綜合機械化采煤機的選型原則及選型方案

沈紅義

河南煤業(yè)化工集團鶴壁煤業(yè)技師學院，河南鶴壁 458000

1 采煤機的選型原則

作為綜合機械化長壁采煤工藝的核心配套設計內容之一的采煤機在初步選型時必須考慮下列的原則：1）與采煤工作面的地質條件和采煤機的主要參數(shù)并能夠滿足較大的適用范圍；2）與采煤工作面生產能力相匹配；3）與配套支護設備、運輸設備的主要技術參數(shù)相匹配；4）與通風、提升等系統(tǒng)條件相適應；5）與工作面長度、采區(qū)走向長度、巷道斷面尺寸等礦山技術因素相互適應；6）與采煤機技術性能良好，工作可靠性高，各種保護功能完善且使用、檢修、維護方便相互適應。

2 采煤機的主要影響因素

綜合機械化采煤工作面采用雙滾筒采煤機落煤、裝煤并自開缺口，重型可彎曲刮板輸送機運煤、自移式液壓支架維護和管理頂板，使采煤過程全部實現(xiàn)機械化。綜合機械化的設備與工序密切聯(lián)系、連續(xù)作業(yè)，因而產量大、效率高、安全性能好。但是影響采煤機高產、高效、安全的主要因素有地質因素（煤層的堅硬程度、煤層傾角、煤層厚度、煤層及圍巖特征、煤層的含水性和自燃情況、煤層的地質構造情況）、采煤工藝和采煤機相互配套的支護、運輸設備之間的關系方面的因素。如果能夠合理的避免這些不利因素則能取得較好的經濟效益和社會效益。

2.1 煤層的堅硬程度

煤層的堅硬程度直接影響到采煤機的選擇多大功率。當采煤工作面開采f＜4的緩傾斜及急傾斜煤層時，可采用中等功率的雙滾筒采煤機，對粘性煤及f=2.5～4的中硬以上煤層時，采用大功率雙滾筒采煤機。（f：表示堅固性系數(shù)，它只反映煤體破碎的難易程度，有些國家采用截割阻抗A表示煤體抗機械破碎的能力）。

2.2 煤層厚度

不同的煤層厚度，它不僅會影響煤層的開采方法，還會影響到采空區(qū)處理方法的選擇。當采煤工作面是極薄煤層可以采用爬底板采煤機，當采煤工作面是薄煤層，可選用騎槽式采煤機。當采煤工作面中厚煤層應該選擇中等功率或大功率的雙滾筒采煤機。當采煤工作面是厚煤層，則選擇適應于大截高的采煤機應具有調斜功能，以適應大采高綜采工作面地質及開采條件的變化；由于落煤塊度較大，采煤機和輸送機都應該設置大塊煤破碎裝置，總之，采煤機應能在整個所采煤層厚度范圍內，在任何抗截強度和任何粘度煤的條件下都能實現(xiàn)機械化的破煤；全部裝到工作面輸送機里去，保證采煤機和輸送機的正常、安全、高效工作。

2.3 煤層傾角

煤層傾角，它是影響采煤方法的重要一個因素，它不僅會影響到采煤工作面的落煤方法、運煤方式等方面，還會影響采煤工作面的巷道的布置、通風等方面的參數(shù)。煤層傾角可分為近水平煤層，緩傾斜煤層、中斜煤層和急斜煤層。當工作面傾角大于9o時，采煤機騎在輸送機溜槽上運行就有下滑的危險，因此，采煤機在傾角較大時應考慮防滑問題。應使用液壓安全絞車作為防滑裝置。

2.4 頂板、底板性質

頂板和底板性質主要影響頂板管理方法和支護設備選擇。當工作面在不穩(wěn)定頂板上，控頂距應盡量小，可以選用窄機身采煤機和能超前支護的支架；對于頂板不穩(wěn)定的煤層，等高線和厚度變化顯著的煤層，如果對煤的塊度要求又不高，那么可采用螺旋滾筒工作機構采煤機。當煤層底板較松軟時，選用靠輸送機支承和導向的滑行刨煤機、懸臂支承式爬底板采煤機、騎槽式采煤機和對底板接觸比壓小的液壓支架。

2.5 采煤工藝因素

采煤工藝的選擇是否合理，直接影響到礦井的生產正常、安全、高效等方面的指標。受到煤礦技術水平和地理條件的限制，特別是在裝備水平和生產中的設備供應等條件。隨著技術水平的提高，我國的采煤工藝不斷進行創(chuàng)新和探索階段。例如放頂煤采煤法、一次采全高采煤法等在最近十年內已經得到了廣泛的應用。而隨著我國煤礦技術的不斷發(fā)展和完善，必然會產生新的、高效益、高安全性的采煤工藝和方法。

