沙曲矿4901 综采工作面设备选型研究

2021-01-04钱虹凌

设备管理与维修 2020年23期

关键词：技术参数刮板采煤机

钱虹凌

（山西大同大学教学实验与实训中心，山西大同 037003）

0 引言

随着科学技术的不断发展，煤矿的开采工作面朝着机械自动化的方向不断发展。为了保证矿井工作面的安全高效开采，必须有效选取合适的工作面机械设备[1-2]。本文针对沙曲矿4901工作面具体情况进行了配套设备的选型及研究。

1 工作面概况

沙曲矿是华晋焦煤有限责任公司在离柳矿区建设的第一对矿井，于1994 年12 月开工建设，2004 年11 月通过国家发改委组织的验收，正式投产。矿井设计、核定生产能力300 万吨/年。

4901 工作面为九采区第一个4#煤工作面，设计沿走向布置，4#煤厚度为1.7～2.3 m，平均煤厚为1.95 m，煤层倾角为4°，工作面东南面为九采区3 条集中巷道，西北面为4902 工作面，东北面为堡上旧村保护煤柱，307 国道改道穿过该工作面上方。井下标高298～356 m，埋深490～630 m。其开采面规格及储量见表1，按生产能力4216 t/d 来计算，可采期为11个月。

表1 采面规格及储量

2 设备选型

2.1 基本原则

根据该工作面的情形，选取设备时采用以下基本原则。

（1）设备选型在满足矿井生产的基础上以成熟可靠、经济合理和关键设备技术先进为原则。

（2）简化工艺系统，选用处理量大、运行效率高的设备。

（3）同类产品在满足工艺要求前提下采用同一型号，减少备品备件种类，便于设备检修。

4901 工作面需要配备的主要设备见表2。其中，恒压供液系统为三泵两箱变频智能控制。

表2 工作面主要设备配备

2.2 选型及计算

2.2.1 液压支架的选型

液压支架的选型工作主要有支护强度计算等构成。

（1）工作面顶板支护强度P。

式中 P——支护强度（顶板的压力），kN/m2

n——顶板的冒落高度，一般为采高的2～8 倍

γ——顶板岩石容重，kN/m3

H——最大采高，m

当n 取8，支架顶部上覆岩层平均容重γ 为28.5 kN/m3，最大采高H 为2.3 m 时，P=8×28.5×2.3=524.4 kN/m2。根据Pmax=Pk，当上覆岩层不稳定系数k 取1.46 时，Pmax=524.4×1.46=765.6 kN/m2。

（2）支架工作阻力Q。

式中 P——支架支护顶板所需的支护强度，kN/m2

L1——支架顶梁长度，m

L2——支架梁端距，m

B——支架宽度，m

当P 为765.6 kN/m2，L1为4.0 m，L2为0.36 m，B 为1.5 m时，Q=765.6×（4+0.36）×1.5=5008 kN。

结合以上计算结果，考虑最危险情况和井下一些不确定因素[3]，支架应取一定的富裕系数，因此，建议选用ZY5200/12/28D型支架。该支架为两柱掩护式液压支架，操作方式为电液控制，工作阻力为5200 kN，大于计算所需工作阻力5008 kN，能够满足采煤工作面顶板支护强度需要（表3）。

表3 ZY5200/12/28D 型支架的其他技术参数

2.2.2 采煤机的选型

4901 工作面设计该工作面采用倾斜长壁综合机械化采煤法开采，根据煤质硬度，煤层厚度及煤层倾角，结合设备使用经验，选用双滚筒采煤机。工作面最大采高为2.3 m，采煤机滚筒直径应大于最大采高的一半，建议滚筒直径选用1.6 m。根据4901 工作面条件，为了提高生产效率，建议滚筒截深选用0.8 m，满足矿井生产能力核定的产量要求。

MG250/600-AWD 双滚筒采煤机的牵引方式为交流变频调速、齿轨式牵引，其主要技术参数见表4。由表4 可知，MG250/600-AWD 双滚筒采煤机符合要求。

表4 MG250/600-AWD 双滚筒采煤机的主要技术参数

2.2.3 刮板输送机、转载机等

（1）刮板输送机的选型。根据生产技术科提供的选型基础数据，则刮板输送机的运输能力Qb：

式中Qa——工作面日产量，t/d

f——能力富裕系数

h——日工作时间，h

k——开机率

当工作面日产量为4216 t/d，能力富裕系数为1.2，日工作时间为16 h，开机率为0.6 时，Qb=4216×1.2/（16×0.6）=527 t/h。

设计工作面长度为220.5 m（中对中），刮板输送机的出厂长度要求满足工作面的设计长度。

根据查阅有关资料，建议选用型号为SGZ-764/630 型刮板输送机（表5）。该输送机的电动机型号为YBSD-315/160-4/8，刮板链为中双链型，规格为30×108-D（矿用高强度抗磨圆环链），刮板间距为864 mm，其他技术参数见表5。

表5 SGZ-764/630 型刮板输送机的其他技术参数

（2）转载机的选型。根据使用经验及查阅有关资料，建议选择SZZ-764/200 型转载机，其冷却形式为水冷，行星减速器速比25.528，主要技术参数见表6。

表6 SZZ-764/200 型转载机的技术参数

（3）破碎机、带式输送机的选型。转载机、破碎机、带式输送机能力选型时均应大于计算所得刮板输送机能力。根据实际使用经验及查阅有关资料，选用PLM1000 型破碎机，其破碎通过能力为1000 t/h；选用DSG100/80/2×200 型带式输送机，其运输能力为800 t/h，符合运输能力要求。

2.2.4 乳化液泵站的选型

为满足综采工作面液压支架用液需求，同时提高沙曲矿泵站自动化程度，减小操作工人的劳动强度，改善工作面泵站系统压力波动，降低能源浪费，提高泵站供液效率，建议选用智能恒压供液系统。经验算，选用BRW400/31.5 型乳化液泵，采用三泵两箱配置：3 台乳化液泵采用变频电机，由变频组合开关驱动；配备2 台4 m3乳化液箱，配备集成供液智能控制系统。