7.0m超大采高工作面配套设备关键技术.pdf

按煤层厚度划分，通常把单一煤层厚度小于 1.3m 的煤层称为薄煤层， 1.33.5m 的煤层称为中厚 煤层， 3.58.0m 的煤层称为厚煤层，大于 8.0m 的煤 层称为特厚煤层。 为便于区别， 在此将通常所称的厚 煤层 （3.58.0m） 再细分为较厚煤层 （3.55.0m） 、 极 厚煤层 （5.06.5m） 和超厚煤层 （6.58.0m） 。同时把 在这些煤层中布置的一次采全高综采工作面，对应 称之为较大采高工作面、大采高工作面和超大采高 工作面。 从国内外综采工作面情况来看，较大采高工作 面和大采高工作面的配套设备 （采煤机、 刮板运输机 和液压支架， 简称工作面 “三机” ） 已趋于成熟， 尤其 以神华集团为代表在国内外率先实施的 6.3m 大采高 工作面， 取得了巨大成功， 并且得到广泛推广应用。 但在超厚煤层中实施超大采高工作面，国内外尚无 先例， 其配套设备亦为空白。在超厚煤层中布置超大 采高工作面， 能有效地提高煤炭回收率， 与传统的采 用放顶煤工作面相比， 煤炭回收率可提高 10以上。 为此， 神华集团与有关单位合作， 对 7.0m 超大采高工 作面， 再次率先进行了探索性开发研究和试验。 17.0m 超大采高工作面及配套设备技术参数 7.0m 超大采高工作面长度 310m，走向长度 5000m， 最大采高 7.0m； 运输顺槽断面 6.04.4m， 回 风顺槽断面 5.24.4m。工作面配套的超大采高液压 支架、超大功率采煤机和刮板运输机均为新开发研 制的超大型装备。 1.1超大采高液压支架 超大采高液压支架为 ZY18000/32/70D 型掩护式 液压支架， 由国内开发研制 支护高度 32007000mm， 额定工作阻力16800kN（ 42.8MPa ） 18000kN （45MPa） ， 初撑力 12370kN （31.5MPa） ， 支架中心距 2050mm， 支 架宽度 1950mm（收回侧护板） 2200mm（伸出侧护 板） ， 支护强度 1.39～1.43MPa （4.4m～6.8m） ， 平均对 地比压 2.83～2.95MPa （4.4m～6.8m） ，运输尺寸 942019503200mm， 重量 69t （中部架） 。 1.2超大功率采煤机 超大功率采煤机为 SL1000/7m 型， 由国外研制 总装机功率 2590kW，截割电机功率 21000kW， 牵 引电机功率 2150kW， 泵电机功率 245kW， 破碎 机电机功率 200kW，供电电压 3300V；滚筒直径 3500mm, 截深 865mm，转速 29r/min；最大牵引力 1256kN （牵引速度 0～12.9m/min 时） ， 最大牵引速度 25.8m/min （牵引力 628kN 时） ； 机身 最 大高 度 3750mm， 滚筒中心距 16434mm， 机身长度 9000mm， 滑 靴间距 7530mm， 摇臂长度 3717mm，最大采高 7100mm， 卧底量610mm （工作面中部） ， 重量 155t。 1.3超大功率刮板运输机 超大功率刮板运输机为 PF6H-1542 型，也由国 外研制 装机功率 31600kW， 供电电压 3300V， 采 用 CST 软启动系统；刮板链 Φ60/135181/197mm， 采 用双 中 链形 式， 链速 1.67m/s；中 部 槽 长 度 2050mm， 槽内宽度 1388mm， 槽外宽度 1542mm， 哑铃 销连接， 单节重量 5.3t； 刮板间距 756mm， 固定方式为 螺栓联接； 销排采用整体锻造， 节距 172mm； 刮板机 运输能力 6000t/h （工作面倾角 3 ， 下同） 。 1.4主要技术指标分析比较 7.0m 超大采高工作面配套设备与 6.3m 大采高 工作面配套设备主要技术指标对比如表 1 所示。 由表 1 可见， 7.0m 超大采高工作面配套设备与 6.3m 大采高工作面配套设备相比，其技术参数和性 能指标已不再是简单的量变， 而是发生了质的变化。 7.0m 超大采高工作面配套设备关键技术 南清安顾大钊 （神华集团有限责任公司科技发展部， 北京， 100011） 摘要 定义了超厚煤层和超大采高工作面， 介绍了用于 7.0m 超大采高工作面的配套设备和关键技 术， 分析、 提出了 7.0m 超大采高工作面配套设备中存在的问题。 