大采高綜放面刮板輸送機選型設計

喬武俊

（大同煤礦集團軒崗煤電有限責任公司梨園河礦， 山西 忻州 034114）

引言

井下設備應該滿足工作面頂板控制和生產能力的要求，才能使礦井正常生產。因此，對大采高綜放工作面進行“三機”配套選型是非常重要的。本文針對某礦2301大采高綜放面進行井下設備選型設計。現該礦已通過綜合研究選定合適的液壓支架和采煤機型號，本文運用理論計算方法，對刮板輸送機進行選型研究，并通過現場監測數據，驗證了“三機”配套選型的合理性。

1 礦井狀況

該礦為大型現代化機械礦井，生產能力為1.2 Mt/年，現開采2301工作面。2301綜放工作面走向長度為1 647 m，傾斜長度為256 m。煤層厚度平均9.2 m，傾角3.8°～7.8°，屬近水平煤層，煤層賦存較為穩定。煤層直接頂為2.6 m的粉砂巖，基本頂為4 m的細砂巖，直接底為3.5 m的粉砂巖，基本底為4.2 m的細砂巖[1-2]。

2 礦井三機選型狀況

根據礦用“三機”配套選型設計原則和要求，并針對該礦礦井生產能力及開采條件，通過理論計算分析，初步選擇液壓支架型號為ZF15000/23/43正四連桿低位放頂煤液壓支架，采煤機型號為KSW-1500EU型電牽引采煤機。其主要參數見表1和表2。

3 刮板輸送機配套選型

3.1 前刮板輸送機初選運輸能力計算

前刮板輸送機運輸能力必須大于采煤機的割煤能力，依據采煤機最大生產能力Q1計算前刮板輸送機的運輸能力：

表1 ZF15000/23/43正四連桿低位放頂煤液壓支架技術參數

表2 KSW-1500EU型電牽引采煤機主要技術參數

式中：B為采煤機的截深，取0.8 m；H為截割高度，取4.0 m；Vm為最大牽引速率，9.4 m/min；γ為煤的密度，1.4 t/m3。經計算，得采煤機設計生產能力為3 790 t/h。

采煤機的實際生產能力Q2為：

式中：K1為連續工作系數，取0.7；K2為實際工作中的連續工作系數，取0.65。

計算得采煤機實際生產能力為1 724 t/h。由刮板輸送機的選型要求，前部刮板輸送機的輸送能力應大于采煤機的生產能力的20%。因此，查表得，SGZ1000/2×1200型前刮板輸送機滿足此需求，其運輸能力為2 500 t/h[3]。

3.2 刮板輸送機輸送能力驗算

每小時輸送能力Q為：

式中：q為輸送機單位長度上貨載的質量，t/m；v為運行速度，m/h。

刮板輸送機的最大橫截面積與溜槽的尺寸有關，還與松散煤的堆積角有關。

刮板輸送機單位時間的輸送能力也可表示為：

式中：F為貨載最大橫截面積，m2；ψ為輸送機中部槽裝滿系數，一般取0.65～0.9。

其中貨載最大橫截面積F為：

式中：φ為靜止時的堆積角度，一般取30°～40°，取30°；φ'為運動時的堆積角度，一般取20°～30°，取30°；B2為溜槽寬度，取1 m；h1為上槽寬度，取0.18 m；b為擋煤板至溜槽邊緣距離，取0.3 m。聯立公式計算得，刮板輸送機的輸送能力為1 900.08 t/h，小于SGZ1000/2×1200型前刮板輸送機的輸送能力，能夠滿足要求[4]。

3.3 后刮板輸送機能力的確定

在選擇綜放面設備參數時，采煤機平均循環割煤時間與放頂煤平均循環時間應盡量匹配，以減少兩工序的相互影響時間，提高產能力。

工作面的放煤能力Qf由下式得：

式中：Hf為頂煤回收率，取0.8；Cg為放煤含矸率，取0.2；Vf為沿工作面平均放煤速度，取0.99 m/min；m為放煤高度，取5.2 m；n為放煤口的數量，取3；S為放煤步距，0.8 m。

根據該礦2301工作面實際生產工序及參數，帶入上式求得工作面的放煤能力1 826.6 t/h。后刮板輸送機的運輸能力應大于工作面的放煤能力，因此選擇的后刮板輸送機的輸送能力為2 500 t/h[5]。

3.4 配套選型刮板輸送機的技術參數

根據以上的理論分析及計算，確定了前、后刮板輸送機選型均為型號是SGZ1000/2×1200型的刮板輸送機，刮板輸送機的主要技術參數見表3。

4 刮板輸送機選型存在的問題及優化

由于后部刮板機的運輸量較大、運行空間有限且運行環境較差等諸多原因，極易出現鏈環易斷，中間槽耐磨性差，煤流速度不均勻導致壓車等問題。根據對該礦2301大采高綜放面的的現場數據監測，后部刮板運輸機發生故障占所有工作面設備中故障時間的20.09%，位居工作面故障影響的設備之首，對工作面的高效生產造成了嚴重的影響。

因此對配套選型的刮板運輸機進行了優化設計，要求刮板輸送機的裝機功率應達到2 000 kW以上，其中部槽槽寬設計為1.75～2.05 m較為適宜，輸送能力應超過3 000 t/h。前部刮板運輸機的大修周期應超過1 000萬t的過煤量，后部刮板運輸機的大修周期應超過1 200萬t的過煤量[6]。

5 結論

以某礦2301工作面礦用刮板輸送機選型設計為背景，進行理論計算研究，分析大采高下前、后刮板輸送機運輸能力，且進行能力驗算，初步確定刮板機的型號。最終，通過現場實際調研，發現刮板輸送機選型存在的問題，并進行了后續優化，主要結論如下：

1）通過理論計算分析及三機選型原則得出，前刮板輸送機輸送能力應超過采煤機的實際生產能力1 834 t/h，后刮板輸送機輸送能力應超過工作面放煤能力2 073.5 t/h。綜合考慮，該礦選定型號為SGZ1000/2×1200的前、后刮板輸送機能夠滿足生產要求。

2）通過現場調研發現：后部刮板運輸機發生故障占所有工作面設備中故障時間的20.09%，對工作面的高效生產造成了嚴重的影響。因此對刮板運輸機進行了優化設計，要求刮板輸送機的裝機功率應達到2000kW以上，其中部槽槽寬設計為1.75～2.05m較為適宜，輸送能力應超過3 000 t/h。前部刮板運輸機大修周期應超過1 000萬t的過煤量，后部刮板運輸機大修周期應超過1 200萬t的過煤量。

參考文獻

[1]韓占冰.大傾角煤層走向長壁綜采工作面系統參數優化研究[D]西安：西安科技大學，2009.

[2]劉嘯.大采高綜放工作面“三機”配套選型研究及工程應用[D].淮南：安徽理工大學，2013.

[3]張進安.王家山礦大傾角特厚煤層長壁綜放面“三機”配套研究[D].西安：西安科技大學，2006.

[4]吳利學，王學勤，耿增達.綜采工作面刮板輸送機選型計算[J].煤礦機械，2012，33（8）：20-22.

[5]喬健.綜采工作面刮板輸送機選型計算及應用[J].煤礦機械，2012，33（5）：3-5.

[6]欒麗君，任朝輝，任立義.刮板輸送機方案設計及選型信息系統的研究[J].煤礦機械，2003（4）：43-44.