焦作礦區(qū)綜采放頂煤工作面設(shè)備選型配套的研究及應(yīng)用

王洪恩 李紅旗

焦作煤業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司 河南焦作 454000

1 項(xiàng)目背景

1.1 工作面基本信息

1604工作面走向長度978-1010m，傾向長度152m，工作面可采儲量99.59萬t。工作面煤層厚度變化不大，最薄5.1m，最厚5.5m，平均煤厚5.3m。一般在接近底板處有一層0.5m—1m的粉狀煤，個別區(qū)域存在1-2層夾矸，矸厚0.5-1m。

1.2 成果簡介

焦作礦區(qū)綜采放頂煤工作面設(shè)備選型配套的研究及應(yīng)用，主要借鑒國內(nèi)其它放頂煤綜采設(shè)備經(jīng)驗(yàn)，針對其它單位放頂煤設(shè)備使用中存在的缺點(diǎn)，結(jié)合焦作礦區(qū)工作面地質(zhì)條件，以鉆孔柱狀圖為主要技術(shù)參考資料，確定液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)的基本部件結(jié)構(gòu)、三機(jī)配套尺寸及配套結(jié)構(gòu)，以便設(shè)備能更好的適應(yīng)焦作礦區(qū)的特殊地質(zhì)條件，運(yùn)用力學(xué)分析軟件（ansys），結(jié)合工作面三機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)、尺寸、材料等來分析總結(jié)不同地質(zhì)條件下設(shè)備選型及配套的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。通過此次選型與三機(jī)配套，把放頂煤綜采設(shè)備選型與配套經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來，推廣至焦煤相關(guān)礦井[1]。

1.3 技術(shù)基礎(chǔ)條件

①合作單位鄭煤機(jī)簡介：1982年研制出我國第一套放頂煤支架以來，在高位、中位、低位、大傾角、大采高等各種放頂煤支架技術(shù)方面一直引領(lǐng)著我國不同時期的發(fā)展方向，并且達(dá)到世界領(lǐng)先水平，從架型、品種、規(guī)格可以說涵蓋所有煤層。②分層綜采優(yōu)點(diǎn)為資源回收率高，對頂?shù)装逵绊懶?，但缺點(diǎn)也比較明顯，頂分層回采鋪網(wǎng)工作量大、用人多、工藝復(fù)雜，生產(chǎn)組織管理難度大；巷道掘進(jìn)量、巷道維護(hù)量、綜采設(shè)備搬家倒面費(fèi)用均成倍增加，同時下分層開采困難，效率低，工作面生產(chǎn)能力小。綜采放頂煤開采，設(shè)備投入、工程投入均可大大減小，實(shí)施起來較為經(jīng)濟(jì)，效益較好。③目前河南能源、焦作礦區(qū)均在推廣大采高、大采長采煤工藝，但由于古漢山礦、九里山礦等礦井受井筒裝備、井下巷道等制約，不能滿足大采高設(shè)備需要，且有九里山礦綜放設(shè)備配套教訓(xùn)、經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)過反復(fù)論證，決定在古漢山礦1604工作面進(jìn)行綜采放頂煤設(shè)備配套的研究及應(yīng)用。

2 研究方案及實(shí)施內(nèi)容

2.1 項(xiàng)目推廣進(jìn)度詳細(xì)安排及實(shí)施內(nèi)容

（1）2017年10月-2017年12月，項(xiàng)目可行性論證。與鄭煤機(jī)集團(tuán)、天地科技上海分公司、張家口煤礦機(jī)械有限公司等結(jié)合進(jìn)行設(shè)備選型計(jì)算論證。派遣專業(yè)技術(shù)人員其他礦井學(xué)習(xí)放頂煤開采工藝經(jīng)驗(yàn)。公司內(nèi)部論證確定方案，公司領(lǐng)導(dǎo)批準(zhǔn)方案。

（2）綜采放頂煤設(shè)備準(zhǔn)備階段。古漢山礦2017年11月計(jì)劃在1604工作面實(shí)施綜采放頂煤開采工藝，2017年12月組織相關(guān)專家對設(shè)備選型及方案進(jìn)行論證，經(jīng)過多次論證討論、優(yōu)化設(shè)計(jì)，于2018年3月簽訂三機(jī)配套協(xié)議，2018年10月份1604綜放工作面開始安裝，12月份工作面安裝結(jié)束，2019年4月工作面通過焦煤公司驗(yàn)收，開始回采。

