采煤機(jī)選型探析

文/戚良礦，淮南礦業(yè)集團(tuán)朱集東礦

采煤機(jī)是綜合機(jī)械化采煤工藝的主要設(shè)備之一，也是工作面設(shè)計(jì)時(shí)首先要選擇的設(shè)備。采煤機(jī)選擇合理，才能保證工作面生產(chǎn)的的安全、高產(chǎn)、高效、高產(chǎn)，為企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)效益。下面，本文就來(lái)談?wù)勅绾握_選擇采煤機(jī)。

1 制約采煤機(jī)優(yōu)勢(shì)發(fā)揮的主要因素

采用綜合機(jī)械化采煤，產(chǎn)量大、效率高、安全性能好。但是采煤機(jī)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮受到地質(zhì)因素（煤層的堅(jiān)硬程度、煤層傾角、煤層厚度、煤層及圍巖特征、煤層的含水性和自燃情況、煤層的地質(zhì)構(gòu)造情況）、采煤工藝等因素的制約，如果能夠合理的避免這些不利因素則能取得較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。下面，對(duì)部分制約因素進(jìn)行具體分析。

1.1 煤層的堅(jiān)硬程度

煤層的堅(jiān)硬程度直接影響到采煤機(jī)的選擇多大功率。當(dāng)采煤工作面開采f〈4 的緩傾斜及急傾斜煤層時(shí)，可采用中等功率的雙滾筒采煤機(jī)，對(duì)粘性煤及f=2.5～4 的中硬以上煤層時(shí)，采用大功率雙滾筒采煤機(jī)。（f ：表示堅(jiān)固性系數(shù)，它只反映煤體破碎的難易程度，有些國(guó)家采用截割阻抗A 表示煤體抗機(jī)械破碎的能力）。

1.2 頂?shù)装逍再|(zhì)

頂板和底板性質(zhì)主要影響頂板管理方法和支護(hù)設(shè)備選擇。當(dāng)工作面在不穩(wěn)定頂板上，控頂距應(yīng)盡量小，可以選用窄機(jī)身采煤機(jī)和能超前支護(hù)的支架；對(duì)于頂板不穩(wěn)定的煤層，等高線和厚度變化顯著的煤層，如果對(duì)煤的塊度要求又不高，那么可采用螺旋滾筒工作機(jī)構(gòu)采煤機(jī)。當(dāng)煤層底板較松軟時(shí)，選用靠輸送機(jī)支承和導(dǎo)向的滑行刨煤機(jī)、懸臂支承式爬底板采煤機(jī)、騎槽式采煤機(jī)和對(duì)底板接觸比壓小的液壓支架。

1.3 采煤工藝

采煤工藝的選擇是否合理，直接影響到礦井的生產(chǎn)正常、安全、高效等方面的指標(biāo)。受到煤礦技術(shù)水平和地理?xiàng)l件的限制，特別是在裝備水平和生產(chǎn)中的設(shè)備供應(yīng)等條件。隨著技術(shù)水平的提高，我國(guó)的采煤工藝不斷進(jìn)行創(chuàng)新和探索階段。例如放頂煤采煤法、一次采全高采煤法等在最近十年內(nèi)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。而隨著我國(guó)煤礦技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，必然會(huì)產(chǎn)生新的、高效益、高安全性的采煤工藝和方法。

2 采煤機(jī)的選型

2.1 選型原則

作為綜合機(jī)械化長(zhǎng)壁采煤工藝的核心配套設(shè)計(jì)內(nèi)容之一的采煤機(jī)在初步選型時(shí)必須考慮下列的原則：1）與采煤工作面的地質(zhì)條件和采煤機(jī)的主要參數(shù)并能夠滿足較大的適用范圍；2）與采煤工作面生產(chǎn)能力相匹配；3）與配套支護(hù)設(shè)備、運(yùn)輸設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)相匹配；4）與通風(fēng)、提升等系統(tǒng)條件相適應(yīng)；5）與工作面長(zhǎng)度、采區(qū)走向長(zhǎng)度、巷道斷面尺寸等礦山技術(shù)因素相互適應(yīng)；6）與采煤機(jī)技術(shù)性能良好，工作可靠性高，各種保護(hù)功能完善且使用、檢修、維護(hù)方便相互適應(yīng)。

2.2 主要參數(shù)的確定

采煤機(jī)主要應(yīng)確定的參數(shù)是采高、牽引速度、電動(dòng)機(jī)功率。這三個(gè)參數(shù)決定著采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，其余參數(shù)均與這三個(gè)參數(shù)成一定比例關(guān)系。選型過(guò)程中，還應(yīng)根據(jù)所開采煤層的特性，綜合考慮其他的參數(shù)。

