任振華

（山西寧武大運(yùn)華盛老窯溝煤業(yè)有限公司， 山西 寧武 036700）

引言

面對(duì)實(shí)際開(kāi)采中存在煤層厚度變化大、煤層傾角變化大、地質(zhì)條件復(fù)雜、瓦斯透水事故復(fù)雜以及頂?shù)装逯ёo(hù)難度大的工作面[1]，有些煤炭企業(yè)為提高工作面的生產(chǎn)效率，通常選擇棄之不采，從而導(dǎo)致這部分煤炭資源的浪費(fèi)。造成復(fù)雜煤層開(kāi)采難度大、效率低很大一部分原因是由于采煤工藝和采煤設(shè)備所導(dǎo)致的。因此，需針對(duì)復(fù)雜難采煤層優(yōu)化其采煤工藝，選擇效率最高的綜采設(shè)備，從而達(dá)到提升煤炭開(kāi)采率的目的。

1 工程概況

本文以老窯溝煤業(yè)有限公司16128 工作面為研究對(duì)象，該工作面的走向長(zhǎng)度為732 m，傾斜長(zhǎng)度為283 m，工作面煤層厚度的范圍為0.6～5.5 m，屬于煤層變化較大的工作面，煤層平均厚度為3.0 m，工作面煤層傾角的范圍為6°～17°，屬于傾角變化較大的工作面，平均傾角為12.5°。綜合分析，16128 工作面煤層的變異系數(shù)為13.1%，屬于不穩(wěn)定煤層。16128 工作面頂?shù)装迩闆r如表1 所示。

頂板類型巖層名稱巖層厚度/m 巖層特性老頂 粉砂巖 4.14 灰白色，巖層厚度不穩(wěn)定，局部為泥巖和中細(xì)砂巖直接頂 炭質(zhì)泥巖 6.32 淺灰色，巖層易碎，局部含有少量泥巖直接底 砂質(zhì)泥巖 1.89 灰色，砂質(zhì)部分不均勻，局部為泥巖

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)可得：16128 工作面日常生產(chǎn)中的正常涌水量為2.5 m3/h，最大涌水量為20 m3/h；工作面絕對(duì)瓦斯涌出量12 m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量為1.6 m3/t；煤層存在極大的爆炸隱患。16128 工作面煤層的平均普氏硬度為1.1，直接頂?shù)钠骄帐嫌捕葹?.5，直接底的平均普氏硬度為5.5。綜上所述，16128工作面為復(fù)雜難采煤層。

2 復(fù)雜煤層綜采設(shè)備的選型原則

采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)以及液壓支架為綜采工作面的三大綜采設(shè)備，該三套設(shè)備選型時(shí)需遵循“三機(jī)配套”的原則，主要指的是生產(chǎn)能力配套、尺寸配套、性能配套以及壽命配套等[2]。

2.1 液壓支架選型原則

1）液壓支架具有合理的支護(hù)強(qiáng)度和良好的支護(hù)效果。

2）液壓支架能夠滿足煤層傾角及煤層厚度變化較大的生產(chǎn)要求。

3）由于16128 工作面煤層傾角變化大，因此需為所選型液壓支架安裝防滑倒裝置。

4）液壓支架應(yīng)與刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)的相關(guān)參數(shù)相匹配。具體為：所選型液壓支架應(yīng)與所選型刮板輸送機(jī)中部槽的尺寸一致；推移千斤頂?shù)男谐绦杪源笥诓擅簷C(jī)的截割深度。

5）液壓支架的移架速度應(yīng)與刮板輸送機(jī)和采煤機(jī)的生產(chǎn)能力相匹配。其中，要求其移架速度大于采煤機(jī)的牽引速度[3]。

2.2 采煤機(jī)的選型原則

1）根據(jù)工作面煤層的平均普氏硬度確定采煤機(jī)的功率。一般地，當(dāng)工作面煤層的普氏硬度小于4時(shí)，且煤層屬于緩傾斜和急傾斜煤層時(shí)主要選用滾筒采煤機(jī)。隨著普氏硬度的增大，對(duì)應(yīng)采煤機(jī)的功率也在增大。

