6、综采工作面“三机”配套概述

综采工作面“三机”配套概述
刘建永
提要：综采工作面采煤机、支架、运输机三者的使用是综采工作面正常、高效生产的主要环节，“三机”
的配套选型是决定工作面生产的决定性因素。

关键词：综采工作面“三机”选型配套
综采是全部机械化的采煤作业过程, 综采工作面的“三机”是指大功率采煤机、自移式液压支架、大功率可弯曲刮板输送机。

综采工作面“三机”选型是工作面生产的重要环节, 选择正确与否直接关系到工作面生产能力、采煤机效率、开机率、各种煤层条件和地质构造适应性。

综采工作面以“高产、高效、安全、洁净”快速发展为目的, 实现规模生产。

因此, “三机”选型要进行专项设计论证, 做到系统性能稳定,故障率低,生产效率高, 劳动强度小, 来提升综采工作面自动化水平和安全生产水平，实现高产高效的安全生产目标。

1、“三机”几何关系的配套
采煤机、刮板输送机和液压支架间的配套尺寸关系如图所示。

从安全角度出发，支架前柱到煤壁的无立柱空间宽度F愈小愈好，它的尺寸组成为：
F=B+e+G+x
式中B ——截深，即采煤机滚筒的宽度；
e ——煤壁与铲煤板之间的空隙距离；
为了防止采煤机在输送机弯曲段工作时滚筒切割铲煤板，此空隙距离 e = 100 ～200mm 立柱斜置产生的水平增距，它可按立柱最大高度的投影计算；
G ——输送机宽度，其组成 G=f +s +a +b ，其中 f 为铲煤板的宽度，一般为150～240mm；S为输送机中部槽的宽度；a为电缆槽和导向槽的宽度，通常为360mm；b 为前柱与电缆槽之间的距离，为了避免输送机倾斜时而挤坏电缆和司机的操作安全，此距离应大于200——400mm。

由于底板截割不平输送机产生偏斜，为了避免采煤机滚筒截割到顶梁，支架梁端与煤壁应留有无支护的间隙 D，此间隙约为 200——400mm。

煤层薄时取小值，厚时取大值。

则从前柱到梁端的长度应为：
L=F－B－D－x
在空间高度上，支架最大高度 H可表示为：H=A+C+t
式中 t ——支架顶梁厚度；
A ——采煤机机身高度、输送机高度和采煤机底托架高度 h ( 自输送机中部计算起)之和，但底托架高度要保证过煤高度 E >250～300mm；
C ——采煤机机身上方的空间高度按便于司机操作及留有顶板下沉量确定。

2、综采设备的生产能力配套
采煤机的落煤能力是工作面生产能力的基础, 其选型的主要依据是采高、倾角、煤层截割的难易程度和地质构造发育程度, 主要确定的参数是采高、滚筒直径、截深、牵引速度和电机功率。

液压支架的移架速度要与采煤饥的牵引速度相匹配,为了保证工作面采煤机连续割煤, 移架速度应不小于采煤机连续割煤的最大牵引速度。

工作面刮板输送机、平巷中的转载机、破碎机和可伸缩胶带输送机等设备则能力都要大于采煤机的生产能力, 且要考虑生产不均衡系数,由工作面向外逐渐加大, 通常按富余20%～30%考虑。

综采设备生产能力配套的原则是以采煤机的实际生产能力为中心, 输送机、液压支架、转载机和可伸缩胶带输送机等设备与之相适应,充分发挥各种设备的最大效能。

2.1 采煤机实际生产能力的确定
采煤机的实际生产能力主要取决于采煤机的实际牵引速度, 后者与煤层强度、夹石层厚度和强度、司机的操作技能以及工作面的管理水平有关。

Qc= 60VcSMγK ×10-3
式中： Qc- 采煤机的实际生产能力, t /h ；
Vc- 采煤机的实际牵引速度, 一般综采为 3～4 m/min ；
S - 采煤机的截深, m；
M - 工作面平均采高, m；
γ- 煤的实体容重, kg/m3；
K - 工作面采出率。

2.2 输送机的生产能力
工作面输送机的能力大于采煤机的实际生产能力, 即
Qs= ( 1.1～1.15) Qc
式中： Qs工作面输送机的能力, t/h。

刮板输送机的输送能力应大于采煤机的最大生产能力。

2.3液压支架移架速度
液压支架的移架速度大于采煤机的实际牵引速度。

液压支架的移架时间包括泵站向支架的供液时间t1和操作时间t2,
t1=
3-
3
2
3
3
2
2
2
2
1
2
1
1
2
10
l
n
l
n
l
n
l d
4
⨯
⎥
⎥
⎦
⎤
⎢
⎢
⎣
⎡+
+
+
Q
D
D
D
π
式中： Q- 乳化液泵站流量, L/min；
d, l-移架千斤顶缸径和行程, m；
n1 , D1, l1 - 立柱的数目、缸径和行程, m；
n2 , D2, l2 - 前梁顶柱的数目、缸径和行程, m；
n3 , D3, l3 - 侧护板千斤顶的数目、缸径和行程, m。

2.4转载机和可伸缩胶带输送机的能力
其能力应大于工作面正常生产能力
Qz=( 1.5～3.0)Q
Q =T
Q b 式中: Qz - 转载机或可伸缩胶带输送机能力,t/ h ；
Q - 工作面正常生产能力, t/h ；
Qb - 工作面班产量, t/班；
T - 每班纯割煤时间, h 。

3、 综采设备的服务时间配套
采煤机、液压支架和刮板输送机服务时间配套是指“三机”大修周期应相互接近, 否则, 要在工作面生产过程中部分设备“带病”运转, 或交替更换设备或进行大修, 这将对正在生产的工作面造成不利的影响, 同时也将会对采煤机、 液压支架和刮板输送机造成一定的损坏。

一般情况下,对采煤机常用连续割煤长度或采煤量来衡量,对液压支架通常以使用时间来衡量, 而对刮板输送机则常使用过煤量来衡量。

目前, 由于对不同设备的大修周期没有一个统一的衡量标准,也就无法对设备提出服务时间配套的要求。

为此, 需要有一个简化的标准。

在配套过程中,发现某种设备不能满足生产所需要的服务时间时,应找出解决的措施,以实现服务时间上的配套要求。

各种配套关系也不是唯一的，应从各矿的生产实际条件出发, 因地制宜,依据具体的开采条件, 采取相应的配套设备。

采煤机 、液压支架 、刮板输送机的选型完全可以用性能和能力相似的同类产品代替。

而在实际生产中， 即使采用相同综采设备的不同工作面或不同矿井，其实际生产能力和全员效率可能有较大差距，这主要是由于矿井的开采条件、组织管理水平存在着客观的差距。

如果客观条件不具备， 即使选择生产能力很高的配套设备， 也远不能达到提高生产能力的目的。

高产高效综采工作面的三机选型应从实际出发 ，因地制宜，具备什么档次的开采条件，就选用相应的配套设备。

科学地实现生产能力配套, 机械性能配套, 几何关系配套, 使用寿命配套及其他设备的配套,促进综采的可持续发展。

参考文献：
[ 1 ] 陶驰东。

采掘机械[ M]，北京：煤炭工业出版社，1993
[ 2 ] 程居山。

矿山机械[ M]，徐州：中国矿业大学出版社，2002。