采煤工作面機電設備的選型與配套研究

李 捷

(大同煤礦集團王村煤業(yè)有限責任公司，山西 大同 037003)

1 F6102綜放工作面采煤方法選擇及其依據(jù)

1.1 地質條件

王村煤礦屬于低瓦斯礦井，地溫正常，煤系地層含水量小，補給量小，水文地質條件簡單，巖漿巖對煤層開采沒有影響。礦井開采技術條件優(yōu)越，儲量豐富，市場看好，礦井具備建成10.0 Mt/a商品煤生產能力的條件。根據(jù)鉆孔巖樣力學性質統(tǒng)計，泥巖、砂質泥巖、碳質泥巖力學強度普遍低于砂巖，且以軟巖為主，據(jù)巖芯觀測，泥巖類易膨脹、崩解。煤層外生和內生裂隙發(fā)育，脆性差。設計采用長壁式采煤方法，采用綜放或放頂煤綜放工藝一次回采。

1.2 工作面主要參數(shù)的確定

根據(jù)煤層厚度、選擇的采煤工藝和配套設備生產能力，參照類似條件礦井的生產實踐，礦井正常生產期間，F(xiàn)6102放頂煤工作面開采2#煤層，一次采全高，平均采放高度為16.54 m，采放比1:2.95，其中割煤高度4.2 m，平均放煤高12.34 m。工作面煤炭經(jīng)采煤機破煤并裝到前部刮板輸送機，后部煤炭經(jīng)支架放煤口裝到后部刮板輸送機，兩部輸送機經(jīng)轉載機將煤轉至順槽膠帶輸送機，再經(jīng)帶式輸送機、主斜井膠帶機上到地面煤流系統(tǒng)。工作面正規(guī)循環(huán)生產能力：采用“三八制”正規(guī)循環(huán)方式作業(yè)，每個生產班按2個循環(huán)組織，檢修班（早班）按1個循環(huán)組織，日進5刀，截深0.8 m，日進4 m。（1）每班進刀數(shù)：早班按1刀進行組織，中、夜班各按2刀組織。（2）日產量：Q=16 952.75 t。（3）月產量定額：Qm=457724.25 t。（4）月推進度：Lm=108 m。

2 主要設備選型的研究

2.1 主要設備參數(shù)計算

2.1.1 采煤機

對于F6102綜放工作面來講，主要是以采煤機割煤為中心，通過計算采煤機平均割煤速度和最大裝機功率來進行設備的選型工作。

式中：

Qm-平均落煤能力，t/h；

B-截深，m；

H-平均采高，m；

σ-煤體密度，t/m3；

Vc-平均割煤速度，m/min。

式中：

Nmax-最大裝機功率，kW；

Kn-富余系數(shù)；

Hw-單位能耗，（kW·h）/t。

根據(jù)公式（1）和公式式（2）計算可得，F(xiàn)6102綜采放頂煤工作面采煤高度4.2 m，采放比為1:2.95，要求采煤機Vc為2.33 m/min，設計采用美國JOY公司7LS6C/604采煤機，電機總功率1865 kW，電壓3300 V。

2.1.2 可彎曲刮板輸送機

前部刮板輸送機用來保證采煤機的落煤能力，后部用來保證割煤、放煤工序間的最平行作業(yè)。刮板輸送機的能力計算公式為：

式中：

Qq-輸送能力，t/h；

Kv、Ky-為同向運行、運輸方向及傾角的修正系數(shù)；

Kc-不均勻系數(shù)。

通過選擇原則及相應的計算，前部可彎曲刮板輸送機設計選擇引進的刮板輸送機，運輸能力2500t/h，槽寬1 m，電機功率為2×100kW，電壓3300V；后部可彎曲刮板輸送機設計選擇引進的刮板輸送機，槽寬1.2m，其余參數(shù)同前部可彎曲刮板輸送機一致。

2.1.3 液壓支架

支架選型主要是考慮到工作面的地質條件以及采煤機、刮板機、液壓支架的配套性。支護強度的經(jīng)驗公式為：

式中：

q-支護強度，MPa；

K1-厚度系數(shù)，取5～8；

γ-巖石容重，取25 kN/m3。

頂板載荷的計算公式為：

式中：

P-支架工作阻力，kN；

b-頂梁長度，m；

c-梁端距，m；

B-頂梁寬度，m；

k-架間距，m；

η-支撐效率。

根據(jù)試驗礦井煤層頂?shù)装鍡l件，借鑒國內外高產高效工作面的經(jīng)驗，根據(jù)計算，低位放頂煤液壓支架設計ZF13800/27/43型放頂煤液壓支架，工作阻力13 800 kN，支架中心距1750 mm，支撐高度2.7～4.3 m；過渡支架選用ZFG13800/27/43型，工作阻力13800 kN，支架中心距1750 mm，支撐高度2.7～4.3 m；端頭支架選用ZFZ27600/23/40型，工作阻力27600 kN，支撐高度2.3～4.0 m；排頭支架選用ZFP13800/23/40型，工作阻力13800 kN，支撐高度 2.3～4.0 m。

2.2 主要設備選型

根據(jù)前一小節(jié)對于主要機電設備的理論計算數(shù)據(jù)所得，王村煤礦2#煤F6102綜放工作面設備選用美國JOY公司7LS6C/604采煤機、中煤北京煤礦機械有限責任公司 ZF13800/27/43 型放頂煤液壓支架、張家口煤礦機械有限公司的西北奔牛煤礦機械廠的SGZ1000-2×1000、SGZ1200-2×1000前部中雙鏈刮板輸送機。整個F6102工作面的機電設備配套情況表可見表1所示。

3 設備配套合理性分析

王村煤礦2#煤層F6102綜放工作面機電設備的選型配套具有下面特點：（1）工作面配套用的SGZ1000-2×1000前、后部中雙鏈刮板輸送機，其最大運輸能達能達到3000 t/h，鏈條增加到了48×152 mm型，機尾設計為可伸縮型保證設備處于最佳張緊狀態(tài)。（2）SZZ1350/600型轉載機的配置功率增大，伸縮機頭裝置的設計使用能增大工作面回采巷道轉載運輸能力。（3）SSJ1400/3×450型可伸縮帶式輸送機增設軟啟動裝置，能達到長距離運輸?shù)墓π?。F6102綜放工作面配套使用KBSGZY2000-1.14/10、KBSGZY4000-3.3/11大功率移變，提高了供電的穩(wěn)定性。（4）選用S300型乳化液泵能提高支架供液系統(tǒng)的流量和壓力，提高移架、頂溜、放煤的速度，并保證支架的初撐力和控頂能力。

分析所知，F(xiàn)6102綜放工作面的機電設備的選型配套是完全可靠的，不僅增大了設備的工作能力，提高設備開采的能力，同時可以提高整個開采的機械化程度。該設備選型完全符合F6102綜放工作面的生產需要，可以實現(xiàn)工作面高產高效的開采目的。

表1 F6102綜放工作面機電設備配套方案