綜采放頂煤技術(shù)研究與裝備選型設(shè)計(jì)

摘 要：根據(jù)煤層覆存條件，研究了綜采放頂煤技術(shù)，科學(xué)合理進(jìn)行了設(shè)備選型，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效。

關(guān)鍵詞：綜采；放頂煤；裝備選型

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.068

1 礦井概況及供電、運(yùn)輸能力

樂安煤業(yè)公司位于山西省晉中市昔陽縣境內(nèi)，礦井煤炭儲量3000多萬噸。礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為45萬噸，煤礦主要開采煤層為15號煤，位于四節(jié)石灰?guī)r下，全井田可采，煤層厚5.10～8.30m，平均5.97m，屬特厚煤層?？刹芍笖?shù)1，變異系數(shù)14%，一般含夾石0～3層。15號煤為全井田穩(wěn)定可采煤層，煤質(zhì)為無煙煤，硬度f≤2.5，工作面傾角8～12°，走向傾角6～14°，首采工作面長度100m、走向長度400m。礦井生產(chǎn)采用斜井提升，坡度22°左右，斜長460米。

礦井供電現(xiàn)狀為10KV雙回路供電，地面設(shè)工廣區(qū)變電所和風(fēng)井區(qū)變電所，一回路樂煤專線為LGJ-3×95架空主供線路供風(fēng)井區(qū)變電所；二回路五廠線為LGJ-3×120架空備供線路（多用戶）供工廣區(qū)變電所；風(fēng)井區(qū)變電所與工廣區(qū)變電所之間由一路LGJ-3×95架空聯(lián)絡(luò)線路。下井（一）為MYJV42-3×95-10KV型高壓電纜，由風(fēng)井區(qū)變電所通過鉆孔至井下中央變電所；下井（二）為MYJV22-3×70-10KV型高壓電纜，由工廣區(qū)變電所通過主斜井至井下中央變電所。礦井申請總供電容量為3585KVA，其中地面生產(chǎn)、生活設(shè)施供電負(fù)荷為1200KVA，井下掘進(jìn)、運(yùn)輸、排水等供電負(fù)荷為1100KVA。預(yù)計(jì)綜采設(shè)備供電負(fù)荷為1722KW。

礦井主運(yùn)輸為皮帶運(yùn)輸，西翼煤倉以下至地面第一部皮帶運(yùn)輸能力按60萬噸/年設(shè)計(jì)，最大可到90萬噸，地面篩分系統(tǒng)能力與運(yùn)輸皮帶配套。

2 研究內(nèi)容和目標(biāo)

學(xué)習(xí)研究國內(nèi)外先進(jìn)回采工藝，提高勞動效率和經(jīng)濟(jì)效益，從技術(shù)、設(shè)備、管理等方面上臺階，促進(jìn)安全生產(chǎn)，打造、鍛煉一支高水平的綜采施工隊(duì)伍，整體提高員工科技技術(shù)操作水平，為公司下一步的發(fā)展，創(chuàng)造條件。根據(jù)本公司多年開采經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合兄弟單位同類型、同條件下的開采情況，進(jìn)行比較、選擇，確定適合我公司井下實(shí)際情況的設(shè)備，確保設(shè)備符合要求，發(fā)揮效能，爭取最大的效益。

參考國內(nèi)外關(guān)于回采工藝技術(shù)資料和各種文獻(xiàn)，追蹤世界先進(jìn)科技發(fā)展的方向，按照“高起點(diǎn)、大投入、高回報(bào)”的原則，結(jié)合我煤層埋藏賦存條件，分析研究適合的采煤方法與回采工藝，確定設(shè)備的類別。

綜采放頂煤技術(shù)是當(dāng)前世界采煤技術(shù)的前沿，是厚煤層工作面開采發(fā)展的趨勢，國內(nèi)及世界許多知名采礦企業(yè)均投入大量精力進(jìn)行研究開發(fā)，也取得了良好的效果和顯著的經(jīng)濟(jì)效益，山西昔陽樂安煤業(yè)公司煤層賦存條件較好，煤層厚度平均5.97米，為厚煤層，煤層傾角一般為10°左右，保有資源儲量3010萬噸，選用綜采放頂煤技術(shù)，能夠提高礦井機(jī)械化開采水平，實(shí)現(xiàn)一礦一面，提高工作面單產(chǎn)，充分發(fā)揮長壁工作面的優(yōu)勢，具有較廣闊的應(yīng)用前景。

