厚煤层分层综采设备配套问题研究.doc

厚煤层分层综采设备配套问题研究.txt10有了执著，生命旅程上的寂寞可以铺成一片蓝天；有了执著，孤单可以演绎成一排鸿雁；有了执著，欢乐可以绽放成满圆的鲜花。收稿日期:2002-05-31基金项目:河南省科技攻关项目(项目编号981150118)作者简介:翟新献(1963-),男,河南偃师人,副教授,硕士,从事采矿工程的教学和科研工作。特约专稿厚煤层分层综采设备配套问题研究翟新献1,董双喜2,卢廷奇3,岑奕3(1.焦作工学院,河南焦作454000;2.平顶山煤业集团公司一矿,河南平顶山467000;3.右江矿务局,广西田东531501)摘要:结合分层开采的特点,提出了分层综采工作面设备配套、设备选型原则,阐明了分层开采对液压支架的要求和液压支架的发展方向。最后总结了平煤一矿在高产高效矿井建设中,逐渐形成的经济型分层综采工作面设备配套方案。关键词:厚煤层;分层综采;设备配套中图分类号:TD355+4文献标识码:A文章编号:1005-2798(2002)04-0005-02平煤一矿自1975年开始使用综采以来,在使用过程中经历了一段艰难的道路,但在近三十年的发展历程中,也取得了一些成绩,其中综采四队利用原苏联支架于1984年年产超过百万吨,综采五队利用国产支架分别于1987年1991年连续5 a创出年产百万吨;综采三队自1991年起,连续10 a达到或超过年产百万吨的高产纪录,一直保持煤炭工业创水平的综采队,并在1998年创出年产201万t的矿井最好记录,最高单产达到205万t/月,技术经济指标达到国内外先进水平。随着分层综采开采机械化程度的发展,矿井生产技术经济面貌发生了很大变化,矿井采煤机械化程度逐年提高,1987年达到9162 %,1988年被煤炭工业部首批命名为“现代化矿井”,1994年1996年连续3 a成为煤炭工业“部级高产高效矿井”。1分层综采工作面设备配套与选型11分层综采工作面设备配套分层综采工作面设备配套受多种因素影响,要实现各设备之间的最佳优化组合,使工作面取得最佳的经济技术效果,设备配套应符合二个基本原则:依据矿井开采设计中采煤工作面年设计能力作为设备配套的第一原则。随着技术进步,分层综采工作面生产能力将不断提高,应把近期设计能力与中长期目标有机结合起来。遵循矿井开采设计中设备投资费用原则。当由于市场变化和其它原因造成投资明显不足时,应争取投资决不能降低设备配套档次,迁就凑合。分层综采工作面“三机”(采煤机、刮板输送机和液压支架),是整套综采设备的重点,“三机”配套是整套综采设备的核心。采煤机依靠刮板输送机导向割煤,刮板输送机依靠液压支架为支点推移,液压支架又依靠输送机支承前移,因此要求“三机”在横断面尺寸、设备性能、设备生产能力之间相互匹配,实现分层综采工作面的最大生产能力和安全生产1,2。12分层综采工作面设备选型分层综采工作面设备选型时,对采煤机、刮板输送机没有特殊要求,选型的重点是液压支架,对顶分层及中、下分层开采时,支架各有不同的要求。(1)液压支架选型的基本原则。液压支架吨位合理:支架的重量应控制在矿井辅助运输设备的运输能力范围内。液压支架的重量如果太重,超过了矿井辅助运输设备的能力,支架需要解体运输,耗费大量的人力和物力,所以支架尽可能降低重量,必要时采用高强度材料。支架的运输高度尽可能小:支架的最小高度通常就是其运输高度。支架高度低,重心低,装车平稳,对运输巷道的高度没有特殊要求,生产矿井,对于井下主要巷道、风门等尺寸已经定型,在不需要改造的情况下,能够满足支架运输的要求。支架的支撑高度有较大的变化范围:液压支架高度伸缩性大,能够适应的采高范围就大,5煤第11卷第4期液压支架不但能够满足不同采高工作面支护的需要,而且也能适应断层、煤厚变化条件下开采的需要。支架结构有较强的适应性:在支架设计时,应满足矿井不同地质条件下对支架结构要求,使支架尽可能适应顶分层,中、下分层和单一煤层开采的需要。