7 综放工作面设备选型配套研究817(翻译).doc

7深部矿井综放开采工作面设备配套综放工作面生产的特点是采、放并举，多点出煤。综放设备配置是否得当，直接关系到工作面生产能力的发挥，其相关程度远远超过一般综放工作面。综放工作面设备选型配套的关键在于使各设备能力均能得到有效发挥，既要避免大马拉小车，又要解决某种设备因能力小、性能差而限制综放工作面整体能力的发挥。设备配套主要应解决一下问题：采煤机割煤能力与前部刮板运输机能力的协调；前、后部刮板运输机能力的协调；矿压参数与支架性能参数的协调，液压支架升降、拉移速度与采煤速度的协调；液压泵站供液能力和液压支架的需要之间的协调；综放工作面顺槽运输设备（转载机、破碎机和带式输送机）运输能力与面内生产能力的协调。7.1影响设备配套的生产技术条件7.1.1煤层的赋存条件 1）采高及煤层厚度采高主要由煤壁的稳定性、采煤机的生产能力及顶板管理状态来决定。采高大小直接影响采煤机械工作机构调高范围及装机功率，也影响工作面支架结构高度、伸缩比及支护强度。采高增加，支护强度要相应提高。煤层厚度及采高对工作面合理采放比及工作面输送机的影响也十分明显，煤层厚度大，采高可相应增加，工作面割煤、放煤量增大，所要求的工作面前、后部输送机的功率越大。2）煤层倾角煤层倾角大小主要影响设备是否需安装防滑、防倒装置。煤层倾角大时，工作面主要设备必须采取防滑、防倒措施。倾角大于12时，采煤机需安装防滑装置；倾角大于16时，支架和输送机需设置防滑、防倒和调架装置。济三煤矿煤层倾角平缓，一般在010范围内，对设备选型影响不大。3）顶板（煤）稳定性支架架型及支护强度与顶板（煤）稳定性关系十分密切。正确分析煤层及顶板条件，选择合理的支架架型是综放工作面实现高产高效的重要保证。顶板（煤）的稳定性也对采煤机械的选择有很大影响，深部矿井综放工作面由于超前支承压力对顶煤及煤壁的破坏作用充分，顶煤一般较破碎，煤壁易片帮，顶板（煤）稳定性差，应选用机身长度较小、输送机宽度较窄的浅截深机组，并要求支架具有较好的控制片帮及防止端面冒顶能力。4）底板稳定性煤层底板岩性对综放工作面支架选型影响较大。松软底板，支架容易出现底座一端偏斜压入底板，造成移架困难。所以支架选型应依据支架底座的结构型式、合力作用点在底座上的位置以及支架对底板的比压分布而定。济三煤矿3下煤底板为粉砂岩，遇水易风化，要求支架能够适应该类底板。5）煤层瓦斯含量高产高效综放工作面由于推进速度快、产量高，所以瓦斯涌出量增大，要求选用的液压支架通风断面相对较大。7.1.2生产系统配套能力综放工作面设备能力受矿井生产系统的配套能力制约。矿井基础设施、设备的配套能力越大，可以选择的工作面生产设备能力也就越大。反之，若矿井生产配套能力小，所选择的设备生产能力也相应较低。若工作面设备的生产能力与矿井生产系统能力不配套，则会造成工作面生产设备与矿井生产系统之间不能形成最佳的配合关系，影响矿井生产系统能力的发挥。7.2设备配套的基本原则综放开采设备选型受多种因素影响和约束，事实上是一个系统工程问题，也是一个最佳优化组合的问题。为保证设备配套取得最佳综合效果，实现综放工作面总体设计目标，设备配套应符合以下原则。7.2.1生产能力配套（1）采煤机生产能力和支架放顶煤能力应与工作面设计生产能力相适应。（2）中、低位放煤双输送机工作面的前输送机输送能力应大于采煤机生产能力；后输送机输送能力应大于放煤能力；转载机输送能力应大于采煤机生产能力与放煤能力之和。（3）破碎机的破碎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。（4）胶带输送机的输送能力与转载机的输送能力相适应。7.2.2设备性能配套（1）输送机与采煤机。前输送机的结构形式、尺寸及附件应与采煤机的结构相配套，如采煤机的牵引机构、行走机构、底托架及滑靴的结构，电缆及水管的托移方法，以及是否连锁控制等。（2）采煤机与液压支架。采煤机的采高范围与液压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；液压支架的移架速度应与采煤机牵引速度和放煤速度相适应。