大采高自动化综放工作面设备选型配套技术研究.doc

大采高自动化综放工作面设备选型配套技术研究王保民、李卫涛（潞安矿业集团公司王庄煤矿，山西 长治046031）摘要：自动化综放工作面设备的正确选型配套，是充分发挥其生产效能、达到安全高效和经济可靠运行的前提，是工作面自动化生产的关键技术之一。关键词：大采高 自动化综放工作面 设备配套Large mining height automation equipment selection top-coal caving face matching technology researchWANG Bao-min LI Wei-tao(WangZhuang Coal Mine of Luan Mine Industry Group company ,ChangZhi046031,China)Abstract: The correct selection of equipment supporting in automatic top-coal caving face is the premise to give full play to their production efficiency, to achieve safe and efficient and the economy reliable operation, and also is one of the key technologies in automated production Face .Keywords: Large mining height Automatic top-coal caving face Equipment matching1 前言 自动化综放工作面设备的正确选型配套，是充分发挥其生产效能、达到安全高效和经济可靠运行的前提，是工作面自动化生产的关键技术之一。综放成套设备主要由采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机和破碎机及胶带输送机等组成。这些设备不是孤立的“单机”，而是结构上相互配合和联系，功能上需要协调和配合，具有较强的配套要求和较高的可靠性要求。组成综放成套设备的每一种机械设备，都有严格限定的适用条件，如煤层的厚度、倾角、局部构造情况和含矸情况、顶板和底板的岩性等对于采煤机、液压支架和输送机的选型都是有决定性的影响。选型不当会导致设备不配套、生产效率低、经济效益差。正确的选型配套是高产、高效、经济和安全生产的前提与保障。王庄煤矿6203工作面是我国首个大采高自动化综放工作面，通过前期的调研和论证，成功实施了该工作面设备的选型配套。2 大采高自动化综放工作面设备选型配套的基本原则大采高自动化综放工作面设备选型必须遵循一定的原则，作为设计和决策的准绳，以保证实现工作面的安全高效。这些原则主要是：（1）立足国产从中国国情出发，依靠国内现有煤机制造能力，结合企业生产实际，研制和试验全套国产化的大功率、高强度、高产高效综采放顶煤生产设备。虽然国产设备在性能上同引进设备还有所差距，但已基本能满足综放工作面高产高效的需要，而且成本低，投资少，这对于我国煤炭企业，特别是在目前企业流通资金严重紧缺的情况下，选用全套国产化设备是一种经济合理的选择。（2）能适应工作面的地质条件选用的设备应能适应特定的工作条件，正常发挥其功能，这是综放工作面设备选型配套最基本的要求。（3）能满足工作面生产能力的需要主要是指采煤机生产能力与工作面生产任务要求相适应，这是综放高产高效工作面设备选型配套的又一基本要求。（4）设备的主要技术参数相互匹配各设备的技术性能是综放成套设备技术性能的基础，但是只有各设备的主要技术参数相互匹配时，它们的技术性能才可能很好地发挥。所以综放设备配套时，要很好地处理“单机”和成套设备性能参数的匹配关系，要从配套的角度来选型，而不要孤立地追求单一机械设备的先进性能。无论生产能力、自动化程度和可靠性等，都应该考虑相互匹配的要求，只有这样，才能达到综放设备最高的生产能力和最经济的资金投入。