礦井綜采工作面設備配套技術探討

一、綜采工作面設備配套范圍、原則與方案

1．工作面設備配套范圍。多年來，綜采工作面設備配套是工作面采煤機、液壓支架、刮板輸送機三機配套，范圍包括生產能力配套，設備性能配套及三機結構配套三個方面。但綜采工作面生產、供電主、輔運輸又涉及礦井系統的各個方面，范圍比較廣，僅考慮三個方面的內容是不夠的，綜采設備配套的范圍應包括以下五個方面，并以此形成完整系統的配套方案，適應綜采技術發展的需求。（1）生產能力配套；（2）設備性能配套；（3）綜采設備“三機”配套；（4）綜采電氣配套；（5）綜采工藝配套。

2．綜采生產能力配套。綜采生產能力采煤機落煤能力，刮板輸送機能力要大于采煤機能力，液壓支架移架速度要大于采煤機牽引速度。因此，確定采煤機能力十分重要，主要根據工作面所需能力，煤層貯存條件、開采條件及工藝方式等因素計算核定。（1）每一刀的產量。工作面形成后，設備配套就緒，采煤機每進一刀產量計算：Q=BHLCr（t）。（2）平均牽引速度計算。工作面每進一刀產量確定后，即可根據年產量、日產量要求計算每日進刀數，日推進量也相繼確定，而決定采煤機的平均牽引速度可按下式計算：V=■。（3）采煤機實際生產能力計算：Q1=60VHBr.J（t/h）。（4）所需刮板輸送機能力。刮板輸送機能力應在采煤機實際生產能力基礎上，考慮各方面因素確定。Q2=Q1×K1×K2×K3。（5）刮板輸送機能力。Q3=3600FPrVm(t/h)。如刮板輸送能力Q3大于所需刮板輸送機Q2，即滿足要求，否則要選較大能力的刮板輸送機。（6）順槽運輸能力確定。綜采運輸順槽轉載機輸送能力要大于工作面刮板輸送機能力，破碎機能力和出入料口煤塊幾何尺寸，可伸縮帶式輸送機能力，要從里到外順次大于前級輸送機能力，可伸縮帶式輸送機能力應大于工作面刮板輸送機能力的20％～25％。

3．綜采設備性能配套。綜采設備采、運、支護三方面性能相互配合、制約，只有充分發揮設備效能，才能保證設備安全正常運轉，這需要通過對各類設備的性能及特點研究分析，確定其性能配套的要素，進行必要的調整和改進，使其相互之間性能匹配。（1）采煤機底托架的型式，規格參數與刮板輸送機的中部槽，擋煤板、鏟煤板與滾筒無干涉，導向管與采煤機導向套間隙應符合設計要求，強度相適應。（2）采煤機自開缺口的搖臂長度與刮板機機頭、機尾長度相適應，為適應左、右工作面的不同要求，刮板輸送機盡量采用機頭、機尾裝置幾何尺寸一樣的短結構。（3）采煤機牽引機構與刮板輸送機之間的齒合方式及強度相適應。（4）采煤機臥底深度要求與辦公輸送機機頭與機尾高度相適應，刮板輸送機在機頭、機尾設置長度盡量長，并有可靠的定位裝置。（5）當刮板輸送機在水平方向和垂直方向彎曲至最大設計角度時，無鏈牽引采煤機應能正常齒合牽引。（6）刮板輸送機電纜槽應能使采煤機卷電纜裝置順利通過，無卡滯、跳槽及傾倒現象。（7）液壓支架底座和推移裝置與刮板輸送機各部位連接及推移方式推移步距要略大于采煤機滾筒截深，拉架力要適度大于推溜力，連接部位可靠，強度符合要求。（8）液壓支架的移架速度要大于采煤機牽引速度，其液壓系統的流量要大于200L/min。（9）采煤機割煤時，液壓支架梁端距不得超過規定值，如為四連桿機構的液壓支架，其梁端距水平位移量在支架使用高度范圍內不得大于80mm。（10）液壓支架、刮板輸送機的防滑，防傾倒性能與煤層傾角大小相適應，盡量擴大綜采設備的適應傾角。（11）采煤機的采高與液壓支架的支護范圍要完全滿足煤層變化范圍，不得出現達不到采高范圍或割底、割頂現象。（12）刮板輸送機與轉載機的搭接長度和高度要符合尺寸，不得拉回煤。（13）轉載機和可伸縮帶式輸送機的移挪盡可能采用帶式輸送機與轉載機整體自移裝置。

