综采工作面“三机”配套设计与研究

杨 凯，宋振江

（陕西彬长小庄矿业有限公司，陕西 咸阳 713508）

0 引言

在当前的社会经济发展中，煤炭仍然是主要的应用能源之一，无论是一次能源的产量方面还是消费量方面，都高于50%，是不可替代的能源。以某煤矿企业的开采为例，该井田区域的地层倾向在337°左右、倾角在1°～3°之间，该区域为简单的构造类型。参考钻孔资料显示，共见煤4 层且只有4-1 煤层为采矿许可范围，结合具体的钻孔数据和矿井的生产能力，选择使用综合机械化一次采全高的采煤方法具有可行性。结合“三机”配套设计在综采中的价值，可以提高生产的安全性和效率性，因此有必要做好“三机”配套的设计和研究。

1 采煤机的选型

在进行采煤机的选型中，需要强调采煤机的生产能力、落煤能力和运行功率，具体结合该煤矿企业的生产情况进行以上三方面的分析：第一，在采煤机的生产能力中，矿井生产能力为0.6 Mt/a，按照340 d/a计算，同时使用斜切进刀双向截煤，在日常生产中按照两班次生产、一班次准备（8 d）的规格，平均生产时间为980 min/d，经过计算平均产量为1820 t/d；第二，在采煤机的落煤能力中，结合采煤机的运行参数，通过计算为240 t/h；第三，在采煤机的运行功率中，结合采煤机的实际能耗计算截煤功率，最终可以确定采煤机功率为375 kW。结合以上数据，并考虑实际生产中的煤层硬度，可以选择MG250/601-WD 型电牵引采煤机，具体参数可以参考表1[1]。

表1 MG250/601-WD 型电牵引采煤机参数

2 刮板输送机、转载机的选型

在进行刮板输送机的选型中，需要结合采煤机的采煤能力确定刮板输送机的输送能力，具体可以选择SGZ764/264 型刮板输送机，具体参数可以参考表2。具体到转载机的选型，需要结合综采工作面的实际煤炭输出能力进行，同时确保运输能力与刮板输送机相匹配。结合刮板输送机的输送量为600 t/h，因此可以在转载机型号上选择SZZ764/132 型转载机，该转载机经过优化可以实现转载机自移行走，而且可以满足皮带机伸缩自动一体化的要求，具体参数可以参见表3[2]。

表2 SGZ764/264 型刮板输送机参数

表3 SZZ764/132 型转载机参数

3 工作面液压支架的选型

在“三机”配套中，液压支架的选型尤为重要，可以直接影响生产的效率，需要在选型上确保液压支架有着使用寿命长、稳定性强、结构简单和阻力高的特点，具体选型要结合支架高度、支护强度进行。具体讲：第一，在高度确定中，需要先了解该煤层中最大厚度为3.3 m、最小厚度为3.02 m、平均煤厚3.14 m，结合掩护式液压支架最大高度的计算方式为所处煤层最大采高加浮煤冒落厚度或伪顶厚度，因此最终可得最大采高为3.48 m。同时，支架最低高度的计算为煤层最小厚度减去允许范围内顶板的最大下沉量跟液压支架卸载前移的可压缩余量，最终得出2.67 m。不过结合液压支架的成本和搬家因素，最终设定液压支架的高度为3.5 m，同时结合立柱的伸缩比，控制最低高度为1.7 m[3]。第二，在支护强度确定中，结合倍数岩重法和实际的开采环境，计算液压支架的支护强度，在所处煤层最大采高下的支护强度在482～641 kPa之间，最终确定支架支护强度为0.64 MPa。同时在支架工作阻力的计算中，顶板岩性的完整性较差，周期来压不明显，结合支护强度、压力影响平均长度和支护宽度等数据，最终确定支架的工作阻力为5780kN。结合以上计算可以选择ZY6400/17/35 二柱掩护式液压支架。

4 综采主要设备“三机”配套要求

为了提高“三机”配套的合理性，使其满足综采工作面的需求，需要确保采煤机、刮板输送机、液压支架和转载机之间有着较好的合作关系，可以满足在生产能力、设备性能、几何位置配套和选型配套上的需求。

4.1 生产能力配套

在生产能力配套中，需要注重以下几点：第一，需要确保采煤机的生产能力满足工作面生产能力和生产任务需求，结合本次配套选择的MG250/601-WD型电牵引采煤机，可以满足生产的需要；第二，刮板输送机的输送能力需要高于采煤机的生产能力，针对SGZ764/264 型刮板输送机的选型，可以满足采煤机的生产运输需要；第三，要求转载机的输送能力满足运输机的需要，SZZ764/132 型转载机的选型具有合理性；第四，破碎机的破碎能力需要确保出现的大岩石、大块煤，可以被工作面和转运机适应，目前破碎机已经和转载机设为一体。为了确保生产可以使用采煤机的最大牵引速度，可以将液压支架立柱升降采用大流量的操作系统400 L/min，可以实现支架的下降、移动和上升在15 s 内完成。

4.2 设备性能及几何位置配套

在设备性能和几何位置配套上需要满足以下几个方面：第一，需要确保转载机和输送机的几何位置配套合理，在采煤机为链轮销排式无链牵引时，需要确保运输机有着对应的销排和销排座，满足匹配需要。第二，在液压支架和采煤机方面，需要保证采煤机的采高范围和液压最大、最小的结构尺寸相适应。同时需要强调采煤机截深跟支架推移步距的合理性，确保液压支架的位移速度可以满足采煤机的牵引速度。第三，在刮板输送机和液压支架方面，确保液压支架连接装置和输送机中溜槽的距离相匹配，同时确保连接机构的合理性。针对液压支架而言，可以使用千斤顶倒装的方式确保其与运输机可以实现水平连接，提高支架具有的移架力。第四，为了确保运输机头、过渡支架和变速箱增加的宽度有着较大的安全控件，需要加长过渡支架的顶梁，一般长度控制在400 mm 左右。第五，在液压支架梁端距尺寸上，确保运输机、采煤机和其配套设备可以结合煤矿生产的规范，明确梁端距小于400 mm。

5 结语

通过综采工作面“三机”配套设备选型，可以有效满足煤矿企业的生产需求，具体在结合煤层赋存条件和开采工艺后，该企业完成了对采煤机、刮板输送机和液压支架的选型工作。需要注意的是，“三机”配套选型需要根据选型要求进行，要求在生产能力、设备性能和几何位置等方面实现配套，确保综采工作面的开采满足煤矿企业需要。目前某煤矿企业在该套综采设备的应用下，已经完成了4-1 煤层的开采任务，期间各设备运行情况良好且结构件无开焊问题，可以满足煤矿企业的发展需要。