关键词 超大采高采煤机支架刮板运输机关键技术 中图分类号 TD82文献标识码 A文章编号 1674-8492 （2011） 05-022-04 第 9 卷 第 5 期 VOL.9NO.5 2011 年 10 月 Oct.2011 液压支架工作阻力由 13000kN 突变到 18000kN， 中 心距由 1.75m 变为 2.05m，重量由 46.5t 增加到 69t， 采煤机最大牵引力由 970kN 提高到 1250kN， 刮板机 驱动功率由 31000kW 提高到 31600kW， 槽内宽 度由 1.188m 加大到 1.388m，销排节距由 147mm 提 高到 172mm 等等，表明超大采高工作面配套设备将 煤矿综采设备提升到了更高水平，真正成为井工煤 矿超大型装备。 27.0m 超大采高工作面配套设备关键技术 7.0m 超大采高工作面是国内外首个在超厚煤层 中布置的超大采高工作面，其配套装备均为新研制 的超大型装备。在该工作面的开采布置和设备研发 中， 对以下关键技术进行了开发研究与应用。 2.1工作面两端顶三角煤回采方法 在综采工作面， 当工作面采高大于巷道高度时， 工作面顶板与巷道顶板之间就存在一个落差，传统 的液压支架布置方法是采用若干过渡支架，从工作 面中部支架缓角过渡到两端巷道端头架。由此在工 作面两端过渡段留下了未开采的三角形顶煤区（简 称三角煤） ， 造成一定的资源浪费。由于综采工作面 巷道受掘进和支护设备限制， 其高度不可能太高 （目 前最高可达 4.5m） ， 因此， 随着工作面开采高度的提 高， 这种浪费就愈加严重。如表 2 所示， 在 5.5m 和 6.3m 大采高工作面， 三角煤丢煤率已分别为 1.2和 1.9， 若 7.0m 超大采高工作面还采用传统的缓角过 渡方法， 其工作面三角煤丢煤率将高达 2.5。 为此，研究开发了一种综采工作面端头采煤方 法 （已申请专利） ， 用于工作面两端顶三角煤的回采， 并首次在 7.0m 超大采高工作面进行了试用。该方法 以直角过渡的方式， 采用特殊过渡支架 （工作面两端 各一架） 从工作面中部架直角过渡到巷道端头架， 如 图 1 所示。在该方法中， 采煤机由工作面中部向两端 割煤时， 前滚筒沿顶板割煤至两端巷道近帮线 （滚筒 水平位置时外圆到近帮线） ， 在此位置设置限位使采 煤机停止行走。该方法完全回收了工作面两端顶三 角煤， 有效地提高了工作面的回采率， 也可在大采高 工作面中应用。 2.2特殊过渡支架 特殊过渡支架 （已申请专利） 是实现工作面两端 顶三角煤回采的关键装备， 如图 2 所示。与传统过渡 支架相比， 特殊过渡支架的特点如下 ①工作阻力和 支护高度与中部支架相同。②在支架一侧设有固定的 侧向支护板。 ③在工作面两端对称各布置一架。 ④左、 右特殊过渡支架在工作面不能互换。 图 2特殊过渡支架 名称主要参数7.0m 超大采高6.3m 大采高 液 压 支 架 支护高度 （m）3.2～7.02.8～6.3 额定工作阻力 （kN）1800013000 支护强度 （MPa）1.39～1.431.0～1.3 中心距 （m）2.051.75 中部架重量 （t）6946.5 采 煤 机 采高 （m）7.16.4 装机功率 （kW）25902390 滚筒直径 （m）3.53.2 最大牵引力 （kN）1256970 最大牵引速度 （m/min）25.833.4 整机重量 （t）155120 刮 板 机 装机功率 （kW）3160031000 槽内宽 / 外宽 （m）1.388/15421.188/ 单节中部槽长 （m）2.051.75 销排节距 （mm）172147 刮板链 （mm）Φ60/135181/197 Φ56/131187 单节中部槽重量 （t）5.32.95 表 17.0m 超大采高与 6.3m 大采高设备主要技术参数对比 工作面采高 （m）5.56.37.0 工作面长度 （m）300300300 巷道高度 （m）3.63.84.4 一端过渡段长度 （m）10.51420.5 工作面丢煤率 （）1.21.92.5 表 2不同采高三角煤丢煤率 图 1工作面两端直角过渡示意图 侧向支护板 三级互帮机构 1 4235 6 南清安等 7.0m 超大采高工作面配套设备关键技术第 5 期 5. 特殊过渡支架；6. 端头支架 1. 巷道；2. 采煤机；3. 采煤机滚筒；4. 中部支架； 23 侧向支护板是特殊过渡支架的显著特点，其通 过铰接、 焊接、 螺接的方式固定在支架顶梁一侧， 并 辅以刚性支撑。侧向支护板用于支护工作面顶板与 巷道顶板落差部分的侧面煤壁。 2.3三级互帮机构 在 7.0m 超大采高工作面， 由于采高超大， 工作面 压力显现剧烈， 煤壁偏帮会非常严重， 传统的互帮方 式满足不了工作面的生产需求。 为了对工作面煤壁进 行有效地支护， 在工作面液压支架 （包括中部支架和 特殊过渡支架） 前端设置了三级互帮机构 （已申请专 利） ， 如图 2 所示。三级互帮机构由一级、 二级和三级 护帮板及液压油缸等组成， 护帮板相互铰接并铰接在 支架顶梁前端， 由液压油缸给予支撑或承压， 其中一 级、 三级护帮板采用小四连杆机构， 第三级可以 180 回转折叠。