综采工作面设备的选型与配套原则探析

贺建民

（同煤集团忻州窑矿，山西大同037021）

1 液压支架、采煤机、刮板输送机选型原则

1.1 液压支架选型原则

支架以液体压力为动力，完成对工作面顶板的支撑、切顶、挡矸、护帮、支架前移，以及推移工作面刮板输送机等一套动作。

1）工作面液压支架实际支护强度应适应于工作面矿压，支架的初撑力以及工作阻力，不仅应符合直接顶岩层压力，而且应能承受顶岩层移动形成的压力，使空顶区的顶板与底板尽量少移近。

2）支架断面应不影响矿井通风，确保足够的风量与风速能顺利通过支架断面，应符合《煤矿安全规程》中的各项规定。

3）支架结构应适应于工作面截割高度、煤层厚度变化情况以及节理方向发育趋势等煤层赋存条件。

4）支架不应过重，使其底座不会对工作面底板施加过大的压力，以谨防压坏工作面底板。在生产中，可参照工作面在用液压支架底座比压，通过类比法来确定支架底座对底板比压情况，或借助相关仪器来实测支架底座对底板的比压大小。

5）支架宽度应与工作面所用刮板输送机中部槽长度一致。支架推移千斤顶的活动行程应大于采煤机截深，且支架移架速度应能适应采煤机的工作牵引速度[1]。

1.2 采煤机选型原则

首先，所选的采煤机应具备良好的工作性能，且应有完善的保护功能。其次，所选的采煤机适用范围应足够大，应能很好地适应特定煤层地质状况，且采煤机的一些主要参数如截割高度情况、截深高低、功率大小以及牵引方式等应合理选取[2]。

1.3 刮板输送机选型原则

1）选用刮板输送机的最大输送能力应比采煤机最大生产能力大，通常应在乘以1.2倍的不均衡系统的基础上进行选择。

2）刮板输送机与采煤机的具体结构形式应相互配套，刮板输送机中部槽结构应适应于工作面底板条件，并应匹配于采煤机底托架与行走机构。同时中部槽的长度应匹配于支架宽度，适应于支架推移千斤顶连接装置间距与相关配合结构。

3）应给刮板输送机机头、机尾装设防滑锚固装置，这样当输送机在倾角较大的工作面作业时，可有效防治刮板输送机发生下滑现象。

4）为使刮板输送机与采煤机自开切口相配合，最好选用短机头与短机尾的刮板输送机，此外为使输送机通过压链块的能耗更低，输送机机头架与机尾架不应布设太大的中板升角。

2 液压支架、采煤机、刮板输送机配套原则

2.1 生产能力配套

采煤机实际落煤能力是决定工作面生产能力的主要因素，而工作面所用的刮板输送机输送能力、转载机转载能力以及带式输送机运输能力等都应比采煤机的生产能力大。

1）工作面年产量。对于工作面年产量的计算，可依据日产量与月工作日数先算出月产量，然后再根据每年工作月数再计算出年产量。具体可依据公式（1）来计算工作面日产量：

式中：Qd为工作面日产量，t/d；I日为工作面每日具体推进长度，m；H表示平均截割高度，m；L为工作面长度，m；ρ为煤密度，t/m3，煤密度通常可取1.2～1.4 t/m3；c为工作面实际回采率[3]。

2）采煤机生产能力。采煤机是影响综采工作面高产、高效生产的一重要设备。在实际生产中可参照工作面的年产量与小时生产能力来综合确定采煤机的生产能力。在实际生产中可按公式（2）来计算采煤机生产能力：

式中：Qv为采煤机具体生产能力，t/h；H1为采煤机在工作面截割高度，m；B为采煤机截深大小，m；vq为采煤机割煤时的平均牵引速度，m/min。

3）液压支架移架速度。基于矿井地质条件复杂，生产环境恶劣，为确保采煤机能实现稳定连续割煤，工作面所配套的液压支架移架速度应足够快，应能跟上采煤机的实际牵引速度，不然易造成采煤机后方空顶面积变大，引发梁端顶板发生冒落现象。对于液压支架移架速度，可按公式（3）计算：

式中：vy为支架移架速度，m/min；A为支架中心距，m；k为从泵站到支架间发生管路泄漏的具体损失系数，通常可取1.1～1.3；∑V1为一架支架让所有立柱与千斤顶全部动作所需液体体积大小，L；qb为支架中心距系数。

4）刮板输送机生产能力。在选择刮板输送机时，选择的刮板输送机运输能力应足够大，不仅应能及时全部运走采煤机采落的煤，而且应留有足够富余能力，以防工作面发生片帮现象或过载现象等特殊情况时也能及时处理。根据公式（4）来计算刮板输送机的运输能力。

式中：Qg为刮板输送机输送能力，t/h；F为中部槽装载断面积，m2；φ代表货载装满系数；ρ松为煤的松散密度，t/m；Vg为刮板链实际转动速度，m/s[4]。

2.2 设备性能配套

综采工作面设备性能间科学、合理配套，可解决各设备性能间相互制约问题，使各设备性能得到充分发挥，实现工作面的高产、高效。

1）刮板输送机性能与采煤机性能相配套。首先在结构形式上，刮板输送机必须与采煤机相匹配。如输送机槽应能满足采煤机行走机构、底托架结构与滑靴结构工作需要，工作面电缆托移方法、水管托移方法都应合理，刮板输送机机头、机尾应与采煤机摇臂的配套形式应能满足采煤机自开切口需要，并能满足连锁控制需要。

2）刮板输送机性能与液压支架性能相配套。刮板输送机的中部槽应与支架推移千斤顶连接装置形式与间距匹配，输送机中部槽长度应尽量与支架宽度一致[5]。

3）采煤机性能与液压支架性能相配套。选用的采煤机截高范围应能与支架的最大结构尺寸与最小结构尺寸相配套。采煤机截深应能配套于支架推移步距。

4）采煤工作面液压支架、采煤机、刮板输送机除了性能上相配套外，在设备几何尺寸上也应相互配套，以便各设备都能充分融入其中，协调工作[6]。

3 结语

综采设备配套问题是影响综采工作面高产、高效的核心问题。因此，在进行综采工作面设备选型与配套时，必须从本矿井实际情况出发，并充分结合设备选型、配套方法，科学、合理地布设工作面设备，只有这样才能在确保安全生产的前提下，使综采工作实现高产、高效。

[1]李建民，耿清友，周志坡.我国煤矿综采技术应用现状与发展[J].煤炭科学技术，2013（10）：77-80.

[2]翟新献，董双喜，卢廷奇，等.厚煤层分层综采设备配套分析[J].煤，2012（10）：45-48.

[3]铁占绪.分层综采机械化发展与综采设备之间的关系[J].矿山压力与顶板管理，2014（8）：63-66.

[4]郝成军，陈平，李万山.浅淡综采设备的选型与配套原则[J].煤炭工程，2015（10）：37-39.

[5]范晓红.综采机械设备的科学配置[J].煤炭技术，2008（3）：48-49.

[6]田虹云.论综采工作面设备的选型与配套探索[J].煤炭与化工，

2014（7）：15-16.