沙曲礦4901 綜采工作面設(shè)備選型研究

錢(qián)虹凌

（山西大同大學(xué)教學(xué)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn)中心，山西大同 037003）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦的開(kāi)采工作面朝著機(jī)械自動(dòng)化的方向不斷發(fā)展。為了保證礦井工作面的安全高效開(kāi)采，必須有效選取合適的工作面機(jī)械設(shè)備[1-2]。本文針對(duì)沙曲礦4901工作面具體情況進(jìn)行了配套設(shè)備的選型及研究。

1 工作面概況

沙曲礦是華晉焦煤有限責(zé)任公司在離柳礦區(qū)建設(shè)的第一對(duì)礦井，于1994 年12 月開(kāi)工建設(shè)，2004 年11 月通過(guò)國(guó)家發(fā)改委組織的驗(yàn)收，正式投產(chǎn)。礦井設(shè)計(jì)、核定生產(chǎn)能力300 萬(wàn)噸/年。

4901 工作面為九采區(qū)第一個(gè)4#煤工作面，設(shè)計(jì)沿走向布置，4#煤厚度為1.7～2.3 m，平均煤厚為1.95 m，煤層傾角為4°，工作面東南面為九采區(qū)3 條集中巷道，西北面為4902 工作面，東北面為堡上舊村保護(hù)煤柱，307 國(guó)道改道穿過(guò)該工作面上方。井下標(biāo)高298～356 m，埋深490～630 m。其開(kāi)采面規(guī)格及儲(chǔ)量見(jiàn)表1，按生產(chǎn)能力4216 t/d 來(lái)計(jì)算，可采期為11個(gè)月。

表1 采面規(guī)格及儲(chǔ)量

2 設(shè)備選型

2.1 基本原則

根據(jù)該工作面的情形，選取設(shè)備時(shí)采用以下基本原則。

（1）設(shè)備選型在滿足礦井生產(chǎn)的基礎(chǔ)上以成熟可靠、經(jīng)濟(jì)合理和關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)先進(jìn)為原則。

（2）簡(jiǎn)化工藝系統(tǒng)，選用處理量大、運(yùn)行效率高的設(shè)備。

（3）同類產(chǎn)品在滿足工藝要求前提下采用同一型號(hào)，減少備品備件種類，便于設(shè)備檢修。

4901 工作面需要配備的主要設(shè)備見(jiàn)表2。其中，恒壓供液系統(tǒng)為三泵兩箱變頻智能控制。

表2 工作面主要設(shè)備配備

2.2 選型及計(jì)算

2.2.1 液壓支架的選型

液壓支架的選型工作主要有支護(hù)強(qiáng)度計(jì)算等構(gòu)成。

（1）工作面頂板支護(hù)強(qiáng)度P。

式中 P——支護(hù)強(qiáng)度（頂板的壓力），kN/m2

n——頂板的冒落高度，一般為采高的2～8 倍

γ——頂板巖石容重，kN/m3

H——最大采高，m

當(dāng)n 取8，支架頂部上覆巖層平均容重γ 為28.5 kN/m3，最大采高H 為2.3 m 時(shí)，P=8×28.5×2.3=524.4 kN/m2。根據(jù)Pmax=Pk，當(dāng)上覆巖層不穩(wěn)定系數(shù)k 取1.46 時(shí)，Pmax=524.4×1.46=765.6 kN/m2。

（2）支架工作阻力Q。

式中 P——支架支護(hù)頂板所需的支護(hù)強(qiáng)度，kN/m2

L1——支架頂梁長(zhǎng)度，m

L2——支架梁端距，m

B——支架寬度，m

當(dāng)P 為765.6 kN/m2，L1為4.0 m，L2為0.36 m，B 為1.5 m時(shí)，Q=765.6×（4+0.36）×1.5=5008 kN。

結(jié)合以上計(jì)算結(jié)果，考慮最危險(xiǎn)情況和井下一些不確定因素[3]，支架應(yīng)取一定的富裕系數(shù)，因此，建議選用ZY5200/12/28D型支架。該支架為兩柱掩護(hù)式液壓支架，操作方式為電液控制，工作阻力為5200 kN，大于計(jì)算所需工作阻力5008 kN，能夠滿足采煤工作面頂板支護(hù)強(qiáng)度需要（表3）。

