牽引力。

6 結語

選擇合適的采煤機機型，對提高綜采工作面的產(chǎn)量和效率，具有非常重要的意義。采煤機是煤礦生產(chǎn)中最為重要的一個環(huán)節(jié)，只有采煤機選型良好，才能保證利益的最大化。