综采设备的选型与配套原则

综采设备的选型与配套原则生产管理部庞矿安综采设备是指综合机械化采煤工作面机电设备的总称。

综采设备是将各种相对独立的机械合理地组合在一起，在工艺过程中协调工作，使采煤工作面的落煤、装煤、运煤、支护和处理采空区全部工序实现机械化。

综采设备一般都是成套配置的，主要包括采煤机、刮板输送机和液压支架（简称“三机”）。

我国综采设备配套形式多种多样，国产设备和进口设备交叉使用，更使综采工作面设备配套多种多样。

为了实现综采工作面最大生产能力和安全生产，采煤机、刮板输送机和液压支架之间在性能参数、结构参数、工作面空间尺寸以及相互连接部分的形式、强度和尺寸等方面，必须互相匹配，保证适用，才能充分发挥设备效能，实现高产高效，安全生产。

1．综采设备配套的程序和方法综采设备的配套与选型一般是根据煤层地质条件而确定的，回采工艺经历了爆破采煤、普通机械化采煤和综合机械化采煤，其设备的选型取决于工作面的生产能力，在工作面“三机”选型中，液压支架是核心。

综采面设备配套的程序和方法见图1。

地质条件的匸£柞评价| 综采工艺方式选择 j 工作面生弄能力确定 卜: * • _ _ ： 「 液压琢S 型 …〕—_ 一 * : I 癖机选型 ― 訶板输OJ&型~]— 匸 ― 氣化疲学站选理i图i 综采工作面设备配套程序流程图2、“三机”选型原则2.1 、液压支架选型原则1） 支护强度应与工作面矿压相适应。

支架的初撑力和工作阻力要适应直接 顶和基本顶岩层移动产生的压力，将空顶区的顶底板移近量控制到最小程度。

2） 支架结构应与煤层赋存条件相适应。

3） 支护断面应与通风要求相适应，保证有足够的风量通过，而且风速不得 超过《煤矿安全规程》的有关规定。

4） 液压支架应与采煤机、刮板输送机等设备相匹配。

支架的宽度应与刮板输送机中部槽长度相一致，推移千斤顶的行程应比采 煤机截深大100-200mm 支架沿工作面的移架速度应能跟上采煤机的工作牵引速 度，移架速度还应满足生产指标的要求，支架的梁端距应为350m 左右 2.2 、采煤机选型原则1）适合特定的煤层地质条件，并且采煤机采高、截深、功率、牵引方式 等主要参数选取合理，有较大的适用范围。

2）满足工作面开采生产能力要求，采煤机实际生产能力要大于工作面设 计生产能外部平巷运输设备选择 设备配奁完毕力；满足与刮板输送机和液压支架的匹配要求。

3）采煤机技术性能良好，工作可靠性高，各种保护功能完善。

4）采煤机使用、检修、维护方便。

2.2.3 、刮板输送机选型原则1）刮板输送机应能保证工作面落煤生产能力的需要，选择刮板输送机应以工作面最大生产能力乘以1.2 的不均衡系数作为基数。

2）结构型式一般与采煤机相配套，输送机槽的结构应与工作面底板条件相适应，并应考虑能与采煤机底托架和行走机构尺寸相匹配。

3）输送机铺设长度可根据刮板输送机技术特征、输送量、链速和工作面倾角等因素确定。

2.3、“三机”配套原则综采工作面采煤机、刮板输送机和液压支架的合理科学配套，是综采工作面正常生产的前提，只有采煤机、刮板输送机和液压支架之间在生产能力、设备的性能、设备的结构、空间尺寸以及相互连接部分的形式、强度和尺寸等方面，互相匹配，才能保证各设备正常运行，实现工作面高产高效。

