朱鵬

摘要：近年來我國煤炭開采行業(yè)的發(fā)展極為迅速，這種發(fā)展在煤炭采集理論和相關(guān)設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用方面均有著直觀體現(xiàn)?；诖耍疚膶⒑唵畏治鼍C放工作面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備選型要求，并深入探討基于實(shí)例的設(shè)備選型及可靠性評估，希望研究內(nèi)容能夠給相關(guān)從業(yè)人員以啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：綜放工作面;設(shè)備選型;可靠性

前言：綜放工作面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備選型應(yīng)主要圍繞“三機(jī)”展開，即采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架。結(jié)合實(shí)際調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)階段我國很多煤礦在綜放工作面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備選型方面存在不足，如無法從全局角度出發(fā)優(yōu)選設(shè)備、無法保證設(shè)備的可靠性，對這類問題的針對性處理正是本文研究的關(guān)鍵所在。

1.綜放工作面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備選型要求分析

1.1采煤機(jī)選型要求

綜放工作面的采煤機(jī)選型需首先從性能參數(shù)入手，由此實(shí)現(xiàn)采煤的正確選擇和使用。采煤機(jī)的性能參數(shù)直接影響綜放工作面的開采生產(chǎn)能力，但在具體的采煤機(jī)型號選擇中，需考慮采煤機(jī)本身特性、地質(zhì)條件、傾角、煤層厚度帶來的影響，支護(hù)設(shè)備及運(yùn)輸機(jī)帶來的影響也不容忽視。因此，采煤機(jī)型號選擇需綜合考慮各類因素影響，相關(guān)統(tǒng)籌工作也需要嚴(yán)格開展;綜放工作面的采煤機(jī)選型還需要優(yōu)選滾筒直徑及截深，一般情況需保證存在大于采高1/2的采煤機(jī)滾筒直徑（雙滾筒）。還需要考慮割煤時(shí)采煤機(jī)截入煤壁的深度，即滾筒截深，需結(jié)合采煤機(jī)的穩(wěn)定性、移架步距、頂板巖性、煤質(zhì)軟硬、煤層厚度選取滾筒截深。在具體實(shí)踐中，如采煤機(jī)工作于厚煤層綜放工作面，滾筒截深需針對性加大，一般采用0.8m作為通用的滾筒截深;滾筒轉(zhuǎn)速直接影響粉煤量、裝載量、單位能耗的大小，這同樣屬于綜放工作面采煤機(jī)選型需要關(guān)注的重點(diǎn)，具體選型需針對性計(jì)算采煤機(jī)截齒的最大切削厚度，計(jì)算公式為：

（1）

式中的u、n、m分別為采煤機(jī)的牽引速度、滾筒轉(zhuǎn)速、同條截線上的截齒數(shù)?；谑剑?）進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，存在固定的牽引速度時(shí)，產(chǎn)生的煤塵量隨著轉(zhuǎn)速的提升而變大，同時(shí)存在隨之增長的截割耗能。在具體生產(chǎn)中，轉(zhuǎn)速越快的滾筒會(huì)導(dǎo)致循環(huán)加快，采煤機(jī)裝煤效果會(huì)受到直接影響，因此一般應(yīng)基于30～50r/min控制滾筒轉(zhuǎn)速;采煤機(jī)選型還需要重點(diǎn)關(guān)注牽引速度，這里的牽引速度指的是沿工作面傾向割煤時(shí)采煤機(jī)的運(yùn)行速度，該速度會(huì)根據(jù)液壓支架移架速度、刮板輸送機(jī)裝煤能力、電動(dòng)機(jī)功率等配套設(shè)備出現(xiàn)動(dòng)態(tài)變化，最快存在54.5m/min的牽引速度，一般處于10～12m/min區(qū)間[1]。

