復雜煤層下配套采煤工藝的設備選型

任振華

（山西寧武大運華盛老窯溝煤業有限公司， 山西 寧武 036700）

引言

面對實際開采中存在煤層厚度變化大、煤層傾角變化大、地質條件復雜、瓦斯透水事故復雜以及頂底板支護難度大的工作面[1]，有些煤炭企業為提高工作面的生產效率，通常選擇棄之不采，從而導致這部分煤炭資源的浪費。造成復雜煤層開采難度大、效率低很大一部分原因是由于采煤工藝和采煤設備所導致的。因此，需針對復雜難采煤層優化其采煤工藝，選擇效率最高的綜采設備，從而達到提升煤炭開采率的目的。

1 工程概況

本文以老窯溝煤業有限公司16128 工作面為研究對象，該工作面的走向長度為732 m，傾斜長度為283 m，工作面煤層厚度的范圍為0.6～5.5 m，屬于煤層變化較大的工作面，煤層平均厚度為3.0 m，工作面煤層傾角的范圍為6°～17°，屬于傾角變化較大的工作面，平均傾角為12.5°。綜合分析，16128 工作面煤層的變異系數為13.1%，屬于不穩定煤層。16128 工作面頂底板情況如表1 所示。

頂板類型巖層名稱巖層厚度/m 巖層特性老頂 粉砂巖 4.14 灰白色，巖層厚度不穩定，局部為泥巖和中細砂巖直接頂 炭質泥巖 6.32 淺灰色，巖層易碎，局部含有少量泥巖直接底 砂質泥巖 1.89 灰色，砂質部分不均勻，局部為泥巖

經現場監測可得：16128 工作面日常生產中的正常涌水量為2.5 m3/h，最大涌水量為20 m3/h；工作面絕對瓦斯涌出量12 m3/min，相對瓦斯涌出量為1.6 m3/t；煤層存在極大的爆炸隱患。16128 工作面煤層的平均普氏硬度為1.1，直接頂的平均普氏硬度為4.5，直接底的平均普氏硬度為5.5。綜上所述，16128工作面為復雜難采煤層。

2 復雜煤層綜采設備的選型原則

采煤機、刮板輸送機以及液壓支架為綜采工作面的三大綜采設備，該三套設備選型時需遵循“三機配套”的原則，主要指的是生產能力配套、尺寸配套、性能配套以及壽命配套等[2]。

2.1 液壓支架選型原則

1）液壓支架具有合理的支護強度和良好的支護效果。

2）液壓支架能夠滿足煤層傾角及煤層厚度變化較大的生產要求。

3）由于16128 工作面煤層傾角變化大，因此需為所選型液壓支架安裝防滑倒裝置。

4）液壓支架應與刮板輸送機和采煤機的相關參數相匹配。具體為：所選型液壓支架應與所選型刮板輸送機中部槽的尺寸一致；推移千斤頂的行程需略大于采煤機的截割深度。

5）液壓支架的移架速度應與刮板輸送機和采煤機的生產能力相匹配。其中，要求其移架速度大于采煤機的牽引速度[3]。

2.2 采煤機的選型原則

1）根據工作面煤層的平均普氏硬度確定采煤機的功率。一般地，當工作面煤層的普氏硬度小于4時，且煤層屬于緩傾斜和急傾斜煤層時主要選用滾筒采煤機。隨著普氏硬度的增大，對應采煤機的功率也在增大。

2）采煤機垂直方向的參數主要由工作面煤層厚度所決定。如采煤機的最大采高、最小采高以及過煤高度等參數均是由煤層厚度所決定的。目前，針對工作面煤層厚度在1.3～3.5 m 之間的煤層一般選擇功率較大的采煤機；當工作面煤層厚度大于3.5 m 時，選擇具有調斜功能的采煤機以確保所選型采煤機能夠適應開采條件的變化。此外，還需為采煤機配置相應的煤炭破碎裝置[4]。

3）根據工作面煤層傾角進行選型。當煤層傾角大于10°時需為采煤機配置相應的防滑倒裝置，以確保采煤機的安全工作。

2.3 刮板輸送機的選型原則

刮板輸送機選型時的依據有：工作面所采用的采煤工藝、工作面煤層的賦存條件、采煤機的和液壓支架的相關參數以及刮板輸送機的自身結構等。

1）所選型刮板輸送機的運輸能力需滿足該工作面所采用采煤工藝的生產能力；

2）就復雜難采煤層而言，由于煤層傾角變化較大，為確保刮板輸送機運輸的穩定性，需在所選型刮板輸送機機頭和機尾的位置處安裝錨固設備，并在輸送機中間位置安裝千斤頂，以防刮板輸送機滑移；

3）為了防止采煤機在推進過程中存在掉道的現象，在刮板輸送機溜槽上安裝相應的導向裝置；

4）所選型刮板輸送機的溜槽長度應與液壓支架的寬度相匹配[5]。

3 綜采設備的選型結果

3.1 采煤機的選型

根據16128 工作面煤層、地質情況，并結合2.1中所述的采煤機選型原則。采煤機最終選型的型號為7LS6C 采煤機，其主要參數如表2 所示。

3.2 液壓支架的選型

根據16128 工作面煤層、地質情況及頂底板情況。經計算可得，綜采工作面的需要的支護強度為0.568 MPa。因此，需選型液壓支架提供的支護強度需大于0.568 MPa。綜合分析，所選型液壓支架的型號為ZZ10800/18/38，其參數如表3 所示。

3.3 刮板輸送機的選型

根據采煤機和液壓支架的選型結構，并結合工作面底板的情況最終選型刮板輸送機的型號為SGZ1000/1400，其參數如表4 所示。

表2 7LS6C 采煤機主要參數

表3 ZZ10800/18/38 液壓支架參數

表4 SGZ1000/1400 刮板輸送機參數

4 結語

復雜難采工作面由于其煤層傾角變化大、煤層厚度變化大以及地質水文、頂底板情況較為復雜，導致復雜難采工作面煤層的開采率較低，進而加劇了煤炭的浪費。為提升復雜難采工作面煤層的開采效率，需根據煤層情況設計最佳的采煤機工藝和生產能力最佳、最為匹配的綜采設備。