綜采工作面中部設(shè)備“三機(jī)”配套設(shè)計(jì)探討

【摘要】研究探討綜采工作面采煤機(jī)、刮板機(jī)、支架等設(shè)備在工作面中部配套時(shí)的相互連接關(guān)系，對(duì)其相互連接配套尺寸的選取原理進(jìn)行詳細(xì)的論述。這些配套經(jīng)驗(yàn)對(duì)綜采設(shè)備的選型配套設(shè)計(jì)及綜采設(shè)備性能的開(kāi)發(fā)研究有一定的參考價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】綜采工作面；中部設(shè)備；“三機(jī)”配套設(shè)計(jì)

一、概述

綜采工作面設(shè)備配套設(shè)計(jì)主要是研究解決生產(chǎn)能力配套和安裝結(jié)構(gòu)配套兩方面的問(wèn)題。安裝結(jié)構(gòu)配套設(shè)計(jì)是要恰當(dāng)處理轉(zhuǎn)載機(jī)、皮帶機(jī)、刮板機(jī)、采煤機(jī)、支架等設(shè)備之間的相互連接關(guān)系，確定合理的配套尺寸，其中刮板輸送機(jī)、采煤機(jī)、支架的相互配套關(guān)系最為重要。工作面中部“三機(jī)”幾何關(guān)系配套設(shè)計(jì)就是要確定刮板機(jī)、采煤機(jī)和支架的相互配套尺寸，保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)不相互干涉，并使其配套設(shè)備的效能最大程度的發(fā)揮。

