大采高工作面運輸設備選型驗算

畢志遠

（陽泉煤業（集團）有限責任公司 一礦，山西 陽泉 045008）

1 工作面概況

S8310工作面是陽煤一礦試驗的第一個大采高一次采全高工作面，位于一礦南條帶三采區東南部，東部為二采區采區邊界，南部為西大巷保護煤柱，西部為本采區采區大巷，北部為S8308回采工作面（未掘進）。該工作面為實體煤工作面，四周工作面均未回采。

S8310工作面開采的為15#煤層，可推進長度為1023 m，傾斜長度為220 m。工作面工業儲量200.71萬t，可采儲量186.66萬t。 15#煤層總厚度最大6.60 m，最小6.35 m，平均厚度6.51 m，煤層傾角1°～13°，平均6°，煤層賦存穩定，構造相對簡單。

2 工作面生產能力

工作面采用走向長壁一次采全高綜采自動化采煤法,全部跨落法管理頂板。工作面采高控制在6.5 m。本工作面采長220 m，日循環進度5.6 m，煤層厚度6.51 m，煤層容重1.40 t/m3，工作面回采率93%。

則：W=L×S×h×γ×c=220×5.6×6.51×1.40×93%=10442.5（t）

日產量約為10442.5 t。

式中：W為日循環生產能力；L為工作面采長；S為日循環進度；h為煤層厚度；γ為煤層容重；c為工作面回采率。

3 運輸設備選型與配套

設備選型是大采高綜采面設計環節的重要組成部分。設備選擇需要根據工作面的生產能力相適應，經過設計、計算，在確保實現高產高效，且在擬定工作面選用艾柯夫公司SL-1000型采煤機的前提下，選擇出合適的配套運輸設備。運輸設備的選型包括刮板輸送機、轉載機（破碎機）和皮帶輸送機：

3.1 刮板輸送機

刮板輸送機是工作面“三機”配套的重要組成部分，采煤機割下的煤炭經過刮板輸送機運送出工作面，且在工作面內，其與液壓支架的推移協調工作。

刮板輸送機運輸能力為：

式中：Qq為工作面刮板輸送機的輸送能力；Kc為采煤機不均勻割煤系數，可取1.45；Kh為采煤機不均勻采高系數，可取1.2；Ky為煤層傾角和運輸方向系數，考慮近水平工作面且向下運輸，取1.1；Kv為考慮刮板輸送機與采煤機同方向運行的補償系數，取1.05。

則刮板輸送機的輸送能力為：

根據以上計算，在S8310工作面選擇SGZ1250/2×1000型刮板輸送機，其主要技術參數如表1所示。

表1 SGZ1250/2×1000型刮板輸送機

從以上技術參數中，可以看出SGZ1250/2×1000型刮板輸送機的輸送能力為3500 t/h＞2057.5 t/h，裝機功率為2×1000 kW，該型刮板輸送機滿足S8310工作面采煤機落煤能力要求，并且其輸送能力達到了工作面最大需要輸送能力的1.7倍，與采煤機的選型基本配套，并且選擇的這種大功率刮板輸送機有利于在較復雜地質條件下回采。

3.2 轉載機

在S8310工作面回采中，轉載機布置在進風巷中，主要是將工作面內刮板輸送機中的煤炭轉運到膠帶輸送機中，轉載機對于工作面內的落煤運移有重要的作用。其轉載能力計算如下：

式中：Qs為轉載機過煤能力，t/h；Qd為采煤機平均落煤能力，取1023.8 t/h；Kv為采煤機與刮板輸送機同向運動的修正系數，取1.05；Kc為采煤機割煤速度不均勻系數，1.45。

根據工作面對轉載機所需轉載能力計算，應達到1535.7 t/h，為滿足轉載之需，在進風巷內使用SZZ-1350/525型轉載機，其技術參數如表2所示。

表2 SZZ-1350/525型轉載機主要技術參數

從以上參數可知，該型轉載機的輸送能力為3500 t/h，裝機功率255 kW，其輸送能力是工作面最大需要輸送能力的2.28倍，達到了理論計算要求，并有利于在較復雜地質條件下進行回采。