(2)顶分层开采对液压支架的要求。由于顶分层工作面顶板为岩石,所以顶分层开采对液压支架支护强度的要求比下分层大,可根据矿压实测或根据顶板类型估算确定支架的支护强度。如果老顶周期来压显现明显,立柱和平衡千斤顶的安全阀要采用中流量或大流量,否则支架卸、让压速度较小,造成支架构件的损坏。顶分层工作面底板为煤层,属于软底板,所以支架底座前端对底板比压越小越好,可以防止支架扎底。顶分层开采瓦斯涌出量较下分层大,所以较大的通风量要求工作面支架应有较大的通风断面。(3)中、下分层开采对液压支架的要求。下分层工作面顶板为再生顶板,底板为煤层或软岩层,要求支架底座前端对底板比压越小越好,防止支架扎底。中、下分层开采要求支架的最大支撑高度比采高要有较大富裕量,顶板漏、冒顶时也能有效支护顶板,防止空顶、倒架。液压支架与刮板输送机、采煤机配套,按及时护顶进行,实际生产中可以超前移架,使支架顶梁挤住煤壁,防止片帮漏顶。液压支架也可采用带压移架方式,防止漏、冒顶发生。支架应具有完善的侧护装置。(4)液压支架形式。分层开采液压支架由底座、掩护梁和四连杆机构组成,支架形式的变化在于顶梁和立柱的不同组合形式。顶梁:可分为整体顶梁和铰接顶梁,梁端可安设伸缩梁或护帮板。立柱:有四柱和两柱之分。立柱伸缩有三种形式:液压单向伸缩、液压双向伸缩、液压伸缩加机械加长调节段。选择液压支架形式应尽可能简单化,支架结构越简单,强度越大,液压控制就越简单,可靠度提高,便于实现自动化。从国际采煤业应用液压支架情况来看,两柱掩护式整体顶梁支架被普遍采用,它可以适应各类型顶板的要求。如美国97 %以上的液压支架采用高阻力整体顶梁两柱掩护式支架,工作阻力大多在6 000 kN以上,最高已达10 000 kN。2分层综采工作面设备配套方案平煤一矿综采工作面液压支架由四柱支撑掩护式、铰接顶梁,发展、定型到两柱掩护式、整体顶梁支架。为满足分层开采的需要,支架顶梁前端设计安装了可伸平的护帮板,并使顶梁两侧侧护板接近梁端,保证支架及时护顶、防止架间漏矸,使支架既可回采顶板条件较好的上分层工作面,又可回采顶板条件相对较差的下分层工作面;支架顶梁相对较长,支架拥有较大的通风断面,以适应深部瓦斯含量增大的需要,从而为工作面提供良好的工作环境。支架立柱均系机械和液压双伸缩,有较大的伸缩高度,能够满足煤层厚度变化的需要,而且便于运输。采面配套较大流量(200 L/min)的乳化液泵和大直径管路,立柱和推移千斤顶的液压回路也选用大流量的液压元件,以满足高产高效工作面快速移架、推溜和支护的需要。表1分层综采工作面设备配套方案配套方案液压支架采煤机刮板输送机乳化液泵1 ZY240014/32 MG200W SGZ764/400 WRB200/3152 ZY240014/32 MXA380ELW800/750(英国)WRB200/3153 ZY240012/26 MG375AW SGZ764/400 WRB200/3154 QY200014/31 MG200W SGZ764/400 PRB160/315平煤一矿在高产高效矿井建设中,逐渐形成了经济型分层综采工作面设备配套的四种方案3,见表1。四种配套方案中方案2实施效果最佳,即综采三队1998年在戊8-1021191上分层工作面中,利用ZY240014/32型两柱掩护式支架、MXA380E电牵引采煤机和英国产LW800/750型侧卸式刮板输送机,创出年产201万t的先进生产纪录。参考文献1综采技术手册编委会.综采技术手册M.北京:煤炭工业出版社,2001.2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,1993.3王广德.煤炭工业高产高效矿井理论与实践M.徐州:中国矿业大学出版社,1999.责任编辑:李月成(下转第29页)6Coal 4/2002只要堆煤保护动作05 s时间以上,自动停板式输送机及关闭斜煤仓闸门,堆煤保护动作后不会出现装载站信号故障,可连续正常提升作业。