淺埋中厚煤層工作面刮板運(yùn)輸機(jī)選型及應(yīng)用

喬武俊

（大同煤礦集團(tuán)軒崗煤電有限責(zé)任公司梨園河礦， 山西 忻州 034114）

引言

煤礦井下運(yùn)輸是制約礦井產(chǎn)量和效益的重要因素，而工作面刮板運(yùn)輸機(jī)的選擇更是井下運(yùn)輸系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，選擇合適的刮板運(yùn)輸機(jī)對(duì)工作面的正常生產(chǎn)有著十分重要的意義。而對(duì)于刮板運(yùn)輸機(jī)的選型，一方面，要滿足工作面產(chǎn)量的要求，另一方面，也要考慮與采煤機(jī)和液壓支架的配套，遵守“三機(jī)配套”的原則。本文以某礦淺埋深中厚煤層工程為背景，利用理論計(jì)算的方法，對(duì)工作面刮板運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行合理選型，為相似礦井的開(kāi)采設(shè)備選型提供了參考。

1 工程概況

某礦3106工作面位于四采區(qū)西南部，主采3號(hào)煤層，煤層厚度為1.6～2.7 m，平均2.3 m，煤層傾角為1°～5°，平均2°，為近水平煤層，埋深約1700m，走向長(zhǎng)度為1 560 m，傾斜長(zhǎng)度為150 m。工作面直接頂為2.2 m厚的砂質(zhì)泥巖，老頂為3.5 m厚的細(xì)砂巖，直接底為1.3 m厚的泥巖。

2 刮板運(yùn)輸機(jī)選型原則

1）刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)滿足采煤機(jī)的開(kāi)采能力，并在此基礎(chǔ)上，有一定的富余量；

3）刮板運(yùn)輸機(jī)的驅(qū)動(dòng)方式多為電機(jī)驅(qū)動(dòng)，選擇時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇雙電機(jī)雙機(jī)頭的驅(qū)動(dòng)方式；

4）在刮板運(yùn)輸機(jī)靠煤壁的一側(cè)，可設(shè)置鏟煤板，方便清理機(jī)道的浮煤。

3 刮板運(yùn)輸機(jī)合理選型

3.1 采煤機(jī)割煤能力的確定

一般來(lái)講，刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力必須能夠滿足采煤機(jī)的割煤能力，因此，首先對(duì)采煤機(jī)的實(shí)際割煤能力進(jìn)行計(jì)算[1]。

已知3106工作面的年生產(chǎn)量預(yù)計(jì)為100萬(wàn)t，工作面長(zhǎng)度為150 m，采煤機(jī)截深B取0.8 m，煤層平均采高為2.3 m，則采煤機(jī)的割煤速率應(yīng)大于

式中：Qh為采煤機(jī)每小時(shí)的產(chǎn)量，t/h；f為富裕系數(shù)，取1.3；Q為工作面年產(chǎn)量，取1 Mt；D為年生產(chǎn)天數(shù)，取330天；N為日工作班數(shù)，取3；t為每班工作時(shí)間，取6 h；K為開(kāi)機(jī)率，取0.5。

將數(shù)據(jù)代入式（1），計(jì)算可得采煤機(jī)每小時(shí)的生產(chǎn)能力應(yīng)為437.71 t/h。

3.2 刮板運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)能力的確定

在實(shí)際生產(chǎn)中，刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)略大于采煤機(jī)割煤能力，其計(jì)算表達(dá)式如式（2）所示[2]：

生活中，常聽(tīng)人說(shuō)，酒品如人品，茶品如人品，棋品如人品，當(dāng)然還有粥品如人品。套用一句話說(shuō)：“水至清則無(wú)魚(yú)，粥至清則無(wú)味，數(shù)杯清水?dāng)?shù)把米，半碗糊涂半碗仙，斯文慢火，羽扇經(jīng)綸，煮沸著整個(gè)江湖?！?/p>

式中：Qy為刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力，t/h；Kc為采煤機(jī)割煤速度不均勻系數(shù)，一般可取1.3～1.5；Kv為刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)動(dòng)修正系數(shù)，取1.05；Ky煤層傾角修正系數(shù)，取0.9；其余符號(hào)含義與前面相同。

將數(shù)據(jù)代入式（2），可得刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)為 525.25～612.79 t/h。

3.3 刮板運(yùn)輸機(jī)電機(jī)功率的確定

下面，對(duì)刮板運(yùn)輸機(jī)的電機(jī)功率進(jìn)行計(jì)算，首先確定運(yùn)輸機(jī)上每米的煤重為：

式中：qb為刮板運(yùn)輸機(jī)煤重，kN/m；Q為運(yùn)輸機(jī)額定運(yùn)量，取1 000 t/h；V為運(yùn)輸機(jī)刮板鏈速，取1.28 m/s。

將數(shù)據(jù)代入式（3），可得qb=2.13 kN/m。

刮板運(yùn)輸機(jī)的上鏈拉力為：

式中：Fs為上鏈拉力，kN；qk為刮板鏈自重，取1.735 kN/m；L為工作面長(zhǎng)度，取150 m；I為橫向傾斜率，取1；C為運(yùn)輸機(jī)曲率，取1.08；C0為上鏈阻力系數(shù)，取0.42；α為運(yùn)輸機(jī)上運(yùn)角度，取10°。將數(shù)據(jù)代入式

