中厚煤層與薄煤層聯(lián)合布置工作面采煤機(jī)選型技術(shù)研究

文/閆亞鵬

中厚煤層與薄煤層聯(lián)合布置工作面采煤機(jī)選型技術(shù)研究

文/閆亞鵬

山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)臺(tái)頭煤焦有限責(zé)任公司礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1.20Mt/a，礦井工業(yè)場(chǎng)地位于井田南部劉家溝村附近，采用斜井立井混合開(kāi)拓。為提高生產(chǎn)效率和煤炭資源回收率，根據(jù)井田開(kāi)拓布置、煤層賦存等條件，分別在采區(qū)裝備一個(gè)薄煤層和一個(gè)中厚煤層長(zhǎng)壁機(jī)械化綜采工作面，確保生產(chǎn)能力。本文對(duì)上述中厚煤層與薄煤層采煤機(jī)選型技術(shù)研究進(jìn)行了闡述。

一、采區(qū)位置、煤層賦存及采煤方法的選擇

根據(jù)井田開(kāi)拓布置、煤層賦存、開(kāi)采技術(shù)以及工作面裝備水平和通風(fēng)條件，將首采區(qū)布置在井田西南部的一采區(qū)，2號(hào)、3號(hào)煤層為薄或中厚煤層，煤層頂?shù)装宸€(wěn)定。根據(jù)各煤層賦存條件和開(kāi)采技術(shù)條件，結(jié)合礦井的生產(chǎn)能力，選擇的采煤方法為滾筒采煤機(jī)綜采。

根據(jù)采煤機(jī)適應(yīng)條件，結(jié)合煤層賦存特征，采煤方法為：初期礦井開(kāi)采一采區(qū)東翼1上號(hào)煤層（分叉區(qū)，平均0.88m）及一采區(qū)西翼1上號(hào)煤層（合并區(qū)，平均2.20m），即分別裝備一個(gè)薄煤層和一個(gè)中厚煤層長(zhǎng)壁機(jī)械化綜采工作面，以?xún)蓚€(gè)綜采工作面保證礦井1.2Mt/a生產(chǎn)能力。

二、薄煤層滾筒采煤機(jī)選型技術(shù)分析

1.采高的選擇。采煤機(jī)的采高應(yīng)與煤層厚度的變化范圍相適應(yīng)，根據(jù)薄煤層賦存條件和開(kāi)采技術(shù)條件，確定薄煤層采煤機(jī)的采高為0.88m。

2.滾筒直徑的確定。根據(jù)采煤機(jī)滾筒直徑系列，取滾筒直徑0.9m。

3.采煤機(jī)截深。截深的選取與煤層厚度、煤層軟硬、頂板巖性以及支架移架步距相適應(yīng)，綜合考慮取采煤機(jī)的截深為600mm。

4.工作面采煤機(jī)小時(shí)生產(chǎn)能力

式中：

Q—工作面平均日產(chǎn)量，t/d；909t/d；

L—工作面長(zhǎng)度，m；取165m；

I—采煤機(jī)開(kāi)缺口行程，m；取50m；

k—采煤機(jī)開(kāi)機(jī)率，%；取35%；

Cg—工作面采煤機(jī)割煤回收率，%；取97%；

Td—采煤機(jī)返向時(shí)間，min；取0.5；

B—采煤機(jī)截割深度，m；0.6m；

Hg—平均割煤高度，m；0.88m；

γ—實(shí)體煤容重，t/m3；1.45t/m3。

代入?yún)?shù)計(jì)算：Qm=148.6t/h

5.采煤機(jī)平均割煤速度

6.采煤機(jī)最大落煤量和最大割煤速度

Qmax=kc·Qm

式中：

Qmax——采煤機(jī)最大落煤量，t/h；

kc——采煤機(jī)割煤不均衡系數(shù)，取1.4。

則：Qmax=1.4×148.6=208t/h

又：Vmax=kc·Vc

式中：

Vmax——采煤機(jī)最大割煤速度，m/min。

Vmax=1.4×3.2=4.48m/min

7.工作面采煤機(jī)功。按采煤機(jī)單位能耗計(jì)算采煤機(jī)功率為：

N=60kb·B·Hg·Vmax·Hw

式中：

N——采煤機(jī)截割功率，kW；

kb——備用系數(shù)，取1.3；

Hw——采煤機(jī)割煤?jiǎn)挝荒芎?，本礦取Hw= 0.75kW·h/m3。

則：N=60×1.3×0.6×0.88×4.48×0.75=138.3kW

綜上，選用MG150/350-WDK型滾筒采煤機(jī)，可以滿(mǎn)足本礦井初期實(shí)際生產(chǎn)需要，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所示：

