綜采工作面“三機”配套設計與研究

楊 凱，宋振江

（陜西彬長小莊礦業有限公司，陜西 咸陽 713508）

0 引言

在當前的社會經濟發展中，煤炭仍然是主要的應用能源之一，無論是一次能源的產量方面還是消費量方面，都高于50%，是不可替代的能源。以某煤礦企業的開采為例，該井田區域的地層傾向在337°左右、傾角在1°～3°之間，該區域為簡單的構造類型。參考鉆孔資料顯示，共見煤4 層且只有4-1 煤層為采礦許可范圍，結合具體的鉆孔數據和礦井的生產能力，選擇使用綜合機械化一次采全高的采煤方法具有可行性。結合“三機”配套設計在綜采中的價值，可以提高生產的安全性和效率性，因此有必要做好“三機”配套的設計和研究。

1 采煤機的選型

在進行采煤機的選型中，需要強調采煤機的生產能力、落煤能力和運行功率，具體結合該煤礦企業的生產情況進行以上三方面的分析：第一，在采煤機的生產能力中，礦井生產能力為0.6 Mt/a，按照340 d/a計算，同時使用斜切進刀雙向截煤，在日常生產中按照兩班次生產、一班次準備（8 d）的規格，平均生產時間為980 min/d，經過計算平均產量為1820 t/d；第二，在采煤機的落煤能力中，結合采煤機的運行參數，通過計算為240 t/h；第三，在采煤機的運行功率中，結合采煤機的實際能耗計算截煤功率，最終可以確定采煤機功率為375 kW。結合以上數據，并考慮實際生產中的煤層硬度，可以選擇MG250/601-WD 型電牽引采煤機，具體參數可以參考表1[1]。

表1 MG250/601-WD 型電牽引采煤機參數

2 刮板輸送機、轉載機的選型

在進行刮板輸送機的選型中，需要結合采煤機的采煤能力確定刮板輸送機的輸送能力，具體可以選擇SGZ764/264 型刮板輸送機，具體參數可以參考表2。具體到轉載機的選型，需要結合綜采工作面的實際煤炭輸出能力進行，同時確保運輸能力與刮板輸送機相匹配。結合刮板輸送機的輸送量為600 t/h，因此可以在轉載機型號上選擇SZZ764/132 型轉載機，該轉載機經過優化可以實現轉載機自移行走，而且可以滿足皮帶機伸縮自動一體化的要求，具體參數可以參見表3[2]。

表2 SGZ764/264 型刮板輸送機參數

表3 SZZ764/132 型轉載機參數

3 工作面液壓支架的選型

在“三機”配套中，液壓支架的選型尤為重要，可以直接影響生產的效率，需要在選型上確保液壓支架有著使用壽命長、穩定性強、結構簡單和阻力高的特點，具體選型要結合支架高度、支護強度進行。具體講：第一，在高度確定中，需要先了解該煤層中最大厚度為3.3 m、最小厚度為3.02 m、平均煤厚3.14 m，結合掩護式液壓支架最大高度的計算方式為所處煤層最大采高加浮煤冒落厚度或偽頂厚度，因此最終可得最大采高為3.48 m。同時，支架最低高度的計算為煤層最小厚度減去允許范圍內頂板的最大下沉量跟液壓支架卸載前移的可壓縮余量，最終得出2.67 m。不過結合液壓支架的成本和搬家因素，最終設定液壓支架的高度為3.5 m，同時結合立柱的伸縮比，控制最低高度為1.7 m[3]。第二，在支護強度確定中，結合倍數巖重法和實際的開采環境，計算液壓支架的支護強度，在所處煤層最大采高下的支護強度在482～641 kPa之間，最終確定支架支護強度為0.64 MPa。同時在支架工作阻力的計算中，頂板巖性的完整性較差，周期來壓不明顯，結合支護強度、壓力影響平均長度和支護寬度等數據，最終確定支架的工作阻力為5780kN。結合以上計算可以選擇ZY6400/17/35 二柱掩護式液壓支架。

4 綜采主要設備“三機”配套要求

為了提高“三機”配套的合理性，使其滿足綜采工作面的需求，需要確保采煤機、刮板輸送機、液壓支架和轉載機之間有著較好的合作關系，可以滿足在生產能力、設備性能、幾何位置配套和選型配套上的需求。

4.1 生產能力配套

在生產能力配套中，需要注重以下幾點：第一，需要確保采煤機的生產能力滿足工作面生產能力和生產任務需求，結合本次配套選擇的MG250/601-WD型電牽引采煤機，可以滿足生產的需要；第二，刮板輸送機的輸送能力需要高于采煤機的生產能力，針對SGZ764/264 型刮板輸送機的選型，可以滿足采煤機的生產運輸需要；第三，要求轉載機的輸送能力滿足運輸機的需要，SZZ764/132 型轉載機的選型具有合理性；第四，破碎機的破碎能力需要確保出現的大巖石、大塊煤，可以被工作面和轉運機適應，目前破碎機已經和轉載機設為一體。為了確保生產可以使用采煤機的最大牽引速度，可以將液壓支架立柱升降采用大流量的操作系統400 L/min，可以實現支架的下降、移動和上升在15 s 內完成。

4.2 設備性能及幾何位置配套

在設備性能和幾何位置配套上需要滿足以下幾個方面：第一，需要確保轉載機和輸送機的幾何位置配套合理，在采煤機為鏈輪銷排式無鏈牽引時，需要確保運輸機有著對應的銷排和銷排座，滿足匹配需要。第二，在液壓支架和采煤機方面，需要保證采煤機的采高范圍和液壓最大、最小的結構尺寸相適應。同時需要強調采煤機截深跟支架推移步距的合理性，確保液壓支架的位移速度可以滿足采煤機的牽引速度。第三，在刮板輸送機和液壓支架方面，確保液壓支架連接裝置和輸送機中溜槽的距離相匹配，同時確保連接機構的合理性。針對液壓支架而言，可以使用千斤頂倒裝的方式確保其與運輸機可以實現水平連接，提高支架具有的移架力。第四，為了確保運輸機頭、過渡支架和變速箱增加的寬度有著較大的安全控件，需要加長過渡支架的頂梁，一般長度控制在400 mm 左右。第五，在液壓支架梁端距尺寸上，確保運輸機、采煤機和其配套設備可以結合煤礦生產的規范，明確梁端距小于400 mm。

5 結語

通過綜采工作面“三機”配套設備選型，可以有效滿足煤礦企業的生產需求，具體在結合煤層賦存條件和開采工藝后，該企業完成了對采煤機、刮板輸送機和液壓支架的選型工作。需要注意的是，“三機”配套選型需要根據選型要求進行，要求在生產能力、設備性能和幾何位置等方面實現配套，確保綜采工作面的開采滿足煤礦企業需要。目前某煤礦企業在該套綜采設備的應用下，已經完成了4-1 煤層的開采任務，期間各設備運行情況良好且結構件無開焊問題，可以滿足煤礦企業的發展需要。