51408放頂煤工作面回采設備選型核驗研究

韓志君(霍州煤電呂臨能化龐龐塔煤礦， 山西 臨縣 033200)

1 前言

某礦井514采區5號煤層厚度為10.31～19.31m，平均14.68m，采用走向長壁綜采分層放頂煤采煤法，分兩層開采。上分層厚度7.36～9.30m，下分層厚度5.65～7.52m；上分層平均厚度7.4m，機采高度2.4m，放頂煤厚度5.0m，采放比1∶2.083。5號煤層含夾石1～3層，夾石厚0.15～0.60m，一般小于0.50m，屬結構簡單- 中等，為特厚煤層；傾角16°～23°，一般約20°。

煤層直接頂為砂巖、泥巖，厚度1.03～5.02m，平均2.15m，巖性為深灰- 灰黑色，含植物化石，質較軟，屬軟弱- 半堅硬巖石。根據鉆孔采樣試驗，頂板為泥巖時，抗壓強度40～60MPa，平均49.80MPa；抗拉強度1.50～4.00MPa，平均2.70MPa；抗剪內摩擦角34°27′～38°31′，內聚力4.40～9.70MPa，平均7.10MPa。基本頂為中細粒、中粗粒砂巖，厚度7.45～16.27m，平均11.7m，巖性為灰白色，質硬，裂隙發育，成分主要以石英為主，屬半堅硬～堅硬巖石。

目前514采區正在回采51404工作面，掘進51408運輸巷道、回風巷道，采用走向長壁綜采放頂煤一次采全高采煤法，采用前、后部刮板輸送機運煤，全部垮落法控制頂板。現有設備：MG300/730- WD型電牽引采煤機，ZF8000/22/35型液壓支架、ZFG8000/22/35型過渡液壓支架、ZTZ11000/22/33F(A)型端頭液壓支架，前、后刮板輸送機型號為SGZ- 730/160×2，轉載機型號為SZZ/764/132，破碎機型號為PLM1000。設備運行平穩，設備之間匹配良好，運輸能力也滿足使用要求。為了更好的回采51408工作面，對工作面的采煤機、刮板運輸機進行選型核驗，保障工作面的正常生產。

2 工作面設備選型檢驗

2.1 工作面采煤機

1)采煤機平均牽引速度

(1)

式中：Vc——正常條件下割煤時采煤機平均牽引速度，m/min；

n——采煤機日進刀數，刀；

L——工作面長度，m；

L1——進刀長度，m；取30m;

T——工作面生產班時間，取18h；

t1——每循環進刀時間，h；

K——采煤機開機率，50%～80%，設計取50%。

工作面日進刀數為

(2)

式中：n——工作面日進刀數，個；

Q年——工作面年設計產量，t/a；

B——機采煤厚占總煤厚的百分比，%；

330——年工作天數，天；

K——不均衡系數，0.90～0.95；

Q刀——工作面一刀產量，t/刀。

工作面每進一刀產量為[1]

Q刀=B×H×L×C×r

(3)

式中：Q刀——工作面一刀產量，t/刀；

B——采煤機滾筒截深，m；

H——平均割煤厚度，m；

L——工作面長度，m；

C——工作面煤的采出率，%；

r——煤的密度，t/m3。

代入計算得出，n=900 000×0.22/(330×0.6×3.3×118×0.93×1.47×0.90)=2.1，考慮正規循環取3個。

因此，Vc=3(118-30)/[(18×0.5-3×0.4)×60]=0.56m/min。

2)采煤機平均生產能力

Qm=60H×B×Vc×r×C

(4)

式中：Qm——正常條件下采煤機平均生產能力，t/h；

H——工作面煤層機采厚度，m；

B——采煤機滾筒截深，m；

Vc——正常條件下割煤時采煤機平均牽引速度，m/min；

r——煤的密度，t/m3；

C——工作面采出率，%。

代入計算得出，Qm=60×3.3×0.6×0.56×1.47×0.93=90.95t/h。

3)采煤機裝機功率

P=60Kb×B×H×Vmax×r×Hw

(5)