表1 MG150/350-WDK型滾筒采煤機(jī)技術(shù)特征表

三、中厚煤層采煤機(jī)選型技術(shù)分析

礦井產(chǎn)能達(dá)到1.2Mt/a時(shí)，1上號(hào)煤層西南翼布置一個(gè)1102中厚煤層綜采工作面，煤層厚度為1.89～2.65m，待1101、1102工作面開(kāi)采完后，在1、2號(hào)煤層各布置一個(gè)回采工作面。2號(hào)煤層厚度為1.68～3.2m，因此，1上號(hào)煤層西南翼1102中厚煤層綜采工作面設(shè)備選型已考慮2號(hào)煤層開(kāi)采條件需要。

1.采高的選擇。采煤機(jī)的采高應(yīng)與煤層厚度的變化范圍相適應(yīng)，根據(jù)薄煤層賦存條件和開(kāi)采技術(shù)條件，確定中厚煤層采煤機(jī)的采高為2.20m。

2.滾筒直徑的確定。雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑以大于工作面最大采高的0.5倍為宜。1采區(qū)中厚煤層采高為2.20m，所以雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑大于或等于1.10m即可滿(mǎn)足使用要求，根據(jù)采煤機(jī)滾筒直徑系列，取滾筒直徑1.6m。

3.采煤機(jī)截深。截深的選取與煤層厚度、煤層軟硬、頂板巖性以及支架移架步距相適應(yīng)，綜合考慮取采煤機(jī)的截深為600mm。

4.工作面采煤機(jī)小時(shí)生產(chǎn)能力

式中：

Q—工作面平均日產(chǎn)量，t/d；2727t/d；

L—工作面長(zhǎng)度，m；取165m；

I—采煤機(jī)開(kāi)缺口行程，m；取50m；

k—采煤機(jī)開(kāi)機(jī)率，%；取35%；

Cg—工作面采煤機(jī)割煤回收率，%；取95%；

Td—采煤機(jī)返向時(shí)間，min；取0.5；

B—采煤機(jī)截割深度，m；0.6m；

Hg—平均割煤高度，m；2.20m；

γ—實(shí)體煤容重，t/m3；1.45t/m3

代入?yún)?shù)計(jì)算：Qm=457.7t/h

5.采煤機(jī)平均割煤速度

6.采煤機(jī)最大落煤量和最大割煤速度

Qmax=kc·Qm

式中：

Qmax——采煤機(jī)最大落煤量，t/h；

kc——采煤機(jī)割煤不均衡系數(shù)，取1.4。

則：

Qmax=1.4×457.7=641t/h

又：Vmax=kc·Vc

式中：

Vmax——采煤機(jī)最大割煤速度，m/min。

Vmax=1.4×3.98=5.57m/min

7.工作面采煤機(jī)功率。按采煤機(jī)單位能耗計(jì)算采煤機(jī)功率為：

N=60kb·B·Hg·Vmax·Hw

式中：

N——采煤機(jī)截割功率，kW；

kb——備用系數(shù)，取1.3；

Hw——采煤機(jī)割煤?jiǎn)挝荒芎?，本礦取Hw= 0.75kW·h/m3。

則：N=60×1.3×0.6×2.2×5.57×0.75=430kW

結(jié)合本礦井具體條件，設(shè)計(jì)利用礦方現(xiàn)有MG200/500-AWD型滾筒采煤機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)如表2所示：

表2 MG200/500-AWD型滾筒采煤機(jī)技術(shù)特征表

四、結(jié)語(yǔ)

工作面采煤機(jī)是決定其產(chǎn)量和效率的主要因素之一，合理選用采煤機(jī)，不僅可以減少工作面工程量，提高回采率，而且可以控制工作面端頭進(jìn)刀等輔助作業(yè)時(shí)間，有利于提高工作面產(chǎn)量和效率。同時(shí)，工作面采煤機(jī)與開(kāi)采技術(shù)條件、采煤設(shè)備配套能力、刮板輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度、技術(shù)水平、管理水平等因素有關(guān)。因此，在選擇中厚煤層與薄煤層聯(lián)合布置工作面采煤機(jī)時(shí)，必須綜合考慮上述因素，以確保工作面產(chǎn)量和效率的提高。

(作者單位：山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)有限責(zé)任公司)

（責(zé)任編輯：龐永厚）