綜采工作面三機正確選型及合理配套的探討

摘要：我國目前能源需求量的80%來源于煤炭，因此煤炭對于我國的國民經(jīng)濟起著十分重要的作用。而與之相關(guān)的煤炭機械行業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用直接決定了煤炭工業(yè)的興衰。應(yīng)用煤炭工業(yè)各項行之有效的先進技術(shù)和經(jīng)驗，因地制宜的采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備、推行科學(xué)管理，提高礦井安全程度和經(jīng)濟效益。

綜采工作面的“三機”正確先進的選型、合理的配套是提高工作面生產(chǎn)能力和礦井實現(xiàn)高產(chǎn)高效、提高資源回收率的必要條件。

關(guān)鍵詞：采煤機 液壓支架 刮板輸送機選型原則

1 “三機”的選型原則

1.1 采煤機的選型

采煤機是不是會具備較好的實際生產(chǎn)能力，主要要看以下幾點：采高、截深、牽引速度、工作時間利用系數(shù)。

滾筒直徑、調(diào)高形式和搖臂擺角等因素對采高起著決定性的作用。截深的影響因素主要是煤層厚度、煤質(zhì)軟硬、頂板巖性以及移架步距。而截割部傳動比、滾筒轉(zhuǎn)速和滾筒直徑?jīng)Q定著截割速度，對采煤機的功率消耗、裝煤效果、煤的塊度和煤塵大小等有直接影響。牽引速度的初選是通過滾筒最大切削厚度和液壓支架移架追機速度驗算確定。外載荷主要影響著牽引力，其他的如機身自重及導(dǎo)向機構(gòu)的結(jié)構(gòu)和摩擦系數(shù)等因素也會對其造成一定的影響。

因此，確定采煤機的選型要遵循以下原則：①采煤機主要參數(shù)（采高、截深、功率、牽引方式）的選取要能適合所開采煤層的地質(zhì)條件（厚度、硬度等），并有一定的富余系數(shù)。②采煤機生產(chǎn)能力要大于工作面設(shè)計能力。③采煤機的技術(shù)性能良好，安全保護功能可靠，便于使用和維護。④煤機的采高、截深、截割速度、牽引速度、牽引力和功率等參數(shù)在選型時必須確定。

1.2 液壓支架的選型

液壓支架是以高壓液體作為動力，由金屬構(gòu)件和若干液壓元件組成，能實現(xiàn)支撐頂板、切頂、自移和推溜等工作，它與采煤機、刮板輸送機配套組成綜合機械化設(shè)備，具有產(chǎn)量大、效率高、安全性好等優(yōu)點，并為工作面進一步實現(xiàn)自動化創(chuàng)造了條件。

因此，確定液壓支架的選型要遵循以下原則：①要依據(jù)頂板情況來確定支架類型（支撐式、掩護式、支架掩護式）、支護強度。②要依據(jù)煤層厚度、采煤機滾筒直徑和采高來確定支架的最大最小高度。③要依據(jù)支護強度來確定支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)（立柱數(shù)目、直徑）。④選型依據(jù)是礦井采區(qū)、綜采工作面地質(zhì)說明書。在選型之前，必須將所采工作面的煤層、頂?shù)装寮安蓞^(qū)的地質(zhì)條件全部查清。然后依據(jù)不同類級頂板選取架型。

1.3刮板輸送機的選型

刮板輸送機在綜采工作面起著承載、運煤和采煤機導(dǎo)向以及液壓支架推移支撐等作用，是整套綜采設(shè)備的“中堅”，其性能、可靠程度和壽命是綜采工作面正常生產(chǎn)和取得良好技術(shù)經(jīng)濟效果的重要保證。

因此，確定液壓支架的選型要遵循以下原則：①刮板輸送機的輸送能力要超出采煤機的最大生產(chǎn)能力的1.2倍左右。②需要用多少的鏈條，還要看刮板鏈的質(zhì)量；安排什么樣的鏈子結(jié)構(gòu)，需要看煤質(zhì)硬度。③最好是選擇使用雙電機雙機頭驅(qū)動、短機頭和短機尾方式。④刮板輸送機的輸送能力、電機功率要根據(jù)工作面傾角、鋪設(shè)長度及輸送量的大小等條件確定。⑤刮板輸送機在使用中要受拉、壓、彎曲、沖擊、摩擦和腐蝕等多種作用。因此，必須有足夠的強度、剛度耐磨和耐腐蝕性。⑥大型礦井優(yōu)先選用中雙鏈型。⑦由于各工作面實際情況不同，選型時一定要符合實際生產(chǎn)的需要。

2 “三機”合理配套的要求

2.1 滿足生產(chǎn)能力：要保證采煤機生產(chǎn)能力能夠很好地完成綜采工作面的生產(chǎn)任務(wù)，同時液壓支架的移架速度要匹配采煤機的牽引速度，還要求工作面刮板輸送機的輸送能力超過采煤機的生產(chǎn)能力，而乳化液泵站輸出壓力與流量要符合液壓支架初撐力及其動作速度要求。

