綜采工作面中部設(shè)備“三機”配套設(shè)計探討

【摘要】研究探討綜采工作面采煤機、刮板機、支架等設(shè)備在工作面中部配套時的相互連接關(guān)系，對其相互連接配套尺寸的選取原理進行詳細的論述。這些配套經(jīng)驗對綜采設(shè)備的選型配套設(shè)計及綜采設(shè)備性能的開發(fā)研究有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】綜采工作面；中部設(shè)備；“三機”配套設(shè)計

一、概述

綜采工作面設(shè)備配套設(shè)計主要是研究解決生產(chǎn)能力配套和安裝結(jié)構(gòu)配套兩方面的問題。安裝結(jié)構(gòu)配套設(shè)計是要恰當(dāng)處理轉(zhuǎn)載機、皮帶機、刮板機、采煤機、支架等設(shè)備之間的相互連接關(guān)系，確定合理的配套尺寸，其中刮板輸送機、采煤機、支架的相互配套關(guān)系最為重要。工作面中部“三機”幾何關(guān)系配套設(shè)計就是要確定刮板機、采煤機和支架的相互配套尺寸，保證設(shè)備運行時不相互干涉，并使其配套設(shè)備的效能最大程度的發(fā)揮。

二、工作面中部“三機”幾何配套

工作面中部“三機”幾何配套尺寸主要指梁端距、鏟板間距、臥底量、過煤高度等，下面根據(jù)峰峰集團多年來綜采設(shè)備選型配套設(shè)計實踐，對這些配套尺寸的選取確定原理作一些分析和探討。（1）梁端距支架頂梁前端至煤壁的距離。梁端距的大小的選取在中部配套中起到很重要的作用，過大易造成頂梁前端片幫、冒頂，過小會造成采煤機滾筒割打頂梁。梁端距的大小合理沿取值主要依據(jù)煤的軟硬程度、梁端頂板冒落情況、地板沿向起伏變化情況及采高等因素綜合考慮。若煤硬、頂板不易冒落、地板起伏大、采高大，梁端距可以取值大一點。反之，應(yīng)取值小一點。一般情況下，在支架工作高度范圍內(nèi)，在保證采煤機滾筒不割打頂梁的情況下，應(yīng)使其取值小一些，以利于梁端頂板的維護。特殊情況下，如遇到煤極軟、頂板極易冒落的地質(zhì)條件，還可取消梁端距，使頂梁前端直接抵住煤壁，以便有效的防止片幫、冒頂發(fā)生。梁端距一般取值在300mm左右。（2）鏟板間距。采煤機滾筒截齒至刮板機鏟板之間的距離。鏟板間距的合理取值主要依據(jù)煤的軟硬程度和地板沿走向起伏變化情況等情況綜合考慮。過大易造成采煤機滾筒裝煤困難；過小易造成采煤機滾筒割打鏟板。一般情況下，在保證采煤機滾筒不割打鏟板、采煤機搖臂在機頭（尾）過渡槽不與刮板機槽幫干涉的情況下，應(yīng)盡量取小值，以利于提高裝煤效果和保持設(shè)備尺寸的緊湊性。鏟板間距一般取值在80～250mm之間。（3）臥底量。采煤機搖臂下擺極限位置時，刮板機底面至滾筒最下截齒尖的垂直距離。臥底量取值的大小主要影響工作面機頭、機尾煤墻三角煤的割透情況和適應(yīng)地板不平的狀況。臥底量越大越有利于割透機頭、機尾煤墻三角煤和適應(yīng)地板不平的狀況。一般情況下，在采煤機結(jié)構(gòu)允許的情況下，制造廠家應(yīng)設(shè)計使臥底量盡量大一些。臥底量一般取值在80～200mm之間。（4）采煤機過煤高度。刮板機中板上面至采煤機底腹面的高度。采煤機過煤高度的設(shè)計主要是保證大塊煤和矸石順利通過。其取值主要依據(jù)煤的軟硬程度和配套設(shè)備情況。一般情況下，在滿足采煤機設(shè)計尺寸的要求下，過煤高度取值應(yīng)大一些，以利于大塊煤和矸石的通過。過煤高度一般取值在800mm左右。（5）后放煤高度。后刮板機中板到支架后尾梁的高度。后放煤高度的設(shè)計主要是保證后部放出的大塊煤、矸石順暢通過及保證后部刮板機故障情況下后部有一定的維修工作空間。一般情況下后放煤高度取值應(yīng)盡量大一些。后放煤高度一般取值在1000mm以上。（6）工作面行人空間。指工作面內(nèi)保證行人、工作的最小空間。在支架結(jié)構(gòu)尺寸和配套要求允許的情況下，該取值應(yīng)盡量大一點以保證工作面工作、行人空間。四柱支架工作面工作，行人空間在前后排立柱中間，要求前排立柱與電纜槽有一定間距以防立柱與電纜槽干涉。工作面行人空間一般取值在600mm以上，四柱支架前排立柱與電纜槽的間距取值一般在100mm左右。（7）中心偏差值。采煤機中心線與刮板機中心線的偏差值。為了保證采煤機在刮板機順利行走，確保采煤機的橫向穩(wěn)定性，要求在配套設(shè)計中采煤機重心與刮板機重心盡量重合，即兩中心偏差值越小越好。中心偏差值一般取值在60mm左右。（8）伸縮梁行程。指頂梁前伸縮梁行程。伸縮梁行程主要依據(jù)配套采煤機滾筒截深的大小來選取。一般情況下要與截深線相一致，并稍大一點為好，以利于破碎頂板的及時超前支護，更好的維護煤壁機道。對截深為600mm的滾筒，伸縮梁行程一般取值700mm左右。（9）工作面采高。對普通綜采，采高確定主要依據(jù)煤層厚度選取；對放頂煤綜采采高的選取一是要考慮支架內(nèi)有合適的工作高度空間，二是考慮合適的采放比。放頂煤綜采采高一般取值在2300mm左右。