护帮高度 3.7m， 每级护帮力如表 3 所示。 2.4超大缸径立柱快速供回液系统 7.0m 超大采高液压支架首次采用了 Φ500mm 超大缸径立柱，将支架工作阻力也提高到了空前的 18000kN。但立柱缸径增大后， 若供液不足势必造成 支架移架速度下降。为保证支架移架速度， 研究开发 了超大缸径立柱快速供回液系统（已申请专利） ， 如 图 3 所示。 该系统包括快速供液阀 1、双回路立柱控制阀 2、 交替阀 3、 支架电液主控阀 4、 立柱 5、 旁路回液管 路 6、 回液断路阀 7、 反冲过滤器 8、 回液主管路 9 和 进液主管路 10 等。其特点为 ①立柱上腔进、 回液直 接通过电液主控阀来完成。②立柱下腔进液通过电 液主控阀控制的 4 个 400L 流量的阀芯同时打开， 分 别给 2 个立柱下腔供液。③立柱液控单向阀采用双 阀芯大流量， 双路进液， 双路回液， 当立柱降柱时， 立 柱下腔液体既可通过主阀回液，也可直接流向主回 路， 达到快速降柱目的。 2.5采煤机牵引齿轨轮节距 采煤机齿轨轮节距 p、 即销排节距， 是工作面 “三 机” 唯一相互关联的技术参数。其既决定了采煤机齿 轨轮的强度和牵引力，又决定了刮板运输机中部槽 的长度 （与弯曲度也有关） ， 液压支架的中心距又随 刮板运输机中部槽的长度而定。此参数来源于进口 技术， 我国上世纪 80 年代进口采煤机的齿轨轮节距 为 125 （126） mm， 90 年代进口的采煤机， 齿轨轮节距 提高到了 147mm，本次超大采高工作面的采煤机依 然进口， 其齿轨轮节距再次提高到 172mm， 刮板运输 机中部槽长度和液压支架中心距相应随之得到调 整， 如表 4 所示。节距加大后有效地提高了采煤机齿 轨轮和销排的强度， 大幅提高了采煤机牵引力。同时 液压支架中心距也得到加宽，提高了液压支架的稳 定性。 3存在问题 7.0m 超大采高工作面配套设备，是目前世界上 综采工作面设备技术性能最高、生产能力最大的超 重型设备。在其配套研究应用中解决了许多技术难 题， 取得了良好效果， 但还存在以下方面的问题， 有 待继续进行开发研究。 3.1研制超大流量立柱安全阀 立柱安全阀是当顶板快速急剧下沉时，用来为 维持立柱恒阻、保护立柱和支架不被破坏的重要元 件， 目前国内外最大流量的安全阀为 1000L/min。在 7.0m 超大采高液压支架中， 为满足立柱超大流量、 快 速泄压的要求，不得不在每根立柱上安装了 2 个 1000L/min 大流量安全阀。但由于安全阀的调定难免 存在误差， 两阀不可能同时开闭， 因而达不到应有的 护帮力 （kN）第一级第二级第三级 主动支撑力1924422 被动承压力23110027 表 3三级互帮板主要技术参数 图 3超大缸径立柱快速供回液系统 53 21 4 687 9 10 齿轨轮节距 （mm）125 （126）147172 最大牵引力 （kN）7209701256 中部槽长度 （mm）150017502050 支架中心距 （mm）150017502050 表 4工作面三机关联技术参数变化情况 第 5 期24 效果。开发研制 1500L/min 以上的超大流量安全阀， 是有待解决的重大技术难题。 3.2研制超大流量乳化液泵 乳化液泵是为液压支架提供动力的关键设备， 目前国内外最大流量的乳化液泵为 530L/min。在 7.0m 超大采高液压支架的泵站，为保证系统供液流 量 1500L/min 的要求， 采取了四泵两箱、 三泵工作一 泵备用的供液方式。为减少乳化液泵的数量， 降低设 备故障概率，开发研制 750L/min 以上超大流量乳化 液泵是有待解决的又一技术难题。 3.3研究超大采高液压支架工作阻力 液压支架工作阻力是指支架能承受的最大顶板 压力。在 7.0m 超大采高液压支架首次配套设计中， 将其工作阻力确定为 16800kN， 立柱安全阀设定压力 为 42.5MPa， 在使用中， 当工作面周期来压时， 70以 上的支架出现过顶梁下沉现象， 最大下沉量达 1.3m， 在将安全阀设定压力调高至 45.8MPa、 使支架工作阻 力达到 18000kN 后， 基本消除了支架顶梁下沉现象。 超大采高液压支架的工作阻力究竟选取多高合理， 有待继续研究。 3.4研究刮板运输机的运输能力 在 7.0m 超大采高工作面配套设备中，工作面刮 板运输机功率为 31600kW， 额定 （理论） 运输能力 为 6000t/h， 若 3 台电机均满负荷运转， 则理论运输能 力最大可达 6885t/h。 在实际运行中， 该刮板运输机的 运输能力， 达不到其额定 （理论） 运输能力。