2.3.1 生产能力配套综采面的各配套设备必须适应与满足高产高效的需要，以工作面设备为基础，形成一条由工作面向外生产能力配套的“喇叭口”流煤系统，用综采设备的协调性以保证工作面快速推进的需求，参照国内外高产高效综采工作面辅助系统生产能力的设计，应以采面生产能力1．2倍为基数，由采煤机、刮板输送机、转载机、胶带输送机能力逐渐递增，刮板输送机的输送能力必须大等于1．2 倍的采煤机落煤能力，转载机的输送能力必须大等于刮板输送机的输送能力，胶带输送机输送能力必须大等于转载机的输送能力。

1)确定工作面所需要的生产能力在确定工作面生产能力时应当考虑如下因素：(1)同类综采设备在生产中的实际生产能力；(2)所选设备能够保证实现的生产能力；(3)考虑到投资、效益及矿井发展计划所需要的生产能力。

最终．工作面所需要的生产能力以工作面的小时生产能力为基础。

工作面小时生产能力：Q i=Q日.K/ ( N— M .t.s式中：Q 1——工作面需要的生产能力，t/ 日；；Q 日――日生产能力，t/日；K――生产不均衡系数，K=1.1〜1.25N――日作业班数；M每日检修班数；t ――每班工作时数；s ――时间利用系数。

2)采煤机生产能力的选择原则。

采煤机的生产能力的选定是依据工作面的年产量及小时生产能力确定，是综采工作面达到高产高效生产能力的最主要的设备。

采煤机的生产能力：Q2=60 V1HBR式中：Q――采煤机可实现的生产能力，t /hV i 牵引速度，VQ/ mimH――平均采高，mB—截深，m3R――煤的容重，t / m.3）刮板输送机生产能力。

工作面刮板输送机生产能力的选择原则是应保证采煤机采落的煤全部被运走,并留有一定的备用能力以满足工作面出现片帮、过载等特殊情况下的运输能力。

刮板输送机运输能力：Q3=3600 Fpr V 2式中：Q――刮板机可实现的生产能力，t /hF――货载断面积，川p ― ―装满系数；r ――货载松散容重, t ／m3；匕—链速，m/s；4）液压支架生产能力的选择原则。

由于工作生产条件比较复杂,为保证工作面采煤机连续截煤,整个工作面支架的追机速度应大于采煤机连续截煤的平均截煤牵引速度。

若工作面支架依次移动,支架向工作面推进方向的移架速度：V j =B/t式中：V ----- 移架速度，m/mi n;B ----- 采煤机截深，m;t ―――移一架支架的时间, min。

支架沿工作面的追机速度：V z=nL V j /B式中：Vz ------ 支架沿工作面的追机速度，m/mi n;n ------- 同时移动的支架数；架距, m。

2.3.2 性能配套综采工作面采煤机、刮板输送机和液压支架的性能配套，主要解决各设备性能间互相制约的问题，从而充分发挥设备性能，以满足生产的需要。

采煤机、刮板输送机和液压支架的性能配套主要有以下方面：(1)采煤机底托架与刮板输送机槽的匹配，满足一定的过煤高度。

(2)采煤机与刮板输送机头、机尾的匹配，保证采煤机能够运行到刮板输送机头、机尾一定位置，采煤机摇臂下摆滚筒割透上下巷处“三角煤”并留有一定卧底量，而采煤机摇臂不与刮板输送机头、机尾干涉。

(3)采煤机具有自开缺口的功能。

(4)液压支架推移千斤顶的推溜力、拉架力与刮板输送机和支架相匹配，满足推动刮板输送机前移和液压支架的前移。

(5)在配套设计中，液压支架的配套是关键，是制约综采面推进速度的主要因素。

液压支架的“心脏”部分液压系统，应选用当前国内最先进的快速移架系统及元件。

系统元件应具有高可靠性、速度快、成本低等特点。

移架速度的提高，为采煤机牵引速度性能以及刮板输送机运输能力的发挥，打下了较好的基础，同时采煤机、刮板输送机和液压支架性能的综合能力较好地协调起来，为安全高效工作面的生产提供了条件。

