黄陵矿业首套薄煤层国产装备采场无人化综采工作面的设备选型

符大利　袁建平

摘要：综采工作面配套设备选型的现代化程度是直接体现煤矿现代化水平和装备是否先进的重要指标。文章介绍了陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿薄煤层国产采场无人化综采配套设备的选型问题，主要包括采煤机选型、液压支架选型、三机选型、泵站选型和可伸缩胶带的选型。

关键词：薄煤层；采场无人化；综采工作面；设备选型

中图分类号：TD541 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）27-0094-02

1 陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿概况

一号煤矿隶属于陕西陕煤黄陵矿业有限公司，为国有重点大型企业，矿井生产能力600万吨/年。井田共划分为十四个盘区，其中十盘区煤层厚度1.1～2.75m，平均厚度2.22m，倾角3°～5°，该盘区工作面定位为配采工作面，生产能力2Mt。由于该盘区工作面煤层低、地质构造多，顶板压力大，底板易底鼓，严重影响工作人员在工作面正常作业；而1001综采工作面为该盘区的首采工作面，煤层厚度在1.1～2.3m之间，工作面长度235m，顺槽开采长度2291m，可采储量107万吨，其地质条件变化较大。在该工作面设计之初，黄陵矿业公司及一号煤矿就将综采工作面配套设备的选型建立在薄煤层采场无人化和高产高效开采的前提下，经过专家多次现场考察、详细论证、科学分析、认真对比各种设计方案，最终确定选型方向——薄煤层国产装备采场无人化综采工作面。要求充分引进国内所有综采设备配套生产厂家的尖端技术、新工艺，选配出一套国内一流的高端集中控制、高效自动化水平、高精准安全运行的采场无人化综采成套设备。

2 设备选型配套原则

2.1 液压支架

2.1.1 支架选型原则。影响支架选型的主要因素有顶板和底板岩性、煤层可采高度、煤层倾角、煤层瓦斯含量等，所以应遵循以下原则：（1）支护强度与工作面矿压相适应；（2）支架的结构、类型与煤层赋存条件相适应；（3）与底板的比压和抗拉强度相适应；（4）与工作面通风要求相适应；（5）操作简单、方便，动作循环时间短，和电液系统配套便于快速移架；（6）选用国内最先进的电液自动化控制系统。

2.1.2 选型依据。液压支架的选型必须与工作面采高相匹配。工作面采高的确定主要依据煤层厚度（包括煤层夹矸厚度），并且要考虑设备能力和矿山压力显现状态。通过对2号煤层十盘区钻孔数据进行统计分析，最终确定工作面采高为1.4～2.3m比较合适，支架高度为1.15～2.4m。同时针对2号煤层的地质条件，通过采用经验估算法，以及在支架与围岩相互作用关系的基础上建立数值模拟分析的方法，确定支架的支护强度与额定工作阻力，最终确定支架的支护强度不小于0.48MPa，额定工作阻力6800kN。

2.1.3 技术参数确定。根据配套原则和选型依据，最终确定选用ZY6800/11.5/24D型液压支架；该支架为两柱掩护式液压支架，其支护高度为：1.15～2.4m，中心距1.5m，初撑力5067kN，工作阻力6800kN，支护强度0.8～0.9MPa，控制方式采用SAC电液自动化控制。同时，该支架可通过电控实现邻架的手动、自动操作，实现本架电磁阀按钮的手动操作。

2.2 采煤机的选型配套

2.2.1 选型原则：（1）技术装备先进、性能稳定、操作简单、维修方便、运行可靠、生产能力大；（2）各设备间需相互适应、能力匹配、运输畅通，不出现“卡脖子”现象；（3）要和煤层赋存条件相适应，与矿井规模和工作面生产能力相适应，达到经济效益的最大化；（4）系统简单、环节少，工作可靠性要高、总装机功率要大、机面高度要低、机身下方过煤空间需大、有效截深需大；（5）应具有自动记忆截割、远程干预、实时在线监测等功能。

2.2.2 采煤机选型依据：综采工作面生产能力主要取决于采煤机割煤能力，它与采煤机最大割煤牵引速度、无故障割煤时间、截深、采高、煤的容重等有关。当采高与截深一定时，工作面生产能力即取决于采煤机的牵引速度、装机功率。因此，选择采煤机时，需根据采高、截深、牵引速度和功率进行选型，同时采煤机还需参照该盘区工作面配套年生产能力2Mt，工作面长度235m，采煤机截深800mm，采高范围应为1.4～2.3m，机面高度应小于1000mm，总装机功率应大于910kW。

2.2.3 技术参数确定。根据配套原则和选型依据，最终选用型号为MG2×200/925-AWD型电牵引采煤机；该煤机采高范围1.4～2.3m，过煤高度345mm，截深800mm，卧底量250mm，总装机功率917.5kW，滚筒直径1600mm，机面高度951mm，电压等级3300V，具备自动化采煤功能，可以通过顺槽集中控制设备，在工作面视频系统的辅助下对采煤机进行远程控制，控制采煤机的牵引、调高和停止，同时还可以通过顺槽集中控制设备进入采煤机自动运行即记忆截割模式，并可以随时进行人工干预。

