安山煤礦二套綜采設(shè)備配套選型研究

劉輝(陜西省榆林市陜北礦業(yè)公司涌鑫礦業(yè)公司 陜西榆林 719407)

一、安山煤礦地質(zhì)條件

1.煤層厚度

安山煤礦主采52號煤層，厚度2.12～2.54m，平均2.38m，煤層結(jié)構(gòu)較簡單，煤層變異系數(shù)Cr=0.1822，屬穩(wěn)定性煤層。

2.煤層傾角

安山煤礦煤層傾角1～3°。綜采最有利的傾角為0～12°。這時，可不考慮設(shè)備自重影響。現(xiàn)有采煤機(jī)械化設(shè)備都可以成功地在此條件下沿走向或沿傾斜工作。

3.煤層硬度

安山煤礦5-2煤層飽和抗壓強(qiáng)度24.82M Pa，干燥狀態(tài)下抗壓強(qiáng)度35.03M Pa，軟化系數(shù)0.71。飽和抗拉強(qiáng)度1.2M Pa，干燥狀態(tài)下抗拉強(qiáng)度2.9M Pa。飽和抗剪斷強(qiáng)度C＝2.98M Pa，φ＝35.9o。

4.頂板穩(wěn)定性

從安山煤礦鉆孔資料和已揭露情況看，頂板巖性大致穩(wěn)定，偽頂約0.1～0.2米，炭質(zhì)泥巖。頂板一般為粉砂巖、細(xì)粒砂巖、泥質(zhì)粉砂巖或細(xì)粒砂巖與粉砂巖互層，且以細(xì)粒砂巖和粉砂巖為主，中等穩(wěn)定和穩(wěn)定類型，

二、主要設(shè)備選型

1.選型配套的基本原則

綜采工作面設(shè)備選型必須遵循一定的原則，以作為設(shè)計和決策的準(zhǔn)繩，保證實(shí)現(xiàn)工作面的高產(chǎn)高效及安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。這些原則是：

（1）立足國產(chǎn)。

（2）能適應(yīng)工作面的地質(zhì)條件。

（3）滿足工作面生產(chǎn)能力的需要。

（4）設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)相互匹配。

（5）設(shè)備的結(jié)構(gòu)效能相互匹配，并應(yīng)與礦井原有的運(yùn)輸、通風(fēng)等系統(tǒng)相適應(yīng)，或改擴(kuò)建原有系統(tǒng)的工程量要小。

2.液壓支架選型

液壓支架是綜采工作面裝備的核心，設(shè)備費(fèi)用占綜采設(shè)備的50%左右，目前美國長壁工作面中液壓支架基本以掩護(hù)式為主，約占全部架型的96%，且有向兩柱式發(fā)展的明顯趨勢。液壓支架技術(shù)另一重大突破是控制系統(tǒng)，應(yīng)用電液控制技術(shù)，采用電磁（或微電機(jī)）控制的先導(dǎo)閥，先進(jìn)可靠的壓力和位移傳感器，靈活自由編程的微處理機(jī)技術(shù)，紅外遙感技術(shù)等現(xiàn)代科技成果，使液壓支架的動作自動連續(xù)進(jìn)行，移架速度大大提高，支架循環(huán)時間達(dá)到6～8s。配合采煤機(jī)的煤巖識別系統(tǒng)等先進(jìn)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)工作面自動控制。

安山煤礦52號煤層埋深在150m以內(nèi)，煤層賦存平緩，頂板一般為粉砂巖、細(xì)粒砂巖、泥質(zhì)粉砂巖或細(xì)粒砂巖與粉砂巖互層，且以細(xì)粒砂巖和粉砂巖為主，中等穩(wěn)定和穩(wěn)定類型，結(jié)合安山煤礦第一套綜采設(shè)備的使用情況及我國架型選擇要求，安山煤礦第二套綜采設(shè)備液壓支架采用掩護(hù)式。

3.采煤機(jī)選型

采煤機(jī)是綜采工作面的中心設(shè)備，采煤機(jī)主要應(yīng)確定的參數(shù)是采高、牽引速度和電動機(jī)功率、采煤機(jī)的生產(chǎn)能力由這3個參數(shù)決定，其余參數(shù)與這3個參數(shù)均直接或間接成一定的比列關(guān)系。根據(jù)所需采高、截割功率及液壓支架高度，選用M G500/1180-AWD型雙滾筒采煤機(jī)，裝機(jī)功率2×500+2×55+20kW（截割功率2×500kW），電壓3300V。適合于采高1.60～3.40m，傾角小于40°的薄及中厚煤層。

4.刮板輸送機(jī)選型

根據(jù)刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力不低于采煤機(jī)的最大割煤能力：

式中，Qq為刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力，t/h；Qmax為采煤機(jī)的最大割煤能力，t/h。

將有關(guān)參數(shù)代入式(1)，得Qq≥ Qmax=60×2.38×0.8×7.84×1.36×0.93=1132.8t/h。同時考慮工作面長度及采煤與刮板輸送機(jī)連接尺寸要求，選用SGZ-900/1400型刮板輸送機(jī)。運(yùn)輸能力2000t/h，工作長度300m，裝機(jī)功率1400kW。

三、其他設(shè)備選型

1.轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)選型

轉(zhuǎn)載機(jī)的轉(zhuǎn)載能力要求除與工作面的生產(chǎn)能力相適應(yīng)外，還要求與工作面刮板輸送機(jī)和可伸縮帶式輸送機(jī)相配套。據(jù)此，選用SZZ1000/315型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)（帶自移裝置），轉(zhuǎn)載能力2000t/h，破碎機(jī)選擇PLM 2500型錘式破碎機(jī)，破碎能力2500t/h。

2.可伸縮帶式輸送機(jī)

膠帶輸送機(jī)是以膠帶兼作牽引機(jī)構(gòu)和承載機(jī)構(gòu)的一種運(yùn)輸設(shè)備。在給定條件下，膠帶輸送機(jī)的選型設(shè)計合理與否，關(guān)系到綜采工作面能否高效、安全、可靠地完成生產(chǎn)任務(wù)。對于成套供應(yīng)的設(shè)備，一般無須進(jìn)行參數(shù)和部件的選擇，只需核算生產(chǎn)能力、電動機(jī)功率和輸送帶強(qiáng)度等是否滿足有關(guān)規(guī)定的要求。

回采工作面選用D SJ120/150/3×355型可伸縮帶式輸送機(jī)，運(yùn)量1500t/h，運(yùn)行速度3.15m/s，鋪設(shè)長度大于2500m。

四、最終選型

針對安山煤礦二采區(qū)地質(zhì)條件，根據(jù)三機(jī)配套原則，充分發(fā)揮每一種設(shè)備的效能，并要留有一定的富余能力，最終安山煤礦第二套綜采設(shè)備主要設(shè)備如表1所示。

表1 安山煤礦第二套綜采設(shè)備主要設(shè)備