2.3.3几何尺寸以及连接部分形式、强度的配套1)几何尺寸采煤机、刮板输送机和液压支架间的配套尺寸关系如图2所示。

图2综采设备之间的配套尺寸关系从安全角度出发，支架前柱到煤壁的无立柱空间宽度 F 愈小愈好，它的尺寸组成为采煤机!±^A \液压支架O撥筒 v石刮板机放顶煤工作面中部断面配套图F=B+e+G+x式中 F 支架前柱到煤壁的无立柱空间宽度，m ;B ------ 截深，即采煤机滚筒的宽度，mm;e ------ 铲间距，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=100-270mm;x—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，mm;G—刮板输送机宽度，G=f+s+a+b;f —铲煤板宽度，一般取150-240mm;s—中部槽宽度（主要由输送机生产率确定，该尺寸已标准化），mm;a ------- 导向槽及电缆槽宽度，mm;b ------ 支架前柱距底座前端距离，mm。

刮板输送机作为综采工作面的关键设备用于煤炭等物料的输送，与液压支架和采煤机相配套，实现煤炭的截割、煤炭输送、工作面支护、液压支架拉移的机械化。

2 )连接部分形式、强度及配套中应注意的几个问题在综采工作面，采煤机在刮板输送机上运行，液压支架是在刮板输送机后面推动刮板输送机前移机的要求，和支护工作面顶板，因此各设备空间尺寸以及相互连接部分的形式、强度之间必须匹配，在配套时应注意以下方面：(1)液压支架前部梁端距应根据采高、采煤机滚筒和截深确定在一定范围内，如果梁端距太小采煤机滚筒会割液压支架顶梁，如果梁端距太大，液压支架前部空顶太长，没有及时支护，造成顶板架前冒顶和煤壁片帮。

(2)采煤机机身和刮板输送机的电缆槽留有一定安全间隙，防止刮板输送机弯曲时采煤机机身和刮板输送机的电缆槽干涉。

采煤机自开缺口切通核算。

为使采煤机切通煤壁，要求输送机机头尾两端短而低，必要时安装在输送机上的采煤机行走牵引销轨要向煤壁侧变线设计，以确保采煤机截割滚筒在输送两端有卧底量。

同时采煤机可加大摇臂长度，以确保采煤机滚筒截透煤壁。

(3)刮板输送机的电缆槽和液压支架底座前部留有一定安全间隙，防止液压支架前移时挤坏电缆槽和电缆槽内的电缆、水管。

(4)为适应工作面倾角变化，采煤机、支架、刮板输送机应设有防滑装置。

(5)刮板输送机与液压支架连接的推移耳座、连接头，应满足推移千斤顶的推溜力和拉架力的强度要求。

2.3.4 寿命配套综采工作面配套设备是一个复杂的工作系统，在生产条件下每种设备都必须正常运转，才能充分发挥全套设备的效能。

寿命配套是指各种设备必要的大修周期，也就是说各种综采设备的大修周期从理论上讲应当相同，但实际上只能要求它们相接近。

否则在工作面生产过程中交替地更换设备进行大修，或者是设备“带病”运转，必将对工作面的正常生产和对设备造成极大影响或损坏。

核算综采工作面采煤机、刮板输送机和液压支架寿命配套性，目前尚无一个统一的标准。

一般情况，对液压支架通常以使用时间来衡量，对采煤机常用连续割煤长度来衡量，而对刮板输送机则常用过煤量来衡量，这样没有一个统一的标准来衡量不同设备的大修周期，也就无法对设备提出寿命配套的要求。

按我国目前设备制造水平和高产高效采煤工作面生产水平，采煤机、刮板输送机和液压支架设备寿命配套（即设备大修周期）应按产煤量4. OMt以上来要求, 在配套过程中，发现某种设备不能满足生产所需要的寿命时，应找出问题和解决的措施，以求实现寿命上的配套要求，有效地提高综采设备的可靠性，保证工作面持续稳定高产。