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2 0 1 6 年第 9 期 媳蕉 斜 技 1 1 5 综采工作面三机配套的分析 谈 正 同煤集 团大斗沟煤业公 司，山西 大 同 0 3 7 0 0 3 摘要 采煤机 、刮板 输送机和液压 支架称为综采工作 面 “ 三机” ， “ 三机 ”的合 理配套使 用对提 高矿井开采机械化 、 自 动化程度，推行科学管理，提高矿井经济效益和安全性具有十分重要的意义。本文根据不同的煤层地质条件。提出合理 配套选择 “ 三机”的方法 ，供 同行交流和学 习。 关键词 煤炭三机配套 中图分类号T D4 2 1 ． 8 T D8 2 3 ． 9 7 文献标识码B d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ．i s s n ． 1 0 0 5 2 8 0 1 ．2 0 1 6 ．0 9 ． 0 5 0 Ana l ys i s on t h r e e m a c hi ne s ma t c h i ng o f f ul l y me c h ani z e d c o a l f a c e Ta nZh e n g D a t o n g C o a l Mi n e G r o u p D a d o u g o u c o a l c o m p a n S h a n x i D a t o n g 0 3 7 0 0 3 Ab s t r a c t S h e a r e r , s c r a p e r c o n v e y o h y d r a u l i c s u p p o rt s a i d f o r f u l l y me c h a n i z e d c o a l f a c e” t h r e e ma c h i n e s ” ， ” t h r e e ma c h i n e ” r e a s o n a b l e ma t c h i n g o f u s e ， p l a y s a v e r y i mpo r t a n t r o l e i n i mp r o v i n g t h e mi n e e c o n o mi c b e n e fi t a n d s a f e t y ，a n d t h e mi n e mi n i n g ma c h i n e r y a u t o ma t i o n ， t h e i mp l e me n t a t i o n o f s c i e n t i fi c ma n a g e me n t ． T h i s p a p e r r e f e r s t o a l a r g e n u mb e r o f l i t e r a t u r e ， a r e a s o n a b l e c h o i c e o f” t h r e e ma c h i n e s ’’ me t h o d wa s p u t f o r wa r d a c c o r d i n g t o t h e d i ffe r e n t g e o l o g i c a l c o n d i t i o n s o f t h e c o a l b e d， fo r p e e r e x c h a n g e a n d l e a r n i n g ． Ke y wo r d s c o a 1 t h r e e ma c h i n e s ma t c h i n g 综采工作面与传统的普采、炮采工艺相比，顶 板支护可靠 ，安全性高，大大提高了煤炭企业产量 和经济效益。