论综采工作面三机合理化配套

吴金灯

摘 要：综采工作面三机合理的选型配套是关系煤矿安全生产，提高综采工作面生产能力，实现高产高效的一项非常重要的工作，本文将从综采工作面三机合理配套、正确选型、理论计算等方面进行探讨。

关键词：三机配套;液压支架;采煤机;刮板输送机;选型;配套

概述：综合机械化采煤工作面“三机”设备由滚简液压支架、采煤机、刮板输送机组成。这些机械设备不是孤立的“单机”，而是在结构上相互配合和联系，作业上需要协调和配合，且具有较强的配套要求和较高的可靠性要求。选型不当会导致设备不配套、生产效率低、经济效益差、甚至会互相干涉影响安全生产。正确的选型配套是将液压支架、采煤机、刮板输送机以及各种相对独立的机械合理地组合在一起，使其在工艺过程中协调工作，整体发挥设备效能，大大降低综采设备的投入和运营成本，有效提高生产效率，是高产、高效、经济和安全的前提和保证。

1、三机配套的原则

工作面三机的选型与配套是实现工作面年产目标的重要基础，根据矿井生产能力，结合煤层附存及地质条件，在设备选型配套中应遵循以下基本原则：

（1）主要设备的技术性能不仅要满足产能而且应有一定的富余度，设备的协调配合应科学合理，使其发挥最佳性能。

（2）满足生产能力要求。综采设备的能力应以工作面生产能力为基础，釆煤机生产能力要与综釆工作面的生产任务相适应，刮板输送机的输送能力应大于釆煤机的生产能力;采煤机、刮板输送机、运巷皮带输送机的生产能力一般按工作面生产能力分别乘以系数 1.2、1.3、1.4来确定。液压支架的移架速度应与釆煤机的牵引速度相适应。

（3）刮板输送机的结构形式及附件必须与釆煤机的结构相匹配，如釆煤机的牵引机构、行走机构、托缆装置等，输送机的中部槽连接耳应与液压支架的推移连接头的间距和连接结构相匹配;釆煤机的釆高范围与液压支架的最高和最低状态尺寸相适应，而其截深应与液压支架推移步距相适应。

（4）安全操作和工作方便方面。工作面无立柱的空间越小越好，液压支架前柱与电缆槽之间必须留有间隙150～240mm安全距离，以防止移架后支架前柱与电缆相碰和保证操作工人人身安全。梁端距一般为150～300mm以防止滚筒切割顶梁，在开采仰俯采煤层且为有伸缩梁液压支架时可适当放长，但不宜超过500mm;推移千斤顶行程应比采煤机截深大100～200mm，保证过煤高度250～350mm 以便煤流能顺利从底托架下通过;当煤层倾角大于16°时，液压支架必须带防倒防滑及调架装置。

2、液压支架的选型

液压支架是综采工作面主要设备之一，支架的选择直接关系到工作面的安全生产和高产高效的实现，支架的选择必须符合下列条件：1）稳定性好、可靠性高、故障率低、寿命长，2）支撑高度范围大;3）支护强度满足顶板压力要求。选型之前，必须确定工作面的煤层附存条件、顶底板条件及采区的地质条件.然后依据顶板类级选取架型。

主要参数的选择：

（1）支护强度的确定（工作阻力）

支架工作阻力计算如下：

F=8HRgS

式中，F为支架所需要的工作阻力，单位KN; H为工作面煤层平均采高; R为顶板岩石容重，g为重力系数，S为支架最大支护面积。

（2）最大、最小高度：主要依据工作面采高来确定，最大高度应高于最大采高200mm以上，最小高度应低于最小采高200mm米以下，同时考虑底板是否碹底，要留有足够的过机高度200mm以上。

3、采煤机的选型

采煤机是工作面完成破煤、裝煤的设备，其机型应根据工作面煤层采高范围、煤层倾角、煤质硬度、计划产量、每刀生产能力等因素进行合理选择。采煤机实际生产能力要大于工作面设计生产能力10%-20。

采煤机平均生产能力计箅：

Qm=60HBVrC，

式中，Qm为正常条件下采煤机的平均生产能力，t/h;H为工作面平均采高;B为采煤机滚简截深;V为采煤机正常割煤时平均牵引速度，m/min;r为煤的密度;C为工作面回采率。

主要参数的选择：

（1）采高：采煤机的采高范围应包含煤层的采高范围，也就是采煤机最小采高要小于煤层最小采高，采煤机最大采高要大于煤层最大采高，采煤机滚筒直径应小于或等于煤层最大采高的2/3，并保证滚筒在刮板机机头和机尾处卧底量在100mm～150mm之间。

（2）截深：采煤机的截深有标准尺寸，主要依据煤层厚度、煤质软硬、顶板岩性选择。但由于液压支架的移架步距不能太大，否则会造成顶板的局部离层、垮落，所以截深不可选择太大，目前矿务局一般采用600mm（年产100万吨以下）和800mm两种。

（3）装机功率：采煤机需要配备的电动机功率，取决于煤质硬度和煤层开采厚度，总装机功率的大小与产能成正比，同时考虑能耗系统，一般能耗系统按0.6～0.8选取。采煤机的装机功率计算：

P=60KbBHVmrHw

式中，P为采煤机装机功率，KW;Kb为备用系数，取1.3～1.5，B为采煤机滚简截深;H为工作面平均采高;Vm为采煤机最大割煤速度，m/min;r为煤的密度;Hw为采煤机单位能耗，KW·h/t。

4、刮板输送机的选型

刮板输送机是负责将煤炭运出工作面切眼，同时作为采煤机行走的轨道和液压支架前移的支点，主要是依据产量来确定运力，同时应综合考虑其他因素.以确定刮板机的型号和结构。

刮板输送机选型计算：

Qc=KcQm

式中，Qc为刮板输送机能力，t/h;Kc为采煤机割煤不均衡系统，通常取1.2，Qm为采煤机最大割煤能力，t/h。

主要参数的选择：

（1）运输能力：刮板输送机的输送能力一般选为采煤机最大生产能力的1.2倍。

（2）链子的结构形式：中双链输送机较边双链输送机具有更高的运行可靠性，应优先考虑;链条数目应根据刮板链的质量来确定，刮板链的强度应按恶劣工况和满载工况进行验算。

（3）机头、机尾和中部槽：刮板机机头、机尾和中部槽不能太高，如果太高则采煤机滚筒卧底量不够，造成装煤效果不好，两端底板三角煤割不透。铲煤板要向下扎，铲刃要有较大斜面，保证硬帮浮煤能装干净，推刮板机时不易造成漂底。

5、结语

综采工作面三机合理化配套选型是一项复杂的系统工程，涉及地质学、岩石力学、采矿学、机电等多门学科，目前的选型设计还是以“经验类比”为主。虽然基本上能满足生产需要.但在某些环节上还存在着不合理现象，因此必须对综采工作面的情况进行综合分析，方案对比，才能选择出一套最合理的方案，更好地服务于矿井安全生产。

参考文献：

[1]吕光明 综采工作面设备配套技术发展与配套方案完善.

[2]武同振.综采综掘高档普采设备选型配套图集[M].徐州：中国矿业大学出版社.