浅谈综采工作面成套设备如何选型与配套

【摘 要】目前，从国内外薄煤层综采设备开采现状不难发现薄煤层综采设备正朝着大功率、高强度、高可靠性、自动化方向发展。其中滚筒式采煤机装机功率越来越大、无链交流电牵引技术日益普及、多电机驱动、电机横向布置方式日益得到发展、牵引力不断加大、自动化程度越来越高。发展薄煤层综采技术对合理利用有限的煤炭资源、维护我国能源安全和实现我国能源工业可持续发展具有重要意义。

【关键词】薄煤层；综采工作面；设备选型

概述

中国是世界上煤炭资源最丰富的国家之一。据不完全统计，我国煤炭储量在9000亿吨以上，含煤面积55万多平方公里，且煤种齐全。新中国成立后，原煤产量飞速增长，到2003年已达30多亿吨，居世界首位。

近年来，因对采煤方法进行改革及更新一批现代化采煤设备，使一批煤矿跨入现代化高产高效煤矿的行列。煤矿开采技术随着煤层赋存条件的不同而有很大差异，山西潞安矿业集团慈林山煤业有限公司9#薄煤层目前所选综采设备为例，对薄煤层综采工作面总体配套进行阐述。自2010年设备开始实际生产运行至今，该套设备运行平稳、安全、可靠，首采工作面平均月推进158m，最高达到236m，完全满足薄煤层工作面30万吨的生产能力要求，大大提高了薄煤层综采工作面的经济效益，因此具有较高的推广价值和借鉴价值。

1 煤层地质情况：

9号煤层位于太原组二段底部，埋深110～247m，下距K4石灰岩0.50～8.48m，平均1.56m；煤层厚0.36～1.63m，平均1.27m，煤层中硬以下，煤层倾角3°～8°，结构简单，可稳定数为92%，属稳定的全区可采煤层之一，煤层顶板为石灰岩、泥岩，底板为泥岩、细粒砂岩。工作面总体设计参数如下：切眼倾斜长155m；风巷设计断面3300mm×2200mm，沿顶板掘进；机巷设计断面4300mm×2200mm，沿顶板掘进；切眼设计断面6000mm×1600mm，沿顶板掘进。

2 工作面配套设备技术规格与参数

2.1 采煤机

薄煤层采煤机需要能够较好地解决机面高度、装机功率、过煤高度三者之间的矛盾，这样才能够发挥设备的适应性与可靠性。采煤机选型原则如下：

（1）适合特定的煤层地质条件，并且采煤机采高、截深、功率、牵引方式等主要参数选取合理，有较大的适用范围。

（2）经计算得知：截割牵引速度应达到2m/min，空载时要求其速度不小于2.9m/min，以减少辅助工作时间。因煤层厚薄不均匀、并考虑到断层和夹矸等原因导致工作面产量不均衡，采煤机的实际截割功率不小于118.76KW，采煤机的装机功率420kW左右；截深不小于0.63m；适应采高0.9～1.6m；牵引方式为无链电牵引；额定电压1140V；频率50Hz，因此，采煤机选用MG2*180/420-BWD型电牵引采煤机。

2.2 液压支架

薄煤层液压支架选型原则主要如下：

（1）支护高度：薄煤层支架高度十分重要。因为如果过低，就会丢失本来就很薄的煤，同时给日常支架维护带来一定困难；但若确定过高，又会给设计带来很大难度。

（2）工作阻力：薄煤层工作面由于采高小，易填充，基本顶容易形成平衡拱，所以工作面矿压显现不明显，支架工作阻力可适当减小。

（3）安全过机空间：薄煤层支架在最低高度时，支架高度较低，为保证合理的安全过机空间，一般将顶梁箱形断面尽量作薄，同时尽可能地减小采煤机的机面高度，以便增大过机空间。