如 取煤 炭容重为 1.29t/m3， 姑且将煤炭安息角取最大值 45 （应实测） ，由此计算，该运输机的过煤截面积为 0.65m2， 其运输能力仅为 5000t/h （链速 1.67m/s） 。 因此， 是否需要通过提高链速，使其达到额定运输能力， 或 者说， 该运输机功率是否偏大有待进一步研究。 4结束语 在超厚煤层中布置超大采高工作面，无论在国 内还是在国外均为首次实践，神华集团为此进行了 有益的探索和尝试，开发研制了适用于 7.0m 煤层的 超大采高工作面超重型装备，并对一些关键技术进 行了开发研究与应用， 取得了重大突破。 7.0m 煤层超 大采高工作面超重型装备的研发，将综采工作面配 套装备提升到了一个新的水平，为综采工作面配套 设备的发展起到了引领作用。 作者简介 南清安 （1962-） ，教授级高工， 现供职于神华集团 有限责任公司科技发展部。 Key Equipment Technologies of 7.0m Extra High Mining Face NAN Qing’ anGU Dazhao （Shenhua Group Corporation Limited, Beijing 100011， China） Abstract This paper defines the over-thick coal seam and extra high mining face, presents the equipment and key technologies for 7.0m extra high face, analyzes the problems in the use of the equipments for 7.0m high mining face. Keywords Large mining height;Shearer; Bracket; Scraper conveyor; Key technologies（收稿日期 2011-9-25责任编辑 杨静） On The Practice of the Boards of Supervisors in State-Owned Enterprise Groups LI Lili （Property Management Bureau of Shenhua Group Corporation Limited, Beijing 100011， China） Abstract This article succinctly describes that as the deepening of the re of state-owned enterprise, the relevant laws, regula- tions and policies are further established to develop sound supervisory system. Focused on the boards of supervisors of state-owned enterprise groups, the article discusses investors supervision, the pering of financial supervision, legal compliance monitoring, supervision and conduct of operations, results of operations and supervision responsibilities. Based on the authors practical work in the boards of supervisors, it discusses the boards of supervisors of state-owned groups position and role, from aspects such as the organizational supervision structure of state-owned group, supervision and uation functions of the boards of supervisors of state-owned group, the realization of the supervision results of the board of supervisors, etc. Keywords Corporate governance; The board of supervisors; Practice（收稿日期 2011-9-26责任编辑 杨静） （上接第 5 页） 南清安等 7.0m 超大采高工作面配套设备关键技术第 5 期25