3 采煤技術(shù)的確定

15#煤層厚度5.10～8.30m，平均5.970m，屬于厚煤層，目前主要采用三種方法。即厚煤層大采高一次采全高綜合機(jī)械化采煤方法、分層綜合機(jī)械化采煤方法和放頂煤綜合機(jī)械化采煤法。根據(jù)地質(zhì)條件和采煤方法的比較，鑒于樂安煤業(yè)無碳柱較多，為了減少掘進(jìn)工程量，選用綜合機(jī)械化放頂煤采煤法。設(shè)計(jì)為放頂煤開采，下分層開采厚度2.6m，放頂煤3.37m，全部垮落法管理頂板。工作面采用“U”型單巷走向長壁式布置。

4 裝備選擇

（1）液壓支架的選型

①頂板壓力計(jì)算。Q=8Hr=8×2.6×2.5×104×10-6=0.52MPa

H：采高r：圍巖容重r=2.5×104

②支護(hù)設(shè)計(jì)。ZF4200/17/18支架支護(hù)強(qiáng)度0.69MPa﹥0.52MPa，滿足工作面支護(hù)要求

③ZF4200/17/18型液壓支架參數(shù)。支撐高度1700-2800mm，支架寬度1430-1600mm，支護(hù)強(qiáng)度0.69MPa，初撐力3580KN，工作阻力4200KN，支架中心距1500mm，自重13500Kg，外形尺寸6181×1430×1700mm。

（2）采煤機(jī)的選型。

①采煤機(jī)平均割煤速度。工作面循環(huán)產(chǎn)量：Q1=b×h×L×γ×C

式中b：采煤機(jī)截深，本礦井取0.6m；

H：工作面煤層平均厚度5.97m；

L：工作面長度，本礦井取100m；

Γ：煤層容重1.42t/m3；

C：煤的回收率，取90%。

由于本礦井采用二采一放，所以

Q1=b×h×L×γ×C=2×0.6×5.97×100×1.42×0.9=916t.

②采煤機(jī)小時(shí)能力計(jì)算

QC=60×Vc×h×b×r

將各值帶入式中：QC=60×4.1×2.4×0.6×1.42=503t/h

③采煤機(jī)功率的選擇

采煤機(jī)功率按下列經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：

P>P=60×b×h×Vc×HW×K/3.6

=60×0.6×2.4×4.1×3.5×1.15/3.6

=396.06KW

HW： 采煤機(jī)能耗系數(shù)，取值范圍0.5～3.5，取HW=3.5；

考慮到采機(jī)機(jī)身高度、采高要求、煤質(zhì)情況等因素，采煤機(jī)截割功率應(yīng)選用400KW左右，裝機(jī)功率為500KW左右。

K：功率備用系數(shù)取K=1.15；

（3）主要機(jī)電設(shè)備說明：采煤機(jī)型號 MG200/501-WD，無鏈電牽引，截深 630mm，采高1.6-3m，滾筒直徑 1600mm。前、后部輸送機(jī)各1部，型號 SGZ764/320，中雙鏈。順槽轉(zhuǎn)載機(jī)1部，型號 SZZ-764/160，邊雙鏈。破碎機(jī)1部，型號 PLM1000，破碎能力 1000t/h。順槽皮帶運(yùn)輸機(jī)1部，型號DSJ-100/70/110×21。乳化液泵2臺，型號 BRW315/31.5，兩泵一箱。噴霧泵2臺，型號BPW315/6.3，兩泵一箱。雙速絞車2部，型號JSDB-13 ，安裝在輔助運(yùn)輸軌道巷。無極繩絞車1部，型號JWB55BJ，安裝在150101運(yùn)輸順槽皮帶機(jī)頭處。

5 結(jié)論

根據(jù)地質(zhì)條件和采煤方法的比較，采煤方法選為放頂煤采煤法，選擇合理，實(shí)現(xiàn)了高產(chǎn)高效。

作者簡介：王壘（1988-），男，山東肥城人，主要從事：專業(yè)技術(shù)工作。