大采高自动化综放工作面设备技术参数的匹配主要包括以下几个方面： 工作面前部刮板输送机的能力应大于采煤机的落煤能力，后部刮板输送机的能力应大于放煤支架的放煤能力； 转载机的能力要满足采煤机落煤能力和放煤能力的需要； 破碎机的能力应与工作面生产中可能出现的大块煤、岩等状况相适应； 带式输送机的能力应大于转载机的能力； 液压支架的移架速度与采煤机的牵引速度相适应； 乳化液泵站输出压力和流量应满足液压支架初撑力及其动作速度要求。（5）设备结构性能相互匹配 工作面输送机的结构形式及附件必须能与采煤机的结构相匹配； 刮板输送机的中部槽与液压支架的推移千斤顶连接装置的间距和连接结构相互匹配； 采煤机的采高范围与支架最大和最小结构尺寸相适应，采煤机截深与支架推移步距相适应；（6）综放设备选型配套应与矿井原有的运输、通风等系统相适应，或改扩建原有系统的工程量要小；（7）前、后部刮板输送机能力相互匹配，最大限度地保证采放平行作业，减少彼此间的相互影响时间。3 大采高自动化综放工作面主要设备的选型计算根据王庄矿煤层厚度和其它地质条件，以及王庄矿现有设备情况，本工作面采用倾向长壁综合机械化低位放顶煤一次采全高采煤工艺。1）液压支架（1）中间支架顶板所需的支护强度取决于顶板的等级和煤层厚度，可按经验公式确定，即式中：q支护强度，MPa；K1作用于支架上的顶板岩石厚度系数，K1=58；H煤层采高，取3.6m；岩石容重，=2.6 t/m3。故q=10-583.62600=0.73MPa本工作面采空区维护采用ZF7000/20/40型液压支架，ZF7000/20/40型支架工作阻力为7000kN0.737.36103=5373 kN ZF7000/20/40型支架支护强度0.88MPa0.73 MPa所以ZF7000/20/40型支架能满足6203工作面采场支护要求。（2）排头（尾）支架的选择排头（尾）支架选ZFG7500/22/36型支架，共6组。2）采煤机（1）采煤机选型本工作面选用MGTY400/930-3.3D型电牵引采煤机。MGTY400/930-3.3D型电牵引采煤机主要技术特征：装机功率930kW，生产率1800t/h（v=8.3m/min时）。（2）验算采煤机满足实际生产要求时的牵引速度采煤机割煤3.6m，每小时采煤972t，取采煤机生产不均衡系数1.5计算，则采煤机生产率为Q9721.51458t/h。则： Q=60HJq式中：vq采煤机实际的平均牵引速度，m/min； Q采煤机生产率，Q1458t/h； J截深，取J0.8m； H采高，H3.6m； 煤的实体密度，1.35t/m3。 vq6.25m/min当牵引速度达到8.3m/min时，采煤机生产率为1800t/h，可知本型号采煤机满足生产要求。（3）装机功率效验采煤机装机功率 P=QTHW式中：QT采煤机理论生产率，t/h； HW采煤比能耗，kWh/t，螺旋滚筒采煤机一般HW=0.350.8kWh/t，此处取HW=0.5kWh/t。则P=18000.5=900kW930kW根据以上计算，MGTY400/930-3.3D型电牵引采煤机可满足6203工作面生产要求。3）前部运输机6203工作面长214.5m，采高H为3.6m，工作面机头高于机尾=3.5，本工作面选用SGZ-960/1400型运输机，运输机弯曲段槽间水平弯曲角度取1，计算确定SGZ-960/1400运输机主要技术参数见表2-5。表2-5 SGZ-960/1400运输机主要技术参数序号项 目规格参数序号项 目规格参数1运输机能力1800t/h5电压3300V2电机功率2700kW6长度214.5m3链速1.2m/s7链条破断力2250kN4圆环链规格2-381374）后部运输机后部运输机是将放顶煤支架尾梁放煤运出到顺槽转载机上，工作面放煤695t/h，取1043t/h（不均衡系数1.5），=3.5（机头高于机尾）。本工作面采用SGZ-960/1400型刮板运输机，运输机弯曲段槽间水平弯曲角度取1，计算确定SGZ-960/1400型刮板运输机技术参数见表2-5。5）转载机6203工作面转载机采用SZZ-1200/400型，机头驱动，巷道倾角平均为1，转载机爬坡角度10，则转载机上运煤倾角=11。计算确定SZZ-1200/400型转载机技术参数见表2-6。