煤礦綜采工作面設(shè)備配套選型系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

辛 亮

（山西西山煤電晉興公司斜溝煤礦， 山西 呂梁 033602）

引言

煤炭開采中自動化以及機(jī)械化設(shè)備的應(yīng)用是煤礦高效開采的重要標(biāo)志[1]。綜采工作面設(shè)備的“三機(jī)”是根據(jù)采煤的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)以及配套[2]。對于綜采工作面設(shè)備配套設(shè)計(jì)來說，一方面要對安裝結(jié)構(gòu)配套方面的問題進(jìn)行解決；另一方面需要對采煤的設(shè)備故障、生命周期以及生產(chǎn)能力進(jìn)行評估[3]。“三機(jī)”利用SolidWorks軟件進(jìn)行三維實(shí)體模型的建立，能夠有效地解決以往采用二維工程圖帶來的設(shè)計(jì)不直觀，立體感不強(qiáng)等一些缺點(diǎn)[4-5]。

1 綜采設(shè)備的選型原則

1.1 液壓支架的選型原則

對于“三機(jī)”來說，最為重要的部分是液壓支架。液壓支架的選型主要是對煤層的強(qiáng)度、煤層的傾角、底板的型號以及特性、截深以及煤層的采高以及老頂來壓的等級和直接頂?shù)念愋偷鹊取?/p>

1.2 采煤機(jī)的選型原則

采煤機(jī)在綜采工作面的成套設(shè)備中屬于相當(dāng)重要的設(shè)備，整個設(shè)備的生產(chǎn)能力在配套設(shè)備正常的情況下主要是由采煤機(jī)決定，因此，在實(shí)際的選型過程中，要重點(diǎn)考慮開采的條件以及實(shí)際的工作能力。

1.3 刮板輸送機(jī)的選型原則

刮板輸送機(jī)選型的原則主要遵從開采環(huán)境以及選型的成本和安全方面的情況，同時還要考慮到與其他兩個方面（液壓支架以及采煤機(jī)）之間的配合程度。

2 綜采設(shè)備配套

綜采工作面要想提高其生產(chǎn)能力就必須對液壓支架、采煤機(jī)以及刮板輸送機(jī)三者之間的關(guān)系進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，確保優(yōu)化參數(shù)性能，提高各個方面的操作，使三個設(shè)備能夠相互協(xié)調(diào)的進(jìn)行工作。

2.1 “三機(jī)”幾何關(guān)系的配套

如圖1所示為綜采設(shè)備之間的配套圖，通過圖1可以看到液壓支架、刮板輸送機(jī)以及采煤機(jī)之間的關(guān)系。在實(shí)際的操作過程中，安全是擺在第一位的，因此通過圖1可以發(fā)現(xiàn)無立柱的距離越小，安全的性能越高。

圖1 綜采設(shè)備之間的配套圖

對“三機(jī)”壽命配套來說，應(yīng)保證三個設(shè)備的生命周期處在一個程度，如果不在一個階會導(dǎo)致對整個系統(tǒng)的生產(chǎn)能力減弱，嚴(yán)重還會導(dǎo)致安全事故。

2.2 工作面中部“三機(jī)”幾何配套

工作面中的設(shè)備配套關(guān)系主要是液壓支架以及刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)這三個設(shè)備之間的關(guān)系，在實(shí)際的應(yīng)用過程中都會采用中部配套斷面進(jìn)行相應(yīng)的表述。如圖2所示為綜采工作面“三機(jī)”中部配套斷面圖，圖2中的主要內(nèi)容涉及了不同設(shè)備的尺寸以及配套的關(guān)系，同時在圖中也可以看到不同設(shè)備之間的布置。

3 綜采工作面三維實(shí)體模型的建立

圖2 綜采工作面“三機(jī)”中部配套斷面圖

如下頁圖3所示為綜采工作面設(shè)備配套三維模型，整個三維模型是通過SolidWorks軟件的集成功能各個部分集成的。通過該圖可以有效直觀地看到不同設(shè)備之間的關(guān)系以及配置情況，同時能夠滿足現(xiàn)場的操作人員對整個設(shè)備的認(rèn)知。

圖3 綜采工作面設(shè)備配套三維模型

在以往的實(shí)際生產(chǎn)過程中，綜采工作面的中部設(shè)備配套圖基本都是采用二維的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)主要是依靠AotoCAD軟件進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)，而對于SolidWorks軟件來說，其設(shè)計(jì)的三維實(shí)體模型能夠根據(jù)實(shí)際的需要轉(zhuǎn)換成二維的工程圖進(jìn)行應(yīng)用，而且轉(zhuǎn)換的速度快，并且保證了極高的準(zhǔn)確性，同時原有的三維實(shí)體模型也可以保留，有效地保證了二維工程圖與三維實(shí)體模型之間的全關(guān)聯(lián)性。如圖4所示為綜采工作面中部設(shè)備配套圖。

圖4 綜采工作面中部設(shè)備配套圖（單位：mm）

4 綜采工作面自動配套系統(tǒng)的建立

二維工程圖與二維設(shè)計(jì)、三維設(shè)計(jì)相比，具有全相關(guān)性的優(yōu)點(diǎn)，全相關(guān)性實(shí)質(zhì)就是零部件、裝配體、工程圖相關(guān)性。當(dāng)一個裝配體在SolidWorks程序中打開時，相關(guān)零部件也隨之被打開。在SolidWorks軟件中建立新的工作界面來建立三維模型時，不需要先建立各個裝配體的零部件再利用裝配關(guān)系來進(jìn)行裝配。如圖5所示為綜采工作面設(shè)備配套模型的刮板輸送機(jī)中部槽新三維模型，其主要是將SolidWorks軟件以及VB軟件進(jìn)行結(jié)合，通過VB軟件進(jìn)行程序編寫，使整個綜采工作面能夠自動的進(jìn)行參數(shù)設(shè)計(jì)。

如圖6所示，為菜單編輯器。利用SolidWorks軟件，在打開整個三維實(shí)體模型后，就可以利用菜單編輯器對相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，輸入相應(yīng)的參數(shù)后，單擊改變，然后整個實(shí)體模型的參數(shù)就會自動改變，整個綜采工作面的三維實(shí)體模型也會隨著參數(shù)的改變產(chǎn)生變化，進(jìn)而能夠?qū)崿F(xiàn)對整個工作面的更新。

圖5 刮板輸送機(jī)中部槽新三維模型

圖6 菜單編輯器