論綜采工作面采煤機截深截深與生產的關系

文/戚良礦，淮南礦業集團

振興煤炭行業，煤機要先行。我國作為世界第一的產煤大國，對高性能的煤機有著巨大的需求。采煤機作為煤炭行業所必須的煤機之一，有著其不可或缺的重要性，目前我國滾筒式采煤機的截深一般小于1m ，多數采用0.6m，大功率采煤機可取0.75m左右。在此大需求、高質量的要求下，我國煤機企業必須以提高產品質量、加大創新力量、擴大產品供應量為己任，大力促進我國煤機產業的發展，成為煤炭行業的堅強后盾。

1 截深與生產的關系

1.1 與頂板管理的關系

控頂距的大小直接關系到頂板下沉量的大小。若增大控頂距，頂板的下沉量隨之增大，當控頂距增大到使頂板下沉量達到頂板的破壞極限時，頂板就會斷裂。控頂方式一旦確定，綜采工作面決定控頂距大小的是采煤機截深，控頂距隨采煤機截深的增加而增大。所以，頂板下沉量也隨采煤機截深的加大而增加，采煤機截深越小，頂板下沉量越小，頂板也相對越穩定。

在頂板管理方面，空頂距越小，空頂面積越小，頂板越容易管理。煤層頂板由偽頂、直接頂和基本頂組成。直接頂和基本頂對支護設備的選型和工作阻力確定有決定性影響。直接頂主要表現在架前頂板的維護和管理上。對于中等穩定以下頂板，易于冒落，應采用較小截深；對于穩定以上頂板，頂板堅硬，不易冒落，則應采用較大截深。具體截深的選擇，主要看矩形無支護區頂板能支持多久而不冒落，要根據工作面地質條件和實際觀測記錄來確定。

1.2 與工作面生產能力的關系

截深與工作面生產能力、配套設備運輸能力和工作面推進速度間存在密切關系。截深越大，工作面生產能力越大，要求配套設備的運輸能力也就越大。如果配套設備運輸能力小，勢必影響工作面推進速度，造成頂板壓力顯現，導致煤壁片幫，影響工作面支護。長期惡性循環，將嚴重影響工作面生產，所以設備選型配套時要特別注意工作面生產能力和運輸能力相匹配，保持足夠的推進速度。

工作面生產能力按下式計算:

Q=HhVβ

式中，H為工作面采高；h為截深，mm；V為采煤機截割速度，；β為煤的密度。

可知，截深越大，生產效率越高，生產能力也相應地提高。

2 確定截深需要考慮的“三機”方面的因素

2.1 采煤機方面的因素

目前，我國采煤機都設計2種以上截深，電機功率多按截深630 mm裝備。采煤機的螺旋滾筒，既要割煤又要裝煤，滾筒的結構參數對綜采的割煤效率、塊煤產出率和裝煤效果有著決定性的影響，電機功率所轉化的工作力必須滿足滾筒切入煤壁所需的切削力、工作阻力以及牽引力。采煤機功率大小關系到刀齒沿滾筒徑向和軸向切入煤墻的厚度和寬度。采煤機功率越大，牽引力、切削力越大，截深相應也會提高。反過來，工作面截深增加，“三機”配套時必須加大采煤機功率。

2.2 液壓支架因素

工作面液壓支架推移行程決定截深范圍。工作面采煤機、液壓支架和刮板機之間配套關系如圖1。從圖1可看出，截深大致為采煤機滾筒寬度，而實際生產中截深是由液壓支架推移千斤頂行程決定的，與液壓支架、采煤機結構及安全幾何尺寸關系不很密切。

截深影響液壓支架的選型。液壓支架最大控頂距與最小控頂距的差值便是滾筒寬度，也就是截深。工作面截深一旦選定，液壓支架選型時，其工作阻力、支護控頂距便受到截深的影響。由于液壓支架的梁端距是個定值(一般為260～350mm)，若工作面截深增加，則最大控頂距增大，支架受力增大，支架設計時工作阻力必須相應增大。另一方面，工作面截深增大后，支架移架步距增大，頂板冒落面積增大，冒落矸石對支架掩護梁的沖擊載荷增大，只有通過增加支架的支護強度才得以解決。

3 截深確定舉例

某礦區是復合破碎型頂板，頂板易于冒落，截深不宜過大。通過不斷研究和實踐，最后確定合理的截深為630mm。

3.1 700mm截深效果

該礦區一煤礦首先采用截深為700mm。由于地質條件復雜，操作人員技術業務不熟練，特別是設備體積大，巷道寬度大，變形嚴重，轉載機推移困難，工作面推進速度慢，導致頂板壓力大，造成煤壁片幫、頂板冒落；液壓支架為整體頂梁結構，不能及時有效地支護頂板，造成惡性循環，影響了正常生產。

3.2 600mm截深效果

自2001年后，該集團選用了輕型綜采設備。該集團在第二對礦井建設時，選用的液壓支架為ZY4000-14/32型，截深為600mm，設備功率、體積變小，相應的巷道寬度由4.4m降到3.2m；同時液壓支架使用了伸縮梁，對片幫冒頂起到了很好的支護和控制作用，提高了生產能力。之后，支架又增加了護幫板，進一步加強了頂板管理效果。

3.3 630mm截深的確定

隨著綜采技術的發展，大功率、大運量設備的廣泛應用，該礦區普遍采用600mm截深綜采工作面，煤壁片幫程度仍然很大，需要經常拉超前架及時支護。從現場情況觀察分析，造成煤壁片幫的主要原因是:煤層自然條件、頂板壓力和斷層影響，受截深影響不是很大。為此，對液壓支架強度、截深進行了進一步地研究。經過近幾年的綜采生產實踐，在設備選型配套、截深選擇等方面不斷積累經驗。結合該礦區煤田賦存狀況，地質構造情況、綜采裝備及綜合機械化水平，最終確定該礦區綜采生產技術模式和合理截深:工作面巷道寬度一般不超過3.8m，液壓支架工作阻力不低于3800kN，采煤機截割電機功率不低于400kW，刮板機槽寬不低于730mm，電機功率不低于200kW，合理的截深為630mm。