論綜采工作面三機合理化配套

吳金燈

摘 要：綜采工作面三機合理的選型配套是關系煤礦安全生產，提高綜采工作面生產能力，實現高產高效的一項非常重要的工作，本文將從綜采工作面三機合理配套、正確選型、理論計算等方面進行探討。

關鍵詞：三機配套;液壓支架;采煤機;刮板輸送機;選型;配套

概述：綜合機械化采煤工作面“三機”設備由滾簡液壓支架、采煤機、刮板輸送機組成。這些機械設備不是孤立的“單機”，而是在結構上相互配合和聯系，作業上需要協調和配合，且具有較強的配套要求和較高的可靠性要求。選型不當會導致設備不配套、生產效率低、經濟效益差、甚至會互相干涉影響安全生產。正確的選型配套是將液壓支架、采煤機、刮板輸送機以及各種相對獨立的機械合理地組合在一起，使其在工藝過程中協調工作，整體發揮設備效能，大大降低綜采設備的投入和運營成本，有效提高生產效率，是高產、高效、經濟和安全的前提和保證。

1、三機配套的原則

工作面三機的選型與配套是實現工作面年產目標的重要基礎，根據礦井生產能力，結合煤層附存及地質條件，在設備選型配套中應遵循以下基本原則：

（1）主要設備的技術性能不僅要滿足產能而且應有一定的富余度，設備的協調配合應科學合理，使其發揮最佳性能。

（2）滿足生產能力要求。綜采設備的能力應以工作面生產能力為基礎，釆煤機生產能力要與綜釆工作面的生產任務相適應，刮板輸送機的輸送能力應大于釆煤機的生產能力;采煤機、刮板輸送機、運巷皮帶輸送機的生產能力一般按工作面生產能力分別乘以系數 1.2、1.3、1.4來確定。液壓支架的移架速度應與釆煤機的牽引速度相適應。

（3）刮板輸送機的結構形式及附件必須與釆煤機的結構相匹配，如釆煤機的牽引機構、行走機構、托纜裝置等，輸送機的中部槽連接耳應與液壓支架的推移連接頭的間距和連接結構相匹配;釆煤機的釆高范圍與液壓支架的最高和最低狀態尺寸相適應，而其截深應與液壓支架推移步距相適應。

（4）安全操作和工作方便方面。工作面無立柱的空間越小越好，液壓支架前柱與電纜槽之間必須留有間隙150～240mm安全距離，以防止移架后支架前柱與電纜相碰和保證操作工人人身安全。梁端距一般為150～300mm以防止滾筒切割頂梁，在開采仰俯采煤層且為有伸縮梁液壓支架時可適當放長，但不宜超過500mm;推移千斤頂行程應比采煤機截深大100～200mm，保證過煤高度250～350mm 以便煤流能順利從底托架下通過;當煤層傾角大于16°時，液壓支架必須帶防倒防滑及調架裝置。

2、液壓支架的選型

液壓支架是綜采工作面主要設備之一，支架的選擇直接關系到工作面的安全生產和高產高效的實現，支架的選擇必須符合下列條件：1）穩定性好、可靠性高、故障率低、壽命長，2）支撐高度范圍大;3）支護強度滿足頂板壓力要求。選型之前，必須確定工作面的煤層附存條件、頂底板條件及采區的地質條件.然后依據頂板類級選取架型。

主要參數的選擇：

（1）支護強度的確定（工作阻力）

支架工作阻力計算如下：

F=8HRgS

式中，F為支架所需要的工作阻力，單位KN; H為工作面煤層平均采高; R為頂板巖石容重，g為重力系數，S為支架最大支護面積。

（2）最大、最小高度：主要依據工作面采高來確定，最大高度應高于最大采高200mm以上，最小高度應低于最小采高200mm米以下，同時考慮底板是否碹底，要留有足夠的過機高度200mm以上。

3、采煤機的選型

采煤機是工作面完成破煤、裝煤的設備，其機型應根據工作面煤層采高范圍、煤層傾角、煤質硬度、計劃產量、每刀生產能力等因素進行合理選擇。采煤機實際生產能力要大于工作面設計生產能力10%-20。

采煤機平均生產能力計箅：

Qm=60HBVrC，

式中，Qm為正常條件下采煤機的平均生產能力，t/h;H為工作面平均采高;B為采煤機滾簡截深;V為采煤機正常割煤時平均牽引速度，m/min;r為煤的密度;C為工作面回采率。

主要參數的選擇：

（1）采高：采煤機的采高范圍應包含煤層的采高范圍，也就是采煤機最小采高要小于煤層最小采高，采煤機最大采高要大于煤層最大采高，采煤機滾筒直徑應小于或等于煤層最大采高的2/3，并保證滾筒在刮板機機頭和機尾處臥底量在100mm～150mm之間。

（2）截深：采煤機的截深有標準尺寸，主要依據煤層厚度、煤質軟硬、頂板巖性選擇。但由于液壓支架的移架步距不能太大，否則會造成頂板的局部離層、垮落，所以截深不可選擇太大，目前礦務局一般采用600mm（年產100萬噸以下）和800mm兩種。

（3）裝機功率：采煤機需要配備的電動機功率，取決于煤質硬度和煤層開采厚度，總裝機功率的大小與產能成正比，同時考慮能耗系統，一般能耗系統按0.6～0.8選取。采煤機的裝機功率計算：

P=60KbBHVmrHw

式中，P為采煤機裝機功率，KW;Kb為備用系數，取1.3～1.5，B為采煤機滾簡截深;H為工作面平均采高;Vm為采煤機最大割煤速度，m/min;r為煤的密度;Hw為采煤機單位能耗，KW·h/t。

4、刮板輸送機的選型

刮板輸送機是負責將煤炭運出工作面切眼，同時作為采煤機行走的軌道和液壓支架前移的支點，主要是依據產量來確定運力，同時應綜合考慮其他因素.以確定刮板機的型號和結構。

刮板輸送機選型計算：

Qc=KcQm

式中，Qc為刮板輸送機能力，t/h;Kc為采煤機割煤不均衡系統，通常取1.2，Qm為采煤機最大割煤能力，t/h。

主要參數的選擇：

（1）運輸能力：刮板輸送機的輸送能力一般選為采煤機最大生產能力的1.2倍。

（2）鏈子的結構形式：中雙鏈輸送機較邊雙鏈輸送機具有更高的運行可靠性，應優先考慮;鏈條數目應根據刮板鏈的質量來確定，刮板鏈的強度應按惡劣工況和滿載工況進行驗算。

（3）機頭、機尾和中部槽：刮板機機頭、機尾和中部槽不能太高，如果太高則采煤機滾筒臥底量不夠，造成裝煤效果不好，兩端底板三角煤割不透。鏟煤板要向下扎，鏟刃要有較大斜面，保證硬幫浮煤能裝干凈，推刮板機時不易造成漂底。

5、結語

綜采工作面三機合理化配套選型是一項復雜的系統工程，涉及地質學、巖石力學、采礦學、機電等多門學科，目前的選型設計還是以“經驗類比”為主。雖然基本上能滿足生產需要.但在某些環節上還存在著不合理現象，因此必須對綜采工作面的情況進行綜合分析，方案對比，才能選擇出一套最合理的方案，更好地服務于礦井安全生產。

參考文獻：

[1]呂光明 綜采工作面設備配套技術發展與配套方案完善.

[2]武同振.綜采綜掘高檔普采設備選型配套圖集[M].徐州：中國礦業大學出版社.