采煤机、刮板输送机和液压支架被称 为综采工作面的三机，要实现矿井综采工作面的高 产高效，不仅依赖于单机设备的性能与稳定，也取 决于设备之间的合理配套使用。三机设备的合理配 套使用是充分发挥综采设备的生产能力 ，实现矿井 高产高效的关键环节 【 l 】 。本文探讨了综采工作面三 机设备的选型、配套的一些基本方法。 1 综采工作面三机的选型要求 1 ． 1 采煤机 的选型要求 1 采煤机的牵引力、牵引速度的选择应根 据滚筒的最大切削厚度、液压支架移架速度 、导向 机构的结构、机身自重、摩擦系数等因素确定。 2 采煤机的截割深度和速度应根据煤层厚 度和硬度、顶板岩性 、滚筒直径和转速、移架步距 、 截割部传动比选取。为防止损坏采煤机截割电机及 传动系统，采煤机滚筒最大截深应小于 0 ． 8 m【2 ] 。 收稿 日期2 0 1 6 0 4 1 3 作者简介谈正 1 9 7 2 - ，男， 汉族，山西天镇人， 本科学历， 工程师，同煤集团大斗沟煤业公司新水平接替办。 3采煤机的采高范围应将煤层的采高范围 包含在内，即采煤机的最小采高应小于最小煤层采 高，而最大采高应大于最大煤层采高。 4 各矿井中普遍采用多电机横向布置、大 功率双牵引部 、齿轮销轨式电牵引采煤机 ，工作时 受到向上的割煤截割阻力很大，为防止牵引电机的 损坏，煤层倾角应小于采煤机的适应倾角 ，否则应 采用 同步绞车向上牵引。 5 采煤机的生产能力一般应大于综采工作 面设计的生产能力 ，其滚筒直径 、滚筒截齿型号、 摇臂摆角和调高形式等应根据月计划产量选取，一 般来说 ，滚筒直径应小 于煤层最大采高的 2 ／ 3 ，滚 筒截齿型号应根据煤层硬度选择 ，此外，还要保证 滚筒在刮板机机头和机尾处卧底量在 1 0 0 ． 1 5 0 0 mm 之 间。 6采煤机应用在薄煤层时 ，滚筒螺旋叶的 螺旋升角要根据滚筒的装煤效果选取 ，一般取滚筒 螺旋叶的经向夹角应小于 1 5 。。 1 ． 2 刮板输送机的选型要求 1 刮板输送机的输送能力和电机功率要根 据工作面倾角、铺设长度及输送煤量等条件确定， l 1 6 点 娃晨 舛技 2 0 16 年 第 9 期 一 般应超过采煤机最大生产能力的 2 0 ％左右，并在 安装尺寸上配套。 2 刮板输送机必须具有足够的强度 、刚度、 耐磨性和耐腐蚀性 ，以便其工作时能够承受住拉、 压 、弯曲、冲击 、摩擦和腐蚀等多种作用。 3刮板输送机的驱动部应优选双电机双机 头驱动 、短机头和短机尾方式。 4刮板输送机的链子结构、链条质量和数 目应该根据煤质硬度进行选择。 5 为保证刮板输送机的装煤效果，刮板机 机头、机尾高度以及过渡槽长度应适宜，以保证采 煤机的滚筒卧底量足够，煤壁充分割透，此外 ，铲 煤板要向底板下扎 ，铲刃斜面较大，以方便铲起干 净的硬帮浮煤 ，推刮板机时又不能造成漂底 ，降低 工人劳动强度，提高生产效率。 1 ． 3 液压支架的选型要 求 1 液压支架的类型有支撑式 、掩护式 、支 架掩护式、防倒防滑式等 ，选择液压支架的类型前， 要全面查清工作面煤层 顶底板及采区地质条件， 一 般来说 ，支撑掩护式支架常应用于薄煤层 、中厚 煤层以及一次采全高的厚煤层 ，防倒防滑支架则用 于煤层倾角较大的煤层。 2 液压支架的支护强度和工作阻力应根据 顶板压强确 定，一般每平米 应大于 2 MP a ，而接 触顶板 的压 强应大于 4 MP a ，对 于掩 护式液压支 架，在薄煤层和中厚煤层的工作阻力一般取 5 0 0 0 7 0 0 0 k N 。 