極軟弱煤層大采高綜采工作面設備選型和使用性分析

楊文斌

摘 要：該文分析大采高工作面設備選型原則，對工作面設備配套可靠性進行評價，介紹極軟煤層大采高綜采工作面的設備配套情況，并就其應用及適應性進行了分析總結。該綜采面三機配套各設備能夠滿足安全、高產高效綜采工作面設計要求，設備配套選型科學合理，技術性能均達到國內先進水平該項大采高綜采配套技術，對該地區極軟厚煤層開采具有重要的試驗、借鑒意義。

關鍵詞：極軟煤層 大采高綜采工作面 配套技術

中圖分類號：TD823 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）10（c）-0056-02

長平公司是晉城煤業集團主力礦井之一，現在主采3#煤層，普適系數f=0.48，屬極軟煤層，煤層節理裂隙非常發育，由于礦井一直采用綜放回開采方式，故回采率較低，造成礦產資源的浪費，為了提高綜采工作面的回采率，推廣安全、高效開采方法，實現采煤方法的跨越式發展，在4303綜采工作面采用了一次采全高的開采工藝。

大采高綜采是指采高在3.5～6.0 m，工作面配備大功率雙滾筒采煤機割煤和重型刮板運輸機運煤，采用大噸位液壓支架控制頂板，一次性采出全高的采煤方法。其主要特點為工作面采高大，設備功率高，趨于大型化、重型化和自動化，要求整個工作面設備之間具有良好的配合性和較高的可靠性，能夠實現集中化、節約化和高效率生產。大采高綜合機械化采煤，必須配備成套設備，特別要把工作面“三機”（采煤機、液壓支架、刮板輸送機）選型配套好。否則，設備選型及配套不合理，勢必影響各單機性能的發揮，造成綜采設備開機率的降低，甚至導致生產無法正常進行。

1 大采高工作面設備選型原則

1.1 采煤機選型原則

（1）適合特定的煤層地質條件，并且采煤機采高、截深、功率、牽引方式等主要參數選取合理，有較大的使用范圍。（2）滿足工作面生產能力要求，采煤機實際生產能力要大于工作面的設計生產能力；滿足與刮板運輸機和液壓支架的匹配要求。（3）采煤機技術性能良好、工作可靠，各種保護功能完善。（4）采煤機使用、檢修、維修方便。

1.2 液壓支架選型原則

（1）支架強度應與工作面圍巖變形相適應。支架的初撐力和工作阻力，要適應直接頂和基本頂運動產生的壓力，保證控頂區的安全。（2）支護結構與煤層賦存條件相適應。（3）支護斷面應與通風要求相適應，保證有足夠的風量通過，而且風速不得超過《煤礦安全規程》的有關規定。（4）液壓支架與采煤機、刮板運輸機等設備匹配。支架寬度應與刮板輸送機中部槽長度相一致，推移千斤頂的行程應比采煤機截深大100～200 mm，支架沿工作面的移架速度應能跟上采煤機的工作牽引速度，移架速度還應滿足生產指標的要求，支架的梁端距應為340 ram左右。

1.3 刮板輸送機選型原則

（1）刮板運輸機的運輸能力，必須等于或大于采煤機的生產能力，保證工作面落煤生產能力的需要，并留有一定的備用能力，以滿足工作面出現片幫、過載等特殊情況的運輸能力。（2）結構形式及附件必須與采煤機相配套，輸送機槽的結構應與工作面底板條件相適應，并應考慮與采煤機底托架和行走機構尺寸相匹配。（3）運輸機鋪設長度，可根據刮板輸送機技術特征、輸送量、鏈速和工作面傾角等因素確定。（4）外廓尺寸應與采煤機和液壓支架相匹配。

2 4303大采高工作面設備選型配套

長平公司4303大采高綜采工作面主采3#煤層，煤層傾角5～16 °，平均10 °，煤層平均厚度5.86 m，煤層節理裂隙非常發育，煤層普適系數f=0.48。直接頂為砂質泥巖，厚度平均為4.85 m，黑色，局部有裂隙、松軟；老頂為細粒砂巖，厚度為平均為11.23 m，灰白色，具有波狀層理；直接底為砂質泥巖，厚度平均為7.48 m，灰黑色，中間夾有砂巖；老底為細粒砂巖，平均厚度2.62 m，灰色，質地堅硬。

