綜采放頂煤技術研究與裝備選型設計

摘 要：根據煤層覆存條件，研究了綜采放頂煤技術，科學合理進行了設備選型，實現了高產高效。

關鍵詞：綜采；放頂煤；裝備選型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.068

1 礦井概況及供電、運輸能力

樂安煤業公司位于山西省晉中市昔陽縣境內，礦井煤炭儲量3000多萬噸。礦井設計年產量為45萬噸，煤礦主要開采煤層為15號煤，位于四節石灰巖下，全井田可采，煤層厚5.10～8.30m，平均5.97m，屬特厚煤層。可采指數1，變異系數14%，一般含夾石0～3層。15號煤為全井田穩定可采煤層，煤質為無煙煤，硬度f≤2.5，工作面傾角8～12°，走向傾角6～14°，首采工作面長度100m、走向長度400m。礦井生產采用斜井提升，坡度22°左右，斜長460米。

礦井供電現狀為10KV雙回路供電，地面設工廣區變電所和風井區變電所，一回路樂煤專線為LGJ-3×95架空主供線路供風井區變電所；二回路五廠線為LGJ-3×120架空備供線路（多用戶）供工廣區變電所；風井區變電所與工廣區變電所之間由一路LGJ-3×95架空聯絡線路。下井（一）為MYJV42-3×95-10KV型高壓電纜，由風井區變電所通過鉆孔至井下中央變電所；下井（二）為MYJV22-3×70-10KV型高壓電纜，由工廣區變電所通過主斜井至井下中央變電所。礦井申請總供電容量為3585KVA，其中地面生產、生活設施供電負荷為1200KVA，井下掘進、運輸、排水等供電負荷為1100KVA。預計綜采設備供電負荷為1722KW。

礦井主運輸為皮帶運輸，西翼煤倉以下至地面第一部皮帶運輸能力按60萬噸/年設計，最大可到90萬噸，地面篩分系統能力與運輸皮帶配套。

2 研究內容和目標

學習研究國內外先進回采工藝，提高勞動效率和經濟效益，從技術、設備、管理等方面上臺階，促進安全生產，打造、鍛煉一支高水平的綜采施工隊伍，整體提高員工科技技術操作水平，為公司下一步的發展，創造條件。根據本公司多年開采經驗，結合兄弟單位同類型、同條件下的開采情況，進行比較、選擇，確定適合我公司井下實際情況的設備，確保設備符合要求，發揮效能，爭取最大的效益。

參考國內外關于回采工藝技術資料和各種文獻，追蹤世界先進科技發展的方向，按照“高起點、大投入、高回報”的原則，結合我煤層埋藏賦存條件，分析研究適合的采煤方法與回采工藝，確定設備的類別。

綜采放頂煤技術是當前世界采煤技術的前沿，是厚煤層工作面開采發展的趨勢，國內及世界許多知名采礦企業均投入大量精力進行研究開發，也取得了良好的效果和顯著的經濟效益，山西昔陽樂安煤業公司煤層賦存條件較好，煤層厚度平均5.97米，為厚煤層，煤層傾角一般為10°左右，保有資源儲量3010萬噸，選用綜采放頂煤技術，能夠提高礦井機械化開采水平，實現一礦一面，提高工作面單產，充分發揮長壁工作面的優勢，具有較廣闊的應用前景。

3 采煤技術的確定

15#煤層厚度5.10～8.30m，平均5.970m，屬于厚煤層，目前主要采用三種方法。即厚煤層大采高一次采全高綜合機械化采煤方法、分層綜合機械化采煤方法和放頂煤綜合機械化采煤法。根據地質條件和采煤方法的比較，鑒于樂安煤業無碳柱較多，為了減少掘進工程量，選用綜合機械化放頂煤采煤法。設計為放頂煤開采，下分層開采厚度2.6m，放頂煤3.37m，全部垮落法管理頂板。工作面采用“U”型單巷走向長壁式布置。

4 裝備選擇

（1）液壓支架的選型

①頂板壓力計算。Q=8Hr=8×2.6×2.5×104×10-6=0.52MPa

H：采高r：圍巖容重r=2.5×104

②支護設計。ZF4200/17/18支架支護強度0.69MPa﹥0.52MPa，滿足工作面支護要求

③ZF4200/17/18型液壓支架參數。支撐高度1700-2800mm，支架寬度1430-1600mm，支護強度0.69MPa，初撐力3580KN，工作阻力4200KN，支架中心距1500mm，自重13500Kg，外形尺寸6181×1430×1700mm。

（2）采煤機的選型。

①采煤機平均割煤速度。工作面循環產量：Q1=b×h×L×γ×C

式中b：采煤機截深，本礦井取0.6m；

H：工作面煤層平均厚度5.97m；

L：工作面長度，本礦井取100m；

Γ：煤層容重1.42t/m3；

C：煤的回收率，取90%。

由于本礦井采用二采一放，所以

Q1=b×h×L×γ×C=2×0.6×5.97×100×1.42×0.9=916t.

②采煤機小時能力計算

QC=60×Vc×h×b×r

將各值帶入式中：QC=60×4.1×2.4×0.6×1.42=503t/h

③采煤機功率的選擇

采煤機功率按下列經驗公式計算：

P>P=60×b×h×Vc×HW×K/3.6

=60×0.6×2.4×4.1×3.5×1.15/3.6

=396.06KW

HW： 采煤機能耗系數，取值范圍0.5～3.5，取HW=3.5；

考慮到采機機身高度、采高要求、煤質情況等因素，采煤機截割功率應選用400KW左右，裝機功率為500KW左右。

K：功率備用系數取K=1.15；

（3）主要機電設備說明：采煤機型號 MG200/501-WD，無鏈電牽引，截深 630mm，采高1.6-3m，滾筒直徑 1600mm。前、后部輸送機各1部，型號 SGZ764/320，中雙鏈。順槽轉載機1部，型號 SZZ-764/160，邊雙鏈。破碎機1部，型號 PLM1000，破碎能力 1000t/h。順槽皮帶運輸機1部，型號DSJ-100/70/110×21。乳化液泵2臺，型號 BRW315/31.5，兩泵一箱。噴霧泵2臺，型號BPW315/6.3，兩泵一箱。雙速絞車2部，型號JSDB-13 ，安裝在輔助運輸軌道巷。無極繩絞車1部，型號JWB55BJ，安裝在150101運輸順槽皮帶機頭處。

5 結論

根據地質條件和采煤方法的比較，采煤方法選為放頂煤采煤法，選擇合理，實現了高產高效。

作者簡介：王壘（1988-），男，山東肥城人，主要從事：專業技術工作。