综采放顶煤技术研究与装备选型设计

摘 要：根据煤层覆存条件，研究了综采放顶煤技术，科学合理进行了设备选型，实现了高产高效。

关键词：综采；放顶煤；装备选型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.068

1 矿井概况及供电、运输能力

乐安煤业公司位于山西省晋中市昔阳县境内，矿井煤炭储量3000多万吨。矿井设计年产量为45万吨，煤矿主要开采煤层为15号煤，位于四节石灰岩下，全井田可采，煤层厚5.10～8.30m，平均5.97m，属特厚煤层。可采指数1，变异系数14%，一般含夹石0～3层。15号煤为全井田稳定可采煤层，煤质为无烟煤，硬度f≤2.5，工作面倾角8～12°，走向倾角6～14°，首采工作面长度100m、走向长度400m。矿井生产采用斜井提升，坡度22°左右，斜长460米。

矿井供电现状为10KV双回路供电，地面设工广区变电所和风井区变电所，一回路乐煤专线为LGJ-3×95架空主供线路供风井区变电所；二回路五厂线为LGJ-3×120架空备供线路（多用户）供工广区变电所；风井区变电所与工广区变电所之间由一路LGJ-3×95架空联络线路。下井（一）为MYJV42-3×95-10KV型高压电缆，由风井区变电所通过钻孔至井下中央变电所；下井（二）为MYJV22-3×70-10KV型高压电缆，由工广区变电所通过主斜井至井下中央变电所。矿井申请总供电容量为3585KVA，其中地面生产、生活设施供电负荷为1200KVA，井下掘进、运输、排水等供电负荷为1100KVA。预计综采设备供电负荷为1722KW。

矿井主运输为皮带运输，西翼煤仓以下至地面第一部皮带运输能力按60万吨/年设计，最大可到90万吨，地面筛分系统能力与运输皮带配套。

2 研究内容和目标

学习研究国内外先进回采工艺，提高劳动效率和经济效益，从技术、设备、管理等方面上台阶，促进安全生产，打造、锻炼一支高水平的综采施工队伍，整体提高员工科技技术操作水平，为公司下一步的发展，创造条件。根据本公司多年开采经验，结合兄弟单位同类型、同条件下的开采情况，进行比较、选择，确定适合我公司井下实际情况的设备，确保设备符合要求，发挥效能，争取最大的效益。

参考国内外关于回采工艺技术资料和各种文献，追踪世界先进科技发展的方向，按照“高起点、大投入、高回报”的原则，结合我煤层埋藏赋存条件，分析研究适合的采煤方法与回采工艺，确定设备的类别。

综采放顶煤技术是当前世界采煤技术的前沿，是厚煤层工作面开采发展的趋势，国内及世界许多知名采矿企业均投入大量精力进行研究开发，也取得了良好的效果和显著的经济效益，山西昔阳乐安煤业公司煤层赋存条件较好，煤层厚度平均5.97米，为厚煤层，煤层倾角一般为10°左右，保有资源储量3010万吨，选用综采放顶煤技术，能够提高矿井机械化开采水平，实现一矿一面，提高工作面单产，充分发挥长壁工作面的优势，具有较广阔的应用前景。

3 采煤技术的确定

15#煤层厚度5.10～8.30m，平均5.970m，属于厚煤层，目前主要采用三种方法。即厚煤层大采高一次采全高综合机械化采煤方法、分层综合机械化采煤方法和放顶煤综合机械化采煤法。根据地质条件和采煤方法的比较，鉴于乐安煤业无碳柱较多，为了减少掘进工程量，选用综合机械化放顶煤采煤法。设计为放顶煤开采，下分层开采厚度2.6m，放顶煤3.37m，全部垮落法管理顶板。工作面采用“U”型单巷走向长壁式布置。

4 装备选择

（1）液压支架的选型

①顶板压力计算。Q=8Hr=8×2.6×2.5×104×10-6=0.52MPa

H：采高r：围岩容重r=2.5×104

②支护设计。ZF4200/17/18支架支护强度0.69MPa﹥0.52MPa，满足工作面支护要求

③ZF4200/17/18型液压支架参数。支撑高度1700-2800mm，支架宽度1430-1600mm，支护强度0.69MPa，初撑力3580KN，工作阻力4200KN，支架中心距1500mm，自重13500Kg，外形尺寸6181×1430×1700mm。

（2）采煤机的选型。

①采煤机平均割煤速度。工作面循环产量：Q1=b×h×L×γ×C

式中b：采煤机截深，本矿井取0.6m；

H：工作面煤层平均厚度5.97m；

L：工作面长度，本矿井取100m；

Γ：煤层容重1.42t/m3；

C：煤的回收率，取90%。

由于本矿井采用二采一放，所以

Q1=b×h×L×γ×C=2×0.6×5.97×100×1.42×0.9=916t.

②采煤机小时能力计算

QC=60×Vc×h×b×r

将各值带入式中：QC=60×4.1×2.4×0.6×1.42=503t/h

③采煤机功率的选择

采煤机功率按下列经验公式计算：

P>P=60×b×h×Vc×HW×K/3.6

=60×0.6×2.4×4.1×3.5×1.15/3.6

=396.06KW

HW： 采煤机能耗系数，取值范围0.5～3.5，取HW=3.5；

考虑到采机机身高度、采高要求、煤质情况等因素，采煤机截割功率应选用400KW左右，装机功率为500KW左右。

K：功率备用系数取K=1.15；

（3）主要机电设备说明：采煤机型号 MG200/501-WD，无链电牵引，截深 630mm，采高1.6-3m，滚筒直径 1600mm。前、后部输送机各1部，型号 SGZ764/320，中双链。顺槽转载机1部，型号 SZZ-764/160，边双链。破碎机1部，型号 PLM1000，破碎能力 1000t/h。顺槽皮带运输机1部，型号DSJ-100/70/110×21。乳化液泵2台，型号 BRW315/31.5，两泵一箱。喷雾泵2台，型号BPW315/6.3，两泵一箱。双速绞车2部，型号JSDB-13 ，安装在辅助运输轨道巷。无极绳绞车1部，型号JWB55BJ，安装在150101运输顺槽皮带机头处。

5 结论

根据地质条件和采煤方法的比较，采煤方法选为放顶煤采煤法，选择合理，实现了高产高效。

作者简介：王垒（1988-），男，山东肥城人，主要从事：专业技术工作。