只要堆煤保护动作,警示电铃鸣响20 s,提醒把钩工可能堵口,应对中部槽煤流情况进行检查。堵口后,需清理堵口作业时,不必按下紧停按钮停止装载站正常运行,可关断增设的闭锁开关,板式输送机就可闭锁,而后进行清理堵口作业,此时如螺旋煤仓有煤仍可连续进行提升作业,既安全又不影响生产。2.2增加主井提升机水煤提升方式及水煤保护主井提升系统采用双箕斗提升,装载站采用定量板式输送机定量装载。定量板式输送机定量装载过程是:先开启定量板式输送机,再打开螺旋煤仓闸门开始装载,秤重信号认为装载量等于设定量时开始关闭螺旋煤仓闸门,此时定量板式输送机继续运行,闸门的关闭过程需要4 s时间,此时的装煤量不可控,重量随煤的干湿程度而不同。如遇稀煤或水煤情况常常发生装载过量,曾多次发生装载过量压箕斗事故。基于此情况提出增加了主井提升机水煤提升方式以及水煤保护。经现场观测分析,煤流湿度正常时定量板式输送机的定量装载时间是30 s,煤流稀时定量板式输送机的定量装载时间小于30 s,当该时间小于20 s时就有可能发生装载过量压箕斗事故。水煤保护就此判断装载是否过量,如判定板式输送机定量装载过量,则关闭装载站自动装载功能,水煤保护同时要求装载站改为手动方式分两次向箕斗装载,避免压箕斗事故发生。当定量板式输送机的定量装载时间为2129 s时,如按原正常装载过程将有可能装载过量,此时水煤保护要求在关闭闸门的同时关闭定量板式输送机。这样就可避免定量板式输送机装载过量,系统可继续正常自动装载提升。控制程序改进框图,见图3。图3控制程序改进3效果通过对主井装载系统+520水平板式输送机机头中部槽堵口控制程序的改进,+520水平板式输送机机头中部槽堵口后主井装载系统仍可继续自动装载,按每班平均堵口15 min计算每日可增加提升时间30 min,可多提升煤炭20斗,按每天堵口两次可减少6个空循环提升,这样每年可多提升煤炭195万t。针对水煤提升情况对主井提升控制系统及现场水煤情况进行了认真的分析,增加了主井提升机水煤提升方式以及水煤保护。这样既实现了水煤情况的自动提升提高了提升效率,又通过增加的水煤保护防止了提升水煤压箕斗事故的发生。责任编辑:魏晋英(上接第6页)Study on Questions of Equipments Forming a CompleteSet of Fully Mechanized Slicing Mining in Thick SeamZHAI Xin-xian1,DONG Shuang-xi2,LU Ting-qi3,CEN Yi3(1.Jiaozuo Institute of Technology,Jiaozuo454000,China;2.No.1Colliery of Pingdingshan Coal Group Company,Pingding-shan467000,China;3. Youjiang Mining Bureau,Tiandoug531501,China)Abstract:Based on the characteristic of fully mechanized slicing mining,equipments forming a complete set andtheir types chosen principle of fully mechanized slicing mining face are put forward.The paper expounds hy-draulic supports requirement on slicing mining and their developing direction.Finally the economical schemes ofequipments forming a complete set of fully mec