宏發(fā)煤礦綜采工作面優(yōu)化設(shè)計

敬中兵 李乃濤

（貴州強盛集團投資有限公司西秀區(qū)蔡官鎮(zhèn)宏發(fā)煤礦，貴州 安順 561000）

1 概況

宏發(fā)煤礦位于安順市西秀區(qū)蔡官鎮(zhèn)，為貴州強盛集團投資有限公司下屬礦井，生產(chǎn)能力45萬t/a，設(shè)計綜采工作面布置在8#煤層，煤層厚度0.7～1.8m，平均1.45m。煤層一般含1層夾矸，夾矸厚度0.2～0.4m。煤層硬度f=1左右，近水平開采；礦井水文地質(zhì)條件較簡單，為高瓦斯礦井。設(shè)計工作面走向長度820m，工作面長度253m，采用走向長壁后退式一次采全高綜合機械化采煤法。

2 綜采工作面優(yōu)化設(shè)計

2.1 采面巷道布置

綜采工作面布置運輸巷、軌道中巷和回風(fēng)巷三條巷道，一方面通過布置順層抽放鉆孔加大瓦斯抽放能力，另一方面將煤流運輸和軌道運輸分布在運輸巷和軌道中巷，提高運輸系統(tǒng)的可靠性。

軌道中巷將工作面分為上下兩個采面，上采面121m，下采面132m。巷道掘進施工期間，按設(shè)計在中巷向上下兩幫每間隔5m施工一個孔深80m、直徑Φ75mm的順層抽放鉆孔，同時在運輸巷和回風(fēng)巷沿上幫和下幫同樣施工順層鉆孔；隨著回采面的推進，可起到預(yù)抽及采動卸壓抽的作用。利用回采動壓增加煤的透氣性，可大大提高抽采效果。

運輸巷安裝一部DSJ80/40/2×125型膠帶輸送機和一部SGB630/90型刮板輸送機，擔(dān)負(fù)采面煤流運輸。軌道中巷負(fù)責(zé)采面生產(chǎn)材料運輸，并將移動變壓器、饋電開關(guān)、乳化液泵等設(shè)備列車布置在中巷靠近切眼段。

2.2 設(shè)備選型

液壓支架選擇根據(jù)礦井8#煤層頂板實際情況，該煤層存在一層偽頂，選用兩柱掩護式液壓支架。支架頂梁采用整體頂梁帶內(nèi)伸縮梁結(jié)構(gòu)形式，頂梁前端支撐力大，伸梁可用來即時支撐頂板，防止片幫、冒頂，伸縮梁千斤頂上下腔均設(shè)計液壓鎖，其中下腔設(shè)計安全閥，防止誤操作后損壞伸縮梁。支架支護強度應(yīng)使工作面巖層控制在達到最優(yōu)的技術(shù)經(jīng)濟效果的前提下，在支架結(jié)構(gòu)合理的條件下，保證支架運行的高可靠性和工作面的高產(chǎn)高效；考慮礦井工作面長度達到250m，工作面壓力增大，支架工作阻力選用2800kN；工作面采高1.2～2.2m。綜上，選用液壓支架型號為ZY2800/10/24，過渡支架為 ZYG2800/10/24。

采煤機裝機功率包括截割電動機、牽引電動機、破碎電動機、液壓泵電動機、機載增壓噴霧泵電動機等電動機功率總和。其中截割功率是衡量采煤機生產(chǎn)能力和破煤能力的綜合性參數(shù)，截割功率大，截割硬煤能力以及過地質(zhì)構(gòu)造時的割巖能力較強。理論截割功率可用下式進行估算：

式中：

P-截割功率，kW；

Qmax-采煤機最大生產(chǎn)能力，362t/h；

Hw-比能耗，一般0.55～0.85，取0.85。

因此，選用MG320/710-WD型采煤機。

工作面刮板輸送機選擇的主要原則是保證工作面的運輸能力。因此，選擇刮板輸送機應(yīng)以采面最大生產(chǎn)能力為基數(shù)。按照刮板輸送機的運輸能力必須滿足采煤機割煤能力的要求，必須首先根據(jù)采煤機最大割煤能力來確定實際運輸能力。考慮到工作面輸送機運轉(zhuǎn)條件多變，運輸距離較長等因素其實際運輸能力應(yīng)大于采煤機的生產(chǎn)能力：

式中：

QG-刮板輸送機運輸能力，t/h；

Kv-考慮采煤機與刮板機逆向運動時的修正系數(shù)，取Kv=2.05；

Ky-運輸方向及傾角系數(shù)，取Ky=0.99。

則：QG≥ 2.05×0.99×362=735t/h。

經(jīng)計算，刮板輸送機裝機功率應(yīng)選取800kW，需要配備Φ34×126mm的鏈條，選用SGZ764/2×400型刮板運輸機。

通過設(shè)計計算和配套選擇，采面選用ZY2800/10/24液壓支架、MG2×160/710-WD3采煤機和SGZ764/2×400運輸機（圖1）。

圖1 綜采工作面三機配套

2.3 設(shè)備優(yōu)化布置

根據(jù)礦井生產(chǎn)系統(tǒng)，將煤流運輸布置在運輸巷，乳化液泵站、噴霧泵站、變壓器、開關(guān)等布置在軌道中巷靠近切眼段。

運輸主要擔(dān)負(fù)煤炭運輸任務(wù)，布置有其吊掛的電纜管線，并敷設(shè)供、排水管路各一趟。膠運順槽為矩形巷道，巷道頂部采用錨網(wǎng)梁聯(lián)合支護。

軌道中巷布置設(shè)備，將乳化液泵站、噴霧泵站、變壓器、開關(guān)等設(shè)備安放于設(shè)備列車，設(shè)備列車相互連接，并采用絞車隨著回采推進將設(shè)備列車向后牽引，從而達到設(shè)備整體推移的效果，提高自動化水平，同時兼有軌道和行人的用途。

圖2 綜采工作面設(shè)備布置圖

考慮到中巷布置設(shè)備列車，液壓管、電纜經(jīng)中巷切眼口向兩邊分布，管線電纜需跨支架到電纜槽，采煤機運行至中巷口需穿過液壓管和電纜。因此，中巷切眼口采用一組特殊端頭支架，端頭支架頂梁下部配置管線槽，達到保護和牽引管線，防止煤機通過時損傷管線的效果。

3 綜采工作面安裝運行效果

綜采工作面按照設(shè)計安裝后，生產(chǎn)過程中的落煤、裝煤、運煤、支護工藝流程非常順暢，采面三機配套合理，各系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、可靠，各項監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，能夠達到礦井生產(chǎn)能力和各系統(tǒng)配套的目標(biāo)。

4 結(jié)語

宏發(fā)煤礦綜采工作面考慮到礦井煤層和瓦斯治理要求，采用兩進一回的方式布置巷道，按照軌道中巷布置設(shè)備列車，運輸巷保障煤流運輸?shù)囊筮M行設(shè)備選型，最終達到優(yōu)化設(shè)計，保障安全生產(chǎn)的效果，為煤礦綜采生產(chǎn)提供了實踐經(jīng)驗。