初稿-综采工作面三机配套的分析

综采工作面三机配套的分析

摘要

煤炭是我国最重要的一次能源，我国国民经济所需求的能源80%以上来源于煤炭，我国煤炭产量和消费量长期位居世界第一，采煤机、刮板输送机和液压支架称为综采工作面“三机”，“三机”的合理配套使用对提高矿井开采机械自动化程度，推行科学管理，提高矿井经济效益和安全性具有十分重要的意义。本文参考了大量文献资料，提出根据不同的煤层地质条件，合理配套选择“三机”的方法，以供同行交流和学习。

关键词：煤炭，三机，配套；

1 概述

随着我国国民经济的发展，近年来，我国煤炭产量长期稳居世界第一，煤炭综合机械化开采应用日益广泛，综采工作面与传统的普采、炮采工艺相比，顶板支护可靠，安全性高，大大提高了煤炭企业产量和经济效益。采煤机、刮板输送机和液压支架被称为综采工作面的三机，要实现矿井综采工作面的高产高效，不仅依赖于单机设备的性能与稳定，也取决于设备之间的合理配套使用。三机设备的合理配套使用是充分发挥综采设备的生产能力，实现矿井高产高效的关键环节。[1]本文探讨了综采工作面三机设备的选型、配套的一些基本方法。

2 综采工作面三机的选型要求

2.1采煤机的选型要求

1）采煤机的牵引力、牵引速度的选择应根据滚筒的最大切削厚度、液压支架移架速度、导向机构的结构、机身自重、摩擦系数等因素确定。

2）采煤机的截割深度和速度应根据煤层厚度和硬度、顶板岩性、滚筒直径和转速、移架步距、截割部传动比选取。为防止损坏采煤机截割电机及传动系统，采煤机滚筒最大截深应小于0.8米。[2]

3）采煤机的采高范围应将煤层的采高范围包含在内，即采煤机的最小采高应小于最小煤层采高，而最大采高应大于最大煤层采高。

4)各矿井中普遍采用多电机横向布置、大功率双牵引部、齿轮销轨式电牵引采煤机，工作时受到向上的割煤截割阻力很大，为防止牵引电机的损坏，煤层倾角应小于采煤机的适应倾角，否则应采用同步绞车向上牵引。

5）采煤机的生产能力一般应大于综采工作面设计的生产能力，其滚筒直径、滚筒截齿型号、摇臂摆角和调高形式等应根据月计划产量选取，一般来说，滚筒

直径应小于煤层最大采高的2/3，滚筒截齿型号应根据煤层硬度选择，此外，还要保证滚筒在刮板机机头和机尾处卧底量在100mm-1500mm之间。

6)采煤机应用在薄煤层时，滚筒螺旋叶的螺旋升角要根据滚筒的装煤效果选取，一般取滚筒螺旋叶的经向夹角应小于15°。

2.2刮板输送机的选型要求

1）刮板输送机的输送能力和电机功率要根据工作面倾角、铺设长度及输送煤量等条件确定，一般应超过采煤机最大生产能力的20%左右，并在安装尺寸上配套。

2）刮板输送机必须具有足够的强度、刚度、耐磨性和耐腐蚀性，以便其工作时能够承受住拉、压、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用。

3）刮板输送机的驱动部应优选双电机双机头驱动、短机头和短机尾方式。

4）刮板输送机的链子结构、链条质量和数目应该根据煤质硬度进行选择。

5)为保证刮板输送机的装煤效果，刮板机机头、机尾高度以及过渡槽长度应适宜，以保证采煤机的滚筒卧底量足够，煤壁充分割透，此外，铲煤板要向底板下扎，铲刃斜面较大，以方便铲起干净的硬帮浮煤，推刮板机时又不能造成漂底，降低工人劳动强度，提高生产效率。

2.2液压支架的选型要求

1）液压支架的类型有支撑式、掩护式、支架掩护式、防倒防滑式等，选择液压支架的类型前，要全面查清工作面煤层、顶底板及采区地质条件，一般来说，支撑掩护式支架常应用于薄煤层、中厚煤层以及一次采全高的厚煤层，防倒防滑支架则用于煤层倾角较大的煤层。

2)液压支架的支护强度和工作阻力应根据顶板压强确定，一般每平米应大于2Mpa，而接触顶板的压强应大于4Mpa，对于掩护式液压支架，在薄煤层和中厚煤层的工作阻力一般取5000kN-7000kN。

3）液压支架的高度范围一般根据采煤机滚筒直径、煤层厚度和采高等参数确定，一般而言，最大高度应大于最大采高0.2米以上，最小高则应小于采高0.2米以下，并要考虑预留超过0.2米以上的过机高度。

4）液压支架的立柱数目和直径等结构参数应根据支护强度确定。

3 合理配套综采工作面三机的探讨

综采工作面三机的配套选型综合了地质学、采煤工艺、顶板管理、机械和机电设备等多学科知识，工程实践中，三机的配套选型不能仅依靠经验，而应根据

矿井的客观条件拟定2-3个配套方案，进行充分论证后再选出最佳方案，以满足矿井生产能力、设备性能、安全稳定等各方面的要求。

1)三机的合理配套首先要满足生产能力，保证完成煤矿企业的生产任务，与此同时，液压支架的移架速度要与采煤机的牵引速度相匹配，而刮板输送机的输送能力一般是采煤机生产能力的1.2倍左右，液压支架初撑力一般选取为0.25～0.4，这就要求乳化液泵站输出的流量和压力要与液压支架初撑力、动作速度相匹配。

2）三机的合理配套要满足设备性能要求，三机的结构和连接形式一定要相匹配，采煤机的采高要与液压支架的高度范围相匹配，采煤机的截深则要与液压支架的推移步距匹配。

3) 三机的合理配套要满足安全生产和维护简便方面的要求，着重要考虑避免挤伤电缆、采煤机滚筒切割顶梁、煤流顺利通过底托架等因素，工程实践中，为避免挤伤电缆，工作面无立柱空间一般可根据下式确定：

0R B E W X r =++++

式中，0R B E W X r 、、、、、分别表示无立柱空间宽度、滚筒截深、表示铲煤板空距、输送机宽度、前柱与电缆槽间距、前柱半径。一般而言，常取501=00m E m ～，4=15020X mm ～为宜。

此外，一般取梁端距为150～300mm ，推移千斤顶行程超过采煤机截深约100～200mm ，取过煤高度为250～300mm 。[3]

4）三机的合理配套要满足稳定性方面的要求，特别对于薄煤层、碹底板开采时，液压支架顶梁长度和厚度要适宜，前梁伸出应与顶梁一平，保证接顶面积较大，底脚前端长度较大，立柱倾斜适宜。特别是开采薄煤层时，采煤机要选弯摇臂，滚筒尽量靠近刮板机铲煤板，支架液体管道尽可能设置在立柱后面，以确保装煤效果达到要求。

5)三机的合理配套还要满足设备的使用寿命要求，由于对三机的使用寿命的衡量标准还没有统一，采煤机、刮板输送机和液压支架分别以使用时间、连续割煤长度、过煤量来衡量其寿命，使得综采工作面上的三机的使用寿命难以实现配套，各设备的大修周期也无法保持一致。目前很多煤矿企业往往根据设备制造水平、综采工作面的生产水平综合考虑三机的使用寿命配套，并严格监控设备的运行过程，及时采取措施处理达不到寿命要求的设备，以满足综采设备的可靠、稳定和连续的运行。

4 结束语