综采工作面“三机”设备配套关系
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综采工作面的设备配套关系
综采工作面成套设备主要由采煤机、刮板输送机、液压支架、桥式装载机、可伸缩胶带机、乳化液泵站与移动变电站、开关群以及控制、通讯和照明系统等组成,必要时还需配有液压安全绞车及电站、小水泵等辅助设备。综采设备的重点是工作面“三机”——采煤机、刮板输送机和液压支架的配套。
滚筒采煤机、刮板输送机和液压支架相互之间有着密切的联系。滚筒采煤机以输送机机槽为轨道,沿工作面运行割煤,其自身无进刀能力,只有与推移输送机工序相结合才能进刀;而输送机自身无前移能力,只有与液压支架相配合,才能完成推移动作;液压支架也要借助输送机完成移架动作。因此,要想充分发挥综采设备的效能,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相互配合。
1、综采工作面“三机”几何关系的配套
采煤机、刮板输送机和液压支架的配套尺寸关系如图
从安全角度出发,支架前柱到煤壁的无立柱空间距离R应越小越好,其尺寸组成如下;
F=B+e+G+b+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,此间空隙距离e=100-
200mm;
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;
G-输送机的宽度,其组成为G=f+s+a,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,由输送机
的型号确定;a为电缆槽和导向槽的宽度,通常为360mm;
b-前柱与电缆槽之间的距离,为了避免输送机倾斜时挤坏电缆和司机的操作安全,通常此距离应大于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,此处间隙约为200-400mm。煤层薄时取最小值,厚时取最大值。
则从前柱到梁端的长度L应为:
L=F-B-D-x
根据上述尺寸配套计算,对长梁结构支架的最小长度为2m左右。在空间高度上,支架最小高度H可表示为:
H=A+C+t
式中t-支架顶梁的厚度;
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-采煤机机身上部的空间高度,此空间高度一是为了司机便
于观察和操作,二是为了留有顶板下沉量,以便采煤机能
顺利通过。
2、综采工作面“三机”生产能力配套
采煤工作面“三机”性能配套,主要解决各设备性能间相互制
约的问题,从而充分发挥设备性能,以满足生产的需要。如采煤机底托架与输送机槽的匹配效果,采煤机摇臂与输送机机头、机尾的匹配满足自开切口的需要;输送机挡煤板与液压支架推移千斤顶的联接方式等。
3综采工作面“三机”生产能力配套
采煤工作面生产能力取决与采煤机落煤能力,而刮板输送机、液压支架以及桥式转载机、可伸缩带式输送机等设备能力都要大于采煤机的生产能力。因此,要保证高产高效,刮板输送机的输送能力就要大于采煤机的落煤能力,液压支架的移架速度就必须大于采煤机的最大工作牵引速度。
(1)滚筒式采煤机的理论生产能力:
Q=60VHBρ
式中Q-采煤机可实现的生产能力,t/h;
V-最大工作牵引速度,m/min;
H-工作面平均采高,m;
B-截深,m;
ρ-煤的实体密度,一般为1.3-1.4t/m3.
采煤机的截深B、工作面采高H和煤的实体密度都是一定的,故生产能力Q1主要取决于采煤机的牵引速度V.采煤机司机应根据工作面具体条件随时调节牵引速度,尽量以大的牵引速度割煤。但同时必须注意,牵引速度的增大要受到采煤机装机功率、滚筒装煤能力以及移架速度等多方面因素的限制,工作牵引速度扩大,会造成电动机过载,使煤在滚筒中的循环量增多,装煤效果变差;移架速度跟不上采煤机的割煤速度,易造成冒顶。
(2)刨煤机理论生产能力:
Q=3600VHhp
式中Q-刨煤机的生产能力,t/h;
V-刨头刨削速度,m/min;
h-截深,m.
由于与刨煤机配套的输送机的生产能力已有厂家设计好,所以不必再验算。但刨煤机上行和下行刨煤时,刨头的移动速度相对于输送机刮板链的速度是不同的,即刨头上行刨煤时相对速度大,输送机槽中煤装得不满;而刨头下行刨煤时相对速度小,中部槽中煤装得较满。
(3)刮板输送机的理论生产能力:
Q=3600VFψr
式中Q-刮板输送机的生产能力,t/h;
V-刮板输送机的链速,m/h;
F-中部槽货载截面积,m2;
ψ-装满系数,一般为0.65-0.90;r-装载煤的松散容量,t/m3. (4)液压支架的移架速度:
V=