2）采煤機(jī)垂直方向的參數(shù)主要由工作面煤層厚度所決定。如采煤機(jī)的最大采高、最小采高以及過(guò)煤高度等參數(shù)均是由煤層厚度所決定的。目前，針對(duì)工作面煤層厚度在1.3～3.5 m 之間的煤層一般選擇功率較大的采煤機(jī)；當(dāng)工作面煤層厚度大于3.5 m 時(shí)，選擇具有調(diào)斜功能的采煤機(jī)以確保所選型采煤機(jī)能夠適應(yīng)開(kāi)采條件的變化。此外，還需為采煤機(jī)配置相應(yīng)的煤炭破碎裝置[4]。

3）根據(jù)工作面煤層傾角進(jìn)行選型。當(dāng)煤層傾角大于10°時(shí)需為采煤機(jī)配置相應(yīng)的防滑倒裝置，以確保采煤機(jī)的安全工作。

2.3 刮板輸送機(jī)的選型原則

刮板輸送機(jī)選型時(shí)的依據(jù)有：工作面所采用的采煤工藝、工作面煤層的賦存條件、采煤機(jī)的和液壓支架的相關(guān)參數(shù)以及刮板輸送機(jī)的自身結(jié)構(gòu)等。

1）所選型刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力需滿足該工作面所采用采煤工藝的生產(chǎn)能力；

2）就復(fù)雜難采煤層而言，由于煤層傾角變化較大，為確保刮板輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)姆€(wěn)定性，需在所選型刮板輸送機(jī)機(jī)頭和機(jī)尾的位置處安裝錨固設(shè)備，并在輸送機(jī)中間位置安裝千斤頂，以防刮板輸送機(jī)滑移；

3）為了防止采煤機(jī)在推進(jìn)過(guò)程中存在掉道的現(xiàn)象，在刮板輸送機(jī)溜槽上安裝相應(yīng)的導(dǎo)向裝置；

4）所選型刮板輸送機(jī)的溜槽長(zhǎng)度應(yīng)與液壓支架的寬度相匹配[5]。

3 綜采設(shè)備的選型結(jié)果

3.1 采煤機(jī)的選型

根據(jù)16128 工作面煤層、地質(zhì)情況，并結(jié)合2.1中所述的采煤機(jī)選型原則。采煤機(jī)最終選型的型號(hào)為7LS6C 采煤機(jī)，其主要參數(shù)如表2 所示。

3.2 液壓支架的選型

根據(jù)16128 工作面煤層、地質(zhì)情況及頂?shù)装迩闆r。經(jīng)計(jì)算可得，綜采工作面的需要的支護(hù)強(qiáng)度為0.568 MPa。因此，需選型液壓支架提供的支護(hù)強(qiáng)度需大于0.568 MPa。綜合分析，所選型液壓支架的型號(hào)為ZZ10800/18/38，其參數(shù)如表3 所示。

3.3 刮板輸送機(jī)的選型

根據(jù)采煤機(jī)和液壓支架的選型結(jié)構(gòu)，并結(jié)合工作面底板的情況最終選型刮板輸送機(jī)的型號(hào)為SGZ1000/1400，其參數(shù)如表4 所示。

表2 7LS6C 采煤機(jī)主要參數(shù)

表3 ZZ10800/18/38 液壓支架參數(shù)

表4 SGZ1000/1400 刮板輸送機(jī)參數(shù)

4 結(jié)語(yǔ)

復(fù)雜難采工作面由于其煤層傾角變化大、煤層厚度變化大以及地質(zhì)水文、頂?shù)装迩闆r較為復(fù)雜，導(dǎo)致復(fù)雜難采工作面煤層的開(kāi)采率較低，進(jìn)而加劇了煤炭的浪費(fèi)。為提升復(fù)雜難采工作面煤層的開(kāi)采效率，需根據(jù)煤層情況設(shè)計(jì)最佳的采煤機(jī)工藝和生產(chǎn)能力最佳、最為匹配的綜采設(shè)備。