3.3 破碎機

為使刮板輸送機和轉載機上的煤炭不被積壓，要求其破碎能力大于采煤機的落煤能力，并且在滿足破足夠的碎能力和下游設備的通過性能的前提下，盡量使破碎塊度較大，在S8310工作面采煤配套設備中，初步選擇的PLM-4000型錘式破碎機破碎能力為4000 t/h，裝機功率400 kW，其主要技術參數如表3所示。

表3 PLM-4000型錘式破碎機主要技術參數

考慮到15#煤塊度較小、易碎，破碎機長度較短，到達破碎機的煤炭需要盡快通過破碎機，對選擇的PLM-4000型破碎機破碎能力進行校核：

式中：Q破為破碎機實際破碎能力，t/h；Km為煤炭自身塊度系數，取1.3；Kb為破碎備用系數，取0.9；Kd為破碎機上煤炭堆積系數，取0.8；Qe為破碎機額定破碎能力，取4000 t/h。

該破碎機理論破碎能力大于實際需要破碎能力（采煤機平均割煤能力）。從而該破碎機能夠滿足S8310工作面的破碎需要，并且由于工作面回采時，可能會割落巖石，選擇的性能較強的破碎機有利于對割落的巖石順利破碎。

3.4 膠帶輸送機

膠帶輸送機的輸送能力應與轉載機的過煤能力相配套。在工作面生產能力相同的情況下，工作面推進長度越長，膠帶輸送機所需裝機功率越大。一礦S8310工作面的進風巷長為1083 m，由于適合于厚煤層開采的膠帶輸送機型號較少，特別是適合于厚煤層大采高綜采面的膠帶輸送機，設計選用SSJ-1200/2×315型可伸縮高強度膠帶輸送機1臺，該機的輸送長度為1150 m，輸送能力達到2000 t/h，其主要技術參數如表4所示。

參考常用的膠帶輸送機驗算方法，在選擇了膠帶輸送機后，對其最大輸送能力進行驗算：

式中：Q帶為帶式輸送機輸送能力，t/h；K為貨載斷面系數，由于動堆積角可取為30°，則K取558；B為帶寬，1.2 m；V為帶式輸送機運行速度，3.5 m/s；ρ為煤的松散密度，0.8～1 t/m3，取0.9；C為輸送機傾角系數，取1。

則得到：Q帶=KB2VρC=558×1.22×3.5×0.9×1=2531.1 t/h

由于采煤機的最大落煤能力為1433.3 t/h，因此Q帶＞Q刮＞Qmax，從輸送能力考慮時，可知選擇的膠帶輸送機符合輸送能力要求，該膠帶輸送機輸送能力是工作面最大落煤能力的1.77倍。

4 設備配套分析

1）對比分析理論計算和所選刮板輸送機的技術參數可知，所選擇的 SGZ1250/2×1000型刮板輸送機的輸送能力為3500 t/h＞2057.5 t/h，裝機功率2×1000 kW，該型刮板輸送機滿足S8310工作面采煤機落煤能力要求，并且其輸送能力達到了工作面最大需要輸送能力的1.7倍，與采煤機的選型基本配套，并且選擇的這種大功率刮板輸送機有利于在較復雜地質條件下回采。

2）現場選擇SZZ-1350/525型轉載機，該型轉載機的過煤能力為3500 t/h，裝機功率255 kW，其過煤能力是工作面最大需要過煤能力的2.28倍，達到了理論計算要求；現場選擇PLM-4000型錘式破碎機破碎能力為4000 t/h，裝機功率400 kW，該破碎機理論破碎能力大于實際需要破碎能力（采煤機割煤能力），能夠滿足S8310工作面的破碎需要。

3）選用的SSJ-1200/2×315型可伸縮高強度膠帶輸送機，該機的輸送長度為1150 m，輸送能力達到2000 t/h，采煤機的最大落煤能力為1433.3 t/h，因此Q帶＞Q刮＞Qmax，從輸送能力考慮時，該膠帶輸送機輸送能力是工作面割煤能力的1.86倍，是理論最大割煤能力的1.77倍，符合輸送能力的要求。

5 結語

經過合理選型，選用的刮板輸送機、轉載機、破碎機和膠帶輸送機滿足了工作面生產的運輸需要，適應了我礦大采高工作面的生產實際，工作面平均日產量10000 t，平均月產30萬t，實現生產能力的合理配套，達到了設計生產能力。為大采高工作面的順利達產提供了可靠的運輸裝備，也為大采高的推廣積累了經驗。