1.2刮板輸送機(jī)選型要求

目前的綜放生產(chǎn)系統(tǒng)中，刮板輸送機(jī)在綜放工作面可分為前、后兩部。前刮板輸送機(jī)需基于最大的采煤機(jī)割煤能力設(shè)定運(yùn)輸能力，保證運(yùn)輸能力更高，具體需要考慮傾角系數(shù)、運(yùn)輸方向、同向運(yùn)動(dòng)時(shí)采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)的修正系數(shù)影響。后刮板輸送機(jī)需要存在與放煤能力相適應(yīng)的能力，平均的工作面放頂煤速度、放煤步距與采煤機(jī)截深之比需同時(shí)得到重視。以廣泛應(yīng)用于綜放生產(chǎn)系統(tǒng)的雙鏈刮板輸送機(jī)為例，其鏈輪組件在傳動(dòng)部電機(jī)啟動(dòng)后，會(huì)在液力禍合器和減速器帶動(dòng)下開始旋轉(zhuǎn)，煤炭由此即可基于循環(huán)運(yùn)行的刮板鏈輸送至機(jī)頭部卸載。循環(huán)運(yùn)動(dòng)的刮板鏈在整合運(yùn)行過程中負(fù)責(zé)煤炭輸送，刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力由單位長度運(yùn)轉(zhuǎn)煤炭重量和運(yùn)行速度決定[2]。

1.3液壓支架選型要求

在放頂煤液壓支架的設(shè)計(jì)制造過程中，需明確“三機(jī)”配套要求。第一，在封閉工作空間基礎(chǔ)上，液壓支架需要具備可靠的穩(wěn)定性和較高的工作阻力;第二，為加快放煤速度并促進(jìn)頂煤冒落，掩護(hù)梁的長度需盡量縮短;第三，需采用高度可調(diào)的液壓支架，以此便于運(yùn)輸;第四，為縮短空頂面積需配置伸縮前探梁，護(hù)幫護(hù)頂能力可同時(shí)增強(qiáng);第五，設(shè)置抬底機(jī)構(gòu)和較大的移架力于支架底座，保證快速順利移動(dòng)能夠在底板破碎不平整條件下實(shí)現(xiàn);第六，安裝噴霧降塵系統(tǒng)于液壓支架前后。從巖層控制角度開展研究，為保證綜放工作面生產(chǎn)系統(tǒng)更好服務(wù)于煤礦生產(chǎn)，支架上和架前的控制頂板完整性也需要得到更好保障，需同時(shí)保證控制頂板在支架后方破碎并及時(shí)冒落放出。除具備一般支架功能外，用于厚煤層放頂煤工作面的液壓支架還需要具備優(yōu)秀的可控破煤功能，液壓支架和煤層頂板在破碎頂煤時(shí)需要相互配合，保證有時(shí)間限制的情況下頂煤能夠順利沿切頂線冒落。液壓支架需要承受的靜載包括頂板變形壓力、掩護(hù)梁上松散煤體壓力、頂煤重量、控頂區(qū)不規(guī)則冒落帶的頂板巖塊重量，這些均需要在液壓支架選型中得到重視[3]。

2.基于實(shí)例的設(shè)備選型及可靠性評估

2.1工程背景

為提升研究的實(shí)踐價(jià)值，本文以某屬于大同煤田的煤礦作為研究對象，該煤礦回采11號煤層，煤層走向?yàn)楸睎|和北西，為弱粘結(jié)的優(yōu)質(zhì)動(dòng)力煤，存在1°～4°的傾角，儲(chǔ)存情況穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)簡單，存在7.66m的平均厚度。煤層底板和頂板多由陸地碎屑巖組成，成分為泥質(zhì)膠結(jié)和鈣質(zhì)膠結(jié)，密度較大且質(zhì)地堅(jiān)硬，同時(shí)存在中粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖、礫巖、砂質(zhì)頁巖，其中細(xì)、中粗砂巖（基本頂）的厚度、硬度系數(shù)分別為22.5m、7.3～8.4，砂質(zhì)頁巖、細(xì)砂巖（直接頂）的厚度、硬度系數(shù)分別為26.7m、11.6，細(xì)砂巖及砂質(zhì)頁巖（直接頂）的厚度、硬度系數(shù)分別為0.9～2.2m（4.3～6.9m）、11.6。

