综合机械化采煤机的选型原则及选型方案

2012-08-15沈红义

科技传播 2012年14期

沈红义

河南煤业化工集团鹤壁煤业技师学院，河南鹤壁 458000

1 采煤机的选型原则

作为综合机械化长壁采煤工艺的核心配套设计内容之一的采煤机在初步选型时必须考虑下列的原则：1）与采煤工作面的地质条件和采煤机的主要参数并能够满足较大的适用范围；2）与采煤工作面生产能力相匹配；3）与配套支护设备、运输设备的主要技术参数相匹配；4）与通风、提升等系统条件相适应；5）与工作面长度、采区走向长度、巷道断面尺寸等矿山技术因素相互适应；6）与采煤机技术性能良好，工作可靠性高，各种保护功能完善且使用、检修、维护方便相互适应。

2 采煤机的主要影响因素

综合机械化采煤工作面采用双滚筒采煤机落煤、装煤并自开缺口，重型可弯曲刮板输送机运煤、自移式液压支架维护和管理顶板，使采煤过程全部实现机械化。综合机械化的设备与工序密切联系、连续作业，因而产量大、效率高、安全性能好。但是影响采煤机高产、高效、安全的主要因素有地质因素（煤层的坚硬程度、煤层倾角、煤层厚度、煤层及围岩特征、煤层的含水性和自燃情况、煤层的地质构造情况）、采煤工艺和采煤机相互配套的支护、运输设备之间的关系方面的因素。如果能够合理的避免这些不利因素则能取得较好的经济效益和社会效益。

2.1 煤层的坚硬程度

煤层的坚硬程度直接影响到采煤机的选择多大功率。当采煤工作面开采f＜4的缓倾斜及急倾斜煤层时，可采用中等功率的双滚筒采煤机，对粘性煤及f=2.5～4的中硬以上煤层时，采用大功率双滚筒采煤机。（f：表示坚固性系数，它只反映煤体破碎的难易程度，有些国家采用截割阻抗A表示煤体抗机械破碎的能力）。

2.2 煤层厚度

不同的煤层厚度，它不仅会影响煤层的开采方法，还会影响到采空区处理方法的选择。当采煤工作面是极薄煤层可以采用爬底板采煤机，当采煤工作面是薄煤层，可选用骑槽式采煤机。当采煤工作面中厚煤层应该选择中等功率或大功率的双滚筒采煤机。当采煤工作面是厚煤层，则选择适应于大截高的采煤机应具有调斜功能，以适应大采高综采工作面地质及开采条件的变化；由于落煤块度较大，采煤机和输送机都应该设置大块煤破碎装置，总之，采煤机应能在整个所采煤层厚度范围内，在任何抗截强度和任何粘度煤的条件下都能实现机械化的破煤；全部装到工作面输送机里去，保证采煤机和输送机的正常、安全、高效工作。

2.3 煤层倾角

煤层倾角，它是影响采煤方法的重要一个因素，它不仅会影响到采煤工作面的落煤方法、运煤方式等方面，还会影响采煤工作面的巷道的布置、通风等方面的参数。煤层倾角可分为近水平煤层，缓倾斜煤层、中斜煤层和急斜煤层。当工作面倾角大于9o时，采煤机骑在输送机溜槽上运行就有下滑的危险，因此，采煤机在倾角较大时应考虑防滑问题。应使用液压安全绞车作为防滑装置。

2.4 顶板、底板性质

顶板和底板性质主要影响顶板管理方法和支护设备选择。当工作面在不稳定顶板上，控顶距应尽量小，可以选用窄机身采煤机和能超前支护的支架；对于顶板不稳定的煤层，等高线和厚度变化显著的煤层，如果对煤的块度要求又不高，那么可采用螺旋滚筒工作机构采煤机。当煤层底板较松软时，选用靠输送机支承和导向的滑行刨煤机、悬臂支承式爬底板采煤机、骑槽式采煤机和对底板接触比压小的液压支架。

