浅析对拉工作面采煤工艺升级后的三机配套及改造

赵建军

(山西煤炭进出口集团 左云东古城煤业有限公司,山西 大同 037000)

浅析对拉工作面采煤工艺升级后
的三机配套及改造

赵建军

(山西煤炭进出口集团 左云东古城煤业有限公司,山西 大同 037000)

介绍了草垛沟矿8103(8107)对拉工作面采煤工艺升级后的液压支架、刮板输送机、采煤机配套及改造过程,从科学性和实用性方面对增配采煤机选型、刮板输送机增补辅件、液压支架改造等进行了论证,其结果对薄煤层工作面的三机配套及改造具有借鉴意义。

对拉工作面;采煤工艺升级;三机配套及改造

1 立项背景

2016年3月份,草垛沟矿8103(8107)对拉工作面液压支架、刮板输送机、转载机、顺槽皮带机、设备列车等安装完成后,由于国家新规及上级部门对该种采煤工艺的限制,矿上决定对该面的采煤工艺由炮采向机采升级,由此,必须根据新的采煤方案和工作面已安装设备,重新进行三机配套,制定设备改造方案,进行设备增配及改造,才能尽快投入生产。

2 采煤工艺升级后的新方案

将8103(8107)对拉工作面拆分为二个独立的综采工作面,并根据8103和8107两个工作面均存在地质构造的实际,确定了两个工作面跳采方案。

2.1变更工艺后的工作面条件

1)草垛沟煤矿8107工作面长度150 m(煤壁至煤壁),工作面为右工作面,工作面走向长度1 000 m。

2)草垛沟煤矿8103工作面长度96 m(煤壁至煤壁),工作面为左工作面,工作面走向长度240 m。

变更后工作面采用一次采全高机采工艺。

2.2补掘巷道

1)在8103运输顺槽673.9 m处开掘长度为51.3 m的8103工作面二切眼、运输绕道(高度1.8 m)和8103二顺槽(高度1.8 m)240 m至一切眼。

2)与8103运输顺槽相距12 m平行开掘8107运输顺槽501.4 m、8107二切眼90 m、回风顺槽216 m、8107三切眼40.8 m。

2.3跳采方案

先将8103工作面一切眼由机头至机尾缩至96m,多余的液压支架和刮板机中部槽搬迁至二切眼,在8103二顺槽和运输绕道,布置电滚筒皮带机和40T转载机;回采8107工作面239 m后停采,然后搬迁采煤机至8103一切眼,回采230 m至二切眼,并架后切眼为150 m,正常回采完8103工作面。8107二、三切眼开掘完成后,将一切眼的液压支架、刮板机中部槽等设备搬迁至到位,在采完8103工作面后,将采煤机、转载机等搬迁至8107二切眼及顺槽,回采216 m后至三切眼后并架,切眼长度为130 m,正常回采完该工作面。

3 采煤工艺升级后的三机配套和改造

根据采煤工艺升级后的综采工作面实际和已安装的综采设备,重新进行三机配套。

3.1刮板输送机[1]

1)考虑并解决动力部偏沉问题,将工作面刮板输送机机头、机尾动力部均布置在老塘侧。

2)调高底座。根据8107工作面端头端尾高度为2.4 m,8103工作面端头高度为1.8 m的实际,增配机头、机尾调高底座6件,其中高度为625 mm～1 025 mm的调高底座4件(采用油缸+机械固定结构),用于8107工作面;高度为100 mm的调高底座2件,用于8103工作面的机头。

3)销排(齿轨)。将原销排座上的挡煤板拆除,安装用于采煤机行走的销排(齿轨),相应地增补了销排(齿轨)237件,销排节距为125 mm。其中6节距齿轨件,5节距齿轨230件,7节距调节齿轨2件。

