沙曲礦4901 綜采工作面設備選型研究

錢虹凌

（山西大同大學教學實驗與實訓中心，山西大同 037003）

0 引言

隨著科學技術的不斷發展，煤礦的開采工作面朝著機械自動化的方向不斷發展。為了保證礦井工作面的安全高效開采，必須有效選取合適的工作面機械設備[1-2]。本文針對沙曲礦4901工作面具體情況進行了配套設備的選型及研究。

1 工作面概況

沙曲礦是華晉焦煤有限責任公司在離柳礦區建設的第一對礦井，于1994 年12 月開工建設，2004 年11 月通過國家發改委組織的驗收，正式投產。礦井設計、核定生產能力300 萬噸/年。

4901 工作面為九采區第一個4#煤工作面，設計沿走向布置，4#煤厚度為1.7～2.3 m，平均煤厚為1.95 m，煤層傾角為4°，工作面東南面為九采區3 條集中巷道，西北面為4902 工作面，東北面為堡上舊村保護煤柱，307 國道改道穿過該工作面上方。井下標高298～356 m，埋深490～630 m。其開采面規格及儲量見表1，按生產能力4216 t/d 來計算，可采期為11個月。

表1 采面規格及儲量

2 設備選型

2.1 基本原則

根據該工作面的情形，選取設備時采用以下基本原則。

（1）設備選型在滿足礦井生產的基礎上以成熟可靠、經濟合理和關鍵設備技術先進為原則。

（2）簡化工藝系統，選用處理量大、運行效率高的設備。

（3）同類產品在滿足工藝要求前提下采用同一型號，減少備品備件種類，便于設備檢修。

4901 工作面需要配備的主要設備見表2。其中，恒壓供液系統為三泵兩箱變頻智能控制。

表2 工作面主要設備配備

2.2 選型及計算

2.2.1 液壓支架的選型

液壓支架的選型工作主要有支護強度計算等構成。

（1）工作面頂板支護強度P。

式中 P——支護強度（頂板的壓力），kN/m2

n——頂板的冒落高度，一般為采高的2～8 倍

γ——頂板巖石容重，kN/m3

H——最大采高，m

當n 取8，支架頂部上覆巖層平均容重γ 為28.5 kN/m3，最大采高H 為2.3 m 時，P=8×28.5×2.3=524.4 kN/m2。根據Pmax=Pk，當上覆巖層不穩定系數k 取1.46 時，Pmax=524.4×1.46=765.6 kN/m2。

（2）支架工作阻力Q。

式中 P——支架支護頂板所需的支護強度，kN/m2

L1——支架頂梁長度，m

L2——支架梁端距，m

B——支架寬度，m

當P 為765.6 kN/m2，L1為4.0 m，L2為0.36 m，B 為1.5 m時，Q=765.6×（4+0.36）×1.5=5008 kN。

結合以上計算結果，考慮最危險情況和井下一些不確定因素[3]，支架應取一定的富裕系數，因此，建議選用ZY5200/12/28D型支架。該支架為兩柱掩護式液壓支架，操作方式為電液控制，工作阻力為5200 kN，大于計算所需工作阻力5008 kN，能夠滿足采煤工作面頂板支護強度需要（表3）。

表3 ZY5200/12/28D 型支架的其他技術參數

2.2.2 采煤機的選型

4901 工作面設計該工作面采用傾斜長壁綜合機械化采煤法開采，根據煤質硬度，煤層厚度及煤層傾角，結合設備使用經驗，選用雙滾筒采煤機。工作面最大采高為2.3 m，采煤機滾筒直徑應大于最大采高的一半，建議滾筒直徑選用1.6 m。根據4901 工作面條件，為了提高生產效率，建議滾筒截深選用0.8 m，滿足礦井生產能力核定的產量要求。

MG250/600-AWD 雙滾筒采煤機的牽引方式為交流變頻調速、齒軌式牽引，其主要技術參數見表4。由表4 可知，MG250/600-AWD 雙滾筒采煤機符合要求。

表4 MG250/600-AWD 雙滾筒采煤機的主要技術參數

2.2.3 刮板輸送機、轉載機等

（1）刮板輸送機的選型。根據生產技術科提供的選型基礎數據，則刮板輸送機的運輸能力Qb：

式中Qa——工作面日產量，t/d

f——能力富裕系數

h——日工作時間，h

k——開機率

當工作面日產量為4216 t/d，能力富裕系數為1.2，日工作時間為16 h，開機率為0.6 時，Qb=4216×1.2/（16×0.6）=527 t/h。

設計工作面長度為220.5 m（中對中），刮板輸送機的出廠長度要求滿足工作面的設計長度。

根據查閱有關資料，建議選用型號為SGZ-764/630 型刮板輸送機（表5）。該輸送機的電動機型號為YBSD-315/160-4/8，刮板鏈為中雙鏈型，規格為30×108-D（礦用高強度抗磨圓環鏈），刮板間距為864 mm，其他技術參數見表5。

表5 SGZ-764/630 型刮板輸送機的其他技術參數

（2）轉載機的選型。根據使用經驗及查閱有關資料，建議選擇SZZ-764/200 型轉載機，其冷卻形式為水冷，行星減速器速比25.528，主要技術參數見表6。

表6 SZZ-764/200 型轉載機的技術參數

（3）破碎機、帶式輸送機的選型。轉載機、破碎機、帶式輸送機能力選型時均應大于計算所得刮板輸送機能力。根據實際使用經驗及查閱有關資料，選用PLM1000 型破碎機，其破碎通過能力為1000 t/h；選用DSG100/80/2×200 型帶式輸送機，其運輸能力為800 t/h，符合運輸能力要求。

2.2.4 乳化液泵站的選型

為滿足綜采工作面液壓支架用液需求，同時提高沙曲礦泵站自動化程度，減小操作工人的勞動強度，改善工作面泵站系統壓力波動，降低能源浪費，提高泵站供液效率，建議選用智能恒壓供液系統。經驗算，選用BRW400/31.5 型乳化液泵，采用三泵兩箱配置：3 臺乳化液泵采用變頻電機，由變頻組合開關驅動；配備2 臺4 m3乳化液箱，配備集成供液智能控制系統。

4 結論

針對沙曲礦4901 綜采工作面設備選取配套型號的問題，利用理論計算研究[4-5]表明，選用ZY5200/12/28D 型支架、MG250/600-AWD 雙滾筒采煤機和SGZ-764/630 型刮板輸送機，可以滿足該工作面的生產需求。