采煤機(jī)的主要工作參數(shù)規(guī)定了滾筒采煤機(jī)的適用范圍和主要技術(shù)性能。它們既是設(shè)計(jì)采煤機(jī)的主要依據(jù)，又是綜采成套設(shè)備選型的依據(jù)。現(xiàn)將采高、牽引速度、電動(dòng)機(jī)功率這三個(gè)參數(shù)加以設(shè)計(jì)說(shuō)明。

2.2.1 裝機(jī)功率

采煤機(jī)所裝備電動(dòng)機(jī)的總功率，稱為裝機(jī)功率。裝機(jī)功率越大，采煤機(jī)可采越堅(jiān)硬的煤層，生產(chǎn)能力也越高。煤炭工業(yè)部頒布標(biāo)準(zhǔn)MT4-1984 規(guī)定采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)功率系列為：100kW、150kW、170k W、200kW、300kW、和375kW，目前，牽引采煤機(jī)裝機(jī)功率已增大至1 000kW～2 000kW。

2.2.2 采高

采煤機(jī)的實(shí)際開采高度稱為采高。采高的概念不同于煤層厚度。分層開采厚煤層，或有頂煤冒落，或有底煤殘留時(shí)，煤層厚度就大于采高；反之，在薄煤層中，由于截割頂板或底板，采高也可能大于煤層厚度。考慮煤層厚度的變化、頂板下沉或浮煤等因素會(huì)使工作面高度縮小，因此，煤層厚度不宜超過(guò)最大采高的90%～95% 不宜小于采煤機(jī)采高的110%～120%。采高對(duì)確定采煤機(jī)整體結(jié)構(gòu)有決定性影響。它既規(guī)定了采煤機(jī)適用的煤層厚度，也是與支護(hù)設(shè)備配套的一個(gè)重要參數(shù)。

雙滾筒采煤機(jī)的采高范圍主要決定于滾筒的直徑，但也與采煤機(jī)的某些參數(shù)有關(guān)，如機(jī)身高度、搖臂長(zhǎng)度及其擺動(dòng)角度范圍等。對(duì)于雙滾筒采煤機(jī)，其最大采高一般不超滾筒直徑的兩倍。

對(duì)于一般直徑的滾筒，采煤機(jī)的采高范圍是一定的。如果需要在較大范圍內(nèi)改變采高。則必須改變滾筒的直徑，必要時(shí)還需相應(yīng)的改變機(jī)身的高度和改變搖臂長(zhǎng)度及其擺角范圍。

2.2.3 牽引速度

采煤機(jī)截煤時(shí)，牽引速度越高，單位時(shí)間內(nèi)的產(chǎn)煤量越大，但電動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和牽引也相應(yīng)增加，為使?fàn)恳俣扰c電動(dòng)機(jī)符合相適應(yīng)，牽引速度應(yīng)能隨截割阻力的變化而變化。當(dāng)截割阻力變小時(shí)，應(yīng)加速牽引，以得較大的切屑厚度，增加產(chǎn)量；當(dāng)截割阻力變大時(shí)，則應(yīng)降低牽引，以減小切屑厚度，防止電動(dòng)機(jī)過(guò)載，保持機(jī)器的正常工作。為此，牽引速度應(yīng)是無(wú)極的，至少是多級(jí)的，并且能隨截割阻力的變化自動(dòng)調(diào)速。目前，雙滾筒采煤機(jī)的最大截牽引速度可達(dá)12m/min ，有的采煤機(jī)最大牽引速度高達(dá)20m/min 截煤時(shí)，牽引速度一般不超過(guò)6m/min 而較大的牽引速度只用于跳動(dòng)機(jī)器和裝煤。

選擇工作牽引速度時(shí)，首先應(yīng)考慮采煤機(jī)的生產(chǎn)能力要與采取運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)輸能力相適應(yīng)，以便時(shí)采下的煤能順利地運(yùn)出來(lái)；此外，還考慮采煤機(jī)的負(fù)荷，以免機(jī)器過(guò)載。

3 結(jié)論

綜合機(jī)械化采煤機(jī)的選型不是一成不變的，應(yīng)該根據(jù)礦井地質(zhì)條件、生產(chǎn)技術(shù)水平和經(jīng)濟(jì)情況,合理選用機(jī)械設(shè)備。我國(guó)MG 系列采煤機(jī)適合我國(guó)目前的技術(shù)經(jīng)濟(jì)水平,品種、型號(hào)齊全,價(jià)格比同類引進(jìn)設(shè)備低許多,且備件供應(yīng)方便,應(yīng)該優(yōu)先采用。還應(yīng)根據(jù)具體的特殊使用條件,認(rèn)真確定設(shè)備可以調(diào)節(jié)的一些環(huán)節(jié),如滾筒上配置什么樣的截齒和齒座,以及采用什么樣的截齒配置方式等,都會(huì)對(duì)使用效果產(chǎn)生很大影響。正確的設(shè)備選型配套是煤礦持續(xù)和科學(xué)發(fā)展的基礎(chǔ)條件之一。