二、工作面中部“三機(jī)”幾何配套

工作面中部“三機(jī)”幾何配套尺寸主要指梁端距、鏟板間距、臥底量、過(guò)煤高度等，下面根據(jù)峰峰集團(tuán)多年來(lái)綜采設(shè)備選型配套設(shè)計(jì)實(shí)踐，對(duì)這些配套尺寸的選取確定原理作一些分析和探討。（1）梁端距支架頂梁前端至煤壁的距離。梁端距的大小的選取在中部配套中起到很重要的作用，過(guò)大易造成頂梁前端片幫、冒頂，過(guò)小會(huì)造成采煤機(jī)滾筒割打頂梁。梁端距的大小合理沿取值主要依據(jù)煤的軟硬程度、梁端頂板冒落情況、地板沿向起伏變化情況及采高等因素綜合考慮。若煤硬、頂板不易冒落、地板起伏大、采高大，梁端距可以取值大一點(diǎn)。反之，應(yīng)取值小一點(diǎn)。一般情況下，在支架工作高度范圍內(nèi)，在保證采煤機(jī)滾筒不割打頂梁的情況下，應(yīng)使其取值小一些，以利于梁端頂板的維護(hù)。特殊情況下，如遇到煤極軟、頂板極易冒落的地質(zhì)條件，還可取消梁端距，使頂梁前端直接抵住煤壁，以便有效的防止片幫、冒頂發(fā)生。梁端距一般取值在300mm左右。（2）鏟板間距。采煤機(jī)滾筒截齒至刮板機(jī)鏟板之間的距離。鏟板間距的合理取值主要依據(jù)煤的軟硬程度和地板沿走向起伏變化情況等情況綜合考慮。過(guò)大易造成采煤機(jī)滾筒裝煤困難；過(guò)小易造成采煤機(jī)滾筒割打鏟板。一般情況下，在保證采煤機(jī)滾筒不割打鏟板、采煤機(jī)搖臂在機(jī)頭（尾）過(guò)渡槽不與刮板機(jī)槽幫干涉的情況下，應(yīng)盡量取小值，以利于提高裝煤效果和保持設(shè)備尺寸的緊湊性。鏟板間距一般取值在80～250mm之間。（3）臥底量。采煤機(jī)搖臂下擺極限位置時(shí)，刮板機(jī)底面至滾筒最下截齒尖的垂直距離。臥底量取值的大小主要影響工作面機(jī)頭、機(jī)尾煤墻三角煤的割透情況和適應(yīng)地板不平的狀況。臥底量越大越有利于割透機(jī)頭、機(jī)尾煤墻三角煤和適應(yīng)地板不平的狀況。一般情況下，在采煤機(jī)結(jié)構(gòu)允許的情況下，制造廠家應(yīng)設(shè)計(jì)使臥底量盡量大一些。臥底量一般取值在80～200mm之間。（4）采煤機(jī)過(guò)煤高度。刮板機(jī)中板上面至采煤機(jī)底腹面的高度。采煤機(jī)過(guò)煤高度的設(shè)計(jì)主要是保證大塊煤和矸石順利通過(guò)。其取值主要依據(jù)煤的軟硬程度和配套設(shè)備情況。一般情況下，在滿足采煤機(jī)設(shè)計(jì)尺寸的要求下，過(guò)煤高度取值應(yīng)大一些，以利于大塊煤和矸石的通過(guò)。過(guò)煤高度一般取值在800mm左右。（5）后放煤高度。后刮板機(jī)中板到支架后尾梁的高度。后放煤高度的設(shè)計(jì)主要是保證后部放出的大塊煤、矸石順暢通過(guò)及保證后部刮板機(jī)故障情況下后部有一定的維修工作空間。一般情況下后放煤高度取值應(yīng)盡量大一些。后放煤高度一般取值在1000mm以上。（6）工作面行人空間。指工作面內(nèi)保證行人、工作的最小空間。在支架結(jié)構(gòu)尺寸和配套要求允許的情況下，該取值應(yīng)盡量大一點(diǎn)以保證工作面工作、行人空間。四柱支架工作面工作，行人空間在前后排立柱中間，要求前排立柱與電纜槽有一定間距以防立柱與電纜槽干涉。工作面行人空間一般取值在600mm以上，四柱支架前排立柱與電纜槽的間距取值一般在100mm左右。（7）中心偏差值。采煤機(jī)中心線與刮板機(jī)中心線的偏差值。為了保證采煤機(jī)在刮板機(jī)順利行走，確保采煤機(jī)的橫向穩(wěn)定性，要求在配套設(shè)計(jì)中采煤機(jī)重心與刮板機(jī)重心盡量重合，即兩中心偏差值越小越好。中心偏差值一般取值在60mm左右。（8）伸縮梁行程。指頂梁前伸縮梁行程。伸縮梁行程主要依據(jù)配套采煤機(jī)滾筒截深的大小來(lái)選取。一般情況下要與截深線相一致，并稍大一點(diǎn)為好，以利于破碎頂板的及時(shí)超前支護(hù)，更好的維護(hù)煤壁機(jī)道。對(duì)截深為600mm的滾筒，伸縮梁行程一般取值700mm左右。（9）工作面采高。對(duì)普通綜采，采高確定主要依據(jù)煤層厚度選取；對(duì)放頂煤綜采采高的選取一是要考慮支架內(nèi)有合適的工作高度空間，二是考慮合適的采放比。放頂煤綜采采高一般取值在2300mm左右。

三、工作面中部“三機(jī)”幾何配套實(shí)例

油房渠煤礦在開(kāi)采4102、4103、4104等工作面時(shí)，根據(jù)上述配套原理，進(jìn)行了工作面設(shè)備選型，達(dá)到了很好的實(shí)踐效果。三機(jī)配套設(shè)備型號(hào)：采煤機(jī)：MG500/1140—WD，支架：ZY10000/19/38，刮板機(jī)：SGZ900/1050。三機(jī)配套尺寸：梁端距：272；臥底量：70；鏟板間距：150；中心距：60；采高：1900～3800。

