薄煤层双滚筒采煤机设备的选型与应用_张卓鹏.pdf

薄煤层双滚筒采煤机设备的选型与应用张卓鹏（山西古县兰花宝欣煤业有限公司，山西临汾042400）摘要：根据宝欣煤矿的煤层条件，选取 MG200/456-AWD 型双滚筒采煤机进行 2 号煤层的开采。应用结果表明，2 号煤层 2102 工作面产煤量可以达到 12.98 万 t/年，并且从实际应用效果来看，采煤成套设备的故障率由原来的17%降低到 8%，同时采煤设备的保养维修费用可节省约 30 万元/年，不仅大幅提高了资源开采效率，而且积累了薄煤层开采的自动化的宝贵经验。关键词：双滚筒采煤机；自动化技术；设备选型中图分类号：TD632.1文献标识码：A文章编号：1003-773X（2023）06-0301-020引言薄煤层具有开采难度大、生产效率低的弊端，当煤炭企业对薄煤层进行开采时需要针对性地进行设备的选择与控制1-2。双滚筒采煤机具有功率大、可控性强、易维护的优点，对薄煤层的开采所受地质条件和采煤环境的影响较小3-4。宝欣煤业为生产矿井、目前 2（2+2下）号煤层正常回采，本次一、二采区工作面布置优化设计，2（2+2下）号煤层仍利用现有设备。考虑到现有设备最高可采高度只有 0.71.65 m，因此需要对采煤机进行重新选型，同时加装自动化控制技术，达到提高产业经济利润的目的。1回采煤层概况宝欣煤矿目前开采 2 号煤层，距 K8 中细砂岩0.407.20 m，平均 4.84 m，位于 3 号煤层之上，下距 3号煤层 9.4213.60 m，平均 12.00 m。矿井拟将 2、2下号煤层间距小于 1.50 m 的地段进行合并开采，一次采全高5-6。合并区 2 号煤层厚度 0.462.29 m，平均 1.49 m，含一层夹矸，煤层结构简单，夹矸厚度 0.771.15m，平均 0.99 m。2（2+2下）号煤层合并区 2+2下号煤层厚度 1.42.29 m，平均 1.77 m；2（2+2下）号煤层较稳定大部可采煤层。2现有设备2.1采煤机采煤机的选择需要与工作面的生产能力相匹配，针对宝欣矿 2102 工作面的生产情况，根据矿方生产实际需求采煤机所需割煤速度，采煤机所需割煤能力Qm计算如下：Qm60A（L+2Ls+Lm）1 440KCL-3TdABH.（1）式中：Qm为采煤机割煤能力，t/h；A 为采煤机所需最大日割煤能力，取矿井生产能的 95%，则为 1 059 t/d；B 为所需采煤机双滚筒截深，取 0.6 m；C 为 2102 工作面回收率，取 97%；L 为 2102 工作面长度，取 130m；Ls为刮板输送机弯曲段长度，取 20 m；Lm为双滚筒采煤机中心距，取 6.4 m；K 为采煤机日开机率，取50%；H 为煤层最大采高，取 2.3 m；为煤的容重，取1.4 t/m3；Td为采煤机反向时间，取 5 min。将数值代入式（1）得：Qm=136 t/h。采煤机的平均割煤速度 vc计算公式：vc=Qm60BH.（2）将数值代入式（2）得：vc=1.2m/min。在采煤过程中，需要保证为最大采煤速度留有富裕空间，采煤机最大割煤速度 vmax公式：vmax=Kvc.（3）式中：K 为采煤机不均衡系数，取 1.15。将相关参数代入式（3）得：vmax=1.38 m/min。采煤机最大割煤能力 Qmax公式：Qmax=60BHvmax.（4）将数值代入式（4）得：Qmax=159 t/h。根据以上计算，由于 2 号煤层属于薄煤层，开采厚度较薄，需要采煤机具有较高开采精度，并考虑煤层的硬度及夹矸情况，因此选用 MG200/456-AWD 型电牵引双滚筒采煤机，并加装自动化控制系统，具备较强的抗干扰性，可以实现数据的动态补偿，达到自动截割作业、远程控制的目的7-8。如图 1 所示，设备主要由左右滚轮、牵引部、拖揽装置、滑靴等组成。其收稿日期：2022-08-02作者简介：张卓鹏（1990），男，山西晋城人，大专，毕业于吕梁学院煤矿开采技术专业，助理工程师，现从事煤矿生产技术工作。总第 242 期2023 年第 6 期机械管理开发MechanicalManagementandDevelopmentTotal 242No.6，2023DOI:10.16525/14-1134/th.2023.06.123图 1双滚筒采煤机组成示意图右滚筒左滚筒减速器牵引部摇臂拖揽装置底托架调协油缸 调高油缸滑靴技术应用机械管理开发第 38 卷具体参数见表 1。2.2刮板输送机刮板运输机的输送能力必须与采煤机的割煤能力相匹配，刮板输送机运输能力公式：QqKcQmax.（5）式中：Qq为刮板输送机输送能力，t/h；Kc为采煤机割煤速度不均匀系数，取 1.2。经计算刮板输送机运输能力为 190.8 t/h，建议选用刮板输送机型号为 SGZ630/320，能够满足使用需求，其具体参数见表 2。2.3转载机、破碎机目 前 2（2+2下）号 煤 层 转 载 机 型 号 为SZZ730/132，破碎机型号为 PLM1000；其具体参数见表 3 和表 4。2.4支护设备2（2+2下）号煤层工作面的支护工作主要包括端头支护和超前支护两个环节，端头支护为回采工作面两 端，采 用 1 架 ZY4000/14/28 型 端 头 支 架 和DZ28-350/110X 型单体液压支柱配合金属铰接顶梁支护；超前支护选用 DZ28-350/110X 型单体液压支柱配合金属铰接顶梁支护，超前支护长度为 20 m9。