表2-6 SZZ-1200/400型转载机技术参数序号项 目规格参数序号项 目规格参数1运输能力3000t/h5电压3300V2电机功率400kW6长度50m3链速1.48m/s7链条破断力2250kN4圆环链规格2-381376）胶带运输机6203工作面运巷长1740m，平均倾角1机头高于机尾。经计算分析，本工作面选用一部DSJ-140/230/3400皮带机，其技术参数见表2-7。表2-7 DSJ-140/230/3400皮带机的技术参数序号项 目规格参数序号项 目规格参数1运输能力2300t/h4带宽1400mm2电机功率3400kW5输送机长度1740m3带速3.15m/s4 大采高自动化综放工作面设备配套的确定根据前面理论分析和计算，王庄煤矿6203大采高自动化综放工作面设备选用了太原煤机厂生产的MGTY400/930-3.3D型采煤机，ZF7000/20/40型大采高放顶煤支架，前后输送机皆为西北煤机厂生产的SGZ-960/1400双速铸焊结构刮板输送机。6203工作面设备配套见表2-8。表2-8 配套设备主要技术参数一览表项目配套设备规格型号液压支架规格ZF7000/20/40工作阻力7000kN支撑高度2.04.0m支架移动步距800mm额定初撑力5710kN支护强度0.9 MPa通风断面16m2底板比压1.8MPa排头架规格ZFG7500/22/36工作阻力7500kN支撑高度2.23.6m支架移动步距800mm额定初撑力6185kN支护强度0.730.87 MPa四连杆结构反四连杆刮板输送机规格SGZ960/2700运输能力1800t/h电机功率2700kW链速1.2m/s减速机型号JS-800速比1:39.831电压等级3300V采煤机规格MGTY400/930-3.3D采高2.03.8m装机总功率930kW卧底量366mm滚筒直径1800mm牵引速度013.8m/min电压等级3300V在线监测功能实现转载机规格SZZ-1200/400输送量3000t/h电机功率400kW链速1.48m/s圆环链规格2-38137 减速机型号JS-400速比1:27.46电压等级3300V顺槽皮带机规格DSJ140/230/3400运输能力2300t/h电机功率3400kW带宽1.4m带速3.15m/s电压等级1140V列电移变规格8SKC9215输入电压6kV输出电压3.45kV/1.2kV/0.69kV容量2500kVA额定电流340A/3.45kV，250A/1.2kV，420A/0.69kV输出回路5路3300V回路3路1140/660V回路基本组成负荷中心乳化液泵站规格BRW-400/31.5流量400L/min额定压力31.5MPa电机功率250kW电压1140V5 设备配套合理性分析王庄矿6203大采高自动化综放工作面设备选型配套有如下特点： （1）工作面配套使用了SGZ-960/1400型前后部运输机，代替了原配套SGZ-830/800刮板机，刮板机配套功率增大为1400 kW并使用双速电机，刮板链配置由原34126型提高为38137型，有效减少了断链和传动部事故的发生；前后溜机尾设计为可伸缩型，保证刮板机大链始终处于最佳涨紧状态；各部润滑由黄油润滑改为稀油润滑，提高了设备运转部位润滑效果。（2）工作面配套使用了SZZ-1200/400型转载机，代替了原配套SZZ-960/250型转载机，转载机配置功率增加，设计使用了伸缩机头装置，刮板链配置由原34126型提高为38137型，有效增大了工作面顺槽转载运输能力；各部润滑由黄油润滑改为稀油润滑，提高了设备运转部位润滑效果。 （3）配套使用DSJ-140/230/3400皮带机，代替了原配套SSJ-1200/2200顺槽皮带机进行提速改造并增设软启动装置，功率由原来的2200kW增加到3400kW，皮带机宽度由1200mm增加到1400mm，增大了皮带机运输能力。 （4）自行研制并成功使用了采煤机截割滚筒内喷雾装置，有效降低了工作面煤尘浓度，改善了工作面环境。 （5）工作面配套使用了大功率移变，并实行双回路供电和备用回路带电热备用，提高了工作面供电可靠性。 （6）选用大流量乳化液泵站，实行双泵双回路供液，提高工作面支架供液系统的流量、压力，保证支架的初撑力和控顶能力，提高移架、顶溜、放煤的速度。（7）在工作面安装TK-200