(6)

式中：P——采煤機裝機功率，kW；

Kb——備用系數，1.3～1.5；

B——采煤機滾筒截深，m；

H——工作面煤層平均采高，m；

r——煤的密度，t/m3；

Hw——采煤機單位能耗，kW·h/t，設計取0.7；

Vmax——采煤機最大割煤速度，m/min；

Kc——采煤機割煤速度不均衡系數，1.2～1.5；

V——采煤機平均割煤速度，m/min。

計算得出，P=60×1.4×0.6×3.3×1.3×0.56×1.47×0.7=125kW。

采煤機具體特征見表1。結合目前國內安全高效采煤工作面設備配置，現有的MG300/730- WD型采煤機滿足設計要求。

表1 采煤機技術特征表

2.2 工作面刮板輸送機

1)前部刮板輸送機運輸量

一次采全高刮板輸送機及放頂煤工作面前部刮板輸送機，同時滿足下列公式[2]，并取大值。

Q運1≥K1×K2×K3×Qm

(7)

Q運2≥K×Qmax

(8)

(9)

式中：Q運1——刮板輸送機運輸能力，t/h；

Qm——采煤機平均生產能力，t/h；

K1——輸送機裝載不均衡系數，1.5；

K2——采煤機與刮板輸送機同向運行時的修正系數；

Ve、Vc——刮板輸送機鏈速和采煤機平均割煤速度，方向相同時取“-”,相反取“+”；

K3——煤層傾角及運輸方向的系數，取0.9；

K——能力富裕系數，取1.2。

Q運1≥1.5×[1.1/(1.1±0.56)]×0.9×90.95≥250

Q運2≥1.2×250≥300

2)放頂煤工作面后部刮板輸送機輸送量

Qf=60Hf×B×m×r×Cf(1+Cg)×Vf

(10)

式中：Qf——工作面平均放頂煤能力，t/h；

Hf——綜放工作面平均頂煤厚度，m；

B——采煤機滾筒截深，m；

m——放煤步距與采煤機截深之比；

Cf——頂煤采出率，%；

Cg——放出頂煤的含矸率，%；

Vf——沿工作面平均放煤速度，m/s。

Qf=60×11.92×0.6×1×1.47×0.93×(1+0.03)×0.56=338t/h

后部刮板輸送機運輸能力為

Q運≥Kf×K3×Qf

(11)

式中：Q運——后部刮板輸送機運輸能力，t/h；

Kf——放煤流量不均衡系數，取1.8；

K3——煤層傾角及運輸方向的系數，取0.7。

Q運≥1.8×0.7×338≥426

已有的刮板輸送機參數見表2。設計5號煤層工作面選用礦方已有的SGZ730/160×2型可彎曲刮板輸送機，滿足要求。

表2 刮板輸送機技術特征表

2.3 順槽轉載機

順槽轉載機的轉載能力為

Qz=KzQc

(12)

式中：QZ——轉載機輸送機能力，t/h；

KZ——轉載機富余系數，1.20；

QC——刮板輸送機能力，426t/h。

則QZ=1.20×426=511t/h

轉載機技術特征見表3。設計利用現有1臺SZZ/764/132型橋式轉載機可滿足本次設計的要求。

表3 轉載機技術特征表

順槽破碎機的破碎能力也應不小于工作面的生產能力，并與刮板轉載機相配套，利用現有1臺PLM1000型破碎機，具體特征見表4，能滿足本次設計的要求。

表4 破碎機技術特征表

2.4 順槽可伸縮帶式輸送機

順槽膠帶輸送機要與工作面推進長度相適應，每小時運量應與工作面生產能力相匹配，選用可伸縮帶式輸送機見表5。51408工作面順槽選用1部DSJ100/100/2×90型號的可伸縮帶式輸送機可滿足本次設計的要求。

表5 可伸縮帶式輸送機技術特征表

3 結論

在以51408放頂煤工作面為研究背景，通過對工作面回采設備進行了選型核驗，工作面回采設備選型符合工作面的生產能力，能夠保證工作面的安全生產。