極薄煤層綜采設(shè)備選型與合理配套

何瑞忠

（河北冀中能源峰峰集團(tuán)設(shè)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(jī)”主要包括采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)。目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有一家煤機(jī)企業(yè)可對(duì)極薄煤層綜采工作面的“三機(jī)”整體供貨，致使設(shè)備配套國(guó)產(chǎn)和進(jìn)口交叉使用，配套形式多種多樣。為此，冀中能源峰峰集團(tuán)黃沙礦率先開(kāi)展了對(duì)極薄煤層綜采設(shè)備的選型與配套研究，對(duì)保護(hù)層和稀缺煤種開(kāi)采意義重大。

二、綜采設(shè)備選型和配套的原則

1.采煤機(jī)的選型

(1)應(yīng)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(yīng)滿足工作面開(kāi)采生產(chǎn)能力的要求，其生產(chǎn)能力要大于工作面設(shè)計(jì)能力。

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

極薄煤層開(kāi)采特點(diǎn)要求采煤機(jī)機(jī)身厚度要與煤層相適應(yīng)，功率大、體積小、穩(wěn)定性好，破頂、底割矸石的能力強(qiáng)，即整機(jī)性能穩(wěn)定、故障率低、可靠性高。根據(jù)峰峰集團(tuán)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(jī)載交流變頻薄煤采煤機(jī)。該機(jī)切割功率達(dá)到了320kW，是目前切割功率最大的極薄煤層電牽引采煤機(jī)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(hù)式、支撐掩護(hù)式)，支護(hù)阻力 (初撐力和額定工作阻力)，支護(hù)強(qiáng)度與底板比壓、支架的結(jié)構(gòu)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(duì)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(shuō)明書(shū)。根據(jù)礦井煤層頂?shù)装鍡l件，充分考慮了極薄煤層開(kāi)采時(shí)的技術(shù)特點(diǎn)及空間狹小的實(shí)際情況，結(jié)合礦井地質(zhì)條件，以重點(diǎn)降低整體配套高度、保證良好工作性能為目標(biāo)，選用架型為ZY3300/07/13薄煤層兩柱掩護(hù)式、立柱雙伸縮、電液操作方式液壓支架。

3.刮板輸送機(jī)的選型

（1）刮板輸送機(jī)的輸送能力應(yīng)大于采煤機(jī)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(jié)合煤質(zhì)硬度選擇鏈條結(jié)構(gòu)型式。

（3）優(yōu)先選用雙電機(jī)雙機(jī)頭驅(qū)動(dòng)方式。

（4）優(yōu)先選用短機(jī)頭和短機(jī)尾。

（5）要大于采煤機(jī)生產(chǎn)能力并有一定備用能力。電機(jī)功率主要根據(jù)工作面傾角、鋪設(shè)長(zhǎng)度及輸送量的大小等確定。刮板鏈的強(qiáng)度應(yīng)按惡劣工況和滿載工況進(jìn)行驗(yàn)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(jī)機(jī)頭的卸載高度，增加刮板機(jī)的強(qiáng)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(jié)構(gòu)刮板輸送機(jī)。

4.配套參數(shù)確定

（1） 采煤機(jī)（MG160/360－WD電牽引采煤機(jī)）：

適用高度900～1 600mm 煤層傾角≤35°

煤層硬度f(wàn)≤4～5 滾筒直徑900mm

滾筒類型 強(qiáng)力滾筒 滾筒中心距8 055mm

整機(jī)功率2×160kW＋2×15kW＋10kW＝360kW

牽引方式 齒輪一銷排無(wú)鏈牽引

牽引速度0～6.68～13.6m/min

牽引力260kN 機(jī)面高度711mm

臥底量156mm 過(guò)煤高度226mm

（2） 工作面支架 (ZY3300/07/13型掩護(hù)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(hù)強(qiáng)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(jī)（SGZ630/220可彎曲刮板輸送機(jī)）：

電機(jī)功率110kW 電機(jī)型號(hào)YBS-100

電壓660/1 140V 減速機(jī)型號(hào)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(dòng)比1：29.362

電機(jī)轉(zhuǎn)速1 475r/min 緊鏈裝置 盤(pán)閘緊鏈

三、極薄煤層綜采自動(dòng)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(jìn)入，以及煤塵大，能見(jiàn)度低，易發(fā)生安全事故，極薄煤層綜采工作面自動(dòng)化系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)可以達(dá)到以下目的。

（1）綜采支架的自動(dòng)推移、升架，頂板壓力的檢測(cè)監(jiān)控與顯示。

（2）采煤機(jī)位置的確定、截割高度與運(yùn)行速度的控制、遠(yuǎn)距離遙控操作與程序運(yùn)行。

（3）刮板輸送機(jī)鏈條的自動(dòng)張緊、恒力運(yùn)轉(zhuǎn)以及減速機(jī)的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷等。

冀中能源峰峰集團(tuán)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(jī)上安裝了遠(yuǎn)程遙控操作裝置，實(shí)現(xiàn)了移架、移輸送機(jī)、割煤等工序操作“無(wú)人化”（實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離操作）。電液系統(tǒng)對(duì)支架動(dòng)作的主要控制功能包括對(duì)鄰架各單動(dòng)作的按鍵操作；對(duì)鄰架多動(dòng)作的自動(dòng)順序控制（前移支架的降、移、升動(dòng)作的自動(dòng)順序聯(lián)動(dòng)）；可實(shí)現(xiàn)以采煤機(jī)工作位置和運(yùn)行方向?yàn)橐罁?jù)的支架動(dòng)作自動(dòng)控制即“跟機(jī)自動(dòng)化”。對(duì)鄰架多動(dòng)作的自動(dòng)順序控制（前移支架的降、移、升動(dòng)作的自動(dòng)順序聯(lián)動(dòng)） 動(dòng)作時(shí)間6～8s/架，輔助時(shí)間長(zhǎng)，跟機(jī)速度2～3m/min；成組支架自動(dòng)順序聯(lián)動(dòng)的成組自動(dòng)控制50s/5架，約2.5～3min操作兩組，跟機(jī)速度5～6m/min，實(shí)現(xiàn)以采煤機(jī)工作位置和運(yùn)行方向?yàn)橐罁?jù)的支架動(dòng)作自動(dòng)控制即“跟機(jī)自動(dòng)化”跟機(jī)速度可達(dá)6m/min以上。

四、綜合評(píng)價(jià)

冀中能源峰峰集團(tuán)黃沙礦通過(guò)對(duì)極薄煤層綜采“三機(jī)”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(kāi)始安裝，2009年1月15日開(kāi)始初采。頂板全部垮落、穩(wěn)定后，平均日進(jìn)10m，日產(chǎn)原煤720t，最高日進(jìn)17m，日產(chǎn)原煤1 224t。最高月產(chǎn)可達(dá)36 720t，具備年產(chǎn)40萬(wàn)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(chǎng)平均銷售價(jià)700元/t計(jì)算，噸煤成本279元/t，純?cè)霎a(chǎn)值4 780.65萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)利潤(rùn)2 875.22萬(wàn)元。

極薄煤層使用綜合開(kāi)采，提高了工作面的安全系數(shù)，簡(jiǎn)化了操作工序，降低了作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，避免了頂板事故的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。