綜合機(jī)械化采煤機(jī)的選型原則及選型方案

沈紅義

河南煤業(yè)化工集團(tuán)鶴壁煤業(yè)技師學(xué)院，河南鶴壁 458000

1 采煤機(jī)的選型原則

作為綜合機(jī)械化長壁采煤工藝的核心配套設(shè)計(jì)內(nèi)容之一的采煤機(jī)在初步選型時(shí)必須考慮下列的原則：1）與采煤工作面的地質(zhì)條件和采煤機(jī)的主要參數(shù)并能夠滿足較大的適用范圍；2）與采煤工作面生產(chǎn)能力相匹配；3）與配套支護(hù)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)相匹配；4）與通風(fēng)、提升等系統(tǒng)條件相適應(yīng)；5）與工作面長度、采區(qū)走向長度、巷道斷面尺寸等礦山技術(shù)因素相互適應(yīng)；6）與采煤機(jī)技術(shù)性能良好，工作可靠性高，各種保護(hù)功能完善且使用、檢修、維護(hù)方便相互適應(yīng)。

2 采煤機(jī)的主要影響因素

綜合機(jī)械化采煤工作面采用雙滾筒采煤機(jī)落煤、裝煤并自開缺口，重型可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、自移式液壓支架維護(hù)和管理頂板，使采煤過程全部實(shí)現(xiàn)機(jī)械化。綜合機(jī)械化的設(shè)備與工序密切聯(lián)系、連續(xù)作業(yè)，因而產(chǎn)量大、效率高、安全性能好。但是影響采煤機(jī)高產(chǎn)、高效、安全的主要因素有地質(zhì)因素（煤層的堅(jiān)硬程度、煤層傾角、煤層厚度、煤層及圍巖特征、煤層的含水性和自燃情況、煤層的地質(zhì)構(gòu)造情況）、采煤工藝和采煤機(jī)相互配套的支護(hù)、運(yùn)輸設(shè)備之間的關(guān)系方面的因素。如果能夠合理的避免這些不利因素則能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2.1 煤層的堅(jiān)硬程度

煤層的堅(jiān)硬程度直接影響到采煤機(jī)的選擇多大功率。當(dāng)采煤工作面開采f＜4的緩傾斜及急傾斜煤層時(shí)，可采用中等功率的雙滾筒采煤機(jī)，對粘性煤及f=2.5～4的中硬以上煤層時(shí)，采用大功率雙滾筒采煤機(jī)。（f：表示堅(jiān)固性系數(shù)，它只反映煤體破碎的難易程度，有些國家采用截割阻抗A表示煤體抗機(jī)械破碎的能力）。

2.2 煤層厚度

不同的煤層厚度，它不僅會影響煤層的開采方法，還會影響到采空區(qū)處理方法的選擇。當(dāng)采煤工作面是極薄煤層可以采用爬底板采煤機(jī)，當(dāng)采煤工作面是薄煤層，可選用騎槽式采煤機(jī)。當(dāng)采煤工作面中厚煤層應(yīng)該選擇中等功率或大功率的雙滾筒采煤機(jī)。當(dāng)采煤工作面是厚煤層，則選擇適應(yīng)于大截高的采煤機(jī)應(yīng)具有調(diào)斜功能，以適應(yīng)大采高綜采工作面地質(zhì)及開采條件的變化；由于落煤塊度較大，采煤機(jī)和輸送機(jī)都應(yīng)該設(shè)置大塊煤破碎裝置，總之，采煤機(jī)應(yīng)能在整個(gè)所采煤層厚度范圍內(nèi)，在任何抗截強(qiáng)度和任何粘度煤的條件下都能實(shí)現(xiàn)機(jī)械化的破煤；全部裝到工作面輸送機(jī)里去，保證采煤機(jī)和輸送機(jī)的正常、安全、高效工作。

