綜放工作面三機(jī)配套選型與探討

李國棟

（陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司一礦， 山西 陽泉 045008）

引言

山西陽泉煤業(yè)（集團(tuán)）股份有限公司一礦位于陽泉市西北部和盂縣東南部，東鄰原陽煤集團(tuán)四礦，南鄰陽煤集團(tuán)三礦、新景礦，西鄰陽煤集團(tuán)七元礦，北鄰蔭營煤礦及程莊煤礦。開采深度為669～805 m。礦井批準(zhǔn)開采的煤層有3號、12號、15號煤層。陽煤一礦現(xiàn)剩余地質(zhì)儲量6.06億t，可采儲量3.08億t，服務(wù)年限39年。根據(jù)2013年瓦斯等級鑒定：礦井為高瓦斯礦井，絕對瓦斯涌出量為323.13 m3/min，相對瓦斯涌出量為25.05 m3/t。煤層原始瓦斯含量為7.28 m3/t，煤層原始瓦斯壓力為0.6 MPa，屬于Ⅲ類不易自然煤層，最短自然發(fā)火期為22個月，煤塵無爆炸危險性。

1 工作面概況

本工作面位于松帽梁以東、鄭家梁以西、圪拉梁以北、松樹山以南的山梁溝谷地帶。地面有高壓電線及建筑物，回采將使地表沉陷，產(chǎn)生裂隙。8907工作面位于北丈八井九采區(qū)中部，北部為九采區(qū)輔助大巷，東部為采區(qū)回風(fēng)巷，南部為北丈八井南翼二采區(qū)，西部為8906工作面，其上部為3號、8號及12號煤層采空區(qū)。

本工作面煤層賦存穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，煤層總厚度最大7.99 m，最小6.95 m，平均煤厚7.61 m。煤層節(jié)理產(chǎn)狀：340°∠70°。見表1煤層頂?shù)装鍘r性表。

表1 煤層頂?shù)装鍘r性表

2 工作面設(shè)備選型內(nèi)容

工作面采煤方法采用走向長壁采煤法，后退式開采。綜合機(jī)械化放頂煤一次采全高采煤方式。全部垮落法管理頂板。這種采煤方法在中厚煤層的開采中應(yīng)用多年，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。為實(shí)現(xiàn)安全高效開采，充分發(fā)揮綜采設(shè)備的性能優(yōu)勢，本工作面主要選擇采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)和液壓支架的選型。

3 采煤機(jī)選型

3.1 采煤機(jī)小時生產(chǎn)能力核算

采煤機(jī)雙向穿梭割煤，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，滾筒自旋破碎落煤。采煤機(jī)選用端頭斜切進(jìn)刀割三角煤，割煤、移架、推移刮板輸送機(jī)和拉后部刮板輸送機(jī)順序作業(yè)。采煤機(jī)平均落煤能力為：

式中：Qr為工作面平均日產(chǎn)能力，取3 000 t/d；B為采煤機(jī)截深，取0.8 m；H為采煤機(jī)采高，取2.6 m；γ為15號煤容重，取1.4 t/m3；C為工作面采煤機(jī)割煤回采率，取95%；L為工作面長度，取223 m；Lm為采煤機(jī)兩滾筒中心距，取11.24 m；Td為采煤機(jī)轉(zhuǎn)向時間，取1 min；Hf為綜放工作面平均頂煤厚度，取4.5 m；Lf為沿工作面方向放頂煤長度，取216 m；Cf為頂煤回收率，取80%；K為采煤機(jī)日開機(jī)率，取0.5；T1為綜放工作面日生產(chǎn)時間，取1 440 min。

將數(shù)值代入公式得采煤機(jī)的落煤能力為99 t/h。

采煤機(jī)的割煤速度為：

將數(shù)據(jù)代入公式得：Vc=0.57 m/min。

3.2 采煤機(jī)型號及主要技術(shù)參數(shù)

根據(jù)高產(chǎn)高效綜采工作面設(shè)備配套與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，工作面使用MG300/700-WD型電牽引采煤機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)如下：

