綜放工作面三機配套選型與探討

李國棟

（陽泉煤業（集團）有限責任公司一礦， 山西 陽泉 045008）

引言

山西陽泉煤業（集團）股份有限公司一礦位于陽泉市西北部和盂縣東南部，東鄰原陽煤集團四礦，南鄰陽煤集團三礦、新景礦，西鄰陽煤集團七元礦，北鄰蔭營煤礦及程莊煤礦。開采深度為669～805 m。礦井批準開采的煤層有3號、12號、15號煤層。陽煤一礦現剩余地質儲量6.06億t，可采儲量3.08億t，服務年限39年。根據2013年瓦斯等級鑒定：礦井為高瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量為323.13 m3/min，相對瓦斯涌出量為25.05 m3/t。煤層原始瓦斯含量為7.28 m3/t，煤層原始瓦斯壓力為0.6 MPa，屬于Ⅲ類不易自然煤層，最短自然發火期為22個月，煤塵無爆炸危險性。

1 工作面概況

本工作面位于松帽梁以東、鄭家梁以西、圪拉梁以北、松樹山以南的山梁溝谷地帶。地面有高壓電線及建筑物，回采將使地表沉陷，產生裂隙。8907工作面位于北丈八井九采區中部，北部為九采區輔助大巷，東部為采區回風巷，南部為北丈八井南翼二采區，西部為8906工作面，其上部為3號、8號及12號煤層采空區。

本工作面煤層賦存穩定，結構復雜，煤層總厚度最大7.99 m，最小6.95 m，平均煤厚7.61 m。煤層節理產狀：340°∠70°。見表1煤層頂底板巖性表。

表1 煤層頂底板巖性表

2 工作面設備選型內容

工作面采煤方法采用走向長壁采煤法，后退式開采。綜合機械化放頂煤一次采全高采煤方式。全部垮落法管理頂板。這種采煤方法在中厚煤層的開采中應用多年，取得了較好的經濟效益。為實現安全高效開采，充分發揮綜采設備的性能優勢，本工作面主要選擇采煤機、刮板輸送機和液壓支架的選型。

3 采煤機選型

3.1 采煤機小時生產能力核算

采煤機雙向穿梭割煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，滾筒自旋破碎落煤。采煤機選用端頭斜切進刀割三角煤，割煤、移架、推移刮板輸送機和拉后部刮板輸送機順序作業。采煤機平均落煤能力為：

式中：Qr為工作面平均日產能力，取3 000 t/d；B為采煤機截深，取0.8 m；H為采煤機采高，取2.6 m；γ為15號煤容重，取1.4 t/m3；C為工作面采煤機割煤回采率，取95%；L為工作面長度，取223 m；Lm為采煤機兩滾筒中心距，取11.24 m；Td為采煤機轉向時間，取1 min；Hf為綜放工作面平均頂煤厚度，取4.5 m；Lf為沿工作面方向放頂煤長度，取216 m；Cf為頂煤回收率，取80%；K為采煤機日開機率，取0.5；T1為綜放工作面日生產時間，取1 440 min。

將數值代入公式得采煤機的落煤能力為99 t/h。

采煤機的割煤速度為：

將數據代入公式得：Vc=0.57 m/min。

3.2 采煤機型號及主要技術參數

根據高產高效綜采工作面設備配套與實踐經驗，工作面使用MG300/700-WD型電牽引采煤機，主要技術參數如下：

采高范圍為1.8～3.7 m；機面高度為1437.5 mm；煤層傾角為≤16°；供電電壓為1 140 V；總功率為700 kW；截割功率為2×300 kW；牽引電機功率為2×40 kW；泵站功率為18.5 kW；滾筒轉速為39.67 r/min；牽引方式為機載式交流變頻調速、鏈輪銷排式無鏈牽引；牽引速度為0～7.28～12 m/min；牽引力為350～580 kN；噴霧滅火方式為內、外噴霧；滾筒直徑為1 800 mm；整機重量為44 t。

4 液壓支架選型

液壓支架選型要考慮回采工作面的頂板壓力，首先提供充足的初撐力和工作面阻力，滿足現場頂板支護的強度和管理要求；要和采煤機和刮板輸送機等設備相適應，實現合理配套，高效生產；本工作面為放頂煤工作面，液壓支架的放煤效果要好。

根據相同工作面的壓力顯現和支護要求，本工作面選擇ZF5000-17/28型液壓支架。主要技術參數：適應預傾角＜25°，成單四連桿結構，放煤機構為尾梁插板式，尾梁能夠上下擺動，作業空間大，雙運輸機；支架高度1.7～2.8 m，工作阻力5 000 kN，支護強度為0.7 MPa，底板比壓為0.5～1.7 MPa。

根據生產技術部門提供的相鄰采區的礦壓觀測結果，預計工作面最大頂板載荷強度0.54 MPa，支架的額定支護強度0.7 MPa，所以支架選型合理。

5 后部輸送機能力核算

采用一采一放的作業方式，放煤和割煤保持同一速度。因此與采煤機落煤能力相匹配的工作面平均放煤能力為：

式中：m為放煤步距與采煤截深之比，一采一放取1；Cg為放出頂煤的含矸率，取10%；Vf為放煤速度，取0.5 m/min。

將數值代入公式得：Qf=133 t/h。

放煤流量最大時后部刮板輸送機運輸能力為：

式中：Kf為放煤流量不均衡系數，取1.5；Ky為考慮到運輸方向與傾角，取1。

將數值代入公式得：Q≥199.5 t/h。

6 后部刮板輸送機選型

后部輸送機是型號為SGZ－880/800的刮板輸送機，具體參數如下：設計長度為223 m；運輸能力為1 000 t/h；中部槽規格（長×寬×高）為1 500 m×880 m×290 m；中部槽型式為鑄造焊底；刮板鏈速為1.28 m/s；圓環鏈規格為2×Φ34×126 mm；裝機功率為2×400 kW。

根據運輸能力要求和現場設備布置，前部刮板輸送機采用和后部相同型號。運輸能力滿足采煤機落煤要求。

7 設備運行分析

經過5個月的回采和總結分析，工作面的采煤機、液壓支架和刮板輸送機配套良好，選型合理，實現了工作面的高效生產。其中除初采月產量為10萬t外，其他4個月實現了正常生產，月最高產量17萬t，平均月產量14.8萬t。設備整體性能穩定，適應了現場的地質條件和生產情況，事故率維持在較低水平。綜采裝備是實現工作面的安全高產的基礎，通過科學選型，為工作面提供了可靠的裝備，實現了工作面的高產穩產，為相同的工作面的選型提供了經驗。