4．綜采設備“三機”配套方案。根據綜采工作面設計及生產能力配套，設備性能配套，結構尺寸配套即可確定綜采工作面配套方案。“三機”配套尺寸要求：（1）從配套安全角度出發，支架前柱到煤壁的無立柱空間寬度尺寸越小越好，主要控制量是煤壁與擋煤板空距和前柱與電纜槽間距。但二者與無立柱是制約關系，要合理確定。（2）為防止移架后支架前柱與電纜相碰和保證采煤機司機安全前柱與電纜槽之間必須留有150～200mm的間距。（3）為防止采煤機在輸送機彎曲段工作時滾筒切割鏟煤板，煤壁與鏟煤板間隙應為50～100mm。（4）液壓支架梁端距符合設計要求，梁端距確定要合適，不宜過小。（5）推移千斤頂行程要比采煤機截深大50～100mm以便于調直刮板輸送機和煤壁。（6）支撐護式支架前后立柱間的距離不得小于500mm，操作閥裝置不得占用人行道，也不得有其他影響人行通過的凸出物。（7）采煤機落山側最突出部分與刮板輸送機電纜槽的最小間隙應為30～50mm。（8）過煤高度要大于250～300mm以保證煤順利從采煤機底托架通過。（9）采煤機機身距支架頂梁的間隙為過機高度，一般不小于200～300mm。（10）工作面兩端頭的人行道必須大于700mm。（11）液壓支架使用高度范圍內通風斷面應滿足工作面風量、風速要求。（12）運輸順槽運輸設備間的配套尺寸關系及設備布置，應根據生產條件和設備性能逐一確定，以保證綜采設備的配套性能。

5．工作面電氣配套。（1）供電網絡。綜采供電系統為變壓器禁止中性點接地系統，主要由移動變電站、低壓防爆開關、性能良好的電機及多種屏蔽橡套電纜組成。供電網絡應為雙電源供電。（2）電氣保護。綜采電氣保護分為供電網絡保護和設備電機保護兩個部分，網絡主要通過高壓配電開關，移動變電站及饋電開關等實現過流、漏電、接地三大保護，保護裝置大都實現了微機PLC智能控制，保護整定程序設定，動作靈敏可靠。（3）檢測控制。綜采移動變電站，高低壓開關、采煤機、乳化液泵站及液壓支架都配備了在線檢測、監控裝置、可直接掌控設備的性能和運行參數、合理使用設備。（4）自動控制。目前，國內部分單機可實現自動控制，但整體仍處于通訊、信號控制，輸送機開停閉鎖電氣控制的初級水平，新型的微機控制裝置可對設備的開停狀態進行遠方集控檢測，但綜采設備整體控制自動化程度低，產品也不夠成熟。（5）自動化系統功能。一是連鎖功能。系統必須具有急停閉鎖功能。采煤機與噴霧泵實現聯動。供電系統與瓦斯監控系統閉鎖。為保證系統的靈活性，系統應有4種控制方式：自動控制方式、人工就地控制方式、檢修控制方式、點動控制方式。無論系統在什么情況，必須保證現場人員擁有緊急停車權，防止發生事故。二是控制功能。通過主控計算機能實現對工作面所有生產設備的全面控制，啟動工作面生產自動控制程序，實現設備自動化運行。對工作面生產設備的控制功能有：單設備啟停功能，順序開機功能，順序停機功能，啟停煤機采煤自動化功能。

二、設備配套管理

（1）綜采配套是綜采設備前期管理的重要環節，要將綜采配套納入綜采設備計算、選型、采購、安裝、使用、維護全過程管理，制定綜采配套管理制度，明確責任部門，職責和程序流程。（2）對綜采設備實行配套管理，由機電部門根據煤礦機械化發展目標和煤層地質條件，編制綜采設備成套裝備方案及系列標準，并成立成套設備技術檔案，財務部門在固定資產項下列賬，對綜采設備折舊、維修、管理費用核定定額。原則上不得破套調撥設備。（3）綜采設備采用成套招標形式采購，由供應部門牽頭，機電部門，使用單位，邀請技術高、質量好的廠家，按照公平、公正、公開的原則，確定設備規格型號和廠家。共同制定配套方案，繪制配套圖紙，列出設備規格數量，簽定技術協議及商務合同，付諸實施。（4）綜采設備到貨，必須在地面進行聯合試運轉，按質量標準嚴格驗收設備，對能力、性能、幾何尺寸及控制配套性逐項核實，發現問題由廠家負責處理。（5）加強綜采設備配套現場管理。推行正規循環作業，堅持工作面“三直一平”作業標準。設備按有關配套要求，整體推進，保持設備性能良好。綜采配套無立柱空間、過機、過煤、安全距離等幾何尺寸作為班評估和交接班項目驗收，并有考核評分辦法。