近距离煤层300m工作面刮板输送机适用性研究

申小林

山西焦煤霍州煤电集团有限公司,山西 霍州 031400

近距离煤层300m工作面刮板输送机适用性研究

申小林

山西焦煤霍州煤电集团有限公司,山西 霍州 031400

针对木瓜煤矿近距离下煤层300m超长综放工作面刮板输送机适用性确定的技术难题，基于矿山运输机械设计原理，采用理论计算的方法，对300米综放工作面刮板输送机运输能力、功率、链条强度等指标进行理论验算。通过计算分析表明，选取SGZ1000/2×1200刮板输送机各项工作指标达到了工作面加长后的要求，为相似矿井刮板输送机选型分析提供借鉴。

近距离煤层;300m综采工作面; 刮板输送机;工作指标；校核

引 言

在我国近距离煤层赋存和开采所占比重很大，而吕梁矿区木瓜煤矿层间距小于10米的可采储量占总储量的80%，所以研究近距离下煤层安全开采技术具有重要的现实意义[1-3]。目前，国外高产高效工作面长度已达到450m，其中美国300m以上工作面就有11个，德国有18个，俄罗斯、波兰一些主要产煤国家也在发展加长工作面，其中德国DSK公司装备了3个435m长综采工作面。国内神东矿区榆家梁矿针对浅埋深的条件已成功地将综采工作面长度由240m加长至300m，晋城寺河矿3号煤层综采工作面长度已达到300m，均取得了显著的经济效益[4-7]。

木瓜煤矿主采10号煤层，由于受到井田边界与工业广场保安煤柱边界线影响，计划加长工作面长度至300m，随着工作面长度的加长，工作面设备故障率将增大，其中刮板输送机不仅承担着工作面煤的运输，而且又兼作采煤机动行的轨道和移架的支点。随着工作面倾斜长度的不同程度的延长，则反映到采煤机一个割煤循环的出煤量会有下同程度的增加，如果日前所配套的刮板输送机的运输能力、功率达不到工作面加长后煤量的运输要求，则可能会出现煤压死输送机、断大链，甚至烧坏电机和损坏减速器。这些事故次数的增加，会影响工作面加长后的正常生产，所以说刮板输送机的输送能力、电机功率以及大链的强度能否达到工作面加长后的要求，是影响工作面延长的一个重要因素，因此，结合木瓜矿生产工艺，从技术方面对300m工作面刮板输送机进行系统的研究，为今后木瓜矿设备的选型及改进、工作面倾斜长度的设计具有重要现实意义。

1 刮板输送机选取和技术参数分析[8-11]

木瓜矿所选用的刮板输送机的各项技术参数表1所示:

表1 刮板输送机技术参数表

1.1 刮板机的输送能力分析

根据选用的MG500/1200-WD型采煤机，则割一个循环煤的产量为:

式中:Q－循环产量，（t）；L－工作面倾斜长度（m）；S－循环进度0.8（m）；M－采高，3.2（m）；ρ－煤的容重，1.45t／m3；

则计算得循环产量:Q=1114t

所选的采煤机以及煤层厚度，得到所需刮板输送机的输送率为:

式中:Vk－采煤机的最大牵引速度,6m/min；10-103工作面长度为300m，最大煤层厚度为3.2m，采用的是MG500/1200-WD型采煤机，采煤机的截深为0.8m，采煤机的最大牵引速度取6m/min，煤的散密度取1.45t/m3，同时考虑1.2倍的富裕系数，则目前所需刮板机的输送生产率为:

所以从刮板输送机的运输能力来分析，目前输送机的能力为2200t/h，所以完全可以满足采煤机的割煤要求。

1.2 刮板输送机的运行阻力、牵引力及电动机功率分析

（1）运行阻力分析

① 重段阻力:

式中:Wzh—重段阻力，N；Wk—空段阻力，N；g—重力加速度，m/s2；q—每米载货质量，kg/m，

式中:Qs—刮板输送机能力，t/h； v为刮板链速，m/s；q1—刮板每米质量，kg/m；L—输送机铺设长度，m；w，w1—货载及刮板链在溜槽内的阻力系数。

±—对于重段，向上运行取“+”，向下运行取“-”；空段，符号与重段相反。

③ 总阻力和牵引力

式中:W0—刮板输送机运行时的总阻力，N；ωf—附加阻力因数，取值1.1；输送机不弯曲时取值1。总阻力即为主动链轮的牵引力。

（2）电动机功率分析

① 当输送机满负荷时，刮板输送机的电动机功率达到最大值，其计算公式为:

式中:Pmax－输送机满负荷时，电动机最大功率，kW；W0－主动链轮牵引力（总阻力），N。

② 当输送机空运转，其负荷最小，刮板输送机的电动机功率为最小，其计算公式为:

③ 刮板输送机电动机的功率可以按等效功率计算，其公式为:

④ 刮板输送机的电动机设备功率为:

所以刮板输送机的电动机应大于或等于P0。

（3）刮板链强度验算分析

式中:k－刮板链抗拉安全因数；n－刮板链条数，单链n=1，双链n=2；λ－链条间负荷分配不均因数，单链λ=1，双链λ=0.85；Fp－刮板链的破断力；Fmax－刮板链最大张力；一般取Fmin=n·(2000～3000)N。

2 木瓜煤矿300m综采工作面刮板输送机工作性能指标校核

（1）工作面倾斜长度为300米时电动机功率分析

目前10103工作面所选用的刮板输送机的电动机功率为:2×1200KW，输送机铺设倾角取50，链速为1.54m/s，因为是双链，w取0.7，w1取0.4，采用Φ48×52规格链条，根据标准取刮板链每米质量q1为91.4kg/m，则计算分析过程如下:

可知输送机每米货载质量为

计算输送机阻力，分别为:

重段阻力:

空段阻力:

式中:Wf取1.1；

验算电动机功率，计算如下:

考虑20%的备用功率，电动机的设备功率为

而目前所用的刮板输送机的电动机功率为2400kW，能够满足工作面延长到300米后的要求。

（2）刮板链强度验算

工作面倾斜长度为300米，可知:

所以要求当工作面的长度为300米时，刮板输送机的每条刮板输送链的破断力应大于1623kN，才能保证输送机正常生产。目前矿方选择的刮板输送机链条最大破断力为2900KN，满足要求。

3 结语

木瓜煤矿近距离下煤层300m超长综放工作面刮板输送机适用性研究是探讨10-103工作面运输能力、功率、链条强度等指标进行理论验算，分别得出如下结论:

1）基于木瓜矿10-103工作面300m倾斜长度实际条件出发，得出了输送机重段阻力、空段阻力和总牵引力阻力，电动机功率为1942KW小于所选刮板输送机的电动机功率2400kW，满足要求；

2）通过对刮板链强度进行验算，得出刮板输送机的每条刮板输送链的破断力应大于1623kN。满足矿方选择的刮板输送机链条最大破断力为2900KN的要求。

综合以上结论，当工作面的长度为300米时，刮板输送机运输能力、功率、链条强度等指标可以满足工作面生产要求。

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10.3969/j.issn.1001-8972.2012.18.028