2.6 采煤機與支護、運輸配套因素

采煤機與支護設備、運輸設備之間的配套稱為“三機”性能配套，采、支、運這三種設備性能間的相互配會直接影響到采煤工作面的產量，安全，所以在選擇時完全用性能和能力相似的同類產品所替代，盡可能的從實際出發(fā)，因地制宜，最大化的實現(xiàn)相互匹配從而提高綜采工作面單產，減少輔助作業(yè)環(huán)節(jié)，提高集中生產化的程度。

3 采煤機的選型方案

因為采煤機是綜采生產的中心設備，所以在綜采設備選型中首先選好采煤機。采煤機主要應確定的參數(shù)是采高、牽引速度、電動機功率。這三個參數(shù)決定著采煤機的生產能力，其余參數(shù)均與這三個參數(shù)成一定比例關系。選型過程中，還應根據(jù)所開采煤層的特性，綜合考慮其他的參數(shù)。

采煤機的主要工作參數(shù)規(guī)定了滾筒采煤機的適用范圍和主要技術性能。它們既是設計采煤機的主要依據(jù)，又是綜采成套設備選型的依據(jù)。現(xiàn)將采高、牽引速度、電動機功率這三個參數(shù)加以設計說明。

1）采高 采煤機的實際開采高度稱為采高。采高的概念不同于煤層厚度。分層開采厚煤層，或有頂煤冒落，或有底煤殘留時，煤層厚度就大于采高；反之，在薄煤層中，由于截割頂板或底板，采高也可能大于煤層厚度?？紤]煤層厚度的變化、頂板下沉或浮煤等因素會使工作面高度縮小，因此，煤層厚度不宜超過最大采高的90%～95%不宜小于采煤機采高的110%～120%。采高對確定采煤機整體結構有決定性影響。它既規(guī)定了采煤機適用的煤層厚度，也是與支護設備配套的一個重要參數(shù)。

雙滾筒采煤機的采高范圍主要決定于滾筒的直徑，但也與采煤機的某些參數(shù)有關，如機身高度、搖臂長度及其擺動角度范圍等。對于雙滾筒采煤機，其最大采高一般不超滾筒直徑的兩倍。

對于一般直徑的滾筒，采煤機的采高范圍是一定的。如果需要在較大范圍內改變采高。則必須改變滾筒的直徑，必要時還需相應的改變機身的高度和改變搖臂長度及其擺角范圍。

在選用采煤機時，為了滿足采高的要求，需要合理地選用滾筒直徑和機身高度。

2）牽引速度 采煤機截煤時，牽引速度越高，單位時間內的產煤量越大，但電動機的負荷和牽引也相應增加，為使牽引速度與電動機符合相適應，牽引速度應能隨截割阻力的變化而變化。當截割阻力變小時，應加速牽引，以得較大的切屑厚度，增加產量；當截割阻力變大時，則應降低牽引，以減小切屑厚度，防止電動機過載，保持機器的正常工作。為此，牽引速度應是無極的，至少是多級的，并且能隨截割阻力的變化自動調速。目前，雙滾筒采煤機的最大截牽引速度可達12m/min ，有的采煤機最大牽引速度高達20m/min截煤時，牽引速度一般不超過6m/min而較大的牽引速度只用于跳動機器和裝煤。

選擇工作牽引速度時，首先應考慮采煤機的生產能力要與采取運輸設備的運輸能力相適應，以便時采下的煤能順利地運出來；此外，還考慮采煤機的負荷，以免機器過載。

3）裝機功率

采煤機所裝備電動機的總功率，稱為裝機功率。裝機功率越大，采煤機可采越堅硬的煤層，生產能力也越高。煤炭工業(yè)部頒布標準MT4-1984規(guī)定采煤機電動機功率系列為：100kW、150kW、170kW、200kW、300kW、和375kW，目前，牽引采煤機裝機功率已增大至1 000kW～2 000klW。

4 結論

總之、綜合機械化采煤機的選型和選型方案不是一成不變的，應根據(jù)具體的特殊使用條件,認真考慮避免和減少采煤過程中的不利因素，不斷引進先進采煤設備的，調查對煤炭基本地質條件，在確保安全性和經濟性的前提條件下，正確的設備選型是實現(xiàn)煤礦持續(xù)和科學發(fā)展并最終實現(xiàn)煤礦現(xiàn)代化、機械化和集中化的發(fā)展模式。

[1]劉春生主編.滾筒式采煤機理論設計基礎.中國礦業(yè)大學出版社.

[2]程居山主編.礦山機械.中國礦業(yè)大學出版社.

[3]葛寶臻主編.綜合機械化采煤工藝.北京：中國勞動社會保障部，2006.

[4]魏正禮采煤機司機，2003(8)：225.

[5]王志甫.礦山機械.中國礦業(yè)大學出版社,2008.