2.2生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備選型

基于工程實(shí)際，工程采用走向長壁后退式綜合機(jī)械化放頂煤開采方式，由此開展的滾筒切割與裝載煤炭由采煤機(jī)負(fù)責(zé)，輔以前部輸送機(jī)，煤炭運(yùn)輸即可順利實(shí)現(xiàn)，煤炭位于液壓支架上方會(huì)在采動(dòng)影響及自身重力下垮落放入后部刮板輸送機(jī)輸出工作面?；谏衔纳婕暗南嚓P(guān)選型要求，工程最終選擇了無鏈電牽引式采煤機(jī)割煤（），工作面前部、后部運(yùn)煤均選用中雙鏈輸送機(jī)（），上平巷采用轉(zhuǎn)載機(jī)器（）運(yùn)煤，工作面中部、端頭的綜放液壓支架型號分別為、，循環(huán)進(jìn)度、采高分別為0.8m、4m。采煤機(jī)采用端部斜切作為進(jìn)刀方式，截深、切口分別為0.8m、≥25m，采煤機(jī)擁有0～12m/min的割煤速率，放頂煤采用一次放煤方法，存在0.8m的兩個(gè)放煤口間隔，采放結(jié)合后的作業(yè)按照一采一放工序開展。

2.3生產(chǎn)系統(tǒng)可靠性分析

開展針對性統(tǒng)計(jì)可以確定，基于上述生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備選型，具體生產(chǎn)中每個(gè)生產(chǎn)班的準(zhǔn)備時(shí)間、收尾清理時(shí)間分別為50min左右、10min左右，在工作面系統(tǒng)故障影響下，存在59min的每班中間平均停機(jī)時(shí)間，采煤工作面總工作時(shí)間中每個(gè)生產(chǎn)班的出煤時(shí)間占比在65%左右。為減少故障時(shí)間、增加出煤時(shí)間、提高采煤機(jī)的開機(jī)率并提高工作效率，需分析工作設(shè)備間存在的相互制約和相互聯(lián)系，設(shè)備故障帶來的影響也需要得到重點(diǎn)關(guān)注。分析實(shí)際產(chǎn)量可以發(fā)現(xiàn)，工作面總產(chǎn)量、回收率、利潤分別為457萬t、80%、5100萬元。進(jìn)一步開展可靠性分析，可確定工作面設(shè)備中占用故障時(shí)間最長的為后部刮板輸送機(jī)，這與型號偏小的后部刮板輸送機(jī)選擇、較大的放頂出煤量存在直接關(guān)聯(lián)，產(chǎn)量因此不配套的設(shè)備而降低，綜放工作面整體經(jīng)濟(jì)效益受到的影響必須引起重視。

3結(jié)論：綜上所述，綜放工作面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備選型需關(guān)注多方面因素影響。在此基礎(chǔ)上，本文涉及的采煤機(jī)選型要求、刮板輸送機(jī)選型要求、液壓支架選型要求等內(nèi)容，則提供了可行性較高的綜放工作面生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備選型路徑。為更好滿足生產(chǎn)需要，煤層總厚度與厚煤層煤壁穩(wěn)定性帶來的影響也需要引起重視。

參考文獻(xiàn)：

[1]孟鵬飛，張彥霞，楊帆.大柳煤礦6.5 m大采高自動(dòng)化工作面的設(shè)備選型配套[J].煤礦機(jī)電，2020，41（03）：24-27.

[2]付鵬.古城煤礦N1303綜采工作面設(shè)備選型及配套設(shè)計(jì)[J].煤，2020，29（06）：41-44.

[3]董帥.復(fù)雜地質(zhì)條件下煤礦綜放工作面設(shè)備選型研究[J].采礦技術(shù)，2020，20（03）：115-117.