塔山礦三盤區8309 綜采工作面采煤機的選型研究

馮 曦

（大同煤礦集團雁崖煤業有限責任公司， 山西 大同 037003）

1 工作面位置

工作面位于三盤區西翼，工作面北部、南部、西部為實煤區，東部為三盤區西翼回風巷、皮帶巷、輔運巷。工作面對應上覆煤層為挖金灣井田侏羅系8#、9#、11-2、14-3 層404 盤區采空區，工作面標高為（1 137～1 140）m，走向長1 496 m，傾斜長228 m，可采長度925 m，面積210 900 m2。

2 工作面概況

8309 綜采工作面平均采厚3.2 m，工作面大小228 m；工作面煤層走向NE—NW，傾向NW—NE，傾角2°～4°。圍巖普氏硬度系數f＝2.7～3.7；工作面設計回收率97%。

3 采煤機選型的計算

3.1 滾筒直徑

由于煤層平均厚度為3.2 m，屬于中厚煤層，所以該選取雙滾筒采煤機[1]。

式中：Hmax為最大采高，取3.45 m。

式中：η 為螺旋滾筒裝煤效率，取0.8。

計算可得D約為1.9 m，由于滾筒直徑已經系列化，選取滾筒直徑為2 m。

3.2 滾筒轉向與葉片方向

選取雙滾筒采煤機（大直徑滾筒），選取轉向“前順后逆”。

3.3 滾筒截深

由于煤層中厚，選取截深B=0.8 m。

3.4 截齒與截齒排列

截齒類型：扁形截齒、截齒排列、順序配置。

3.5 滾筒轉速

大直徑滾筒選用低檔轉速，一般認為滾筒的轉速為30～50 r/min。

式中：Vnq為計算時所用的截割牽引速度，取3 m/min；m為旋轉葉片同一截線上的截齒數，取2；hcp為截齒的平均切削厚度，取0.05 m。

代入公式，得n=30 r/min。

3.6 截割速度

截齒齒間的速度即為截割速度：

代入數據計算得Vj=3.14 m/s。

3.7 生產率

式中：Q為理論生產率，t/h；H為工作面平均采高，3.2 m；B為滾筒有效截深，0.8 m；Vqmax為給定條件下可能的最大牽引速度，3.8 m/min；ρ 為煤的密度，一般為1.3～1.4 t/m3，K為總時間利用系數，一般取0.75[2]。

代入公式得Q=612.8 t/h。

3.8 最大牽引速度

工作牽引速度一般取Vq＝3～5 m/min，取牽引速度為3 m/min。

式中：Kc為采煤機割煤不均勻系數，取1.3。

代入數據計算得Vmax=3.9 m/min。

3.9 采煤機功率

按采煤機單位能耗計算采煤機割煤功率：

式中：N為需要的采煤機功率；Kb為備用系數，取1.1；Hw為采煤機割煤單位能耗，一般為1.1～4.4 MJ/m3，這里取1.3 MJ/m3。

代入公式得N=724.838 4 kW。

4 采煤機選型的確定

根據以上計算，推薦選用德國艾柯夫公司雙滾筒采煤機，具體參數見下頁表1。

表1 SL-300 采煤機主要技術參數表

5 采煤機能力的校驗

5.1 采煤機生產能力的校驗

根據采煤機每小時可切割的煤量與該工作面需要的平均每小時生產煤量進行對比

式中：Q采為工作面采煤機實際生產能力，t/h；M為采高，取3.2 m；V采為采煤機最大可能的牽引速度，取11 m/min；γ 為煤層密度，取1.47 t/m3。

代入公式，Q采=1 863 t/h。

本工作面實際需要平均生產能力560.5 t/h＜1 863 t/h，該采煤機選型滿足生產要求。

5.2 臥底量的校核

采煤機的臥底就是采煤機滾筒的最大下切量，即采煤機可以割進底板的最大深度Kmax，一般是為保證在機頭機尾的三角煤，在與刮板機配套時在機頭機尾根據搖臂下擺角度確定的深度[3-5]。

式中：βmax為搖臂向下擺動最大角度，取17°；L為搖臂長度，2.236 m；A為煤層最小高度，1.432 m。

代入公式計算得Kmax＝0.515 m＞0.36 m。

5.3 最大牽引速度的校核

式中：Vq' 為給定條件下實際可能的最大牽引速度，m/min；Q為理論生產率，612 t/h；ρ 為煤的密度，一般為1.3～1.4 t/m3，這里取1.3 t/m3。

代入公式計算得Vq'=3.069＜11。

5.4 采煤機功率的校核

式中：N0為采煤機所需功率，kW；Hmaxj為采煤機最大切割高度，取3.8 m；Vgmax為采煤機最大割煤速度，11 m/min；Hw為采煤機截煤的單位能耗，取1.1 MJ/m3。

代入公式得N0=613 kW＜1 138 kW。

5.5 牽引力的校核

牽引力是由采煤機的外載荷決定的。影響牽引力的因素有很多，例如煤質、牽引速度、采高、工作面傾角、機器自重及導向機構的結構和摩擦因素等。由于環境因素的影響，采煤機的工作條件很不穩定，因此不可能準確地計算出采煤機所需要的牽引力，根據統計，裝機容量500 kW 時，牽引力達450～500 kN，該采煤機的滿足所需要的最大牽引力。

6 結語

選擇合適的采煤機機型，對提高綜采工作面的產量和效率，具有非常重要的意義。采煤機是煤礦生產中最為重要的一個環節，只有采煤機選型良好，才能保證利益的最大化。