楊 峰

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)臺頭前灣煤業(yè)有限公司， 山西 鄉(xiāng)寧 042100）

0 引言

采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、液壓支架為綜合機(jī)械化采煤的設(shè)備。其中，采煤機(jī)的截割能力和落煤能力直接決定工作面的生產(chǎn)能力；刮板輸送機(jī)不僅承擔(dān)煤炭的運(yùn)輸任務(wù)而且還為采煤機(jī)提供行走的軌道，為液壓支架提供推溜支撐；液壓支架重點對工作面的圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行保證。因此，為綜采工作面配套合適的“三機(jī)”，對于保證綜采工作面生產(chǎn)效率和安全性具有重要意義[1-4]。本文將結(jié)合實踐生產(chǎn)完成“三機(jī)”設(shè)備的選型，并完成相關(guān)的配套設(shè)計。

1 機(jī)械化采煤設(shè)備選型配套原則

綜采工作面機(jī)械化采煤設(shè)備的選型配套重點需要與工作面的地質(zhì)、煤層等條件的實際情況相匹配；同時，還需與煤礦的高效、可持續(xù)的開采策略相符合。本文所研究的工作面煤層屬于薄煤層，該工作面煤層的厚度范圍為0.09～4.37 m，煤層的平均厚度為2.18 m；而且，該工作面煤層相對較軟，其普氏硬度值僅為0.37。經(jīng)探測，工作面煤層的瓦斯相對涌出量為24.16m3/t。該工作面的頂?shù)装鍡l件如表1 所示。

表1 工作面頂?shù)装鍡l件

本文重點基于上述實際生產(chǎn)工況完成采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)以及液壓支架的選型。為保證最終所選型設(shè)備與工作面相匹配，在選型時根據(jù)不同設(shè)備需遵循如下原則。采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)以及液壓支架必須與綜采工作面的實際工況相符合；同時，“三機(jī)”設(shè)備之間的結(jié)構(gòu)參數(shù)、空間尺寸以及性能參數(shù)均需相互配合。具體如下：

1）刮板輸送機(jī)作為采煤機(jī)和液壓支架的中間設(shè)備，其結(jié)構(gòu)形式與采煤機(jī)的牽引機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)以及滑靴等相匹配，其中部槽與液壓支架的推移千斤頂相匹配。

2）刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力需要大于采煤機(jī)的落煤能力；液壓支架的移架速度需要大于采煤機(jī)的行走速度；采煤機(jī)的采高范圍與液壓支架的支護(hù)高度范圍相匹配；采煤機(jī)的截割深度與液壓支架的推移步距相匹配。

2 綜采設(shè)備的選型設(shè)計

在遵循上述選型設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，本節(jié)將重點完成采煤機(jī)、液壓支架以及刮板輸送機(jī)的選型。

2.1 液壓支架的選型

液壓支架架型的選擇需要結(jié)合工作面的頂板條件、煤層傾角等綜合確定。根據(jù)綜采液壓支架架型的選擇標(biāo)準(zhǔn)和“1”中分析的工作面的條件，確定采用掩護(hù)式液壓支架。根據(jù)綜采工作面的實際情況對液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度、額定阻力以及工作高度等進(jìn)行計算，并根據(jù)計算結(jié)果最終確定液壓支架的型號。

以液壓支架支護(hù)強(qiáng)度計算為例，液壓支架支護(hù)強(qiáng)度p 計算如式（1）所示：

式中：K 為綜采工作面頂板巖層的厚度系數(shù)，取4～8；M 為采高；λ 為綜采工作面頂板的巖層密度，取2.7 t/m3。

將上述參數(shù)代入式（1）中得出，液壓支架的支護(hù)強(qiáng)度應(yīng)大于0.328 4 MPa。

同理，對液壓支架的工作高度、額定阻力以及初撐力等參數(shù)進(jìn)行計算，計算結(jié)果如表2 所示。

表2 液壓支架關(guān)鍵選型參數(shù)計算結(jié)果

結(jié)合上述液壓支架關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)的計算結(jié)果，確定液壓支架的型號為ZYB4400/8.5/18 型掩護(hù)式液壓支架，其關(guān)鍵參數(shù)如表3 所示。

表3 ZYB4400/8.5/18 型掩護(hù)式液壓支架技術(shù)參數(shù)

2.2 采煤機(jī)的選型

采煤機(jī)選型需綜合考慮綜采工作面的硬度、傾角以及頂?shù)装宓挠捕鹊?。首先，根?jù)工作面煤層的厚度等條件，確定采煤機(jī)的采高應(yīng)滿足1.32 m 的要求。以采煤機(jī)的牽引速度vc為例，計算如式（2）所示：

式中：Qh為綜采工作面的產(chǎn)量；B 為采煤機(jī)的截割深度，綜合考慮國內(nèi)采煤機(jī)截割深度指標(biāo)，確定將該項參數(shù)取值為630 mm；H 為采煤機(jī)的采高，取1.32 m；γ為工作面煤層的平均容重，取1.33 t/m3。

將上述參數(shù)代入式（2）中得出，要求所選型的采煤機(jī)的平均牽引速度為2.2 m/min。

同理，得出采煤機(jī)的截割生產(chǎn)能力、裝機(jī)功率的理論計算結(jié)果如表4 所示。

表4 采煤機(jī)選型參數(shù)的理論計算結(jié)果

根據(jù)上述理論計算結(jié)果，確定采煤機(jī)的型號為MG160/360-BWD，其關(guān)鍵參數(shù)如表5 所示。

表5 MG160/360-BWD 型采煤機(jī)參數(shù)

2.3 刮板輸送機(jī)的選型

刮板輸送機(jī)選型的主要依據(jù)為其運(yùn)輸能力。采煤機(jī)運(yùn)輸能力Qb計算如式（3）所示：

式中：Kc為修正系數(shù)；Ky為刮板輸送機(jī)的不均勻系數(shù)，取1.5～1.6；Ks為煤層傾角和運(yùn)輸方向的系數(shù)，取0.9；Qh為采煤機(jī)最大生產(chǎn)能力，取146 t/h。

將上述參數(shù)代入式（3）中得出，刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)大于176 t/h。同理，所需配套刮板輸送機(jī)的電機(jī)功率應(yīng)大于20.16 kW。

根據(jù)上述理論計算結(jié)果，確定刮板輸送機(jī)的型號為SGZ-630/220，其關(guān)鍵參數(shù)如表6 所示。

表6 SGZ-630/220 型刮板輸送機(jī)關(guān)鍵參數(shù)

在上述設(shè)備選型的基礎(chǔ)上，并根據(jù)綜采工作面的實際情況對設(shè)備進(jìn)行布置，布置效果如圖1 所示。

圖1 綜采設(shè)備的總體配套布置效果（單位：mm）

3 結(jié)論

1）本工程所選型采煤機(jī)的型號為MG160/360-BWD，液壓支架的型號為ZYB4400/8.5/18 型掩護(hù)式，刮板輸送機(jī)的型號為SGZ-630/220。

2）將所選型的綜采設(shè)備布置于綜采工作面，預(yù)計開機(jī)率可達(dá)85%，年產(chǎn)量高達(dá)85 萬t。