2.2 項(xiàng)目推廣單位和主要協(xié)作單位及任務(wù)分工

①焦煤公司機(jī)電部：負(fù)責(zé)項(xiàng)目實(shí)施方案項(xiàng)目論證的組織、協(xié)調(diào)、技術(shù)支持。②焦煤公司設(shè)備管理中心：參與項(xiàng)目的論證、設(shè)備的選型論證、及設(shè)備協(xié)調(diào)等。③焦煤公司古漢山礦、九里山礦：參與項(xiàng)目的論證、實(shí)施、技術(shù)推廣，設(shè)備的招標(biāo)、使用等。④鄭煤機(jī)：參與項(xiàng)目液壓支架選型論證。⑤天地科技上海分公司：參與項(xiàng)目采煤機(jī)選型論證，提供采煤機(jī)設(shè)備。⑥張家口煤礦機(jī)械制造有限公司：參與項(xiàng)目刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等設(shè)備的選型論證，提供刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等設(shè)備[2]。

2.3 主要設(shè)備選型與改造

為做到綜放工作面“三機(jī)”配套，能夠正常工作，根據(jù)實(shí)際情況，經(jīng)項(xiàng)目組研討后三機(jī)型號為：MG200/500-QWD的采煤機(jī)，SGZ764/400前、后部刮板輸送機(jī)，SZZ764/200轉(zhuǎn)載機(jī)以及PCM110破碎機(jī)。

2.3.1 主要設(shè)備的改造

為滿足古漢山礦1604工作面放頂煤開采工藝，設(shè)備選型及論證初期，主要對設(shè)備進(jìn)行了如下改造：①支架掩護(hù)梁采用掩梁鉸接短尾梁型式。尾梁帶內(nèi)伸縮插板，通過操縱尾梁千斤頂及時調(diào)整尾梁的角度，來適應(yīng)支護(hù)的變化；通過尾梁的上下擺動和插板的伸縮可有效的破碎大塊煤，并使較大的煤塊順利放出；當(dāng)插板伸出時可有效的擋住頂部垮落下的煤或矸石竄入后部運(yùn)輸機(jī)，插板收回時可進(jìn)行放煤。②支架具有防片幫和防端面漏冒功能，支架為雙側(cè)活動側(cè)護(hù)板，實(shí)際使用中，一側(cè)鎖定，一側(cè)活動。③支架推移機(jī)構(gòu)采用倒裝推移千斤頂、整體長推移框架結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)推溜、移架雙向功能。④前、后部刮板機(jī)電機(jī)、減速機(jī)、傳動部能夠互換，液壓管件接頭采用DN系列標(biāo)準(zhǔn)，刮板輸送機(jī)整機(jī)能夠滿足左右工作面互換，驅(qū)動裝置傳動方式：電動機(jī)+摩擦限矩器+減速器。

3 實(shí)現(xiàn)的主要功能和創(chuàng)新點(diǎn)

實(shí)現(xiàn)的主要功能：①放頂煤綜采設(shè)備選型更加合理，設(shè)備故障率明顯降低。②三機(jī)配套更加科學(xué)，適應(yīng)性更強(qiáng)。③成倍減少巷道掘進(jìn)工程量。④煤炭產(chǎn)量有較大幅度提高。

3.2 創(chuàng)新點(diǎn)

（1）防漏煤：①頂梁側(cè)護(hù)板加長至頂梁體前端框板處，減小架間縫隙；②頂梁和掩護(hù)梁之間采用“屋檐”式結(jié)構(gòu)。

（2）防漏矸：頂梁后端與掩護(hù)梁鉸接部位采用“弧形包板”結(jié)構(gòu)，減小間隙。

（3）頂梁后端采用箱型結(jié)構(gòu)，抗切頂能力強(qiáng)，便于放煤。

（4）插板千斤頂?shù)纳锨慌c噴霧閥相連，當(dāng)放煤時噴霧降塵。

4 效果

放頂煤開采易于實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)，巷道掘進(jìn)率和材料消耗量低，巷道維護(hù)條件有所改善，可減少綜采設(shè)備的搬家次數(shù)與費(fèi)用，動力消耗小，采煤成本低，對煤厚變化大、構(gòu)造比較復(fù)雜的地質(zhì)條件有較好的適應(yīng)性[3]。

總體效果：經(jīng)測算，1604工作面使用綜放工藝后除緩解礦井工作面接替緊張外，增加收入1052.67萬元，減少礦井成本投入3681.49萬元，增加礦井利潤4703萬元。