4303大采高綜采工作面設備布置、設備配套組成結構，主要包括：

（1）德國艾克爾公司生產的SL-500型交流電牽引采煤機，采煤機的進刀方式采用端頭斜切進刀，進刀距離不小于50 m，工作面采用穿梭割煤。采煤機的技術特征見表1。

（2）4303大采高選用了鄭州煤礦機械公司和北京煤機公司生產的二柱式掩護支架及其相配套的排頭、過渡支架。

從工作面機頭到機尾分別布置ZYT12000/28/62型排頭架3架， ZYGT12000/28/62型過渡架2架，ZY12000/28/62型中間架119架，ZYGT12000/28/62型過渡架2架，ZYT12000/28/62型排尾架3架，共計129架。該型支架電液控制系統，配用了德國EEP電子技術公司EEP電液控制系統。該ZY12000/28/62型中間架的技術參數。（表2）

（3）選用山西煤機制造有限公司生產的型號為SGZ1000/2*855型刮板輸送機，該刮板輸送機的參數。（表3）

3 工作面設備配套可靠性評價

4303工作面回采期間，對設備的可靠性、回采工藝及礦壓等方面做了全面地現場觀測，通過對觀測數據的分析，得出觀測期間工作面日開機率分布如圖1所示。工作面日平均開機率為77.51%，工作面開機率大致可分為兩個階段：第一階段為9月18日以前，即工作面推進至108.6 m時，該階段平均開機率為71.99%，屬于設備磨合期，設備故障比較多，開機率低于50%的有6天，尤其是8月21日設備大修更換搖臂，造成開機率為0%；第二階段為9月18日以后，即工作面推進106.8～203 m，該階段平均開機率為87.99%，工作面裝備已度過磨合期，發揮了正常生產能力。而且開機率都在50%以上，沒有大事故影響開機率。實踐證明，在磨合期已過，設備運轉正常的情況下，各個環節都達到良性循環，工作面產量會穩步增長。

4303工作面日常平均原煤14000 t，最高日常原煤19000 t，4303工作面設備可靠性分析見表4。endprint

3.1 采煤機故障分析

4303工作面采用艾柯夫SL500雙滾筒采煤機，采煤機的故障力占到18.4%。經過現場實測，采煤機主要故障有水壓低、電纜、更換搖臂。尤其是8月21日更換采煤機滾筒搖臂，耽誤了生產，使采煤機的故障率上升。但更換了之后，采煤機運轉基本正常，沒有給生產帶來大的影響。如果將更換搖臂的時間去掉，采煤機的故障率將下降到8.2%。

3.2 支架故障因素分析

支架故障液壓支架故障率較小，基本能夠滿足生產的需要。根據觀測在工作面安裝完畢調試階段，支架的問題比較多，特別是鄭州煤機廠制造的32#支架發生自動下沉，造成冒頂現象，經過對事故原因的追查，該支架直導式液控閥發生誤動作。在經歷這次事故以后，液壓支架基本上未影響生產。

其次經過礦壓觀測4303大采高工作面老頂初次來壓步距40 m，周期來壓步距22 m，動載系數較小，平均1.33，來壓存在明顯“強—弱—較弱—強”的“鋸齒形”增長規律，工作面支架平均初撐力較低，不到設計初撐力的一半，工作面支架平均工作阻力值穩定在6000～10000 kN之間，分析認為選用支架阻力能夠滿足支護頂板的要求。

3.3 內運系統故障分析

內運系統主要包括運輸順槽皮帶，刮板輸送機，轉載機、破碎機以及其它因素等。通過實踐觀測，運輸順槽皮帶和刮板輸送機占了內運故障時間的80%以上，運輸順槽皮帶故障主要是跑偏、打滑、堆煤、皮帶打卡及皮帶電機故障等。刮板輸送機不如運輸順槽皮帶故障時間多，占了內運系統故障的21.2%，主要是刮板鏈和齒條銷故障。

3.4 外運故障分析

外運系統故障時間最多，占總時間的40.6%，主要是大巷皮帶故障及無故障停機、煤倉滿。

4 結語

長平公司4303綜采工作面為第一個裝備大采高設備配套的工作面，經過8個月的生產實踐，共生產原煤160多萬 t。該綜采面三機配套各設備能夠滿足安全、高產高效綜采工作面設計要求，設備配套選型科學合理，技術性能均達到國內先進水平，但是由于礦井外部運輸設計薄弱，制約著長平公司的快速發展。不過該大采高綜采面三機配套設備對該地區厚極軟煤層任然具有借鑒意義。

參考文獻

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