（4），可得運(yùn)輸機(jī)上鏈拉力為359.62 kN。

刮板運(yùn)輸機(jī)的下鏈拉力為：

式中：Fx為下鏈拉力，kN；Cu為下鏈阻力系數(shù)，取0.4；其余符號(hào)含義與前面相同。將數(shù)據(jù)代入式（5），可得運(yùn)輸機(jī)下鏈拉力為65.54 kN。

因此，可以算出刮板運(yùn)輸機(jī)的實(shí)際消耗功率為：

式中：P為刮板運(yùn)輸機(jī)總消耗功率，kW；A為傳動(dòng)功率，取0.95；其余符號(hào)含義與前面相同。將數(shù)據(jù)代入式（6），可得刮板運(yùn)輸機(jī)的總消耗功率為572.85 kW。

3.4 刮板運(yùn)輸機(jī)形式的確定

刮板運(yùn)輸機(jī)的形式按照鏈條數(shù)和布置方式可以分為單鏈、中雙鏈和邊雙鏈等多種。

1）單鏈：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸平衡，彎曲性能好，但由于只有一根鏈條，運(yùn)輸能力較差。

2）邊雙鏈：相比于單鏈運(yùn)輸機(jī)，適用范圍更廣，但彎曲性能較差，容易傾斜，現(xiàn)基本不在使用。

3）中雙鏈：彎曲性能好，受力均勻，運(yùn)輸能力較好。

相比而言，中雙鏈所具備的優(yōu)點(diǎn)更多，適用范圍更廣，是如今刮板運(yùn)輸機(jī)的主要形式，因此，本工作面也選擇中雙鏈刮板運(yùn)輸機(jī)。

3.5 刮板運(yùn)輸機(jī)型號(hào)的確定

通過(guò)上述計(jì)算，綜合工作面液壓支架和采煤機(jī)的配套選擇，最終選定SGZ-764/630型刮板運(yùn)輸機(jī)[3]，其主要參數(shù)如表1所示。

由表1可知，該型號(hào)刮板運(yùn)采用中雙鏈形式，額定輸機(jī)輸送量為1 000 t/h，大于所需的運(yùn)輸能力612.79 t/h，電機(jī)總功率為630 kW，大于實(shí)際消耗功率572.85 kW，完全滿足工作面的實(shí)際需求[4]。

4 生產(chǎn)實(shí)踐

在實(shí)際生產(chǎn)中，該礦3106工作面實(shí)際選用選擇了ZY3600/12.5/28型液壓支架，MG250-600-AWD型采煤機(jī)和SGZ-764/630型刮板運(yùn)輸機(jī)[5]。在開(kāi)采過(guò)程中，開(kāi)采設(shè)備之間相互配套，工作面每月平均生產(chǎn)煤炭8.28萬(wàn)t，實(shí)現(xiàn)了工作面的高產(chǎn)高效生產(chǎn)，滿足礦井的產(chǎn)量需求，并且未發(fā)生任何安全事故，保障了工作面開(kāi)采的順利進(jìn)行。因此，此次對(duì)于刮板運(yùn)輸機(jī)的選型結(jié)果十分成功，為礦井接下來(lái)的工作面開(kāi)采設(shè)備選型提供了一定的借鑒意義[6]。

表1 刮板運(yùn)輸機(jī)主要參數(shù)

5 結(jié)論

1）通過(guò)計(jì)算可知，刮板運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)大于612.79 t/h，刮板運(yùn)輸機(jī)電機(jī)功率應(yīng)大于572.85 kW；

2）通過(guò)分析刮板運(yùn)輸機(jī)各運(yùn)輸機(jī)形式的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇適用范圍更廣、優(yōu)點(diǎn)更多的中雙鏈形式；

3）通過(guò)分析，結(jié)合采煤機(jī)和液壓支架的選型結(jié)果，最終確定工作面刮板運(yùn)輸機(jī)的型號(hào)為SGZ-764/630型刮板運(yùn)輸機(jī)。

[1] 苑成友.煤礦井下刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸能力計(jì)算[J].煤炭技術(shù),2013，32（5）：36-37.

[2] 李秋生，曹輝，宋志江，等.重型刮板輸送機(jī)運(yùn)行阻力的分析計(jì)算[J].煤礦機(jī)械，2012，33（12）：1-2.

[3] 吳利學(xué)，王學(xué)勤，耿增達(dá).綜采工作面刮板輸送機(jī)選型計(jì)算[J].煤礦機(jī)械，2012，33（8）：20-22.

[4] 楊吉文.王家山煤礦急傾斜煤層綜放設(shè)備選型及回采工藝[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2011，39（4）：48-50；64.

[5] 周煜博.王莊煤礦43M1孤島工作面的設(shè)備選型與巷道支護(hù)技術(shù)[J].山西煤炭，2014，34（9）：54-56.

[6] 唐永志，曹海山，張學(xué)亮，等.大采高超長(zhǎng)工作面設(shè)備選型關(guān)鍵技術(shù)研究[J].煤礦開(kāi)采，2016，21（3）：55-58.