3实际应用效果实现了双滚筒式薄煤层采煤机的自动开采技术后，可以实现设备的远程控制和自动调整、对复杂煤层进行重新编程的智能化任务。极大地提高了矿井的生产能力，2 号煤层 2102 工作面产煤量可以达到12.98 万 t/年，并且从实际应用效果来看，采煤成套设备的故障率由原来的 17%降低到 8%，同时采煤设备的保养维修费用可节省约 30 万元/年。4结语在对薄煤层进行双滚筒采煤机的自动化应用后，基于动化采煤的前提极大地提高了装煤效率，优化了煤矿的生产衔接，不仅保证了工作面的安全高效回采，还获得了更好的经济效益。参考文献1王治.电牵引采煤机故障诊断分析J.煤炭科技，2021（1）：69-72.2葛帅帅，秦大同，胡明辉，等.不同截割工况下变速截割采煤机截割性能多目标优化J.煤炭学报，2018（8）：32-34.3刘彬彬.滚筒位置参数及摇臂厚度对装煤性能的影响研究J.机械管理开发，2021，36（4）：122-123；224.4刘重阳.滚筒采煤机自动化与智能化控制技术发展及应用浅析J.中国设备工程，2022（3）：193-194.5毕锦明.薄煤层机械化开采设备的发展J.煤矿机电，2007（5）：69-70.6陈钢.薄煤层开采综述和神府东胜煤田薄煤层开采J.煤炭科学技术，2007（5）：112-113.7乔红兵;吴淼;胡登高.薄煤层开采综合机械化技术现状及发展J.煤炭科学技术，2006（2）：78.8李建平，杜长龙，张永忠.我国薄与极薄煤层开采设备的现状和发展趋势J.煤炭科学技术，2005（6）：45-47.9张全有，何玉海，徐永宽.MG200/450-WD 型薄煤层滚筒采煤机J.煤矿机电，2002（5）：11-13.（编辑：王慧芳）设备参数参数值设备参数参数值设备采高/m1.12.5牵引速度/（m min-1）07.612.6设备截割/m0.6滚筒转数/（r min-1）44.45适应角度/（）40设备高度/mm834设备功率/kW456摇臂摆动中心距/mm6 400滚筒直径/mm1 100电压/V1 140设备牵引力/kN300采煤机质量/t22表 1MG200/456-AWD 型双滚筒采煤机主要技术参数型号铺设长度/m输送能力/（t h-1）中部槽尺寸/（mmmmmm）电机功率/kW电压等级/VSGZ630/3201306001500630252 2160660/1 140表 2SGZ630/320 型刮板输送机主要技术参数型号出厂长度/m输送能力/（t h-1）链速/（m s-1）电机功率/kW电压等级/VSZZ730/132407001.31321 140表 3SZZ730/132 型刮板转载机主要技术参数型号破碎能力/（t h-1）最大输入块度/（mmmm）最大输出块度/mm电动机功率/kW外形尺寸（长宽高）/（mmmmmm）PLM10001 0007009503001103 5401 7851 741表 4PLM1000 型破碎机主要技术参数Selection and Application of Double Drum Shearer Equipment for Thin Coal LayerZhang Zhuopeng（Shanxi Guxian Lanhua Baoxin Coal Industry Co.,Ltd.,Linfen Shanxi 042400）Abstract:Based on the coal seam conditions of Baoxin Coal Mine,the MG200/456-AWD double drum shearer was selected for the miningof the No.2 coal seam.The application results show that the coal production of 2102 working face in Coal Seam 2 can reach 129800 t/year,and from the actual application effect,the failure rate of the complete coal mining equipment has been reduced from 17%to 8%.At thesame time,the maintenance and repair cost of the coal mining equipment can be saved by about 300000 t/year.Not only has the efficiencyof resource extraction greatly improved,but valuable experience has been accumulated in the automation of thin coal seam mining.Key words:double drum shearer;automation technology;equipment selection302