四、綜采設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀及存在問(wèn)題

綜采設(shè)備的配套包括設(shè)備的成套性和配套性，就成套性，雖然我國(guó)綜采設(shè)備單機(jī)制造形式體現(xiàn)的，但國(guó)家對(duì)不同類(lèi)型、規(guī)格、系列產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的標(biāo)準(zhǔn)是統(tǒng)一的。綜采采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)“三機(jī)”成套配置，統(tǒng)一編號(hào)，現(xiàn)已公布200套。各制造廠家單機(jī)都有明確的機(jī)型和三機(jī)配套圖。綜采設(shè)備的配套涉及范圍廣、包含內(nèi)容多、環(huán)節(jié)要求細(xì)、專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，需要設(shè)計(jì)、制造、煤礦三方密切配合，精心策劃才能做到配套性能好。國(guó)家規(guī)定的“三機(jī)”成套方案只是原則規(guī)定，范圍及項(xiàng)目?jī)?nèi)容不全，特別是工作面條件復(fù)雜，需要綜合分析，方案對(duì)比，才能確定設(shè)備規(guī)格型號(hào)。綜采設(shè)備發(fā)展現(xiàn)狀與亟待解決的問(wèn)題：（1）國(guó)內(nèi)煤機(jī)產(chǎn)品大型化、多樣化、系列化，目前已研制成功適合于大采高、薄煤層，圍巖“三軟”“三硬”等多種條件下的綜采成套設(shè)備。配套性好，應(yīng)用廣泛。（2）綜采設(shè)備成套性有待完善。如端頭支架、大傾角支架防倒，防滑裝置技術(shù)水平不高。刮板機(jī)、帶式輸送機(jī)啟動(dòng)及工作面通訊、信號(hào)自動(dòng)化控制技術(shù)薄弱。（3）選型計(jì)算理論基礎(chǔ)研究有待提高。液壓支架架型和工作阻力的確定依據(jù)性差。計(jì)算方法很多，結(jié)果差別很大，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果難以量化分析。配置投入經(jīng)濟(jì)難以預(yù)測(cè)。綜采設(shè)備的性能及狀態(tài)沒(méi)有可靠的測(cè)試方法。（4）國(guó)家公布的綜采設(shè)備配套匹配方案，僅有工作面“三機(jī)”的規(guī)格型號(hào)、適用范圍、生產(chǎn)能力等內(nèi)容，其他配套設(shè)備、控制設(shè)備都未說(shuō)明，選型配套方案需進(jìn)一步補(bǔ)充完善。（5）綜采生產(chǎn)能力配套尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)范的確定方法。不同的方法確定的生產(chǎn)能力差別很大。生產(chǎn)能力應(yīng)從礦井運(yùn)輸、供電系統(tǒng)等全面計(jì)算、驗(yàn)核，綜采工作面要根據(jù)礦井生產(chǎn)能力，工作面幾何參數(shù)及回采工藝合理確定采煤機(jī)生產(chǎn)能力，最后綜合各方面因素核定工作面刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)和帶式輸送機(jī)的輸送能力。（6）多數(shù)煤礦企業(yè)綜采配套技術(shù)能力較低，尚未達(dá)到先進(jìn)、合理，經(jīng)濟(jì)可靠的綜采配套目標(biāo)要求?，F(xiàn)場(chǎng)管理需嚴(yán)格按配套技術(shù)要求安裝，使用設(shè)備，采煤、運(yùn)輸和支護(hù)工藝需堅(jiān)持按整改循環(huán)作業(yè)，采煤機(jī)過(guò)載、刮板輸送機(jī)、液壓支架推移步距或大或小等配套方面的問(wèn)題的存在，造成工作面不能均衡生產(chǎn)，事故多，綜采生產(chǎn)能力不足。（7）綜采配套較薄弱的環(huán)節(jié)是工作面兩端頭，工作面中間架，過(guò)渡架及端頭架的聯(lián)合支護(hù)，采煤機(jī)自開(kāi)缺口及臥底量，運(yùn)輸設(shè)備轉(zhuǎn)載及安全通道都存在裝備可靠性及配套布置問(wèn)題。

五、結(jié)語(yǔ)

工作面中部“三機(jī)”幾何配套尺寸確定的合理與否，對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行、設(shè)備各自性能的發(fā)揮和相互協(xié)作性能的發(fā)揮影響很大，峰峰集團(tuán)就曾因?yàn)榱憾司?、臥底量、鏟板間距及后部放煤高度選取不當(dāng)，致使采煤機(jī)滾筒割打支架頂梁、鏟板，機(jī)頭機(jī)尾煤墻割不透，后部放落的大塊煤將尾梁側(cè)板拌壞等現(xiàn)象發(fā)生，嚴(yán)重影響工作面安全生產(chǎn)。通過(guò)多年的綜采生產(chǎn)實(shí)踐，冀中能源集團(tuán)公司在綜采設(shè)備的選型配套設(shè)計(jì)摸索了一些成功經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)對(duì)其他綜采設(shè)備的選型配套設(shè)計(jì)及綜采設(shè)備開(kāi)發(fā)研究有一定參考價(jià)值。