大采高工作面機電設(shè)備配套選型探討

白 龍

西曲礦是西山煤電集團公司在古交礦區(qū)投產(chǎn)的第一個大型現(xiàn)代化礦井，設(shè)計年生產(chǎn)能力3.00 Mt。井田走向長度為6.5 km，傾向長度為6 km，總面積達39.5 km2。

1 工作面概況

12314工作面位于西曲煤礦井下南部13采區(qū)，工作面長度251 m，煤層厚度3.93～4.46 m，平均厚度4.05 m。煤層整體傾向西南，傾角為2°～7°，平均為4°。工作面采高4.2 m，屬于大采高工作面。

2 機電設(shè)備選型配套

機電設(shè)備的配套分為生產(chǎn)能力的配套和幾何尺寸的配套，其中生產(chǎn)能力的合理配套是影響高產(chǎn)高效的重要因素，也是大采高工作面礦壓控制的有效手段。同時在機電設(shè)備選型過程中要保證作業(yè)方便、安全。

2.1 采煤機的選型

（1）采煤機的牽引速度

由于工作面煤質(zhì)較硬，同時考慮到工作面開采時的穩(wěn)定狀況和采煤機的電牽引力，將采煤機的牽引速度控制在5～9 m/min。

（2）采煤機的生產(chǎn)能力

式中：h為開采高度，取h=4.2 m；b為采煤機滾筒截割深度，取b=0.8 m；v為采煤機的切割速度，取v=7 m/min；γ為2#煤的視密度，取γ=1.44 t/m3；k為工作面回采率，取k=0.93。

根據(jù)計算可得，所需采煤機的生產(chǎn)能力至少為：

（3）采煤機的裝機功率

在確定采煤機實際使用功率時，要考慮煤層的主要特點。煤層過硬過厚都會影響采煤機的牽引速度。根據(jù)以往的回采經(jīng)驗和國內(nèi)外對采煤機配套研究的現(xiàn)狀來，選擇采煤機的型號為MGTY500/1200-3.3D，主要性能參數(shù)如下：裝機功率為1200 kW，截割部功率為500 kW，截深為800 mm，采高為2500～5000 mm，生產(chǎn)能力為1800 t/h，供電電壓為3300 V。

2.2 刮板運輸機的選型[2]

式中：q為刮板運輸機單位長度上的物載質(zhì)量；v為刮板鏈運行速度，取v=1.1 m/s；A為運行物料斷面面積，取A=0.16 m2；P為物料的散碎密度，取P=1 t/m3；Ψ為裝滿系數(shù)，取Ψ=0.93。

根據(jù)計算可得，所需刮板運輸機的生產(chǎn)能力至少為：

按照工作面綜采設(shè)備生產(chǎn)能力配套的要求，刮板運輸機的生產(chǎn)能力要大于采煤機的生產(chǎn)能力，故將刮板運輸機的生產(chǎn)能力確定為1889.88 t/h，型號選用SGZ-900/1140型的刮板運輸機，主要性能參數(shù)如下：裝機功率為1140 kW，卸載方式為端頭卸載，運輸能力為2000 t/h，供電電壓為3300 V。

2.3 液壓支架的選型

（1）頂板壓力計算

式中：P0為頂板壓力，kN/m2；γ為上覆巖層平均容重，取γ=25 kN/m3；h為開采高度，取h=4.2 m。

根據(jù)計算可得，所需液壓支架支承的頂板壓力為［3］：

（2）初撐力計算

工作面液壓支架的初撐力應(yīng)保證其上部直接頂和老頂或者下位巖層與上位巖層之間不發(fā)生離層，即能支撐住上部冒落帶巖層的重量。

式中：P初為液壓支架初撐力，kN；D為液壓支架頂梁長度，取D=4.05 m；E為端面距，取E=0.5 m；b1為液壓支架支護寬度，取b=1.75 m；γ為上覆巖層平均容重，取γ=25 kN/m3；H為冒落帶巖層總厚度，由于上覆巖層以泥巖、砂巖為主，抗壓強度較小，則冒落帶總厚度為1～3倍采高，取H=1.5×4.2=6.3 m。

根據(jù)計算可得，所需液壓支架初撐力為：

（3）工作阻力計算

一般情況下，液壓支架的初撐力要求達到工作阻力的70%，因此液壓支架的工作阻力為：

（4）控頂距計算

按照上述頂板壓力計算結(jié)果和液壓支架參數(shù)計算結(jié)果，最終確定采用ZY7600/23/47掩護式液壓支架支護頂板，全部垮落法管理頂板。

式中：D為液壓支架頂梁長度，取D=4.05 m；E為端面距，取E=0.5 m；b為采煤機滾筒截割深度，取b=0.8 m。

根據(jù)計算可得，工作面的最小控頂距、最大控頂距為：

考慮到工作面煤層厚度為4.2 m，同時也為了和采煤機以及刮板運輸機互相配套，液壓支架選用ZY7600/23/47型，主要性能參數(shù)如下：工作阻力為7600 kN，最小支撐高度為2300 mm，最大支撐高度為4700 mm。

3 結(jié)語

科學(xué)合理配套綜采工作面設(shè)備,有助于充分發(fā)揮大采高工作面的產(chǎn)能優(yōu)勢,全面提升工作面的生產(chǎn)能力,降低安全生產(chǎn)管理風險。

通過在12314工作面的現(xiàn)場試運行及對比分析，可以看出生產(chǎn)出煤效果較以往工作面有了大幅的提升，各設(shè)備運行狀況良好，操作安全可靠，很好的滿足了實際生產(chǎn)的要求。

〔1〕聶茂根.西曲礦2#煤復(fù)合頂板動壓影響下支護技術(shù)研究[J].山西煤炭，2017（4）：50-52.

〔2〕王務(wù)峰，宋洪俊.刮板機鏈條安全系數(shù)計算方法比較與應(yīng)用[J].山西焦煤科技，2015（5）：17-19.

〔3〕王雷鳴.綜采工作面中機電設(shè)備的選型配套及發(fā)展趨勢[J].機械管理開發(fā)，2016（11）：50-52.