浅论采煤机截深的确定

【摘 要】工作面截深一旦确定，则不容易改变，也轻易不能改变。所以，截深是关系到综采工作面能否安全、高效生产的关键技术参数之一。文章首先分析了截深与生产的关系，接着对确定截深需要考虑的“三机”方面的因素进行了分析，最后对截深的确定进行了举例说明。

【关键词】综采；截深；采煤机；液压支架

引言

截深是采煤机工作机构切入煤壁的深度，是决定采煤机生产能力和装机功率的主要因素，也是与支护设备、运输设备配套的重要参数。截深的选择，需综合考虑采煤机功率、煤层硬度系数、煤层厚度及采高、顶板节理发育情况、支承压力对煤壁的影响程度、支架支护方式等因素。同时，还应结合管理人员的素质，技术人员业务能力、工作面单产水平及矿井综合生产效率等进行选取。工作面截深合理选取避免发生安全事故，不但可以提高单产水平、综合生产能力，还有利于工作面顶板管理、减员增效、提高安全生产水平。

1 截深与生产的关系

1.1 与顶板管理的关系

控顶距的大小直接关系到顶板下沉量的大小。若增大控顶距，顶板的下沉量随之增大，当控顶距增大到使顶板下沉量达到顶板的破坏极限时，顶板就会断裂。控顶方式一旦确定，综采工作面决定控顶距大小的是采煤机截深，控顶距随采煤机截深的增加而增大。所以，顶板下沉量也随采煤机截深的加大而增加，采煤机截深越小，顶板下沉量越小，顶板也相对越稳定。

在顶板管理方面，空顶距越小，空顶面积越小，顶板越容易管理。煤层顶板由伪顶、直接顶和基本顶组成。直接顶和基本顶对支护设备的选型和工作阻力确定有决定性影响。直接顶主要表现在架前顶板的维护和管理上。对于中等稳定以下顶板，易于冒落，应采用较小截深；对于稳定以上顶板，顶板坚硬，不易冒落，则应采用较大截深。具体截深的选择，主要看矩形无支护区顶板能支持多久而不冒落，要根据工作面地质条件和实际观测记录来确定。一般情况下，截深越大，顶板管理越困难，截深越小，顶板管理越容易。通常为减小顶板压力显现，工作面要保持一定的推进速度，把压力甩在采空区，减少煤壁承载压力，提高支护质量。

1.2 与工作面生产能力的关系

截深与工作面生产能力、配套设备运输能力和工作面推进速度间存在密切关系。截深越大，工作面生产能力越大，要求配套设备的运输能力也就越大。如果配套设备运输能力小，势必影响工作面推进速度，造成顶板压力显现，导致煤壁片帮，影响工作面支护。长期恶性循环，将严重影响工作面生产，所以设备选型配套时要特别注意工作面生产能力和运输能力相匹配，保持足够的推进速度。

工作面生产能力按下式计算：

Q=HhVβ

式中，H为工作面采高；h为截深，mm；V为采煤机截割速度，；β为煤的密度。

可知，截深越大，生产效率越高，生产能力也相应地提高。

2 确定截深需要考虑的“三机”方面的因素

2.1 采煤机方面的因素

目前，我国采煤机都设计2种以上截深，电机功率多按截深630mm装备。采煤机的螺旋滚筒，既要割煤又要装煤，滚筒的结构参数对综采的割煤效率、块煤产出率和装煤效果有着决定性的影响，电机功率所转化的工作力必须满足滚筒切入煤壁所需的切削力、工作阻力以及牵引力。采煤机功率大小关系到刀齿沿滚筒径向和轴向切入煤墙的厚度和宽度。采煤机功率越大，牵引力、切削力越大，截深相应也会提高。反过来，工作面截深增加，“三机”配套时必须加大采煤机功率。

2.2 液压支架因素

工作面液压支架推移行程决定截深范围。工作面采煤机、液压支架和刮板机之间配套关系如图1。从图1可看出，截深大致为采煤机滚筒宽度，而实际生产中截深是由液压支架推移千斤顶行程决定的，与液压支架、采煤机结构及安全几何尺寸关系不很密切。推移千斤顶一次推移多少，采煤机滚筒就割多少。由于液压支架推杆、联接头等销孔配合留有一定的安全间隙，加上生产中支架前后排列不齐的影响，截深一般小于推移千斤顶行程。

截深影响液压支架的选型。液压支架最大控顶距与最小控顶距的差值便是滚筒宽度，也就是截深。工作面截深一旦选定，液压支架选型时，其工作阻力、支护控顶距便受到截深的影响。由于液压支架的梁端距是个定值（一般为260～350mm），若工作面截深增加，则最大控顶距增大，支架受力增大，支架设计时工作阻力必须相应增大。另一方面，工作面截深增大后，支架移架步距增大，顶板冒落面积增大，冒落矸石对支架掩护梁的冲击载荷增大，只有通过增加支架的支护强度才得以解决。

3 截深确定举例

某矿区是复合破碎型顶板，顶板易于冒落，截深不宜过大。通过不断研究和实践，最后确定合理的截深为630mm。

3.1 700mm截深效果

该矿区一煤矿首先采用截深为700mm。由于地质条件复杂，操作人员技术业务不熟练，特别是设备体积大，巷道宽度大，变形严重，转载机推移困难，工作面推进速度慢，导致顶板压力大，造成煤壁片帮、顶板冒落；液压支架为整体顶梁结构，不能及时有效地支护顶板，造成恶性循环，影响了正常生产。经专家鉴定认为：设备体积大、质量重，不适应工作面地质条件；支架为整体顶梁，不带伸缩梁；截深相对大，不利于顶板控制。

3.2 600mm截深效果

自2001年后，该集团选用了轻型综采设备。该集团在第二对矿井建设时，选用的液压支架为ZY4000-14/32型，截深为600mm，设备功率、体积变小，相应的巷道宽度由4.4m降到3.2m；同时液压支架使用了伸缩梁，对片帮冒顶起到了很好的支护和控制作用，提高了生产能力。之后，支架又增加了护帮板，进一步加强了顶板管理效果。

3.3 630mm截深的确定

随着综采技术的发展，大功率、大运量设备的广泛应用，该矿区普遍采用600mm截深综采工作面，煤壁片帮程度仍然很大，需要经常拉超前架及时支护。从现场情况观察分析，造成煤壁片帮的主要原因是：煤层自然条件、顶板压力和断层影响，受截深影响不是很大。为此，对液压支架强度、截深进行了进一步地研究。经过近几年的综采生产实践，在设备选型配套、截深选择等方面不断积累经验。结合该矿区煤田赋存状况，地质构造情况、综采装备及综合机械化水平，最终确定该矿区综采生产技术模式和合理截深：工作面巷道宽度一般不超过3.8m，液压支架工作阻力不低于3800kN，采煤机截割电机功率不低于400kW，刮板机槽宽不低于730mm，电机功率不低于200kW，合理的截深为630mm。

参考文献：

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