（3）输送机与液压支架。前、后部输送机的中部槽与液压支架前、后推移千斤顶连接装置的间距和连接结构相匹配；前、后输送机的机头、机尾架与过渡支架、端头支架前、后推移连接装置的间距和连接结构相匹配。（4）乳化液泵站与液压支架。乳化液泵站输出的压力与流量应与液压支架的初撑力及动作速度要求相匹配。（5）移动变电站与工作面设备。移动变电站的输出电压及容量应与工作面各种配套设备的额定电压与功率相匹配。（6）工作面通风与工作面设备。工作面设备的通风断面应与通风流量相适应。7.2.3几何尺寸与空间位置配套（1）液压支架的前端在移架后的梁端距一般取300mm，用来防止滚筒切割顶梁。（2）液压支架推移千斤顶行程应比采煤机截深大100200mm。（3）保证过煤高度大于250mm，以便煤流顺利从采煤机底托架下通过。（4）为防止移架后支架前柱与电缆相碰和保证采煤机司机的安全，前柱与电缆槽之间应留有间隙（150200mm）。以上各类设备之间相互位置与配合关系协调就位，否则将影响整个系统安装与使用。为慎重起见，在这些配套设备到矿区后，应进行地面组装调试，检查各设备间相互配套关系及空间相对位置，发现问题应在地面及时解决。7.2.4配套中的几个关键环节（1）当采用中、低位放顶煤时，前部输送机机头、机尾的大小是至关重要的。它的大小影响端头支架的支护面积，影响采煤机在工作面两端是否留三角煤，影响端头支架、过渡支架相对于中部的滞后量。（2）端头支架能否放煤是端头支护考虑的另一个关键问题。端头能否放煤在一定程度上影响工作面回采率的高低，尤其在工作面较短时显得尤为重要。（3）后部输送机的配置，应着重考虑输送机的可靠性、输送能力及有较长的使用寿命，这是由输送机所处的空间决定的。（4）对于后部输送机应采取专门设计，后部输送机与支架之间采用软连接方式，前后都安装铲煤板，这样可减少后推移千斤顶的损坏量及清理支架间浮煤的工作量。（5）在放顶煤工作面中，制约生产的环节往往是转载机，转载机的输送能力一定要大于工作面中最大一部输送机的输送能力。在双输送机综放工作面中，转载机输送能力应为工作面具有最大输送机输送能力的1.2倍。7.3放顶煤支架合理选型的原则深部矿井综放支架的选择一般应满足以下原则:(1)具有合理的工作阻力和初撑力,能够适应深部矿井综放开采矿山压力控制的要求, 保证支架能够适应较大顶板压力,而不发生死架现象，有效地维护顶煤、顶板,使控顶区内的围岩移近量满足安全生产的需要。(2)应具有可靠的护帮装置和较强的端面控顶能力,能有效控制工作面煤壁片帮及端面冒顶，避免端面冒顶对工作面安全造成的影响。(3)支架要有较强的抗偏载能力和稳定性,支架底座要适应对底板比压的要求,防止支架钻底。支架要有足够的整体刚度,构件要有足够的强度,支架在承受外载影响时保持较高的稳定性,主要构件不产生塑性变形。(4)综放支架应与采煤机,工作面内前、后部刮板输送机相配套,支架的移架步距应与采煤机的割煤步距及工作面放煤步距相适应。(5)在满足生产和安全要求的前提下要尽量降低支架重量,以方便支架搬移,节约投资成本。(6)应具有高可靠性，要求液压管路布置合理有序,还要考虑到可维修性及可操作性。液压管路连接件密封性能要安全可靠。(7)应具有高自动化程度，高自动化程度可使液压支架能够自动完成降架、移架、升架、推溜等工作循环,可大幅度提高工作面单产及减轻工人劳动强度。(8)应具有较大的伸缩比 支架具有较大的伸缩比可使支架适应较大的高度变化。(9)应满足快速移架需求，快速移架是与工作面高产高效的要求相适应的,同时也是与支架具有较高的自动化程度相适应的。(10)防漏矸性能要好，支架在使用过程中,架内及架间不能漏矸,否则有可能损坏液压管路或液压元件,使支架失去自动控制功能。(11)应保证有足够的通风断面,保证井下人员呼吸、稀释有害气体等安全方面的要求；要有合适的人行通道宽度,以便于操作及维修。7.4综放设备现场运转实况分析7.4.1采煤机运转实况分析63下03工作面目前使用SL300（AC）型电牵引采煤机，设计采高1.9m3.8m，牵引速度029.2m/min。通过工艺实测，采煤机实际割煤速度为3.95.46m/min。