中厚煤层综采工作面三机配套研究.pdf

1482018 年第 5 期 收稿日期 2018-01-11 作者简介 宋旭阳（1989-），男，山西灵石人，2011 年 07 月毕业 于山西煤炭职业技术学院，电气自动化技术专业，专科，现为助理 工程师。 中厚煤层综采工作面三机配套研究 宋旭阳 （汾西矿业两渡煤业，山西 灵石 031302） 摘 要 本文以作者工作过的贺西煤矿3302 （2） 中厚煤层采煤工作面 “三机” 为研究对象， 结合贺西煤矿的工程地质条件、 生产技术条件，通过“三机”生产能力、几何尺寸两个维度进行分析，提出了适宜的三机配套方案。生产实践证明，所选 “三机”设备运行良好，达到预期效果。 关键词 综采工作面 三机配套 设备选型 中图分类号 TD421.8 文献标识码 A doi10.3969/j.issn.1005-2801.2018.05.063 Study on Three Machines Matching in Fully Mechanized Mining Face in Medium Thick Coal Seam Song Xu-yang Liangdu Coal Mine Industry, Fenxi Mine Industry Company, Shanxi Lingshi 031302 AbstractBased on the study of “three machines“ of 3302 2 coal mining face in Hexi Coal Mine where the author has worked, combined with the engineering geological conditions and technical conditions of Hexi Coal Mine, this paper analyzed the “three machines“ production capacity, geometry size, and put forward a reasonable three machine matching program. Production practice has proved that the selected “three machine“ equipment is running well, achieving the desired results. Key wordsfully mechanized mining face three-machine matching equipment selection 综采工作面“三机”指的是采煤机、刮板输送 机、液压支架。现代化安全高产高效综采工作面是 一个集支护、采煤、装煤、运煤等生产功能的系统， 整个系统的安全性、可靠性、先进性不但取决于单 机设备的可靠性、先进性，更取决于不同设备合理 的选型与配套。贺西煤矿现有的“三机”设备服务 时间较久，设备性能相对落后，急需进行更新。 1 工程概况 贺西煤矿 3302（2）综采工作面所采煤层为山 西组 3煤，地面标高为 977.41121.5m，底板标高 为 692782m，煤层结构简单，煤层呈背斜构造， 平均倾角 3.0，煤层均厚 1.75m，稳定可采。3302 （2）综采工作面走向长 1450m，倾向长 180m，采 用长壁式综合机械化一次采全高采煤法采煤。 2 “三机”配套原则 2.1 “三机”生产能力配套 综采工作面的生产能力主要取决于采煤机的落 煤能力，其选型主要参数为电机功率、牵引速度、 采高、截深等。同时，综采工作面的刮板输送机、 转载机、破煤机、皮带运输机的能力一般要富余采 煤机生产能力 20。液压支架的支护性能要满足综 采工作面的安全生产，同时液压支架的移动速度要 大于采煤机的横向运行速度。 2.2 “三机”几何关系配套 “三机”几何关系配套主要包括（1）液压 支架的支撑高度要适应采煤机的最大、最小采高； 液压支架的最小支撑高度要大于采煤机自身高度； 同时，液压支架的移架步距要与采煤机截深一致， 以保证采煤工作面的安全生产。