礦井綜采工作面設(shè)備配套技術(shù)探討

一、綜采工作面設(shè)備配套范圍、原則與方案

1．工作面設(shè)備配套范圍。多年來，綜采工作面設(shè)備配套是工作面采煤機(jī)、液壓支架、刮板輸送機(jī)三機(jī)配套，范圍包括生產(chǎn)能力配套，設(shè)備性能配套及三機(jī)結(jié)構(gòu)配套三個方面。但綜采工作面生產(chǎn)、供電主、輔運(yùn)輸又涉及礦井系統(tǒng)的各個方面，范圍比較廣，僅考慮三個方面的內(nèi)容是不夠的，綜采設(shè)備配套的范圍應(yīng)包括以下五個方面，并以此形成完整系統(tǒng)的配套方案，適應(yīng)綜采技術(shù)發(fā)展的需求。（1）生產(chǎn)能力配套；（2）設(shè)備性能配套；（3）綜采設(shè)備“三機(jī)”配套；（4）綜采電氣配套；（5）綜采工藝配套。

2．綜采生產(chǎn)能力配套。綜采生產(chǎn)能力采煤機(jī)落煤能力，刮板輸送機(jī)能力要大于采煤機(jī)能力，液壓支架移架速度要大于采煤機(jī)牽引速度。因此，確定采煤機(jī)能力十分重要，主要根據(jù)工作面所需能力，煤層貯存條件、開采條件及工藝方式等因素計(jì)算核定。（1）每一刀的產(chǎn)量。工作面形成后，設(shè)備配套就緒，采煤機(jī)每進(jìn)一刀產(chǎn)量計(jì)算：Q=BHLCr（t）。（2）平均牽引速度計(jì)算。工作面每進(jìn)一刀產(chǎn)量確定后，即可根據(jù)年產(chǎn)量、日產(chǎn)量要求計(jì)算每日進(jìn)刀數(shù)，日推進(jìn)量也相繼確定，而決定采煤機(jī)的平均牽引速度可按下式計(jì)算：V=■。（3）采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力計(jì)算：Q1=60VHBr.J（t/h）。（4）所需刮板輸送機(jī)能力。刮板輸送機(jī)能力應(yīng)在采煤機(jī)實(shí)際生產(chǎn)能力基礎(chǔ)上，考慮各方面因素確定。Q2=Q1×K1×K2×K3。（5）刮板輸送機(jī)能力。Q3=3600FPrVm(t/h)。如刮板輸送能力Q3大于所需刮板輸送機(jī)Q2，即滿足要求，否則要選較大能力的刮板輸送機(jī)。（6）順槽運(yùn)輸能力確定。綜采運(yùn)輸順槽轉(zhuǎn)載機(jī)輸送能力要大于工作面刮板輸送機(jī)能力，破碎機(jī)能力和出入料口煤塊幾何尺寸，可伸縮帶式輸送機(jī)能力，要從里到外順次大于前級輸送機(jī)能力，可伸縮帶式輸送機(jī)能力應(yīng)大于工作面刮板輸送機(jī)能力的20％～25％。