4)电缆槽、电缆钩。将原刮板机溜槽老塘侧的电缆架拆除,在相应位置安装电缆槽,在电缆槽壁上安装电缆钩。考虑到采煤机检修螺栓的空间,要求电缆槽高度不大于248 mm;结合原鸡西420采煤机电缆夹与电缆内槽间隙过小,采煤机行走时,电缆夹受影响的原因,为保证电缆夹与内槽有足够间隙,电缆槽内宽选择200 mm。根据配套相应地增补了电缆槽109节,电缆钩400个(Ⅰ、Ⅱ型各200个),其中1.5 m电缆槽103节,0.5 m电缆槽2节,0.75 m电缆槽4节。

5)刮板输送机的原挡煤板、电缆架拆除,安装齿轨、电缆槽、电缆钩及各种连接件,根据改造后的图纸进行。

3.2增配采煤机

由于ZY3200/7.5/16型液压支架、SGZ630/2×110型刮板输送机等相关配套设备已在工作面安装完成,经过选型配套,最终选定增配采煤机型号为MG200/480-WD型交流电牵引采煤机。技术参数如下[2]:

1)采煤机骑溜的方式:根据已安装的刮板输送机铲煤板过短的实际,选择采煤机靠煤壁侧支撑滑靴骑在刮板机槽帮上;为降低采煤机机面高度,靠老塘侧导向滑靴反扣式安装。

2)过煤高度(在降低机面高度情况下,保证过煤高度为300 mm):汲取原420采煤机拉煤不畅的教训,为确保工作面落煤能顺利地被刮板输送机拉走,选择采煤机机身下壳至刮板输送机中板的过煤高度为300 mm。

3)机面高度:在保证采煤机过煤高度300 mm的前提下,为了检修维护保养的需要,需留有足够的检修空间,结合已安装中间支架型号为ZY3200/7.5/16,图纸配套后,选择机面高度为818 mm。

4)卧底量(中部):为确保综采面端头端尾完全割通和工作面底板能够割平,选择卧底量为216 mm。

5)采高:综合考虑8107和8103二面及8-1和8-2煤层的赋存条件,煤层厚度大部分在0.95 m ～1.3 m之间,平均1.15 m～1.25 m,选择采高为1.2 m～1.8 m。

6)截深:根据矿井产能、采煤机割煤能力及液压支架、刮板输送机等配套设备,选择截深为63 cm。

7)滚筒直径:根据煤层厚度大部均在0.95 m ～1.3 m之间,平均1.15 m～1.25 m,兼顾煤质及收煤效果(滚筒直径越大,收煤效果相对越好一点),选择滚筒直径为120 cm。

8)供电电压:根据采煤机装机功率,组合开关与采煤机的供电距离,供电电压选用1.14 kV。

9)调速方式:薄煤层采煤机机身重量轻,采煤机割煤时振动较大,为避免因频繁振动而引起的牵引变频器故障,采用了变频器置于工作面运输顺槽电气设备列车上的机外载形式,并采用四象限交流变频调速,一台变频器拖动二台牵引电机。

10)变频器电压:牵引变频器的稳定运行对于采煤机非常关键,结合各变频器厂家的技术现状,综合选择稳定、可靠0.38 kV电压。

11)控制方式:采煤机控制方式有三种,一是中部控制箱手动按钮操作,二是左右端头站操作,三是无线遥控器操作。

12)采煤机配置有与刮板运输机进行电气闭锁功能和紧急停机的按钮。

13)采煤机控制采用DSP系统,能够将采煤机的电压、电流、速度等运行参数及采煤机故障等采煤机运行信息进行记录,并配置中文液晶显示屏,能够将以上数据在画面显示,能实现瓦斯超限报警断电。

14)由于采煤机机身轻,为减少割煤时,因机身振动而引起的电气部件故障,采煤机电控系统采用了部件封装等可靠的防振动措施或装置。

15)牵引速度:根据矿井的产能、煤质硬度等工作面条件,选择采煤机牵引速度为:0 m/min～7.09 m/min。

16)牵引方式:采用齿轮销排无链电牵引(节距125 mm)。

17)截割电机:为降低采煤机机面高度,左右揺臂采用二个截割电机,功率为2×100 kW,单机的外形尺寸减小,实现了采机机面高度最小。

3.3液压支架改造

1)采煤工艺改变后,MG200/4800-WD采煤机截深为630 mm,而原支架推移行程为1 100 mm,根据采煤机截深和液压支架推移千斤顶不匹配问题,制订了对支架推移千斤顶加400 mm距离套处理的改造方案[3],改造完成后,推移千斤顶行程变为700 mm。