2.3 三机的选型配套

2.3.1 选型原则。（1）应满足与采煤机、液压支架的配套要求；（2）输送能力应大于采煤机生产能力，一般取1.2倍；（3）铺设长度应满足工作面回采要求；（4）转载机应具有自移，运输机应具有自动张紧功能；（5）应尽量选用与在用设备型号相同的设备，减少矿井生产成本的投入，以便于日常维修和配件管理。

2.3.2 选型依据。选择刮板输送机、转载机、破碎机主要是以综采面最大生产能力为基数，在保证综采面运煤能力和运输设备的可靠性和耐用性的前提下，兼顾设备启动、保护和控制性能，应保证采煤机割下的煤全部运走，并留有一定的备用输送能力。

2.3.3 技术参数确定。根据配套原则和选型依据，最终选用型号为SGZ800/1050型刮板输送机、SZZ800/

250型转载机、PCM200型破碎机、ZY2700型自移装置。endprint

2.4 乳化液泵、喷雾泵站选型

2.4.1 泵站选型原则。泵站供液系统堪称工作面设备的“心脏”，基于高产高效工作面的需要，应该配备性能稳定、市场信誉好的泵站系统。

（1）泵站的输出压力应满足液压支架初撑力的需要，并考虑管路阻力所造成的压降；（2）泵站的单泵额定流量和泵的数量应满足工作面液压支架及其他用液设备的操作需要；（3）乳化液箱的容积应满足多台泵同时工作的需要；（4）应配备备用乳化液泵站，如两泵工作，一泵备用；（5）乳化液泵站的电机功率应满足泵站最大工作能力的需要；（6）泵站应配备机-电-液一体化的检测系统，以实时检测系统的输出流量、输出压力，乳化液箱的液位和温度、泵站运行状态，并可预警，保护人员和设备的安全；（7）应尽量选用与在用设备型号相同的设备，减少矿井生产成本的投入，以便于日常维修和配件管理；（8）当由固定泵站向工作面远距离供液时，要计算确定所用管路的类型、口径、液流压力损失，并综合确定所需泵压。

2.4.2 选型依据。选择泵站应根据工作面液压支架及其他用液设备的操作及满足支架初撑力的需求；选择管径必须计算压力降，目的是根据乳化液流量及允许的压力降来确定管径。远程供液管路选择要充分考虑管路的沿程压力损失，考虑巷道高低、管路连接头等造成的压力损失与沿程压力损失相当，确定工作面千米供液所需供液管内径大于50mm比较合适。

2.4.3 技术参数确定。根据配套原则和选型依据，最终确定工作面配套三台乳化液泵的型号为BRW400/31.5，配备三泵两箱，两用一备，其主要技术参数工作压力31.5MPa，额定流量400L/min；电机功率250kW，电压1140V，液箱2个，容积3000L。喷雾泵的型号为BPW400/16，两泵一箱，一用一备，其主要技术参数为：工作压力16MPa，额定流量400L/min，电机功率125kW，电压1140V，液箱1个，容积3000L。乳化液泵系统采用双进双回环形供液，进回液管径分别取Φ40mm、Φ50mm；喷雾泵系统采用开式，供水管选用Φ32mm。

2.5 可伸缩胶带输送机选型

2.5.1 选型原则：（1）胶带输送机的单机许可铺设长度要与综采面的推进长度相适应，尽量减少铺设输送机的台数；（2）选型要考虑巷道顶、底板条件，对于无淋水或底板无渗水、底板无底鼓的巷道，选用落地式可伸缩胶带输送机，否则选绳架吊挂式；（3）选用抗静电阻燃高强度胶带；（4）输送机应有较好的启动和工况监测性能。

2.5.2 选型依据。目前高产高效工作面运输巷煤流普遍采用长距离、大运量、大功率的可伸缩胶带输送机以保障产量。根据高产高效和简化设备管理的原则，顺槽采用一部可伸缩胶带输送机，运输长度应与工作面走向一致。运送物料容重：一般取0.8～1.0t/m3，取0.9t/m3，物料粒度：0～300mm，最大生产能力按Q=1000t/h，提升高度按50m计算输送能力1000t/h。

2.5.3 技术参数确定。根据配套原则和选型依据，最终确定顺槽皮带型号为DSJ100/120/4×315。其主要参数为：输送带带宽1200mm，运行速度3.15m/s，额定电压1140V，电机功率4×315kW。

3 结语

薄煤层采场无人化综采工作面配套设备选型是本着向大功率、高强度、高能力、高可靠性、自动化方向发展，优化采煤工艺、减轻劳动强度、提高生产效率，以适应薄煤层开采安全高效的要求。实践证明，只有通过合理的设计、论证、选型、科学技术创新，才可以实现薄煤层国产装备采场无人化综采工作面高产高效的目的。

参考文献

[1] 袁亮.薄煤层开采技术与装备研究[J].煤矿开采，2011，16（3）.

[2] 郑伟.薄煤层开采设备配套研究[J].煤矿工程，2013，（3）.

[3] 李华伟，师皓宇.薄煤层无人工作面机械化开采技术分析与实践[J].中国安全生产科学，2010，（6）.

作者简介：符大利（1977-），男，陕西佳县人，陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿机电部部长，机电工程师。endprint