2.5 采煤工艺因素

采煤工艺的选择是否合理，直接影响到矿井的生产正常、安全、高效等方面的指标。受到煤矿技术水平和地理条件的限制，特别是在装备水平和生产中的设备供应等条件。随着技术水平的提高，我国的采煤工艺不断进行创新和探索阶段。例如放顶煤采煤法、一次采全高采煤法等在最近十年内已经得到了广泛的应用。而随着我国煤矿技术的不断发展和完善，必然会产生新的、高效益、高安全性的采煤工艺和方法。

2.6 采煤机与支护、运输配套因素

采煤机与支护设备、运输设备之间的配套称为“三机”性能配套，采、支、运这三种设备性能间的相互配会直接影响到采煤工作面的产量，安全，所以在选择时完全用性能和能力相似的同类产品所替代，尽可能的从实际出发，因地制宜，最大化的实现相互匹配从而提高综采工作面单产，减少辅助作业环节，提高集中生产化的程度。

3 采煤机的选型方案

因为采煤机是综采生产的中心设备，所以在综采设备选型中首先选好采煤机。采煤机主要应确定的参数是采高、牵引速度、电动机功率。这三个参数决定着采煤机的生产能力，其余参数均与这三个参数成一定比例关系。选型过程中，还应根据所开采煤层的特性，综合考虑其他的参数。

采煤机的主要工作参数规定了滚筒采煤机的适用范围和主要技术性能。它们既是设计采煤机的主要依据，又是综采成套设备选型的依据。现将采高、牵引速度、电动机功率这三个参数加以设计说明。

1）采高采煤机的实际开采高度称为采高。采高的概念不同于煤层厚度。分层开采厚煤层，或有顶煤冒落，或有底煤残留时，煤层厚度就大于采高；反之，在薄煤层中，由于截割顶板或底板，采高也可能大于煤层厚度。考虑煤层厚度的变化、顶板下沉或浮煤等因素会使工作面高度缩小，因此，煤层厚度不宜超过最大采高的90%～95%不宜小于采煤机采高的110%～120%。采高对确定采煤机整体结构有决定性影响。它既规定了采煤机适用的煤层厚度，也是与支护设备配套的一个重要参数。

双滚筒采煤机的采高范围主要决定于滚筒的直径，但也与采煤机的某些参数有关，如机身高度、摇臂长度及其摆动角度范围等。对于双滚筒采煤机，其最大采高一般不超滚筒直径的两倍。

对于一般直径的滚筒，采煤机的采高范围是一定的。如果需要在较大范围内改变采高。则必须改变滚筒的直径，必要时还需相应的改变机身的高度和改变摇臂长度及其摆角范围。

在选用采煤机时，为了满足采高的要求，需要合理地选用滚筒直径和机身高度。

2）牵引速度采煤机截煤时，牵引速度越高，单位时间内的产煤量越大，但电动机的负荷和牵引也相应增加，为使牵引速度与电动机符合相适应，牵引速度应能随截割阻力的变化而变化。当截割阻力变小时，应加速牵引，以得较大的切屑厚度，增加产量；当截割阻力变大时，则应降低牵引，以减小切屑厚度，防止电动机过载，保持机器的正常工作。为此，牵引速度应是无极的，至少是多级的，并且能随截割阻力的变化自动调速。目前，双滚筒采煤机的最大截牵引速度可达12m/min ，有的采煤机最大牵引速度高达20m/min截煤时，牵引速度一般不超过6m/min而较大的牵引速度只用于跳动机器和装煤。

选择工作牵引速度时，首先应考虑采煤机的生产能力要与采取运输设备的运输能力相适应，以便时采下的煤能顺利地运出来；此外，还考虑采煤机的负荷，以免机器过载。

3）装机功率

采煤机所装备电动机的总功率，称为装机功率。装机功率越大，采煤机可采越坚硬的煤层，生产能力也越高。煤炭工业部颁布标准MT4-1984规定采煤机电动机功率系列为：100kW、150kW、170kW、200kW、300kW、和375kW，目前，牵引采煤机装机功率已增大至1 000kW～2 000klW。