采高范圍為1.8～3.7 m；機(jī)面高度為1437.5 mm；煤層傾角為≤16°；供電電壓為1 140 V；總功率為700 kW；截割功率為2×300 kW；牽引電機(jī)功率為2×40 kW；泵站功率為18.5 kW；滾筒轉(zhuǎn)速為39.67 r/min；牽引方式為機(jī)載式交流變頻調(diào)速、鏈輪銷排式無鏈牽引；牽引速度為0～7.28～12 m/min；牽引力為350～580 kN；噴霧滅火方式為內(nèi)、外噴霧；滾筒直徑為1 800 mm；整機(jī)重量為44 t。

4 液壓支架選型

液壓支架選型要考慮回采工作面的頂板壓力，首先提供充足的初撐力和工作面阻力，滿足現(xiàn)場頂板支護(hù)的強(qiáng)度和管理要求；要和采煤機(jī)和刮板輸送機(jī)等設(shè)備相適應(yīng)，實(shí)現(xiàn)合理配套，高效生產(chǎn)；本工作面為放頂煤工作面，液壓支架的放煤效果要好。

根據(jù)相同工作面的壓力顯現(xiàn)和支護(hù)要求，本工作面選擇ZF5000-17/28型液壓支架。主要技術(shù)參數(shù)：適應(yīng)預(yù)傾角＜25°，成單四連桿結(jié)構(gòu)，放煤機(jī)構(gòu)為尾梁插板式，尾梁能夠上下擺動，作業(yè)空間大，雙運(yùn)輸機(jī)；支架高度1.7～2.8 m，工作阻力5 000 kN，支護(hù)強(qiáng)度為0.7 MPa，底板比壓為0.5～1.7 MPa。

根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)部門提供的相鄰采區(qū)的礦壓觀測結(jié)果，預(yù)計(jì)工作面最大頂板載荷強(qiáng)度0.54 MPa，支架的額定支護(hù)強(qiáng)度0.7 MPa，所以支架選型合理。

5 后部輸送機(jī)能力核算

采用一采一放的作業(yè)方式，放煤和割煤保持同一速度。因此與采煤機(jī)落煤能力相匹配的工作面平均放煤能力為：

式中：m為放煤步距與采煤截深之比，一采一放取1；Cg為放出頂煤的含矸率，取10%；Vf為放煤速度，取0.5 m/min。

將數(shù)值代入公式得：Qf=133 t/h。

放煤流量最大時后部刮板輸送機(jī)運(yùn)輸能力為：

式中：Kf為放煤流量不均衡系數(shù)，取1.5；Ky為考慮到運(yùn)輸方向與傾角，取1。

將數(shù)值代入公式得：Q≥199.5 t/h。

6 后部刮板輸送機(jī)選型

后部輸送機(jī)是型號為SGZ－880/800的刮板輸送機(jī)，具體參數(shù)如下：設(shè)計(jì)長度為223 m；運(yùn)輸能力為1 000 t/h；中部槽規(guī)格（長×寬×高）為1 500 m×880 m×290 m；中部槽型式為鑄造焊底；刮板鏈速為1.28 m/s；圓環(huán)鏈規(guī)格為2×Φ34×126 mm；裝機(jī)功率為2×400 kW。

根據(jù)運(yùn)輸能力要求和現(xiàn)場設(shè)備布置，前部刮板輸送機(jī)采用和后部相同型號。運(yùn)輸能力滿足采煤機(jī)落煤要求。

7 設(shè)備運(yùn)行分析

經(jīng)過5個月的回采和總結(jié)分析，工作面的采煤機(jī)、液壓支架和刮板輸送機(jī)配套良好，選型合理，實(shí)現(xiàn)了工作面的高效生產(chǎn)。其中除初采月產(chǎn)量為10萬t外，其他4個月實(shí)現(xiàn)了正常生產(chǎn)，月最高產(chǎn)量17萬t，平均月產(chǎn)量14.8萬t。設(shè)備整體性能穩(wěn)定，適應(yīng)了現(xiàn)場的地質(zhì)條件和生產(chǎn)情況，事故率維持在較低水平。綜采裝備是實(shí)現(xiàn)工作面的安全高產(chǎn)的基礎(chǔ)，通過科學(xué)選型，為工作面提供了可靠的裝備，實(shí)現(xiàn)了工作面的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，為相同的工作面的選型提供了經(jīng)驗(yàn)。