極薄煤層綜采設備選型與合理配套

何瑞忠

（河北冀中能源峰峰集團設備租賃分公司，河北 邯 鄲 0 56201）

一、前言

極薄煤層綜采工作面的“三機”主要包括采煤機、液壓支架、刮板輸送機。目前國內(nèi)還沒有一家煤機企業(yè)可對極薄煤層綜采工作面的“三機”整體供貨，致使設備配套國產(chǎn)和進口交叉使用，配套形式多種多樣。為此，冀中能源峰峰集團黃沙礦率先開展了對極薄煤層綜采設備的選型與配套研究，對保護層和稀缺煤種開采意義重大。

二、綜采設備選型和配套的原則

1.采煤機的選型

(1)應適合煤層的地質(zhì)條件，其主要參數(shù) (采高、截深、功率、牽引方式)的選取要合理，并有較大的適用范圍。

(2)應滿足工作面開采生產(chǎn)能力的要求，其生產(chǎn)能力要大于工作面設計能力。

(3)采煤機的技術性能良好，工作可靠，具有較完善的各種保護功能，便于使用和維護。

極薄煤層開采特點要求采煤機機身厚度要與煤層相適應，功率大、體積小、穩(wěn)定性好，破頂、底割矸石的能力強，即整機性能穩(wěn)定、故障率低、可靠性高。根據(jù)峰峰集團黃沙礦極薄煤賦存條件，選擇了上海某公司的MG160/360－WD型非機載交流變頻薄煤采煤機。該機切割功率達到了320kW，是目前切割功率最大的極薄煤層電牽引采煤機組。

2.液壓支架的選型

(1)液壓支架的選型就是要確定支架類型 (支撐式、掩護式、支撐掩護式)，支護阻力 (初撐力和額定工作阻力)，支護強度與底板比壓、支架的結構參數(shù) (立柱數(shù)目、最大最小高度、頂梁和底座的尺寸及相對位置等)，以及閥組性能和操作方式等。

（2）選型依據(jù)是礦井采區(qū)、綜采工作面地質(zhì)說明書。根據(jù)礦井煤層頂?shù)装鍡l件，充分考慮了極薄煤層開采時的技術特點及空間狹小的實際情況，結合礦井地質(zhì)條件，以重點降低整體配套高度、保證良好工作性能為目標，選用架型為ZY3300/07/13薄煤層兩柱掩護式、立柱雙伸縮、電液操作方式液壓支架。

3.刮板輸送機的選型

（1）刮板輸送機的輸送能力應大于采煤機的最大生產(chǎn)能力，一般取1.2倍。

（2）要根據(jù)刮板鏈的質(zhì)量情況確定鏈條數(shù)目，結合煤質(zhì)硬度選擇鏈條結構型式。

（3）優(yōu)先選用雙電機雙機頭驅(qū)動方式。

（4）優(yōu)先選用短機頭和短機尾。

（5）要大于采煤機生產(chǎn)能力并有一定備用能力。電機功率主要根據(jù)工作面傾角、鋪設長度及輸送量的大小等確定。刮板鏈的強度應按惡劣工況和滿載工況進行驗算。

在保證可靠性的前提下，壓低整體溜槽的高度，降低輸送機機頭的卸載高度，增加刮板機的強度，提高工作性能，據(jù)此采用了某公司的SGZ－630/220整體鑄焊結構刮板輸送機。

4.配套參數(shù)確定

（1） 采煤機（MG160/360－WD電牽引采煤機）：

適用高度900～1 600mm 煤層傾角≤35°

煤層硬度f≤4～5 滾筒直徑900mm

滾筒類型 強力滾筒 滾筒中心距8 055mm

整機功率2×160kW＋2×15kW＋10kW＝360kW

牽引方式 齒輪一銷排無鏈牽引

牽引速度0～6.68～13.6m/min

牽引力260kN 機面高度711mm

臥底量156mm 過煤高度226mm

（2） 工作面支架 (ZY3300/07/13型掩護支架)：

支撐高度700～1 300mm 支架中心距1 500mm

工作阻力3 300kN 初撐力2 618kN

支護強度0.42～0.48MPa 泵站壓力31.5MPa

操作方式 電液操作 支架重量8 600kg

（3） 工作面輸送機（SGZ630/220可彎曲刮板輸送機）：

電機功率110kW 電機型號YBS-100

電壓660/1 140V 減速機型號6JS(Ⅱ)-110

刮板鏈型式 中雙鏈 刮板鏈速1.01m/s

輸送能力400t/h 傳動比1：29.362

電機轉(zhuǎn)速1 475r/min 緊鏈裝置 盤閘緊鏈

三、極薄煤層綜采自動化

由于極薄煤層的工作面采高低，人員不能直立作業(yè)，甚至不能進入，以及煤塵大，能見度低，易發(fā)生安全事故，極薄煤層綜采工作面自動化系統(tǒng)的實現(xiàn)可以達到以下目的。

（1）綜采支架的自動推移、升架，頂板壓力的檢測監(jiān)控與顯示。

（2）采煤機位置的確定、截割高度與運行速度的控制、遠距離遙控操作與程序運行。

（3）刮板輸送機鏈條的自動張緊、恒力運轉(zhuǎn)以及減速機的狀態(tài)監(jiān)測與故障診斷等。

冀中能源峰峰集團黃沙礦的做法是：在支架上安裝了液壓支架電液控制系統(tǒng)，在采煤機上安裝了遠程遙控操作裝置，實現(xiàn)了移架、移輸送機、割煤等工序操作“無人化”（實現(xiàn)遠距離操作）。電液系統(tǒng)對支架動作的主要控制功能包括對鄰架各單動作的按鍵操作；對鄰架多動作的自動順序控制（前移支架的降、移、升動作的自動順序聯(lián)動）；可實現(xiàn)以采煤機工作位置和運行方向為依據(jù)的支架動作自動控制即“跟機自動化”。對鄰架多動作的自動順序控制（前移支架的降、移、升動作的自動順序聯(lián)動） 動作時間6～8s/架，輔助時間長，跟機速度2～3m/min；成組支架自動順序聯(lián)動的成組自動控制50s/5架，約2.5～3min操作兩組，跟機速度5～6m/min，實現(xiàn)以采煤機工作位置和運行方向為依據(jù)的支架動作自動控制即“跟機自動化”跟機速度可達6m/min以上。

四、綜合評價

冀中能源峰峰集團黃沙礦通過對極薄煤層綜采“三機”選型配套的論證研究，2009年1月1日至1月13日在112上89薄煤綜采工作面開始安裝，2009年1月15日開始初采。頂板全部垮落、穩(wěn)定后，平均日進10m，日產(chǎn)原煤720t，最高日進17m，日產(chǎn)原煤1 224t。最高月產(chǎn)可達36 720t，具備年產(chǎn)40萬t的生產(chǎn)能力。2009年1月15日至2009年4月15日共生產(chǎn)原煤68 295t，工作面煤層厚度0.75m，采高0.95m，工作面割底砟0.2m左右，原煤灰分為32%～35%，按市場平均銷售價700元/t計算，噸煤成本279元/t，純增產(chǎn)值4 780.65萬元，實現(xiàn)利潤2 875.22萬元。

極薄煤層使用綜合開采，提高了工作面的安全系數(shù)，簡化了操作工序，降低了作業(yè)風險，避免了頂板事故的發(fā)生，實現(xiàn)了安全生產(chǎn)。