对综采工作面“三机”匹配的探讨

【摘 要】 综采工作面的主要设备“三机”是指刮板输送机、采煤机、液压支架，“三机”选型、匹配合理是提高综采工作面生产能力、实现高产高效、促进安全生产的重要条件。

【关键词】 刮板输送机 采煤机 液压支架 选型 匹配

1 综采工作面“三机”选型

1.1 采煤机的选型

（1）根据地质条件对采煤机进行选型，其主要参数包括采高、截深、刹底量、滚筒螺旋角度、电动机功率、截割速度、牵引速度等的选取要合理，并有较大的适用空间。

（2）采煤机应满足工作面最大开采量的要求，其生产能力应略大于工作面设计能力。应考虑到生产系统环节中一些影响生产的不确定因素。

（3）采煤机性能可靠，技术性能良好，各种保护功能完善，便于操作和维修。

采煤机的实际生产能力、能适合的煤层硬度指数、采高、截深、刹底量、摇背下过煤高度、滚筒螺旋角度、电动机功率、截割速度、牵引速度、牵引力等参数在选型时必须确定。实际生产能力主要取决于采高、截深、牵引速度、装煤效果以及有效工作时间利用等等。采高由滚筒直径、摇臂摆角等确定。滚筒直径是滚筒采煤机采高的主要调节变量，滚筒直径应满足最大采高及卧底量的要求。截深的选择与煤层厚度、顶底板岩性、煤层硬度、以及移架步距有关。截割速度由滚筒转速、截割部传动比、滚筒直径确定，对采煤机的功率消耗、装煤效果、煤的块度和煤尘大小等有直接影响。牵引速度是通过滚筒最大截割厚度和追机移架速度验算确定。牵引力是由内外载荷决定的，其影响因素较多，如机身自重、摩擦系数、煤质、采高、牵引速度、工作面倾角等，没有准确的计算公式。

1.2 液压支架的选型

（1）液压支架的选型就是要确定支架类型、支护阻力、支护强度及阀组性能和操作方式等。支架类型有支撑式、掩护式、支撑掩护式等，支架的结构参数包括立柱数目、最大最小高度、顶梁和底座的尺寸及相对位置等。

（2）依据综采工作面地质说明书。在选型之前，必须将所采采区的地质条件全部查清，然后根据不同类型顶板选取架型。

1.3 刮板输送机的选型

（1）刮板输送机的输送能力应大于采煤机的最大生产能力，一般取1.3倍左右。

（2）要结合煤质硬度选择链子结构型式。

（3）优先选用双电机双机头驱动方式。

（4）应满足采煤机的匹配要求，安装张紧、防滑装置，煤壁侧设铲煤板，老塘侧附设电缆槽等。

在选型时要确定的刮板输送机的参数主要包括输送能力、电机功率和刮板链强度等。电机功率主要根据工作面倾角、铺设长度及输送量的大小等因素确定。刮板链的强度应按恶劣工况和满载工况进行验算。输送能力要大于采煤机生产能力。

2 “三机”的合理匹配

从综采设备“三机”的选型中可以看到，采煤机、液压支架、刮板输送机的合理匹配是很复杂的系统工程，必须系统考虑。

2.1 满足生产能力要求

采煤机生产能力要与系统要求相适应，工作面刮板输送机的输送能力应大于采煤机的生产能力，液压支架的移架速度应与采煤机的牵引速度相适应，而乳化液泵站工作压力应满足液压支架初撑力及其操作速度要求。

2.2 满足系统设备性能要求

输送机的结构形式含跑道、电缆槽、铲煤板等附件必须与采煤机的结构相匹配，输送机的中部槽应与液压支架的推移千斤顶连接装置的间距和连接结构相匹配。采煤机的采高范围与支架的最大和最小结构尺寸相匹配，而其截深应与支架推移步距相匹配。

2.3 满足安全和工作方便要求

（1）工作面从安全角度出发，控顶距愈小愈好。

（2）为防止移架后支架前柱与电缆相碰和采煤机司机的人身安全，前柱与电缆槽之间必须留有200MM左右的间隙。

（3）梁端距一般留有150MM空间用来防止滚筒切割顶梁。

（4）推移千斤顶行程应比采煤机截深长100-200MM

（5）保证摇臂下过煤高度最小在200MM左右，以便煤流顺利从底托架下通过。

（6）当煤层倾角大于160°、大采高支架工作面倾角大于15°时，输送机必须设置防滑锚固装置，而支架必须带防倒防滑及调架装置。

3 实际工作中如何做到“三机”合理匹配

依据“三机”的选型及匹配关系的分析，可以看到，其选型工作相当复杂，涉及采矿学、地质学、力学、机电等多科知识，目前的选型设计还是以经验为主，虽然基本上能够满足生产需要，但在某些环节上还存在着严重的不合理现象。如有些选型设计参数是符合要求的，但在实际使用中无法达到或实现。移架循环时间长，不能满足采煤机牵引速度的要求等等，这说明，综采工作面“三机”配套不能停留在简单的经验上，而应放在开发研制综采设备上，要对系统中的主要环节进行动态优化设计，使其设计参数与实际运行参数得到统一。选型的人员应避免在选型设计中受决策者个人偏见或感彩的影响。现行国内外高产高效综采工作面装备能力的配比关系主要是：刮板输送机与采煤机的功率配比应为1：1，最好为1.2～1.4：1，这样才能把输送机的事故减少到最低限度。综采设备的能力应以工作面生产能力为基础，采煤机、工作面刮板输送机、运输巷可伸缩带式输送机的生产能力一般按工作面生产能力分别乘以系数1.2，1.3，1.4来确定。

上述各种匹配关系不是唯一的。采煤机、液压支架、刮板输送机的选型完全可以用性能和能力相似的同类产品来代替。而在实际生产中，即使采用相同综采设备的不同工作面或不同矿井，其实际生产能力和全员效率可能有较大差距，这主要是由于矿井的开采条件、组织管理水平存在着客观的差距。如果客观条件不具备，即使选择生产能力很高的配套设备，也远不能达到提高生产能力的目的。

高产高效综采工作面的“三机”选型应从实际出发，因地制宜，具备什么样档次的开采条件，就选用相应档次的匹配设备。条件不同区别对待，现有设备的充分利用也是不可忽视的问题。