经计算得知：取其最大值0.32MPa。液压支架控顶长度4.5m，宽度1.5m，最大控顶面积6.75m2，则每架顶梁的工作阻力应不小于2160 KN。

2.3 刮板输送机

工作面刮板输送机选型需要满足以下要求：

（1）工作面刮板输送机运输能力的选择原则是保证采煤机采落的煤被全部运出，并留有一定的备用能力。

（2）刮板输送机的长度与工作面的长度相一致。

（3）刮板输送机的外形尺寸和牵引方式与采煤机相匹配。

经计算得知：确定刮板运输机选SGZ730型，该机型运输能力：600 t/h，可满足使用。

2.4 平巷转载输送机

转载机的运输能力按刮板输送机运输能力的1.2～1.3倍选择，以保证将工作面输送机卸载的煤炭及时运出，减少工作面输送机底链道的回煤，并具有高强度和自移系统，并与皮带机自移装置搭接。为此，转载机的技术性能与工作面输送机有以下差别：

（1）转载机的槽宽应大于工作面输送机的槽宽；

（2）转载机的刮板链速应大于工作面输送机的链速；

（3）转载机刮板的安装密度应大于输送机刮板的安装密度。

因此，平巷转载机的额定运输能力应满足700吨/小时。按计算可选择SZZ-764/110型转载机（带自移装置）。

2.5 乳化液泵站

乳化液泵站是用来向综采工作面液压支架及其他用乳化液的液压装置输送乳化液的设备，是液压支架的动力源，它工作的好坏直接影响着液压支架的工作性能和使用效果。液压支架的工作介质是水包油型乳化液，粘度低，性能差，因此乳化液泵与一般以矿物油为工作介质的液压泵相比，在结构上有如下明显的特点：

（1）柱塞与缸体之间不能采用间隙密封，必须采用密封圈密封。

（2）传动部分与工作部分必须隔开，结构部分用专用的油，工作部分使用乳化液。

（3）为满足液压支架的需要，乳化液泵站要有很高供液压力，而且要有很大的流量。

（4）泵站要配置1台（或2台）容量很大的乳化液箱，由于液压支架管路的泄漏，还必须不断地补充乳化液。

根据煤矿实际地质资料，为提高工作面设备的效率，乳化液泵站采用两泵一箱配置（一台工作，一台备用）。

2.6 喷雾泵站

喷雾泵站主要为综采设备工作面提供高压喷雾灭尘用水。为提高工作面设备的效率，冷却喷雾泵站采用两泵一箱配置（一台工作，一台备用），具体型号为BPW320/6.3。

3 工作面配套设备特点

（1）采高下限低：配综采时最低采高可达0.9米，是目前国内综采配套采高下限最低的采煤机。

（2）过煤高度大：可达0.3米，有利于提高运输机的输送效率，从而提高生产率。

（3）采煤机与输送机槽配套后，刮板输送机机尾卧底量分别为92mm（滚筒900mm）、202mm（滚筒1100mm）。

（4）电气控制先进：由于采用机载交流变频结构设计，实现高传动效率的一拖二牵引无级变速。牵引驱动采用摆线轮-销排型式。

（5）结构新颖：打破常规，采用桥式设计，有效解决了制约薄煤层采煤机采高下限难于突破的老大难问题。整机积木式组合结构，多电机横向布置、多点驱动。

（6）技术创新：该薄煤层采煤机在机面高度753mm的基础上，实现了机身厚度、过煤空间与过机空间三者的良好匹配。

4 结语

近年来，随着开采强度的加大，许多厚及中厚煤层的储量急剧下降甚至枯竭，而一些矿区的薄煤层可采储量丰富、贮存条件稳定、煤质好，薄及较薄煤层将逐渐变为主采煤层。与此同时，随着对薄煤层开采的重视，薄煤层综采设备研发与选型配套也成为我国煤矿机械企业的研发重点，并取得了一定规模。因此发展薄煤层综合机械化开采技术，对延长矿井开采年限和实现我国能源工业的可持续发展均具有十分重要的现实意义。

参考文献：

[1]梁洪光.薄煤层综采技术发展现状[J].煤矿开采，2009（86）.

[2]良，刘凯.薄煤层综采工艺及其适应性[J].能源技术与管理，2010（05）.

作者简介：

申志斌（1967—）男，长治煤校毕业，本科学历，一直从事煤矿安全生产、机电管理工作。