综采工作面三机配套选型设计_任凌杰.pdf

江西煤炭科技2023年第1期摘要：通过对铺龙湾煤业三机设备存在的问题进行调研、分析，提出更新设备及改进安装方案，确保达到最佳开采效果，为综采工作面三机配套提供可借鉴的技术依据。关键词：三机配套；选型；尺寸中图分类号：TD4 2 1.8文献标识码：B文章编号：1 0 0 6-2 5 7 2（2 0 2 3）0 1-0 2 1 1-0 3Case Analysis of“Three Machines”Matching in Fully-mechanized Mining FaceRen Lingjie(Shanxi Pulongwan Coal Industry Co.,Ltd.,Datong,Shanxi,037100)Abstract:By investigation and analysis of the problems existing in the“three machines”equipment in Pulongwan Coal IndustryCo.,Ltd.,the paper puts forward the renewal equipment and improved installation scheme to ensure the best mining effect,whichcan provide a technical reference for the“three machines”matching at fully-mechanized mining face.Key words:“three machines”matching;type selection;size综采工作面三机配套选型设计任凌杰（山西铺龙湾煤业有限公司，山西大同0 3 7 1 0 0）铺龙湾煤业综采工作面使用的采煤机、运输机、液压支架为建矿初期首采工作面购置，已完成1 5个工作面回采任务，累计产煤量1 3.5 0M t，累计过断层3 0条，设备损坏相当严重，每次搬家期间都会对损坏严重设备进行大修。目前该套设备维修费用高、维修难度大、事故率高、顶煤丢失严重、生产效率低、产量日益下降，已不能满足工作面正常生产，成为威胁铺龙湾煤业安全生产的重大隐患。为确保矿井的年急产、高产和安全，必须重新对综采工作面三机进行选型设计。1设备配套技术条件铺龙湾煤业设计开采的为5#煤层，煤层赋存稳定、整体倾向北、断层多、平均厚度8.5 5m、倾角2 7、硬度系数2 3、易然，顶板为泥岩、中粒砂岩、粉砂岩，底板为粗粒砂岩、泥岩、细粒砂岩，符合放顶煤开采条件。矿井年产1.2 0M t，综采工作面年产0.9 0M t，年工作日3 0 0天，每天工作1 2小时，工作面长度1 5 0m，采高为3m，回风顺槽断面：4.5m3m，运输顺槽断面：4.6m3m。2设备现状分析1）M G 3 0 0/7 3 0-WD型采煤机：导向滑靴磨损严重，齿座啮合处间隙变大，行走电机轴头内外齿咬合间隙大，行走轮极易损坏；摇臂漏油严重且铰接轴镗孔变大，两个滚筒旋叶及齿座磨损严重，滚筒装煤效果差；整体机身连接应力及防松可靠性下降，胶管破损严重，调高油缸漏油且镀铬层出现大面积斑点，内外喷雾、阀块损坏严重需要全部更换；电控箱防爆面间隙过大，内部元器件及控制电缆老化严重；运行中常出现采煤机滚筒割到前梁与铲板，经常造成采煤机摇臂离合轴扭断1。2）Z F 6 4 0 0/1 8/2 8型液压支架：后尾梁、掩护梁等结构件损坏与变形严重，油缸跑冒滴漏现象严重，支架初撑力不达标，二次破煤能力差，放煤效果差，顶煤放不尽，大块煤严重丢失，支架维修空间小，割煤及周期来压时支架自降现象特别严重2。3）S G Z 7 6 4/4 0 0型运输机：溜槽强度降低，异型钢尺寸变大、应力下降；槽体槽沿、中板、底板已经多次进行整体换板修理；链轮磨损、漏油严重，大链大面积磨损严重，机头机尾推移横梁变形严重；运行中常有严重的拌底链、断链、飘链及拉回煤现象，驱动装置功率小，不能满足生产需求。