三、工作面中部“三機”幾何配套實例

油房渠煤礦在開采4102、4103、4104等工作面時，根據(jù)上述配套原理，進行了工作面設(shè)備選型，達到了很好的實踐效果。三機配套設(shè)備型號：采煤機：MG500/1140—WD，支架：ZY10000/19/38，刮板機：SGZ900/1050。三機配套尺寸：梁端距：272；臥底量：70；鏟板間距：150；中心距：60；采高：1900～3800。

四、綜采設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題

綜采設(shè)備的配套包括設(shè)備的成套性和配套性，就成套性，雖然我國綜采設(shè)備單機制造形式體現(xiàn)的，但國家對不同類型、規(guī)格、系列產(chǎn)品開發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)是統(tǒng)一的。綜采采煤機、液壓支架和刮板輸送機“三機”成套配置，統(tǒng)一編號，現(xiàn)已公布200套。各制造廠家單機都有明確的機型和三機配套圖。綜采設(shè)備的配套涉及范圍廣、包含內(nèi)容多、環(huán)節(jié)要求細、專業(yè)性強，需要設(shè)計、制造、煤礦三方密切配合，精心策劃才能做到配套性能好。國家規(guī)定的“三機”成套方案只是原則規(guī)定，范圍及項目內(nèi)容不全，特別是工作面條件復(fù)雜，需要綜合分析，方案對比，才能確定設(shè)備規(guī)格型號。綜采設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀與亟待解決的問題：（1）國內(nèi)煤機產(chǎn)品大型化、多樣化、系列化，目前已研制成功適合于大采高、薄煤層，圍巖“三軟”“三硬”等多種條件下的綜采成套設(shè)備。配套性好，應(yīng)用廣泛。（2）綜采設(shè)備成套性有待完善。如端頭支架、大傾角支架防倒，防滑裝置技術(shù)水平不高。刮板機、帶式輸送機啟動及工作面通訊、信號自動化控制技術(shù)薄弱。（3）選型計算理論基礎(chǔ)研究有待提高。液壓支架架型和工作阻力的確定依據(jù)性差。計算方法很多，結(jié)果差別很大，現(xiàn)場應(yīng)用效果難以量化分析。配置投入經(jīng)濟難以預(yù)測。綜采設(shè)備的性能及狀態(tài)沒有可靠的測試方法。（4）國家公布的綜采設(shè)備配套匹配方案，僅有工作面“三機”的規(guī)格型號、適用范圍、生產(chǎn)能力等內(nèi)容，其他配套設(shè)備、控制設(shè)備都未說明，選型配套方案需進一步補充完善。（5）綜采生產(chǎn)能力配套尚無統(tǒng)一規(guī)范的確定方法。不同的方法確定的生產(chǎn)能力差別很大。生產(chǎn)能力應(yīng)從礦井運輸、供電系統(tǒng)等全面計算、驗核，綜采工作面要根據(jù)礦井生產(chǎn)能力，工作面幾何參數(shù)及回采工藝合理確定采煤機生產(chǎn)能力，最后綜合各方面因素核定工作面刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、破碎機和帶式輸送機的輸送能力。（6）多數(shù)煤礦企業(yè)綜采配套技術(shù)能力較低，尚未達到先進、合理，經(jīng)濟可靠的綜采配套目標(biāo)要求。現(xiàn)場管理需嚴(yán)格按配套技術(shù)要求安裝，使用設(shè)備，采煤、運輸和支護工藝需堅持按整改循環(huán)作業(yè)，采煤機過載、刮板輸送機、液壓支架推移步距或大或小等配套方面的問題的存在，造成工作面不能均衡生產(chǎn)，事故多，綜采生產(chǎn)能力不足。（7）綜采配套較薄弱的環(huán)節(jié)是工作面兩端頭，工作面中間架，過渡架及端頭架的聯(lián)合支護，采煤機自開缺口及臥底量，運輸設(shè)備轉(zhuǎn)載及安全通道都存在裝備可靠性及配套布置問題。

五、結(jié)語

工作面中部“三機”幾何配套尺寸確定的合理與否，對設(shè)備的穩(wěn)定運行、設(shè)備各自性能的發(fā)揮和相互協(xié)作性能的發(fā)揮影響很大，峰峰集團就曾因為梁端距、臥底量、鏟板間距及后部放煤高度選取不當(dāng)，致使采煤機滾筒割打支架頂梁、鏟板，機頭機尾煤墻割不透，后部放落的大塊煤將尾梁側(cè)板拌壞等現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重影響工作面安全生產(chǎn)。通過多年的綜采生產(chǎn)實踐，冀中能源集團公司在綜采設(shè)備的選型配套設(shè)計摸索了一些成功經(jīng)驗，這些經(jīng)驗對其他綜采設(shè)備的選型配套設(shè)計及綜采設(shè)備開發(fā)研究有一定參考價值。