3．綜采設(shè)備性能配套。綜采設(shè)備采、運(yùn)、支護(hù)三方面性能相互配合、制約，只有充分發(fā)揮設(shè)備效能，才能保證設(shè)備安全正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這需要通過對各類設(shè)備的性能及特點(diǎn)研究分析，確定其性能配套的要素，進(jìn)行必要的調(diào)整和改進(jìn)，使其相互之間性能匹配。（1）采煤機(jī)底托架的型式，規(guī)格參數(shù)與刮板輸送機(jī)的中部槽，擋煤板、鏟煤板與滾筒無干涉，導(dǎo)向管與采煤機(jī)導(dǎo)向套間隙應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，強(qiáng)度相適應(yīng)。（2）采煤機(jī)自開缺口的搖臂長度與刮板機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾長度相適應(yīng)，為適應(yīng)左、右工作面的不同要求，刮板輸送機(jī)盡量采用機(jī)頭、機(jī)尾裝置幾何尺寸一樣的短結(jié)構(gòu)。（3）采煤機(jī)牽引機(jī)構(gòu)與刮板輸送機(jī)之間的齒合方式及強(qiáng)度相適應(yīng)。（4）采煤機(jī)臥底深度要求與辦公輸送機(jī)機(jī)頭與機(jī)尾高度相適應(yīng)，刮板輸送機(jī)在機(jī)頭、機(jī)尾設(shè)置長度盡量長，并有可靠的定位裝置。（5）當(dāng)刮板輸送機(jī)在水平方向和垂直方向彎曲至最大設(shè)計(jì)角度時，無鏈牽引采煤機(jī)應(yīng)能正常齒合牽引。（6）刮板輸送機(jī)電纜槽應(yīng)能使采煤機(jī)卷電纜裝置順利通過，無卡滯、跳槽及傾倒現(xiàn)象。（7）液壓支架底座和推移裝置與刮板輸送機(jī)各部位連接及推移方式推移步距要略大于采煤機(jī)滾筒截深，拉架力要適度大于推溜力，連接部位可靠，強(qiáng)度符合要求。（8）液壓支架的移架速度要大于采煤機(jī)牽引速度，其液壓系統(tǒng)的流量要大于200L/min。（9）采煤機(jī)割煤時，液壓支架梁端距不得超過規(guī)定值，如為四連桿機(jī)構(gòu)的液壓支架，其梁端距水平位移量在支架使用高度范圍內(nèi)不得大于80mm。（10）液壓支架、刮板輸送機(jī)的防滑，防傾倒性能與煤層傾角大小相適應(yīng)，盡量擴(kuò)大綜采設(shè)備的適應(yīng)傾角。（11）采煤機(jī)的采高與液壓支架的支護(hù)范圍要完全滿足煤層變化范圍，不得出現(xiàn)達(dá)不到采高范圍或割底、割頂現(xiàn)象。（12）刮板輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)的搭接長度和高度要符合尺寸，不得拉回煤。（13）轉(zhuǎn)載機(jī)和可伸縮帶式輸送機(jī)的移挪盡可能采用帶式輸送機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)整體自移裝置。

4．綜采設(shè)備“三機(jī)”配套方案。根據(jù)綜采工作面設(shè)計(jì)及生產(chǎn)能力配套，設(shè)備性能配套，結(jié)構(gòu)尺寸配套即可確定綜采工作面配套方案。“三機(jī)”配套尺寸要求：（1）從配套安全角度出發(fā)，支架前柱到煤壁的無立柱空間寬度尺寸越小越好，主要控制量是煤壁與擋煤板空距和前柱與電纜槽間距。但二者與無立柱是制約關(guān)系，要合理確定。（2）為防止移架后支架前柱與電纜相碰和保證采煤機(jī)司機(jī)安全前柱與電纜槽之間必須留有150～200mm的間距。（3）為防止采煤機(jī)在輸送機(jī)彎曲段工作時滾筒切割鏟煤板，煤壁與鏟煤板間隙應(yīng)為50～100mm。（4）液壓支架梁端距符合設(shè)計(jì)要求，梁端距確定要合適，不宜過小。（5）推移千斤頂行程要比采煤機(jī)截深大50～100mm以便于調(diào)直刮板輸送機(jī)和煤壁。（6）支撐護(hù)式支架前后立柱間的距離不得小于500mm，操作閥裝置不得占用人行道，也不得有其他影響人行通過的凸出物。（7）采煤機(jī)落山側(cè)最突出部分與刮板輸送機(jī)電纜槽的最小間隙應(yīng)為30～50mm。（8）過煤高度要大于250～300mm以保證煤順利從采煤機(jī)底托架通過。（9）采煤機(jī)機(jī)身距支架頂梁的間隙為過機(jī)高度，一般不小于200～300mm。（10）工作面兩端頭的人行道必須大于700mm。（11）液壓支架使用高度范圍內(nèi)通風(fēng)斷面應(yīng)滿足工作面風(fēng)量、風(fēng)速要求。（12）運(yùn)輸順槽運(yùn)輸設(shè)備間的配套尺寸關(guān)系及設(shè)備布置，應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)條件和設(shè)備性能逐一確定，以保證綜采設(shè)備的配套性能。