2.3 煤層傾角

煤層傾角，它是影響采煤方法的重要一個(gè)因素，它不僅會影響到采煤工作面的落煤方法、運(yùn)煤方式等方面，還會影響采煤工作面的巷道的布置、通風(fēng)等方面的參數(shù)。煤層傾角可分為近水平煤層，緩傾斜煤層、中斜煤層和急斜煤層。當(dāng)工作面傾角大于9o時(shí)，采煤機(jī)騎在輸送機(jī)溜槽上運(yùn)行就有下滑的危險(xiǎn)，因此，采煤機(jī)在傾角較大時(shí)應(yīng)考慮防滑問題。應(yīng)使用液壓安全絞車作為防滑裝置。

2.4 頂板、底板性質(zhì)

頂板和底板性質(zhì)主要影響頂板管理方法和支護(hù)設(shè)備選擇。當(dāng)工作面在不穩(wěn)定頂板上，控頂距應(yīng)盡量小，可以選用窄機(jī)身采煤機(jī)和能超前支護(hù)的支架；對于頂板不穩(wěn)定的煤層，等高線和厚度變化顯著的煤層，如果對煤的塊度要求又不高，那么可采用螺旋滾筒工作機(jī)構(gòu)采煤機(jī)。當(dāng)煤層底板較松軟時(shí)，選用靠輸送機(jī)支承和導(dǎo)向的滑行刨煤機(jī)、懸臂支承式爬底板采煤機(jī)、騎槽式采煤機(jī)和對底板接觸比壓小的液壓支架。

2.5 采煤工藝因素

采煤工藝的選擇是否合理，直接影響到礦井的生產(chǎn)正常、安全、高效等方面的指標(biāo)。受到煤礦技術(shù)水平和地理?xiàng)l件的限制，特別是在裝備水平和生產(chǎn)中的設(shè)備供應(yīng)等條件。隨著技術(shù)水平的提高，我國的采煤工藝不斷進(jìn)行創(chuàng)新和探索階段。例如放頂煤采煤法、一次采全高采煤法等在最近十年內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。而隨著我國煤礦技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，必然會產(chǎn)生新的、高效益、高安全性的采煤工藝和方法。

2.6 采煤機(jī)與支護(hù)、運(yùn)輸配套因素

采煤機(jī)與支護(hù)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備之間的配套稱為“三機(jī)”性能配套，采、支、運(yùn)這三種設(shè)備性能間的相互配會直接影響到采煤工作面的產(chǎn)量，安全，所以在選擇時(shí)完全用性能和能力相似的同類產(chǎn)品所替代，盡可能的從實(shí)際出發(fā)，因地制宜，最大化的實(shí)現(xiàn)相互匹配從而提高綜采工作面單產(chǎn)，減少輔助作業(yè)環(huán)節(jié)，提高集中生產(chǎn)化的程度。

3 采煤機(jī)的選型方案

因?yàn)椴擅簷C(jī)是綜采生產(chǎn)的中心設(shè)備，所以在綜采設(shè)備選型中首先選好采煤機(jī)。采煤機(jī)主要應(yīng)確定的參數(shù)是采高、牽引速度、電動(dòng)機(jī)功率。這三個(gè)參數(shù)決定著采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，其余參數(shù)均與這三個(gè)參數(shù)成一定比例關(guān)系。選型過程中，還應(yīng)根據(jù)所開采煤層的特性，綜合考慮其他的參數(shù)。

采煤機(jī)的主要工作參數(shù)規(guī)定了滾筒采煤機(jī)的適用范圍和主要技術(shù)性能。它們既是設(shè)計(jì)采煤機(jī)的主要依據(jù)，又是綜采成套設(shè)備選型的依據(jù)?，F(xiàn)將采高、牽引速度、電動(dòng)機(jī)功率這三個(gè)參數(shù)加以設(shè)計(jì)說明。

1）采高 采煤機(jī)的實(shí)際開采高度稱為采高。采高的概念不同于煤層厚度。分層開采厚煤層，或有頂煤冒落，或有底煤殘留時(shí)，煤層厚度就大于采高；反之，在薄煤層中，由于截割頂板或底板，采高也可能大于煤層厚度。考慮煤層厚度的變化、頂板下沉或浮煤等因素會使工作面高度縮小，因此，煤層厚度不宜超過最大采高的90%～95%不宜小于采煤機(jī)采高的110%～120%。采高對確定采煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)有決定性影響。它既規(guī)定了采煤機(jī)適用的煤層厚度，也是與支護(hù)設(shè)備配套的一個(gè)重要參數(shù)。

