中厚煤層與薄煤層聯合布置工作面采煤機選型技術研究

文/閆亞鵬

中厚煤層與薄煤層聯合布置工作面采煤機選型技術研究

文/閆亞鵬

山西鄉(xiāng)寧焦煤集團臺頭煤焦有限責任公司礦井設計生產能力1.20Mt/a，礦井工業(yè)場地位于井田南部劉家溝村附近，采用斜井立井混合開拓。為提高生產效率和煤炭資源回收率，根據井田開拓布置、煤層賦存等條件，分別在采區(qū)裝備一個薄煤層和一個中厚煤層長壁機械化綜采工作面，確保生產能力。本文對上述中厚煤層與薄煤層采煤機選型技術研究進行了闡述。

一、采區(qū)位置、煤層賦存及采煤方法的選擇

根據井田開拓布置、煤層賦存、開采技術以及工作面裝備水平和通風條件，將首采區(qū)布置在井田西南部的一采區(qū)，2號、3號煤層為薄或中厚煤層，煤層頂底板穩(wěn)定。根據各煤層賦存條件和開采技術條件，結合礦井的生產能力，選擇的采煤方法為滾筒采煤機綜采。

根據采煤機適應條件，結合煤層賦存特征，采煤方法為：初期礦井開采一采區(qū)東翼1上號煤層（分叉區(qū)，平均0.88m）及一采區(qū)西翼1上號煤層（合并區(qū)，平均2.20m），即分別裝備一個薄煤層和一個中厚煤層長壁機械化綜采工作面，以兩個綜采工作面保證礦井1.2Mt/a生產能力。

二、薄煤層滾筒采煤機選型技術分析

1.采高的選擇。采煤機的采高應與煤層厚度的變化范圍相適應，根據薄煤層賦存條件和開采技術條件，確定薄煤層采煤機的采高為0.88m。

2.滾筒直徑的確定。根據采煤機滾筒直徑系列，取滾筒直徑0.9m。

3.采煤機截深。截深的選取與煤層厚度、煤層軟硬、頂板巖性以及支架移架步距相適應，綜合考慮取采煤機的截深為600mm。

4.工作面采煤機小時生產能力

式中：

Q—工作面平均日產量，t/d；909t/d；

L—工作面長度，m；取165m；

I—采煤機開缺口行程，m；取50m；

k—采煤機開機率，%；取35%；

Cg—工作面采煤機割煤回收率，%；取97%；

Td—采煤機返向時間，min；取0.5；

B—采煤機截割深度，m；0.6m；

Hg—平均割煤高度，m；0.88m；

γ—實體煤容重，t/m3；1.45t/m3。

代入參數計算：Qm=148.6t/h

5.采煤機平均割煤速度

6.采煤機最大落煤量和最大割煤速度

Qmax=kc·Qm

式中：

Qmax——采煤機最大落煤量，t/h；

kc——采煤機割煤不均衡系數，取1.4。

則：Qmax=1.4×148.6=208t/h

又：Vmax=kc·Vc

式中：

Vmax——采煤機最大割煤速度，m/min。

Vmax=1.4×3.2=4.48m/min

7.工作面采煤機功。按采煤機單位能耗計算采煤機功率為：

N=60kb·B·Hg·Vmax·Hw

式中：

N——采煤機截割功率，kW；

kb——備用系數，取1.3；

Hw——采煤機割煤單位能耗，本礦取Hw= 0.75kW·h/m3。

則：N=60×1.3×0.6×0.88×4.48×0.75=138.3kW

綜上，選用MG150/350-WDK型滾筒采煤機，可以滿足本礦井初期實際生產需要，其主要技術參數如表1所示：

表1 MG150/350-WDK型滾筒采煤機技術特征表

三、中厚煤層采煤機選型技術分析

礦井產能達到1.2Mt/a時，1上號煤層西南翼布置一個1102中厚煤層綜采工作面，煤層厚度為1.89～2.65m，待1101、1102工作面開采完后，在1、2號煤層各布置一個回采工作面。2號煤層厚度為1.68～3.2m，因此，1上號煤層西南翼1102中厚煤層綜采工作面設備選型已考慮2號煤層開采條件需要。

1.采高的選擇。采煤機的采高應與煤層厚度的變化范圍相適應，根據薄煤層賦存條件和開采技術條件，確定中厚煤層采煤機的采高為2.20m。

2.滾筒直徑的確定。雙滾筒采煤機的滾筒直徑以大于工作面最大采高的0.5倍為宜。1采區(qū)中厚煤層采高為2.20m，所以雙滾筒采煤機的滾筒直徑大于或等于1.10m即可滿足使用要求，根據采煤機滾筒直徑系列，取滾筒直徑1.6m。

3.采煤機截深。截深的選取與煤層厚度、煤層軟硬、頂板巖性以及支架移架步距相適應，綜合考慮取采煤機的截深為600mm。

4.工作面采煤機小時生產能力

式中：

Q—工作面平均日產量，t/d；2727t/d；

L—工作面長度，m；取165m；

I—采煤機開缺口行程，m；取50m；

k—采煤機開機率，%；取35%；

Cg—工作面采煤機割煤回收率，%；取95%；

Td—采煤機返向時間，min；取0.5；

B—采煤機截割深度，m；0.6m；

Hg—平均割煤高度，m；2.20m；

γ—實體煤容重，t/m3；1.45t/m3

代入參數計算：Qm=457.7t/h

5.采煤機平均割煤速度

6.采煤機最大落煤量和最大割煤速度

Qmax=kc·Qm

式中：

Qmax——采煤機最大落煤量，t/h；

kc——采煤機割煤不均衡系數，取1.4。

則：

Qmax=1.4×457.7=641t/h

又：Vmax=kc·Vc

式中：

Vmax——采煤機最大割煤速度，m/min。

Vmax=1.4×3.98=5.57m/min

7.工作面采煤機功率。按采煤機單位能耗計算采煤機功率為：

N=60kb·B·Hg·Vmax·Hw

式中：

N——采煤機截割功率，kW；

kb——備用系數，取1.3；

Hw——采煤機割煤單位能耗，本礦取Hw= 0.75kW·h/m3。

則：N=60×1.3×0.6×2.2×5.57×0.75=430kW

結合本礦井具體條件，設計利用礦方現有MG200/500-AWD型滾筒采煤機，主要技術參數如表2所示：

表2 MG200/500-AWD型滾筒采煤機技術特征表

四、結語

工作面采煤機是決定其產量和效率的主要因素之一，合理選用采煤機，不僅可以減少工作面工程量，提高回采率，而且可以控制工作面端頭進刀等輔助作業(yè)時間，有利于提高工作面產量和效率。同時，工作面采煤機與開采技術條件、采煤設備配套能力、刮板輸送機鋪設長度、技術水平、管理水平等因素有關。因此，在選擇中厚煤層與薄煤層聯合布置工作面采煤機時，必須綜合考慮上述因素，以確保工作面產量和效率的提高。

(作者單位：山西鄉(xiāng)寧焦煤集團有限責任公司)

（責任編輯：龐永厚）