2)8107工作面中部支架配套数量为100架,机头端头架数量为2架,机尾端头架数量为1架。

3)8103工作面中部支架配套数量为66架,机尾端头架数量为1架,机头用2架中间架代替端头架。

4)拆除液压支架前部挡煤板。

5)采煤工艺升级后,根据配套将两架ZT4000/16/28超前端头支架去掉。

4 关键问题及创新点

1)采煤机骑溜的方式(采煤机骑溜方式由骑铲煤板改为骑槽帮):根据已安装的刮板输送机铲煤板过短的实际,选择采煤机靠煤壁侧支撑滑靴骑在刮板机槽帮上;为降低采煤机机面高度,靠老塘侧导向滑靴反扣式安装。

2)过煤高度(在降低机面高度情况下,保证过煤高度为300 mm):汲取原420采煤机拉煤不畅的教训,为确保工作面落煤能顺利地被刮板输送机拉走,选择采煤机机身下壳至刮板输送机中板的过煤高度为300 mm。

3)调速方式:薄煤层采煤机机身重量轻,采煤机割煤时振动较大,为避免因频繁振动而引起的牵引变频器故障,采用了变频器置于工作面运输顺槽电气设备列车上的机外载形式,并采用四象限交流变频调速,一台变频器拖动二台牵引电机。

4)通过改造液压支架推移千斤顶,解决了采煤机推溜步距不一致问题。采煤工艺改变后,MG200/4800-WD采煤机截深为630 mm,而原支架推移行程为1 100 mm,根据采煤机截深和液压支架推移千斤顶不匹配问题,制定了对支架推移千斤顶加400 mm距离套处理的改造方案,推移千斤顶改造完成后行程为700 mm。

5 经济效益

草垛沟矿8103(8107)对拉工作面采煤工艺升级后的三机配套及改造,在2016年9月份完成后,随即投入生产,截至目前,已累计生产原煤25万t,设备运行状况良好,为草垛沟矿2016年圆满完成全年的生产任务和经济指标提供了强力支撑。

[1] 盛国军,孙启生,宋华岭.薄煤层综采的综合创新技术[J].煤炭学报,2007,37(3):230-234.

SHENG Guojun,SUN Qisheng,SONG Hualing.The Innovational Mining Technology of Fullymechanized Mining on Thin Coal Seam[J].Journal of China Coal Society,2007,37(3):230-234.

[2] 徐刚.综采工作面配套技术研究[J].煤炭学报,2010,35(11):1921-1924.

XU Gang.Study on Match Technology for Fully Mechanized Longwall Coal Mining Face[J].Journal of China Coal Society,2010,35(11):1921-1924.

[3] 王国法.薄煤层安全高效开采成套装备研发及应用[J].煤炭科学技术,2009,37(9):86-89.

WANG Guofa.Development and Application of Completed Set Equipment for Safety and High Efficient Mining in Thin Seam[J].Coal Science and Technology,2009,37(9):86-89.

Three-machineMatchingandTransformationafterUpgradingCoalMiningTechniquesinDoubleFace

ZHAOJianjun

(DongguchengCoalCo.,Ltd.,ShanxiCoalImport&ExportGroup,Datong037000,China)

The paper introduces matching and transformation process of hydraulic support,scraper conveyor,and shearer after upgrading coal mining techniques in 8103(8107) double face in Caoduogou Mine.In terms of science and feasibility,the selection of additional shearer,supplementary accessories of the scraper conveyor,and hydraulic support transformation are discussed.The results could be instructive for the three-machine matching and transformation in thin coal seams.

double face; upgrading coal mining techniques; three-machine matching and transformation

1672-5050(2017)04-0026-03

10.3919/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2017.08.008

2017-02-08

赵建军(1974-),男,山西长治人,本科,工程师,从事煤矿机电设备自动化研究。

TD823.9

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(编辑:樊 敏)