综放工作面三机配套选型与探讨

李国栋

（阳泉煤业（集团）有限责任公司一矿， 山西 阳泉 045008）

引言

山西阳泉煤业（集团）股份有限公司一矿位于阳泉市西北部和盂县东南部，东邻原阳煤集团四矿，南邻阳煤集团三矿、新景矿，西邻阳煤集团七元矿，北邻荫营煤矿及程庄煤矿。开采深度为669～805 m。矿井批准开采的煤层有3号、12号、15号煤层。阳煤一矿现剩余地质储量6.06亿t，可采储量3.08亿t，服务年限39年。根据2013年瓦斯等级鉴定：矿井为高瓦斯矿井，绝对瓦斯涌出量为323.13 m3/min，相对瓦斯涌出量为25.05 m3/t。煤层原始瓦斯含量为7.28 m3/t，煤层原始瓦斯压力为0.6 MPa，属于Ⅲ类不易自然煤层，最短自然发火期为22个月，煤尘无爆炸危险性。

1 工作面概况

本工作面位于松帽梁以东、郑家梁以西、圪拉梁以北、松树山以南的山梁沟谷地带。地面有高压电线及建筑物，回采将使地表沉陷，产生裂隙。8907工作面位于北丈八井九采区中部，北部为九采区辅助大巷，东部为采区回风巷，南部为北丈八井南翼二采区，西部为8906工作面，其上部为3号、8号及12号煤层采空区。

本工作面煤层赋存稳定，结构复杂，煤层总厚度最大7.99 m，最小6.95 m，平均煤厚7.61 m。煤层节理产状：340°∠70°。见表1煤层顶底板岩性表。

表1 煤层顶底板岩性表

2 工作面设备选型内容

工作面采煤方法采用走向长壁采煤法，后退式开采。综合机械化放顶煤一次采全高采煤方式。全部垮落法管理顶板。这种采煤方法在中厚煤层的开采中应用多年，取得了较好的经济效益。为实现安全高效开采，充分发挥综采设备的性能优势，本工作面主要选择采煤机、刮板输送机和液压支架的选型。

3 采煤机选型

3.1 采煤机小时生产能力核算

采煤机双向穿梭割煤，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，滚筒自旋破碎落煤。采煤机选用端头斜切进刀割三角煤，割煤、移架、推移刮板输送机和拉后部刮板输送机顺序作业。采煤机平均落煤能力为：

式中：Qr为工作面平均日产能力，取3 000 t/d；B为采煤机截深，取0.8 m；H为采煤机采高，取2.6 m；γ为15号煤容重，取1.4 t/m3；C为工作面采煤机割煤回采率，取95%；L为工作面长度，取223 m；Lm为采煤机两滚筒中心距，取11.24 m；Td为采煤机转向时间，取1 min；Hf为综放工作面平均顶煤厚度，取4.5 m；Lf为沿工作面方向放顶煤长度，取216 m；Cf为顶煤回收率，取80%；K为采煤机日开机率，取0.5；T1为综放工作面日生产时间，取1 440 min。

将数值代入公式得采煤机的落煤能力为99 t/h。

采煤机的割煤速度为：

将数据代入公式得：Vc=0.57 m/min。

3.2 采煤机型号及主要技术参数

根据高产高效综采工作面设备配套与实践经验，工作面使用MG300/700-WD型电牵引采煤机，主要技术参数如下：

采高范围为1.8～3.7 m；机面高度为1437.5 mm；煤层倾角为≤16°；供电电压为1 140 V；总功率为700 kW；截割功率为2×300 kW；牵引电机功率为2×40 kW；泵站功率为18.5 kW；滚筒转速为39.67 r/min；牵引方式为机载式交流变频调速、链轮销排式无链牵引；牵引速度为0～7.28～12 m/min；牵引力为350～580 kN；喷雾灭火方式为内、外喷雾；滚筒直径为1 800 mm；整机重量为44 t。

4 液压支架选型

液压支架选型要考虑回采工作面的顶板压力，首先提供充足的初撑力和工作面阻力，满足现场顶板支护的强度和管理要求；要和采煤机和刮板输送机等设备相适应，实现合理配套，高效生产；本工作面为放顶煤工作面，液压支架的放煤效果要好。

根据相同工作面的压力显现和支护要求，本工作面选择ZF5000-17/28型液压支架。主要技术参数：适应预倾角＜25°，成单四连杆结构，放煤机构为尾梁插板式，尾梁能够上下摆动，作业空间大，双运输机；支架高度1.7～2.8 m，工作阻力5 000 kN，支护强度为0.7 MPa，底板比压为0.5～1.7 MPa。

根据生产技术部门提供的相邻采区的矿压观测结果，预计工作面最大顶板载荷强度0.54 MPa，支架的额定支护强度0.7 MPa，所以支架选型合理。

5 后部输送机能力核算

采用一采一放的作业方式，放煤和割煤保持同一速度。因此与采煤机落煤能力相匹配的工作面平均放煤能力为：

式中：m为放煤步距与采煤截深之比，一采一放取1；Cg为放出顶煤的含矸率，取10%；Vf为放煤速度，取0.5 m/min。

将数值代入公式得：Qf=133 t/h。

放煤流量最大时后部刮板输送机运输能力为：

式中：Kf为放煤流量不均衡系数，取1.5；Ky为考虑到运输方向与倾角，取1。

将数值代入公式得：Q≥199.5 t/h。

6 后部刮板输送机选型

后部输送机是型号为SGZ－880/800的刮板输送机，具体参数如下：设计长度为223 m；运输能力为1 000 t/h；中部槽规格（长×宽×高）为1 500 m×880 m×290 m；中部槽型式为铸造焊底；刮板链速为1.28 m/s；圆环链规格为2×Φ34×126 mm；装机功率为2×400 kW。

根据运输能力要求和现场设备布置，前部刮板输送机采用和后部相同型号。运输能力满足采煤机落煤要求。

7 设备运行分析

经过5个月的回采和总结分析，工作面的采煤机、液压支架和刮板输送机配套良好，选型合理，实现了工作面的高效生产。其中除初采月产量为10万t外，其他4个月实现了正常生产，月最高产量17万t，平均月产量14.8万t。设备整体性能稳定，适应了现场的地质条件和生产情况，事故率维持在较低水平。综采装备是实现工作面的安全高产的基础，通过科学选型，为工作面提供了可靠的装备，实现了工作面的高产稳产，为相同的工作面的选型提供了经验。