西曲礦12313綜采工作面三機配套選型分析

閆 斌

（西山煤電集團有限責任公司 西曲礦，山西 古交 030200）

隨著煤礦機械化開采技術的不斷提高，工作面的開采效率也得到有效提升，綜采機械化設備的應用實現礦井生產的自動化、智能化和一體化。因此，如何科學合理的對綜采工作面的綜采三機設備進行配套選型與計算，直接關系到綜采工作面開采效率的提高。綜采三機主要是指采煤機、刮板輸送機、液壓支架的科學合理選型與配套，對綜采工作面短期內能否順利達產有重要影響，各類綜采機械設備的技術特征能否達到礦井工作面的實際生產要求。西曲礦12313綜采工作面綜采三機設備進行選型配套實踐證明，提高了工作面的開采效率，對工作面條件相類似的礦井綜采三機配套選型提供借鑒意義。

1 礦井概況

西曲礦位于古交市北0.5 km處，井田南北長6.5 km，東西寬6 km，面積40.69 km2，礦井設計生產能力3.40 Mt/a。礦井采用斜井—平硐綜合開拓方式，單水平開采，生產水平標高為+965 m，在+1063m設輔助水平。主要開采7#、8#號煤層。12313工作面位于西曲礦三采區，主要開采太原組8#煤層，煤層走向南北，工作面傾斜長度145.5 m，走向推進長度1513 m，煤層厚度（含矸）6.38 m，煤傾角為5°～16°，容重1.37 t/m3，面積193674 m2，工業儲量2.6 Mt，可采儲量1.9365 Mt。采用長壁后退式綜放采煤法，其中底分層采高2.8 m，循環進度0.8 m，底分層采出率95%；放頂煤區段136.5m，頂煤厚度4.86/6.48 m，工作面采出率85%，采放比1∶1.74/1∶2.31，在實際放煤過程中受煤層厚度變化影響，放采比可能存在不確定因素。放煤步距0.8 m，一采一放，循環產量1042 t/1248 t，工作面由南向北進行推進。

2 綜采三機的選型配套

2.1 采煤機的選型配套

（1） 選型原則

綜采工作面采煤機的選型應適合礦井煤層的賦存條件,采煤機的主要技術參數如采高、截深、功率、牽引方式等主要技術參數計算選型應科學合理，有較大的適用范圍。同時滿足工作面生產能力的要求，采煤機的生產能力應大于工作面設計生產能力，滿足與液壓支架和刮板輸送機的配套標準。采煤機的技術性能良好,易于操作，安全可靠，各種保護功能完善,便于后期的檢修與維護。

（2）采煤機技術參數計算

西曲礦12313工作面采高2.8 m；截深常用0.8 m；采煤機裝機功率主要用于截煤和裝煤，牽引功率只占15%左右，為防止電動機滿負荷過載運轉，電動機功率都留有一定的富余量，采高2.8 m，雙滾筒裝機功率一般取200～300 kW；采煤機質量太小，會影響機器工作的穩定性，太大又要增加牽引力，常用采煤機的質量M（t）與電動機功率N（kW）之間的關系為：

12313綜采工作面生產能力核算：

式中：Q1為工作面需要生產能力，t/h；Qr為日生產能 力 ，t/h， 根 據 日 產 量8#煤 ：取Qr=2×2×1042=4168 t/h；K為生產不均衡系數，K=0.9；A為日工作班數，取6；B為每班檢修班數，取1；C為每班工作時間，取0.95；D為利用系數，90%。

將數值代入公式計算得出12313綜采工作面需要生產能力=219.39。

核算采煤機可實現的生產能力：Q2=60V1HBr式中：Q2為采煤機械可實現的生產能力，t/h；V1為為采煤機械平均牽引速度，3.0 m/min；H為采煤平均割煤高度，2.8 m；B為滾筒截深，一般取0.8 m；r為煤的密度，取1.4 m/m3。