雙滾筒采煤機(jī)的采高范圍主要決定于滾筒的直徑，但也與采煤機(jī)的某些參數(shù)有關(guān)，如機(jī)身高度、搖臂長度及其擺動(dòng)角度范圍等。對于雙滾筒采煤機(jī)，其最大采高一般不超滾筒直徑的兩倍。

對于一般直徑的滾筒，采煤機(jī)的采高范圍是一定的。如果需要在較大范圍內(nèi)改變采高。則必須改變滾筒的直徑，必要時(shí)還需相應(yīng)的改變機(jī)身的高度和改變搖臂長度及其擺角范圍。

在選用采煤機(jī)時(shí)，為了滿足采高的要求，需要合理地選用滾筒直徑和機(jī)身高度。

2）牽引速度 采煤機(jī)截煤時(shí)，牽引速度越高，單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)煤量越大，但電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和牽引也相應(yīng)增加，為使?fàn)恳俣扰c電動(dòng)機(jī)符合相適應(yīng)，牽引速度應(yīng)能隨截割阻力的變化而變化。當(dāng)截割阻力變小時(shí)，應(yīng)加速牽引，以得較大的切屑厚度，增加產(chǎn)量；當(dāng)截割阻力變大時(shí)，則應(yīng)降低牽引，以減小切屑厚度，防止電動(dòng)機(jī)過載，保持機(jī)器的正常工作。為此，牽引速度應(yīng)是無極的，至少是多級的，并且能隨截割阻力的變化自動(dòng)調(diào)速。目前，雙滾筒采煤機(jī)的最大截牽引速度可達(dá)12m/min ，有的采煤機(jī)最大牽引速度高達(dá)20m/min截煤時(shí)，牽引速度一般不超過6m/min而較大的牽引速度只用于跳動(dòng)機(jī)器和裝煤。

選擇工作牽引速度時(shí)，首先應(yīng)考慮采煤機(jī)的生產(chǎn)能力要與采取運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力相適應(yīng)，以便時(shí)采下的煤能順利地運(yùn)出來；此外，還考慮采煤機(jī)的負(fù)荷，以免機(jī)器過載。

3）裝機(jī)功率

采煤機(jī)所裝備電動(dòng)機(jī)的總功率，稱為裝機(jī)功率。裝機(jī)功率越大，采煤機(jī)可采越堅(jiān)硬的煤層，生產(chǎn)能力也越高。煤炭工業(yè)部頒布標(biāo)準(zhǔn)MT4-1984規(guī)定采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)功率系列為：100kW、150kW、170kW、200kW、300kW、和375kW，目前，牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率已增大至1 000kW～2 000klW。

4 結(jié)論

總之、綜合機(jī)械化采煤機(jī)的選型和選型方案不是一成不變的，應(yīng)根據(jù)具體的特殊使用條件,認(rèn)真考慮避免和減少采煤過程中的不利因素，不斷引進(jìn)先進(jìn)采煤設(shè)備的，調(diào)查對煤炭基本地質(zhì)條件，在確保安全性和經(jīng)濟(jì)性的前提條件下，正確的設(shè)備選型是實(shí)現(xiàn)煤礦持續(xù)和科學(xué)發(fā)展并最終實(shí)現(xiàn)煤礦現(xiàn)代化、機(jī)械化和集中化的發(fā)展模式。

[1]劉春生主編.滾筒式采煤機(jī)理論設(shè)計(jì)基礎(chǔ).中國礦業(yè)大學(xué)出版社.

[2]程居山主編.礦山機(jī)械.中國礦業(yè)大學(xué)出版社.

[3]葛寶臻主編.綜合機(jī)械化采煤工藝.北京：中國勞動(dòng)社會保障部，2006.

[4]魏正禮采煤機(jī)司機(jī)，2003(8)：225.

[5]王志甫.礦山機(jī)械.中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2008.