（2）“坐”在刮 板输送机上方的采煤机底托架的高度要适应过煤高 度，并有一定富余。（3）液压支架的宽度要与刮 板输送机中部溜槽长度一致，确保每节溜槽均有推 移千斤顶与液压支架相连，便于推移和拉架。 2.3 “三机”服务时间配套 现代化高产高效综采工作面“三机”大修周期 应基本一致，确保煤矿生产时设备的正常更替及维 护，避免因部分设备“带病上岗”或故障影响整个 1492018 年第 5 期 采煤工作面安全、高效生产。 3 “三机”配套与选型 3.1 液压支架选型 3.1.1 液压支架高度确定 Hmaxhmaxa1.90.32.2m Hminhmin-s-b-c1.6-0.2-0.1-0.11.2m 式中 Hmax- 支架最大支护高度，m； Hmin- 支架最小支护高度，m； hmax- 煤层最大厚度，取 1.9m； hmin- 煤层最小厚度，取 1.6m； a- 伪顶冒落高度补偿量，取 300mm； s- 顶板最大下沉量，取 200mm； b- 支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚 度大于 1.2m 时，取值范围 80100mm，取较大值 100mm； c- 支 架 顶 梁 上 方 浮 煤、 碎 石 厚 度， 取 100mm。 3.1.2 液压支架支护强度的计算 根据经验，工作面支架所支撑的顶板岩层的重 量为 8 倍采高上覆岩层的重量，由于所采煤层为近 水平煤层，按水平煤层计算如下 P顶8rh82.41.99.810-30.36MPa 式中 P顶- 顶板单位面积岩层的重量；t/m2； r- 顶板岩石的平均容重，2.4t/m3； h- 煤层采高，取最大采高 1.9m。 由于3302 （2） 工作面底板为黑色泥岩， 依据 采 矿工程设计手册中“回采工作面底板分类方案” 得知，该底板的容许比压为 9.716.1MPa。 3.1.3 液压支架型号的确定 ZY4000/12/29 支撑掩护式支架最小支护强度为 0.53MPa，对底比压为 1.29MPa，最低支护高度为 1.2m，最大支护高度为 2.9m，主要技术指标满足设 计需求，故选用 ZY4000/12/29 型支架。 3.1.4 液压支架控顶距 ZY4000/12/29 支撑掩护式支架顶梁长度 3.8m， 端面距 0.34m，依据煤矿生产经验，3302（2）工作 面放顶步距拟定为 0.6m，则液压支架控顶距 最大控顶距 支架顶梁长＋端面距＋放顶步距 3.80.340.6 4.74m 最小控顶距 支架顶梁长度＋端面距 3.80.344.14m 3.2 采煤机选型 3.2.1 滚筒直径的确定 3302（2）工作面为一次采全高工作面，故滚 筒直径 D 应大于工作面最大采高的一半。 D ＞ hmax1.90.95m 式中 hmax- 最大采高，等于煤层最大厚度，取 1.9m。 根据本煤矿生产经验，设计取直径为 1.6m 的 滚筒。 3.2.2 滚筒截深的确定 根据贺西矿生产能力和矿井工作制度（每天三 班作业，其中两班出煤，一班准备及检修），初步 确定采煤机截深为 0.6m。 3.2.3 采煤机牵引速度的确定 煤机截割过程中，滚筒以一定的转速 n，同时 又以一定的牵引速度 v 沿工作面移动，切割厚度呈 月牙规律变化，如果滚筒一条截线上安装的截齿数 为 m，则截齿最大的切削厚度 hmax在月牙中部。牵 引速度 v 可用下式求出 max3 40 45 5.4/ min 10001000 m n h vm 式中 m- 同一截齿线齿轮数，取 3； n-滚筒转速， 一般30～50转/分， 取40转/分； hmax- 切削厚度，一般小于截齿伸出齿座长度的 70，根据国产采煤机的实际情况，取 45mm。 3.2.4 采煤机生产能力的确定 煤机的牵引速度确定后， 则采煤机的生产率Q为 Q60HBVγk 601.90.65.41.3995488t/h 式中 H- 采煤机平均采高，取 1.9m； B- 采煤机截深，0.6m； V- 采煤机的牵引速度，5.4m/min； γ- 煤的容重，1.39t/m； k- 工作面煤炭采出率，取 95。 