2.2 滿足設(shè)備性能：輸送機的結(jié)構(gòu)形式及附件一定要跟采煤機的結(jié)構(gòu)相匹配，輸送機的中部槽應(yīng)與液壓支架的推移千斤頂鏈接裝置的間距和連接結(jié)構(gòu)相匹配。采煤機的采高需要適應(yīng)支架的最大和最小結(jié)構(gòu)，而其截深要適應(yīng)支架推移步距，如圖1所示。

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圖1 液壓支架、采煤機、刮板輸送機幾何關(guān)系示意圖

其計算公式為：R=B+E+W+X+d/2 （1）

在這個式子里，無立柱空間寬度用R來表示；截深用B來表示；鏟煤板空距用E來表示，其大小為50～100mm；輸送機寬度用W來表示；前柱與電纜槽間距用X來表示；前柱外徑用來d表示。

W=F+G+J+V （2）

在這個式子里，鏟煤板寬度用F來表示，其大小為150～240mm；中部槽寬度用G來表示；導(dǎo)向槽寬度用J來表示；電纜槽寬度用V來表示。

2.3 滿足安全和工作方面要求

①從安全方面來看，工作面沒有立柱空間或者是更小點是最佳的。②為了避免電纜擠傷的情況，前柱與電纜槽間一定要有一個150～240mm的間隙。③為了避免滾筒切割頂梁，梁端距T一般為150～300mm。④推移千斤頂行程應(yīng)比采煤機截深大100～200mm。⑤為保證煤流能夠很好地從底托架下通過，過煤高度C要超過250～300mm。⑥過煤空間Y最小可以使90mm，或者是200～250mm，前者在底板清理良好及采煤機機身不長的情況下應(yīng)用是比較合適的。煤層傾角小于10度的工作面，在推移刮板輸送機時要控制好其位置，防止“上竄下滑”。

3 實際工作中“三機”選型及配套的論述及探討

從以上“三機”的選型原則及配套關(guān)系的分析可以看到，其選型工作涉及地質(zhì)學(xué)、頂板管理、采煤工藝、機電和機械設(shè)備等多門學(xué)科，同時又是實現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效的前提所在。目前的選型配套基本上能夠滿足生產(chǎn)需要，但在進行實際生產(chǎn)時，還會有一些跟實際情況不一致的現(xiàn)象。如：移架循環(huán)需要比較久的時間，與采煤機牽引速度的要求不一致；選型配套的參數(shù)基本上沒有什么問題，但在實際使用時卻不能實現(xiàn)。如液壓支架初撐比通常是0.5～0.8，而實際應(yīng)用時只有0.25～0.4。這意味著，綜采工作面“三機”配套不可以僅僅是“經(jīng)驗類比”，要對系統(tǒng)中的主要環(huán)節(jié)做好動態(tài)優(yōu)化設(shè)計，保證其設(shè)計參數(shù)與實際運行參數(shù)的一致。如具備條件時，可以考慮支架電液控制，利用拉移支架以縮短移架循環(huán)時間以及減少人員投入；工作面避免產(chǎn)生“大馬拉小車”現(xiàn)象，產(chǎn)生不必要的投入。當(dāng)然，各種配套關(guān)系不是唯一的，這主要是由于礦井的開采條件、組織管理水平存在著客觀的差距。如果客觀條件不具備，即使選擇生產(chǎn)能力很高的配套設(shè)備，也遠不能達到提高生產(chǎn)能力的目的。同時在選型方面還應(yīng)考慮安全生產(chǎn)和維護簡便的原則，在三角煤和煤柱區(qū)域的選型方面也要考慮，從而減少資源的浪費。

不同條件的礦井，綜采工作面的“三機”選型應(yīng)從實際出發(fā)，因地制宜，選用適用的配套設(shè)備。高產(chǎn)高效礦井發(fā)展的原則不是要增加綜采工作面數(shù)量，而是應(yīng)該提高綜采工作面單產(chǎn)，減少作業(yè)環(huán)節(jié)，提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)集約化生產(chǎn)。

4 結(jié)束語

通過這次論文設(shè)計，我對理論知識有了更深的理解，為今后的工作打下良好的基礎(chǔ)，認識問題，分析問題，解決問題的能力有了很大的提高。隨著現(xiàn)代化礦井的建設(shè)，要求不斷提高礦用機械的穩(wěn)定與高效運行，本論文結(jié)合我礦的實際情況針對三機選型及其進行了研究和探討，并針對性地提出了一些自己的見解，希望與同行交流和學(xué)習(xí)，以用來解決生產(chǎn)實踐中遇到的實際問題，從而提高綜采設(shè)備的生產(chǎn)效率，為實現(xiàn)高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井出謀劃策。

參考文獻：

[1]張宏干.《綜采維修鉗工》.機械工業(yè)出版社.2003.

[2]《采煤學(xué)》.煤炭工業(yè)出版社.中國礦業(yè)學(xué)院校編.1997.

[3]劉元祥.《煤礦機械設(shè)備安裝工》煤炭工業(yè)出版社.2004.

[4]任秉鋼.《綜采生產(chǎn)管理手冊》.煤炭工業(yè)出版社.1994.

[5]《中國煤炭高產(chǎn)高效技術(shù)》中國礦業(yè)大學(xué)出版社.中國礦業(yè)學(xué)院校編.2001.