綜放工作面設(shè)備配套研究

武文財(cái)

（山西焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司屯蘭礦， 山西 太原 030206）

引言

目前，我國(guó)煤炭生產(chǎn)已經(jīng)進(jìn)入綜采時(shí)代，工作面高自動(dòng)化、智能化水平的設(shè)備直接決定著生產(chǎn)效率和安全性。綜放工作面涉及到的采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架、轉(zhuǎn)載機(jī)以及帶式輸送機(jī)等大型機(jī)電設(shè)備的配套需結(jié)合工作面的圍巖地質(zhì)、煤層、采煤工藝以及進(jìn)度安排等因素綜合確定，實(shí)現(xiàn)綜放工作面設(shè)備與生產(chǎn)能力、采煤工藝的高度匹配，才能達(dá)到高效率、高安全性的生產(chǎn)目的。這對(duì)于降低生產(chǎn)成本，提高采煤企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力具有重要意義。本文將以實(shí)例研究為其綜放工作面配套設(shè)備。

1 4326 綜放工作面工程概況

本文以4326 綜放工作面為例開(kāi)展研究，并具體對(duì)其中6 號(hào)煤層所屬工作面進(jìn)行具體分析。經(jīng)探測(cè)，該工作面煤層的厚度范圍為7～10 m，煤層的平均厚度為8.6 m；工作面煤層的傾角范圍為0～11°，煤層的平均傾角為6°。4326 綜放工作面的頂?shù)装宓刭|(zhì)條件如表1 所示。

表1 4326 綜放工作面頂?shù)装宓刭|(zhì)條件

預(yù)計(jì)4326 工作面的平均涌水量為48 m3/h，最大涌水量可達(dá)120 m3/h。

4326 工作面的走向長(zhǎng)度為302 m；根據(jù)該工作面的生產(chǎn)能力日產(chǎn)大于2 萬(wàn)t 的需求和四六作業(yè)的工作制度，煤層平均厚度為8.6 m 等因素，則可得出對(duì)應(yīng)的綜放采煤工藝中的放頂煤高度為5 m，采放比為1∶1.66，截割深度為1 m，作業(yè)方式為一刀一放。

2 綜放工作面設(shè)備的總體配套

為保證4326 綜采工作面的生產(chǎn)能力可滿足最初的設(shè)計(jì)要求，保證實(shí)際生產(chǎn)中的安全性，需綜合4326 的地質(zhì)、煤層等綜合因素完成采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、帶式輸送機(jī)等設(shè)備的綜合配套設(shè)計(jì)[1]。

2.1 采煤機(jī)

采煤機(jī)的選型配套需根據(jù)工作面的條件、采煤工藝等參數(shù)核算采煤機(jī)在生產(chǎn)能力、平均截割速度、截割功率等參數(shù)。

采煤機(jī)每小時(shí)截割能力的計(jì)算如式（1）所示：

式中：Q 為工作面的日產(chǎn)能力，取2 萬(wàn)t；L 為綜放工作面的走向長(zhǎng)度，取302 m；i 為采煤機(jī)截割速度與空刀牽引速度的比值，取0.42；Lm為采煤機(jī)左右截割滾筒的中心距離，取12.112 m；A 為生產(chǎn)有效系數(shù)，取0.9；T1為工作面生產(chǎn)時(shí)間，取1080 min；C 為綜采工作面的回采效率，取97%；Hf為工作面煤層的頂煤厚度，取5 m；Cf為工作面頂煤的回收率，取79%；Td為采煤機(jī)反向運(yùn)行的過(guò)渡時(shí)間，取1 min；Tg為采煤機(jī)的無(wú)效開(kāi)機(jī)和停機(jī)時(shí)間，取18.4 min；B 為采煤工藝設(shè)計(jì)的截割深度，取1 m；H 為采煤工藝中設(shè)計(jì)的采高，取3 m；γ 為工作面煤層的容重，取1.35 t/m3。