5．工作面電氣配套。（1）供電網(wǎng)絡(luò)。綜采供電系統(tǒng)為變壓器禁止中性點(diǎn)接地系統(tǒng)，主要由移動變電站、低壓防爆開關(guān)、性能良好的電機(jī)及多種屏蔽橡套電纜組成。供電網(wǎng)絡(luò)應(yīng)為雙電源供電。（2）電氣保護(hù)。綜采電氣保護(hù)分為供電網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和設(shè)備電機(jī)保護(hù)兩個部分，網(wǎng)絡(luò)主要通過高壓配電開關(guān)，移動變電站及饋電開關(guān)等實(shí)現(xiàn)過流、漏電、接地三大保護(hù)，保護(hù)裝置大都實(shí)現(xiàn)了微機(jī)PLC智能控制，保護(hù)整定程序設(shè)定，動作靈敏可靠。（3）檢測控制。綜采移動變電站，高低壓開關(guān)、采煤機(jī)、乳化液泵站及液壓支架都配備了在線檢測、監(jiān)控裝置、可直接掌控設(shè)備的性能和運(yùn)行參數(shù)、合理使用設(shè)備。（4）自動控制。目前，國內(nèi)部分單機(jī)可實(shí)現(xiàn)自動控制，但整體仍處于通訊、信號控制，輸送機(jī)開停閉鎖電氣控制的初級水平，新型的微機(jī)控制裝置可對設(shè)備的開停狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)方集控檢測，但綜采設(shè)備整體控制自動化程度低，產(chǎn)品也不夠成熟。（5）自動化系統(tǒng)功能。一是連鎖功能。系統(tǒng)必須具有急停閉鎖功能。采煤機(jī)與噴霧泵實(shí)現(xiàn)聯(lián)動。供電系統(tǒng)與瓦斯監(jiān)控系統(tǒng)閉鎖。為保證系統(tǒng)的靈活性，系統(tǒng)應(yīng)有4種控制方式：自動控制方式、人工就地控制方式、檢修控制方式、點(diǎn)動控制方式。無論系統(tǒng)在什么情況，必須保證現(xiàn)場人員擁有緊急停車權(quán)，防止發(fā)生事故。二是控制功能。通過主控計(jì)算機(jī)能實(shí)現(xiàn)對工作面所有生產(chǎn)設(shè)備的全面控制，啟動工作面生產(chǎn)自動控制程序，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動化運(yùn)行。對工作面生產(chǎn)設(shè)備的控制功能有：單設(shè)備啟停功能，順序開機(jī)功能，順序停機(jī)功能，啟停煤機(jī)采煤自動化功能。

二、設(shè)備配套管理

（1）綜采配套是綜采設(shè)備前期管理的重要環(huán)節(jié)，要將綜采配套納入綜采設(shè)備計(jì)算、選型、采購、安裝、使用、維護(hù)全過程管理，制定綜采配套管理制度，明確責(zé)任部門，職責(zé)和程序流程。（2）對綜采設(shè)備實(shí)行配套管理，由機(jī)電部門根據(jù)煤礦機(jī)械化發(fā)展目標(biāo)和煤層地質(zhì)條件，編制綜采設(shè)備成套裝備方案及系列標(biāo)準(zhǔn)，并成立成套設(shè)備技術(shù)檔案，財務(wù)部門在固定資產(chǎn)項(xiàng)下列賬，對綜采設(shè)備折舊、維修、管理費(fèi)用核定定額。原則上不得破套調(diào)撥設(shè)備。（3）綜采設(shè)備采用成套招標(biāo)形式采購，由供應(yīng)部門牽頭，機(jī)電部門，使用單位，邀請技術(shù)高、質(zhì)量好的廠家，按照公平、公正、公開的原則，確定設(shè)備規(guī)格型號和廠家。共同制定配套方案，繪制配套圖紙，列出設(shè)備規(guī)格數(shù)量，簽定技術(shù)協(xié)議及商務(wù)合同，付諸實(shí)施。（4）綜采設(shè)備到貨，必須在地面進(jìn)行聯(lián)合試運(yùn)轉(zhuǎn)，按質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格驗(yàn)收設(shè)備，對能力、性能、幾何尺寸及控制配套性逐項(xiàng)核實(shí)，發(fā)現(xiàn)問題由廠家負(fù)責(zé)處理。（5）加強(qiáng)綜采設(shè)備配套現(xiàn)場管理。推行正規(guī)循環(huán)作業(yè)，堅(jiān)持工作面“三直一平”作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)備按有關(guān)配套要求，整體推進(jìn)，保持設(shè)備性能良好。綜采配套無立柱空間、過機(jī)、過煤、安全距離等幾何尺寸作為班評估和交接班項(xiàng)目驗(yàn)收，并有考核評分辦法。