根据工作面地质条件、采高、截深、煤机牵引 速度和生产能力等以上参数以及贺西矿机电设备配 备现状，选用 MG300/700-AWD 型采煤机最宜。 3.3 刮板输送机选型 刮板输送机运煤能力 Qs要较工作面产能 Q 富 余 20。 （下转第 154 页） 1542018 年第 5 期 【参考书目】 ［1］ 马军 . 矿用调度绞车排绳装置的设计研究 [J]. 能 源与节能 ,201605173-174. ［2］ 赵 云 矿 . 矿 用 调 度 绞 车 排 绳 装 置 [J]. 煤 矿 机 械 ,2008,2909133. ［3］ 刘鹏飞 , 陈建强 , 张建 . 新型绞车自动排绳装置的 设计与应用 [J]. 起重运输机械 ,20131070-72. 3m。采用 EBZ260 型掘进机工作，其自带的除尘装 置能有效地降低掘进面的煤尘浓度，保护工人的身 体健康，同时也降低发生爆炸安全事故的概率，提 高安全系数。 6 总结 本文主要是以大同煤矿集团塔山矿为研究对 象，对其深部大断面岩石巷道设计一套完整的机械 化高效综掘作业线。采用 EBZ260 掘进机代替传统 的钻爆法，分别对影响掘进速度的截割工艺、破岩 工艺、运输系统和支护方式进行了合理优化。工程 应用实践结果表明该机械化高效综掘作业线可以有 效地提高深部大断面岩石巷道的掘进速度，在塔山 矿二盘区辅助回风大巷实现了月平均进尺 140m 的 掘进速度，其应用前景比较好，可以在同煤集团其 他煤矿进行推广应用。 【参考书目】 ［1］ 马立强 , 张东升 , 周明 , 等 . 深井大断面岩巷 快速掘进机械化作业线配置 [J]. 煤炭科学技 术 ,20090873-776. ［2］ 张亚文 . 机械化掘进在煤矿大断面岩石巷道中的 应用 [J]. 山西焦煤科技 ,2010,340220-22. ［3］ 孟宪峰 . 高效掘进技术在新立煤矿大断面岩石巷 道中的应用 [J]. 中国新技术新产品 ,201208120. ［4］ 张厚全 , 张涛 . 高效掘进技术在煤矿大断面岩石 巷道中的应用分析[J].山东煤炭科技,20160821- 2224. ［5］ 李清 , 杨仁树 , 汤增陆 , 等 . 深部大断面岩巷快速 掘进技术研究 [J]. 煤炭科学技术 ,2006,34101-4. ［6］ 马其华 , 王鹏 , 范文昌 . 深井硬岩大断面巷道快速 掘进技术 [J]. 煤炭科学技术 ,2014,420416-18. （上接第 149 页） Qs1.2Q1.2488585t/h 根据三机配套选型原则及贺西矿机电设备配备 现状，初步选用 SGZ-764/800 型刮板输送机（额定 输送能力 1000t/h）。 4 结论 依据 3302（2）综采工作面工程地质条件及 本煤矿的生产技术条件，综合考虑“三机”性 能配套、几何参数配套，确定最宜“三机”为 ZY4000/12/29 支撑掩护式支架、MG300/700-AWD 型双滚筒采煤机、SGZ-764/800 型刮板输送机。生 产实践证明，所选设备运行良好，平均日开机率达 到 1416h，平均日产煤近 7000t，达到了预期效果。 【参考书目】 ［1］ 季俊成 . 综采工作面三机配套设备的合理选择 [J]. 煤炭技术 ,2011,30416-17. ［2］ 贾建 . 试析综采工作面设备的选型及配套 [J]. 煤 矿现代化 ,201706182-184. ［3］ 姜辉 , 马占魁 . 采煤工作面机电设备的选型与配 套分析 [J]. 民营科技 ,20171063. ［4］ 李智斐 . 中厚煤层综采面三机配套技术研究 [J]. 煤矿现代化 ,20170314-1620. ［5］ 边建勋 . 采煤工作面机电设备的选型与配套分析 [J]. 机械管理开发 ,2017,320152-53. ［4］ 路阳春 . 自动排绳装置的应用设计 [J]. 煤矿机 械 ,2014,3502168-169. ［5］ 程仰瑞 . 调度绞车液压排绳装置的设计研究 [J]. 同煤科技 ,2005041-2. ［6］ 郭艳军 , 廉自生 . 电液自动排绳装置的研制与应 用 [J]. 科技视界 ,20143397. （上接第 151 页）