宏發煤礦綜采工作面優化設計

敬中兵 李乃濤

（貴州強盛集團投資有限公司西秀區蔡官鎮宏發煤礦，貴州 安順 561000）

1 概況

宏發煤礦位于安順市西秀區蔡官鎮，為貴州強盛集團投資有限公司下屬礦井，生產能力45萬t/a，設計綜采工作面布置在8#煤層，煤層厚度0.7～1.8m，平均1.45m。煤層一般含1層夾矸，夾矸厚度0.2～0.4m。煤層硬度f=1左右，近水平開采；礦井水文地質條件較簡單，為高瓦斯礦井。設計工作面走向長度820m，工作面長度253m，采用走向長壁后退式一次采全高綜合機械化采煤法。

2 綜采工作面優化設計

2.1 采面巷道布置

綜采工作面布置運輸巷、軌道中巷和回風巷三條巷道，一方面通過布置順層抽放鉆孔加大瓦斯抽放能力，另一方面將煤流運輸和軌道運輸分布在運輸巷和軌道中巷，提高運輸系統的可靠性。

軌道中巷將工作面分為上下兩個采面，上采面121m，下采面132m。巷道掘進施工期間，按設計在中巷向上下兩幫每間隔5m施工一個孔深80m、直徑Φ75mm的順層抽放鉆孔，同時在運輸巷和回風巷沿上幫和下幫同樣施工順層鉆孔；隨著回采面的推進，可起到預抽及采動卸壓抽的作用。利用回采動壓增加煤的透氣性，可大大提高抽采效果。

運輸巷安裝一部DSJ80/40/2×125型膠帶輸送機和一部SGB630/90型刮板輸送機，擔負采面煤流運輸。軌道中巷負責采面生產材料運輸，并將移動變壓器、饋電開關、乳化液泵等設備列車布置在中巷靠近切眼段。

2.2 設備選型

液壓支架選擇根據礦井8#煤層頂板實際情況，該煤層存在一層偽頂，選用兩柱掩護式液壓支架。支架頂梁采用整體頂梁帶內伸縮梁結構形式，頂梁前端支撐力大，伸梁可用來即時支撐頂板，防止片幫、冒頂，伸縮梁千斤頂上下腔均設計液壓鎖，其中下腔設計安全閥，防止誤操作后損壞伸縮梁。支架支護強度應使工作面巖層控制在達到最優的技術經濟效果的前提下，在支架結構合理的條件下，保證支架運行的高可靠性和工作面的高產高效；考慮礦井工作面長度達到250m，工作面壓力增大，支架工作阻力選用2800kN；工作面采高1.2～2.2m。綜上，選用液壓支架型號為ZY2800/10/24，過渡支架為 ZYG2800/10/24。

采煤機裝機功率包括截割電動機、牽引電動機、破碎電動機、液壓泵電動機、機載增壓噴霧泵電動機等電動機功率總和。其中截割功率是衡量采煤機生產能力和破煤能力的綜合性參數，截割功率大，截割硬煤能力以及過地質構造時的割巖能力較強。理論截割功率可用下式進行估算：

式中：

P-截割功率，kW；

Qmax-采煤機最大生產能力，362t/h；

Hw-比能耗，一般0.55～0.85，取0.85。

因此，選用MG320/710-WD型采煤機。

工作面刮板輸送機選擇的主要原則是保證工作面的運輸能力。因此，選擇刮板輸送機應以采面最大生產能力為基數。按照刮板輸送機的運輸能力必須滿足采煤機割煤能力的要求，必須首先根據采煤機最大割煤能力來確定實際運輸能力。考慮到工作面輸送機運轉條件多變，運輸距離較長等因素其實際運輸能力應大于采煤機的生產能力：

式中：

QG-刮板輸送機運輸能力，t/h；

Kv-考慮采煤機與刮板機逆向運動時的修正系數，取Kv=2.05；

Ky-運輸方向及傾角系數，取Ky=0.99。

則：QG≥ 2.05×0.99×362=735t/h。

經計算，刮板輸送機裝機功率應選取800kW，需要配備Φ34×126mm的鏈條，選用SGZ764/2×400型刮板運輸機。

通過設計計算和配套選擇，采面選用ZY2800/10/24液壓支架、MG2×160/710-WD3采煤機和SGZ764/2×400運輸機（圖1）。

圖1 綜采工作面三機配套

2.3 設備優化布置

根據礦井生產系統，將煤流運輸布置在運輸巷，乳化液泵站、噴霧泵站、變壓器、開關等布置在軌道中巷靠近切眼段。

運輸主要擔負煤炭運輸任務，布置有其吊掛的電纜管線，并敷設供、排水管路各一趟。膠運順槽為矩形巷道，巷道頂部采用錨網梁聯合支護。

軌道中巷布置設備，將乳化液泵站、噴霧泵站、變壓器、開關等設備安放于設備列車，設備列車相互連接，并采用絞車隨著回采推進將設備列車向后牽引，從而達到設備整體推移的效果，提高自動化水平，同時兼有軌道和行人的用途。

圖2 綜采工作面設備布置圖

考慮到中巷布置設備列車，液壓管、電纜經中巷切眼口向兩邊分布，管線電纜需跨支架到電纜槽，采煤機運行至中巷口需穿過液壓管和電纜。因此，中巷切眼口采用一組特殊端頭支架，端頭支架頂梁下部配置管線槽，達到保護和牽引管線，防止煤機通過時損傷管線的效果。

3 綜采工作面安裝運行效果

綜采工作面按照設計安裝后，生產過程中的落煤、裝煤、運煤、支護工藝流程非常順暢，采面三機配套合理，各系統運行安全、穩定、可靠，各項監測數據正常，能夠達到礦井生產能力和各系統配套的目標。

4 結語

宏發煤礦綜采工作面考慮到礦井煤層和瓦斯治理要求，采用兩進一回的方式布置巷道，按照軌道中巷布置設備列車，運輸巷保障煤流運輸的要求進行設備選型，最終達到優化設計，保障安全生產的效果，為煤礦綜采生產提供了實踐經驗。