3 液压支架的高度范围一般根据采煤机滚 筒直径 、煤层厚度和采高等参数确定，一般而言， 最大高度应大于最大采高 0 ． 2 m 以上 ，最小高则应 小于采高 0 ． 2 m以下 ，并要考虑预留超过 0 ．2 m 以上 的过机高度 。 4 液压支架的立柱数 目和直径等结构参数 应根据支护强度确定。 2 合理配套综采工作面三机的探讨 综采工作面三机的配套选型综合了地质学、采 煤工艺 、 顶板管理、机械和机电设备等多学科知识 ， 工程实践中，三机的配套选型不能仅依靠经验 ，而 应根据矿井的客观条件拟定 2 - 3 个配套方案 ，进行 充分论证后再选出最佳方案 ，以满足矿井生产能力 、 设备性能 、安全稳定等各方面的要求。 1 三机 的合理配套首先要满足生产能力， 保证完成煤矿企业的生产任务，与此同时，液压支 架的移架速度要与采煤机的牵引速度相匹配，而刮 板输送机的输送能力一般是采煤机生产能力的 1 ． 2 倍左右，液压支架初撑力一般选取为 0 ． 2 5 ,4 ． 4 ，这 就要求乳化液泵站输出的流量和压力要与液压支架 初撑力 、动作速度相匹配。 2 三机的合理配套要满足设备性能要求 ， 三机的结构和连接形式一定要相匹配，采煤机的采 高要与液压支架的高度范围相匹配，采煤机的截深 则要与液压支架的推移步距匹配。 3 三机的合理配套要满足安全生产和维护 简便方面的要求 ，着重要考虑避免挤伤电缆 、采煤 机滚筒切割顶梁、煤流顺利通过底托架等因素，工 程实践中，为避免挤伤电缆 ，工作面无立柱空间一 般可根据下式确定 式 中 一 无立柱空间宽度 一 滚筒截深 ； 铲煤板空距 肛 输送机宽度 前柱与电缆槽间距 ； 一 前柱半径。 一 般而言，常取 ，E 5 0 , - - l lX m m，X 1 5 0 - -- 2 4 0 m m 为宜 。 此外，一般取粱端距为 1 5 0 ～ 3 0 0 mm，推移千斤 顶行程超过采煤机截深约 1 0 0 ～ 2 0 0 mm，取过煤高度 为 2 5 0 ～ 3 0 0 mmt ” 。 4三机的合理配套要满足稳定性方面的要 求，特别对于薄煤层 、碹底板开采时，液压支架顶 梁长度和厚度要适宜，前梁伸出应与顶梁一平 ，保 证接顶面积较大，底脚前端长度较大，立柱倾斜适 宜。特别是开采薄煤层时，采煤机要选弯摇臂，滚 筒尽量靠近刮板机铲煤板 ，支架液体管道尽可能设 置在立柱后面，以确保装煤效果达到要求。 5 三机的合理配套还要满足设备的使用寿 命要求 ，由于对三机的使用寿命的衡量标准还没有 统一 ，采煤机、刮板输送机和液压支架分别以使用 时间、连续割煤长度、过煤量来衡量其寿命，使得 综采工作面上的三机的使用寿命难以实现配套，各 设备的大修周期也无法保持一致。目前很多煤矿企 业往往根据设备制造水平、综采工作面的生产水平 综合考虑三机的使用寿命配套 ，并严格监控设备的 下转第1 1 9页 2 0 1 6年第 9 期 东 媳蕉 斜枝 1 1 9 l 0 00 ． 0。 2 在程序a p p l i c a t i o n s ． F r H中建立全局变“ P 3 2 ． C 2 ． He a v y l o a d e d D o w n ”， 作 为输出数字量信号在程 序中调用。在程序 P 3 2 ． C 2 ． 5 程序页面中编写如图 2 所示控制程序。 选取提升高度在 2 5 0 ． 3 5 0 m之间的匀速提升阶 段的力矩值作为力矩比较，设置比较力矩为 9 5 0 k N． M， 即在自动提升模式下力矩小于 1 0 0 0 k N． M 满载 4 5 t 时 ，对应匀速段力矩为 1 3 1 0 k N．M ，于是 ，力 矩 为 1 0 0 0 k N． M 时，对应提升重量为 3 5 t 提升重量 为输出重载下放信号。 