表3 ZY5200/12/28D 型支架的其他技術(shù)參數(shù)

2.2.2 采煤機(jī)的選型

4901 工作面設(shè)計(jì)該工作面采用傾斜長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤法開(kāi)采，根據(jù)煤質(zhì)硬度，煤層厚度及煤層傾角，結(jié)合設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)，選用雙滾筒采煤機(jī)。工作面最大采高為2.3 m，采煤機(jī)滾筒直徑應(yīng)大于最大采高的一半，建議滾筒直徑選用1.6 m。根據(jù)4901 工作面條件，為了提高生產(chǎn)效率，建議滾筒截深選用0.8 m，滿足礦井生產(chǎn)能力核定的產(chǎn)量要求。

MG250/600-AWD 雙滾筒采煤機(jī)的牽引方式為交流變頻調(diào)速、齒軌式牽引，其主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表4。由表4 可知，MG250/600-AWD 雙滾筒采煤機(jī)符合要求。

表4 MG250/600-AWD 雙滾筒采煤機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

2.2.3 刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)等

（1）刮板輸送機(jī)的選型。根據(jù)生產(chǎn)技術(shù)科提供的選型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，則刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力Qb：

式中Qa——工作面日產(chǎn)量，t/d

f——能力富裕系數(shù)

h——日工作時(shí)間，h

k——開(kāi)機(jī)率

當(dāng)工作面日產(chǎn)量為4216 t/d，能力富裕系數(shù)為1.2，日工作時(shí)間為16 h，開(kāi)機(jī)率為0.6 時(shí)，Qb=4216×1.2/（16×0.6）=527 t/h。

設(shè)計(jì)工作面長(zhǎng)度為220.5 m（中對(duì)中），刮板輸送機(jī)的出廠長(zhǎng)度要求滿足工作面的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。

根據(jù)查閱有關(guān)資料，建議選用型號(hào)為SGZ-764/630 型刮板輸送機(jī)（表5）。該輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)型號(hào)為YBSD-315/160-4/8，刮板鏈為中雙鏈型，規(guī)格為30×108-D（礦用高強(qiáng)度抗磨圓環(huán)鏈），刮板間距為864 mm，其他技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表5。

表5 SGZ-764/630 型刮板輸送機(jī)的其他技術(shù)參數(shù)

（2）轉(zhuǎn)載機(jī)的選型。根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)及查閱有關(guān)資料，建議選擇SZZ-764/200 型轉(zhuǎn)載機(jī)，其冷卻形式為水冷，行星減速器速比25.528，主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表6。

表6 SZZ-764/200 型轉(zhuǎn)載機(jī)的技術(shù)參數(shù)

（3）破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)的選型。轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、帶式輸送機(jī)能力選型時(shí)均應(yīng)大于計(jì)算所得刮板輸送機(jī)能力。根據(jù)實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)及查閱有關(guān)資料，選用PLM1000 型破碎機(jī)，其破碎通過(guò)能力為1000 t/h；選用DSG100/80/2×200 型帶式輸送機(jī)，其運(yùn)輸能力為800 t/h，符合運(yùn)輸能力要求。

2.2.4 乳化液泵站的選型

為滿足綜采工作面液壓支架用液需求，同時(shí)提高沙曲礦泵站自動(dòng)化程度，減小操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善工作面泵站系統(tǒng)壓力波動(dòng)，降低能源浪費(fèi)，提高泵站供液效率，建議選用智能恒壓供液系統(tǒng)。經(jīng)驗(yàn)算，選用BRW400/31.5 型乳化液泵，采用三泵兩箱配置：3 臺(tái)乳化液泵采用變頻電機(jī)，由變頻組合開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)；配備2 臺(tái)4 m3乳化液箱，配備集成供液智能控制系統(tǒng)。

4 結(jié)論

針對(duì)沙曲礦4901 綜采工作面設(shè)備選取配套型號(hào)的問(wèn)題，利用理論計(jì)算研究[4-5]表明，選用ZY5200/12/28D 型支架、MG250/600-AWD 雙滾筒采煤機(jī)和SGZ-764/630 型刮板輸送機(jī)，可以滿足該工作面的生產(chǎn)需求。