將上述參數(shù)代入式（1）中得出：要求采煤機(jī)的截割能力為929.5 t/h。同理，根據(jù)相關(guān)理論計(jì)算公式得出要求采煤機(jī)的截割速度為3.83 m/min；要求采煤機(jī)的最大落煤量為920 t/h；要求采煤機(jī)的最大截割速度不得小于4.98 m/min；要求采煤機(jī)的截割功率不得小于618.5 kW[2]。

綜合上述參數(shù)，確定采用型號(hào)為SL300 型采煤機(jī)完成4326 工作面的截割、落煤任務(wù)，其對(duì)應(yīng)的關(guān)鍵參數(shù)如表1 所示。

表1 SL300 采煤機(jī)關(guān)鍵參數(shù)

2.2 刮板輸送機(jī)

為了滿足4326 工作面的生產(chǎn)要求，所配套的刮板輸送機(jī)應(yīng)在功率、運(yùn)量、適應(yīng)工作面的傾角等因素均能夠與4326 工作面配套。4326 工作面所配套的刮板輸送機(jī)分為前部刮板輸送機(jī)和后部刮板輸送機(jī)。

前部、后部刮板輸送機(jī)選型配套的主要依據(jù)為運(yùn)輸能力。綜合所選型采煤機(jī)的落煤能力及各類(lèi)系數(shù)，確定要求所選型的前部刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力大于1318 t/h，要求所選型的后部刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力大于1578 t/h[3]。因此，為4326 綜采工作面配套前部刮板輸送機(jī)的型號(hào)為SGZ1000/2×600 型，后部刮板輸送機(jī)的型號(hào)為SGZ1200/2×700。兩套刮板輸送機(jī)的關(guān)鍵參數(shù)如表2 所示。

表2 刮板輸送機(jī)關(guān)鍵參數(shù)

2.3 其他設(shè)備

裝載機(jī)、破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)、液壓支架的選型配套結(jié)果如表3 所示。

表3 其他設(shè)備的選型配套

3 設(shè)備配套應(yīng)用情況

將上述設(shè)計(jì)所確定的綜放設(shè)備應(yīng)用4326 工作面后，在為期3 個(gè)月的生產(chǎn)中對(duì)應(yīng)的生產(chǎn)情況總結(jié)如下：

工作面煤炭的平均月產(chǎn)量為574026 t；每月工作面的推進(jìn)長(zhǎng)度平均為176.1 m，工作面煤炭的回收率可達(dá)87.43%。每天工作面的產(chǎn)量最高可達(dá)24047 t，滿足最初設(shè)計(jì)的日產(chǎn)量大于20000 t 的要求。

同時(shí)，上述設(shè)備在工作面應(yīng)用后，采煤機(jī)的實(shí)際故障率為2.45%，前部刮板輸送機(jī)的實(shí)際故障率為2.04%，后部刮板輸送機(jī)的實(shí)際故障率為1.07%。總的來(lái)講，綜放工作面的平均開(kāi)機(jī)率可達(dá)80.4%[4]。

通過(guò)計(jì)算可知，綜放設(shè)備高度配套后由產(chǎn)量增加所增加的收入可達(dá)4331.37 萬(wàn)元，對(duì)應(yīng)所增加的成本約為723.24 萬(wàn)元。因此，上述設(shè)備重新配套后三個(gè)月可增加凈利潤(rùn)約為3608.13 萬(wàn)元，平均每年可新增利潤(rùn)為9669.78 萬(wàn)元。

4 結(jié)語(yǔ)

1）每天工作面的產(chǎn)量最高可達(dá)24047 t，滿足最初設(shè)計(jì)的日產(chǎn)量大于20000 t 的要求。

2）工作面平均開(kāi)機(jī)率可達(dá)80.4%。

3）工作面每年可新增的利潤(rùn)高達(dá)9669.78 萬(wàn)元。