按照采放平行作业要求，放煤口数目为2时，采煤机的割煤速度应为5.78m/min，可实现工作面年产500万t的目标。而实际采煤机割煤速度较低，难以满足高产高效要求，因此，采煤机的割煤速度亟待提高。7.4.2支架运转实况分析液压支架作为综放工作面支架围岩系统中的一个重要因素，对端面顶煤的稳定有着很大的影响，也影响煤壁的稳定性。工作面中间支架型号为ZFS6200/18/35（C），额定初撑力为5232kN，额定工作阻力为6200kN，矿压观测表明，63下03工作面初撑力较低，来压前，工作面支架初撑力为1665.602858.90kN，平均1950.88kN，占支架额定初撑力的37%；来压期间，工作面支架初撑力为2840.434257.3932kN，平均3266.03kN，占支架额定初撑力的62%，见表7-1。工作面支架前、后柱初撑力统计情况见表7-2。由表7-2可以看出前、后柱初撑力波动较大，前、后柱比值较大，前柱初撑力远远大于后柱初撑力。支架初撑力与端面冒高近似对数关系，初撑力较低时，冒高较大，随着初撑力增大，冒高逐渐变小，当初撑力达到一定值时，可有效控制端面冒落。为适应深部综放开采的需要，应提高支架初撑力。表7-1 63下03工作面支架初撑力特征表Table7-1 Support setting load character of face 63下03来压次序来压前/kN来压时/kN来压前/来压时周压12858.902638.230.92周压22273.933389.341.49周压32507.164257.391.69周压41665.602840.471.70周压51763.803415.321.93平均1950.883266.031.67表7-2 63下03工作面支架前后柱初撑力统计表Table7-2 Support setting load statistic of fore and after prop at face 63下03来压次序来压前前柱/后柱来压时前柱/后柱前柱/kN后柱/kN前柱/kN后柱/kN周压1815.44614.011.33925.26393.852.35周压2796.32340.652.341038.29656.381.58周压3955.76297.823.211430.72697.982.05周压4425.16407.641.04949.32470.922.02周压5650.83231.062.821123.99583.671.93平均607.50367.941.651067.57565.441.89推移速度也同样会对端面顶煤的稳定性产生影响。推进速度缓慢会加剧顶煤和煤壁的变形破坏，对其稳定性造成很大的影响。反之，则会减少其变形破坏程度。根据现场实测，支架的拉移速度小于采煤机的割煤速度，从而增加了顶煤和煤壁的暴露时间，对其稳定性产生不利影响。7.4.3工作面输送机运转实况分析工作面的前、后部输送机型号分别为LAD-1000/28525和LAD-1000/28525（H），输送能力均为2000 t/h。如6.3.2.2所述，在运能一定条件下，采煤机切割速度过大，势必影响后部运输机的运煤量。合理的切割速度是保证后部放煤，实现采放平行的关键。通过工艺实测，当放煤口数目为2时，若要实现前、后部输送机运输量与系统运输能力相等，则工作面采煤机割煤速度需达到10.99m/min，而实际割煤速度远没有达到这一数值，因此，前、后部输送机的实际运输能力相对于目前的运量还有很大富余，完全能够满足工作面生产需要。从现场观测结果来看，前、后部输送机均运转良好，与工作面设备在空间和时间上的配合也很好。7.4.4转载机及破碎机运转实况分析63下03工作面使用SZZ1200/525型转载机，输送能力为3200 t/h，在实际生产中，大于采煤机生产能力与放煤能力之和，满足生产要求。使用PCM250型破碎机，破碎能力为3000t/h，进口料力度为800*800*1000/mm，破碎煤岩块力度较大，满足实际要求。7.4.5胶带机运转实况分析顺槽胶带输送机型号为 LADYZ-1200-4/3*375，运输能力