经过调研、分析决定购置新三机设备，消除重大隐患，提高生产效率，满足工作面的生产需要。3工作面三机生产能力配套3.1液压支架主要参数确定（1）支 护 强 度：Ps=9.8NH=9.8 1 0 3 26 0 0=7 6 5k N/m2（2）工 作 阻 力：F=P（SB/K）=7 6 5（1.5 2 1 1江西煤炭科技2023年第1期5.5/0.8）=78 8 9k N式中：Ps为支护强度，k N/m2；N为支架载荷是岩重的8 1 0倍；H为采高，取3m；为顶板岩石的密度，26 0 0k g/m3；F为工作阻力，k N；S为支架中心距，取1.5m；B为支架控顶距，取5.5m；K为支架的支撑效率，取0.8。3.2采煤机主要参数确定（1）日进刀数：N=A/（HLJC）=30 0 0/（3 1 5 00.6 0.9 5 1.3）=9刀（2）牵引速度：V=(L-L1)/（t-t1）Z=(1 5 0-3 0)/（8 0-2 0）0.5=4m/m i n（3）最大割煤速度：V1=EV=1.2 4=4.8m/m i n（4）理论生产率：Q=6 0 HJVC=6 0 3 0.6 4 1.3 0.9 5=5 3 3t/h（5）最大生产能力：T=EQ=1.2 5 3 3=6 4 0t/h（6）装机功率：P=TW=6 4 0 0.8=5 1 2k W式中：A为综采工作面日生产能力，取30 0 0t；N为日进刀数；L为工作面长度，取1 5 0m；J为采煤机截深，取0.6m；C为回采率0.9 5；为煤的容重，取1.3 0t/m3；L1为采煤机开切口距离,取3 0m；t为每进一刀所需时间，即1 2 6 0/9=8 0m i n；t1为采煤机开切口时间取2 0m i n；Z为采煤机开机率，取0.5；Q为采煤机的理论生产率，t/h；T为采煤机最 大 生 产 能 力，t/h；V为 采 煤 机 的 牵 引 速 度，m/m i n；V1为采煤机最大割煤速度，m/m i n；E为采煤机割煤不均衡系数，取1.2；P为装机功率，k W；W为采煤机单位能耗，取0.8k Wh/t。3.3运输机主要参数确定运输机的最大运输能力：G=YT=1.2 6 4 0=7 6 8t/h式中：G为运输机最大运输能力；Y为运输机装载不均匀系数，取1.2。3.4设备选型（1）选型时配套设备性能适应煤层地质条件，支架架型结构适应煤层的平均采高，还应考虑到支架整体运输高度，确定支架的高度；考虑一定的富裕系数，工作面采煤机、运输机生产能力应逐渐递增，支架移架速度大于采煤机割煤速度，采煤机的实际生产能力要大于工作面设计生产能力，运输机选用双电机双机头驱动方式。（2）支护强度与工作面矿压相适应，支架支撑高度要与工作面采高相适应，支架底板比压与底板抗压强度相适应，支架通风断面与工作面通风要求相适应，采煤机滚筒直径与工作面采高相适应，液压支架应满足与采煤机、输送机等设备相匹配3。表1设备选型设备名称型号主要技术参数中间支架ZF9 0 0 0/1 8/3 5工作阻力90 0 0kN；高度1.8 3.5m过渡支架ZF9 0 0 0/1 9/3 5工作阻力90 0 0kN；高度1.9 3.5m采煤机MG3 0 0/7 0 0-WD截深6 0 0mm；截割高度1.8 3.7m前运输机SGZ-7 6 4/6 3 0运输能力10 0 0t/h；链速1.1 5m/s后运输机SGZ-8 0 0/6 3 0运输能力12 0 0t/h；链速1.2m/s4综采工作面三机尺寸配套应用实例4.1采煤机与液压支架的配套关系分析（1）梁端距：割完煤拉架后支架顶梁前端距煤壁的距离，割煤时支架顶梁前端与滚筒外缘距离。规定：梁端距为3 5 0 4 8 0mm，且确保仰府采5 时不能割顶梁或铲煤板且保持不小于8 0mm间隙。（实例配套：中部支架采用及时支护方式，梁端距为3 9 8mm；过渡支架采用不及时支护方式，梁端距为3 5 1mm）（2）过机高度：采煤机机身与支架顶梁之间的距离。