图 2 在 A B B主控 系统 中 做 “ 重载下放”检测程序的编写 选取硬件备用数字量输出模块 的备用通道 C H1 作为重载下放检测信号 “ H e a v y L o a d e d D o w n ” 输 出通道。 通过中间继 电器点 ，建立 AB B主控系 统与装卸载信号系统的硬线通信连接 ，将重载下放 信号接人装卸载信号系统 S 7 ． 3 0 0 站的备用通道中， 并在信号柜上加装一个故障复位按钮接入通道。在 车房 S 7 ． 3 0 0 站中调用 “ 重载下放”信号编写程序。 将重载下放 中间信号作 为手动和 自动装载条件闭 锁 ， 写入控制程序中， 一旦A B B主控系统检测出 “ 重 载下放”，立即将井下装载系统全部停下。 在绞车房 s 7 ． 3 0 0 站将重载下放信号加入本机音 响程序中，一旦发生重载下放 ，车房会报出故障声 音。同时，在装卸载信号系统上位机人机界面组态 中报出 “ 危险 重载下放”闪烁标签，让提升司机第 一 时间知道重载下放事故。此时井底装载系统手动 及 自动模式下已由控制程序全部 自动停下 ，不会出 现再次装载，司机只需复位后 ，让井底手动打点， 再次将重载下放的箕斗提升到卸载位置反复打开箕 斗卸载闸门卸载，直至将箕斗中的煤卸干净。 该技术能够检测 5 t 以上的 “ 重载下放”故障以 及井底装载不正常状况 ，实际使用效果十分明显， 意义重大 3 应用情况及经济社会效益 该技术革新从根本上杜绝因粘煤引发的 “ 二次 装载”故障，避免带来 的提升安全隐患。该技术革 新项 目的完成，进一步完善了麻家梁矿主井两部特 大型立井提升设备运行 的安全水平，降低了员工劳 动强度和提高了作业安全性，对特大型立提升系统 “ 重载下放”检测程序逻辑编写以及设计有一定的 参考价值。 【 参考文献 】 [ 1 ] 刘淮霞 ， 鲍鸣 ． 矿井提升机下坠现象的解决措施 [ J ] ． 工矿 自动化 ，2 0 0 6 0 3 ． [ 2] 王公华 ， 黄显华 ， 李兆峰 ， 王德堂 ． 防范矿井提升 机恶性过卷事故的探讨与实践 [ J ] ． 工矿 自动化， 2 0 0 9 0 9 ． [ 3] 赵强 ． 主井摩擦式提升机防重载下放关键技术研 究 [ J ] ． 煤矿机械 ， 2 0 1 2 0 9 ． [ 4] 束波 ， 王力生 ， 郭金陵 ． 矿井直流提升机重载下放 事故的预防 [ J ] ． 煤矿机械，2 0 0 9 0 9 ． [ 5] 吴荣华 ． 立井摩擦提升铜丝绳张力平衡动态特性 及优化研究 [ J ] ． 中国矿业大学，2 0 1 4 0 3 ． 上接第1 1 6 页 运行过程，及时采取措施处理达不到寿命要求的设 备 ，以满足综采设备的可靠、稳定和连续的运行 。 3 结束语 综采工作面的三机配套选型是实现矿井高产高 效的基础。三机的配套选型要坚持从实际出发的原 则，根据矿井的综合条件，合理的选择配套性能优 良的三机设备，采用科学的管理方法 】 ，提高综采 工作面单产 ，减少作业环节 ，提高生产效率，实现 集约化生产。 【 参考文献 】 [ 1 ] 慕杨，李景涛，提 高薄煤层综采生产效率方法 浅析 [ A] ．2 0 1 1年中国矿业科技 大会论文集 [ c ] ， 2 0 1 1年 ． [ 2 ] 刘春生，采煤机牵引功率与截割功率的匹配关系 [ J ] ． 煤矿机电， 2 0 0 5 5 I 6 ． I 7 ． [ 3] 张进安， 王家山矿大倾角特厚煤层长壁综放面“ 三 机”配套研究 [ D ] ，西安科技大学； 2 0 0 6年 ． [ 4] 任秉钢 ． 综采生产管理手册 ． 【 M] ． 北京；煤炭工业 出版 社 ． 1 9 9 4 ．