將數值帶入公式計算得出Q2=564.48大于工作面需要生產能力Q1。

煤層傾角小于12°以下的煤層是非常適合機械化開采的，采機不會滑倒，可不考慮設置防滑倒措施；當煤層傾角較大時，必須安裝防滑倒裝置。

（3）采煤機選型結果

根據計算選擇如下采煤機：型號：MG300/700—AWD型系列交流電牽引采煤機。

表1 采煤機技術參數

2.2 液壓支架選型

（1）支架選型原則

綜采工作面液壓支架的選型應結合工作面頂板條件，同時還應考慮礦井煤層賦存條件如：煤層厚度、煤層傾角、頂底板強度、煤與瓦斯突出、采煤工藝及端頭架。

（2）支架技術參數計算

① 支架高度確定：

采高2.8m（2.6～3.0 m）

支架最大結構高度：

支架最低結構高度：

支架伸縮比：

Mmax、Mmin為煤層最大、最低采高；S1取值應考慮偽頂冒落的最大高度，大采高支架取200～400 mm；S2的取值應充分考慮礦井周期性來壓時的頂板的下沉量、移架時支架的下降量和頂梁上、底板下的浮矸之和，大采高支架取500～900 mm。將數值代入公式計算得出，中間架選擇17/32架型高度，過渡架選擇19/32架型高度，能夠滿足生產需要。

② 支架支護阻力計算

根據經驗公式，支架應達到的支護強度為：

式中：P為老頂來壓時的支護強度；M為割煤高度，取2.8 m；γ為上覆巖層平均容重，采用加權平均法進行計算，在工作面上覆巖層中，煤層厚度為4.86 m，容重為13.7 kN/m3。

1#矸厚度為0.1 m，1#矸厚度為0.03m，容重均為20 kN/m3；泥巖厚度為1 m，容重為20 kN/m3；K2灰巖厚度為8.37 m，容重為24 kN/m3。故按8倍采高巖重進行驗算。

γ=（Σhi×γi）/Σhi=（4.86×13.7+0.1×20+0.03×20+1×20＋8.37×24）/（4.86+0.1+0.03＋1+8.37）≈20.2 kN/m3

P=8×2.8×20.2=452.48 kN/m2=0.45248 MPa選擇支架支護強度應大于P。

③ 底板比壓驗算

根據實測，工作面底板允許比壓為8.79 MPa，選擇支架設計底板比壓小于工作面底板允許比壓，支架才不會發生鉆底現象。

（3）液壓支架選型結果

根據以上計算，設計選用中間架ZF6800/17/32型94架，過渡架選用ZFG8000/19/32型5架。

表2 液壓支架技術參數

2.3 刮板輸送機選型

（1）刮板輸送機選型原則

① 刮板運輸機的外型尺寸應符合采煤機的牽引和行走裝置要求并與之相配套。

② 刮板輸送機長度應與綜采工作面長度相適應，同時刮板輸送機的輸送能力應大于采煤機的生產能力，一般取1.2倍 。

③ 合理控制溜槽與支架推移千斤頂連接裝置之間的距離并與之結構匹配。

④ 為滿足采煤機的配套要求,應在機頭機尾安裝張緊、防滑裝置,靠煤壁一側設鏟煤板,靠采空區一側附設電纜槽等。

（2）刮板輸送機的配套選型

按照刮板輸送機應滿足采煤機的生產能力，前刮板輸送機選用SGZ-764/630型，后刮板輸送機選用SGZ-800/800型，其技術參數如表3所示。

表3 刮板輸送機技術參數

3 結語

對西曲礦12313工作面的綜采三機進行了優化選型配套設計，提高了綜采工作面的開采效率。綜采三機的選型配套應根據工作面實際地質條件和生產要求進行，不能單純以經驗類比為主，合理的選擇配套性能優良的綜采三機設備，應用科學高效的管理措施來提升綜采工作面的開采量，優化作業環節，減少勞動強度，提高生產。實踐證明，12313綜采工作面的綜采三機選型配套是成功的，有效提升礦井的開采效率，同時也為工作面條件相類似的礦井綜采三機配套選型提供借鑒經驗。