规定：最小采高时采煤机与支架顶梁下沿的过机间隙应不小于2 0 0mm。（实例配套：3 1 6mm）（3）挑顶量：采煤机滚筒齿尖割煤时高出支架顶梁上平面的高度。规定：采煤机的挑顶量宜不小于1 0 0mm。（实例配套：3 8 9mm）4.2采煤机与运输机的配套关系分析（1）铲板间距：前运输机铲煤板铲尖与采煤机滚筒外沿的距离。规定：当摇臂下摆到最低位置时，铲板间距应不小于5 0mm。（实例配套：2 1 4mm）（2）采煤机支撑滑靴与前运输机槽帮的距离：当前运输机弯曲时支撑滑靴与槽帮必须保持一定间隙。规定：此安全距离应不小于4 0mm。（实例配套：4 3mm）（3）采煤机机身与前运输机挡煤板之间的安全距离：规定此安全距离应不小于5 0mm。（实例配套：6 1mm）（4）过煤高度：采煤机机身与前运输机中部槽中板之间的距离。规定：采煤机过煤高度宜大于3 5 0mm。（实例配套：6 9 8mm）（5）卧底量：采煤机摇臂下摆到极限位置时，运输机底面至滚筒最下齿尖的垂直距离，卧底量取值越大越有利于割透机头、机尾三角煤。规定：2 1 2江西煤炭科技2023年第1期采煤机滚筒卧底深度中部断面应不小于3 0 0mm，机头、机尾最小卧底量宜不小于1 5 0mm。（实例配套：中部卧底量约为4 5 0mm，机头处卧底量约3 5 0mm，机尾处卧底量约3 6 0mm）（6）三角煤：配套时将采煤机的前滑靴放在销排限位位置，看滚筒轴心位置与煤壁的关系，只要滚筒轴心进入运输巷，就能割透三角煤。用公式BA-C进行验证，式中：A为运输机销排限位装置至机头的距离；B为采煤机摇臂上下摆动的实际最大角度时，前滑靴与前滚筒轴心的水平距离；C为运输机机头越过煤壁进入运输巷的长度。（实例配套：滚筒轴心已进入运输巷）（7）采煤机行走轮截距与前运输机销排截距一致。（实例配套：啮合销轨节距1 2 6mm，前运输机 机 头 机 尾 各 变 线3节 中 部 槽，每 节 变 线 量2 6mm，总变线量7 8mm）（8）采煤机导向滑靴内腔上表面压在销排上，起 支 撑 作 用，其 他 三 个 平 面 与 销 排 之 间 保 持1 0mm的间隙，确保符合运输机左右弯曲、上下起伏要求。4.3运输机与液压支架配套关系分析（1）前输送机电缆槽与液压支架安全距离宜大于1 5 0mm。（实例配套：2 7 3mm）（2）前输送机电缆槽下部与液压支架底座极限状态安全距离宜大于5 0mm。（实例配套为：5 2mm）（3）过渡支架与前后输送机机头、机尾电机减速机各部位间隙宜不小于2 0 0mm。（实例配套：过渡支架与前输送机电机减速机间隙为2 0 4mm，过渡支架与后输送机电机减速机间隙为2 8 0mm）（4）前运输机中部槽长度应与液压支架中心距保持一致。（5）前运输机推移耳宜采用单耳，液压支架配备双耳连接头。（6）前后运输机机头与端头支架各部位间隙宜不小于5 0mm。4.4其他配套关系分析（1）符合煤矿安全规程和煤矿生产有关规定。（2）采煤机上应装有停止工作面运输机运行的闭锁装置。（3）机头机尾过渡支架推移点应设置一定间距的排孔，以满足机头机尾上窜下滑调整支架间距的需要。（4）液压支架推移行程应保证前运输机推移步距和采煤机的截深一致。（5）过渡支架结构形式与尺寸应满足前后运输机传动部安装更换需要。（6）设备与巷帮之间应有留有必要的行人空间，不小于7 0 0mm的安全距离。（7）应根据工作面斜长、巷道宽度及设备布置情况确定中部支架、头尾过渡支架及端头支架的数量。5应用效果分析新配套设备应用到综采工作面后，可降低修理费用，提高原煤回收率，带来较大的经济效益和社会效益。经济效益：每年可节约修理费约3 5 0万元；每年多回收原煤0.1 0M t，每年多回收原煤产生的经济效益为30 0 0万元，企业每年经济效益增长33 5 0万元。社会效益：提高了工作面生产效率和安全系数，减少了煤炭资源的浪费，减少了事故的发生，具有良好的社会效益。6结语综采工作面参数合理、成套