大采高工作面运输设备选型验算

毕志远

（阳泉煤业（集团）有限责任公司 一矿，山西 阳泉 045008）

1 工作面概况

S8310工作面是阳煤一矿试验的第一个大采高一次采全高工作面，位于一矿南条带三采区东南部，东部为二采区采区边界，南部为西大巷保护煤柱，西部为本采区采区大巷，北部为S8308回采工作面（未掘进）。该工作面为实体煤工作面，四周工作面均未回采。

S8310工作面开采的为15#煤层，可推进长度为1023 m，倾斜长度为220 m。工作面工业储量200.71万t，可采储量186.66万t。 15#煤层总厚度最大6.60 m，最小6.35 m，平均厚度6.51 m，煤层倾角1°～13°，平均6°，煤层赋存稳定，构造相对简单。

2 工作面生产能力

工作面采用走向长壁一次采全高综采自动化采煤法,全部跨落法管理顶板。工作面采高控制在6.5 m。本工作面采长220 m，日循环进度5.6 m，煤层厚度6.51 m，煤层容重1.40 t/m3，工作面回采率93%。

则：W=L×S×h×γ×c=220×5.6×6.51×1.40×93%=10442.5（t）

日产量约为10442.5 t。

式中：W为日循环生产能力；L为工作面采长；S为日循环进度；h为煤层厚度；γ为煤层容重；c为工作面回采率。

3 运输设备选型与配套

设备选型是大采高综采面设计环节的重要组成部分。设备选择需要根据工作面的生产能力相适应，经过设计、计算，在确保实现高产高效，且在拟定工作面选用艾柯夫公司SL-1000型采煤机的前提下，选择出合适的配套运输设备。运输设备的选型包括刮板输送机、转载机（破碎机）和皮带输送机：

3.1 刮板输送机

刮板输送机是工作面“三机”配套的重要组成部分，采煤机割下的煤炭经过刮板输送机运送出工作面，且在工作面内，其与液压支架的推移协调工作。

刮板输送机运输能力为：

式中：Qq为工作面刮板输送机的输送能力；Kc为采煤机不均匀割煤系数，可取1.45；Kh为采煤机不均匀采高系数，可取1.2；Ky为煤层倾角和运输方向系数，考虑近水平工作面且向下运输，取1.1；Kv为考虑刮板输送机与采煤机同方向运行的补偿系数，取1.05。

则刮板输送机的输送能力为：

根据以上计算，在S8310工作面选择SGZ1250/2×1000型刮板输送机，其主要技术参数如表1所示。

表1 SGZ1250/2×1000型刮板输送机

从以上技术参数中，可以看出SGZ1250/2×1000型刮板输送机的输送能力为3500 t/h＞2057.5 t/h，装机功率为2×1000 kW，该型刮板输送机满足S8310工作面采煤机落煤能力要求，并且其输送能力达到了工作面最大需要输送能力的1.7倍，与采煤机的选型基本配套，并且选择的这种大功率刮板输送机有利于在较复杂地质条件下回采。

3.2 转载机

在S8310工作面回采中，转载机布置在进风巷中，主要是将工作面内刮板输送机中的煤炭转运到胶带输送机中，转载机对于工作面内的落煤运移有重要的作用。其转载能力计算如下：

式中：Qs为转载机过煤能力，t/h；Qd为采煤机平均落煤能力，取1023.8 t/h；Kv为采煤机与刮板输送机同向运动的修正系数，取1.05；Kc为采煤机割煤速度不均匀系数，1.45。

根据工作面对转载机所需转载能力计算，应达到1535.7 t/h，为满足转载之需，在进风巷内使用SZZ-1350/525型转载机，其技术参数如表2所示。

表2 SZZ-1350/525型转载机主要技术参数

从以上参数可知，该型转载机的输送能力为3500 t/h，装机功率255 kW，其输送能力是工作面最大需要输送能力的2.28倍，达到了理论计算要求，并有利于在较复杂地质条件下进行回采。

3.3 破碎机

为使刮板输送机和转载机上的煤炭不被积压，要求其破碎能力大于采煤机的落煤能力，并且在满足破足够的碎能力和下游设备的通过性能的前提下，尽量使破碎块度较大，在S8310工作面采煤配套设备中，初步选择的PLM-4000型锤式破碎机破碎能力为4000 t/h，装机功率400 kW，其主要技术参数如表3所示。

表3 PLM-4000型锤式破碎机主要技术参数

考虑到15#煤块度较小、易碎，破碎机长度较短，到达破碎机的煤炭需要尽快通过破碎机，对选择的PLM-4000型破碎机破碎能力进行校核：

式中：Q破为破碎机实际破碎能力，t/h；Km为煤炭自身块度系数，取1.3；Kb为破碎备用系数，取0.9；Kd为破碎机上煤炭堆积系数，取0.8；Qe为破碎机额定破碎能力，取4000 t/h。

该破碎机理论破碎能力大于实际需要破碎能力（采煤机平均割煤能力）。从而该破碎机能够满足S8310工作面的破碎需要，并且由于工作面回采时，可能会割落岩石，选择的性能较强的破碎机有利于对割落的岩石顺利破碎。

3.4 胶带输送机

胶带输送机的输送能力应与转载机的过煤能力相配套。在工作面生产能力相同的情况下，工作面推进长度越长，胶带输送机所需装机功率越大。一矿S8310工作面的进风巷长为1083 m，由于适合于厚煤层开采的胶带输送机型号较少，特别是适合于厚煤层大采高综采面的胶带输送机，设计选用SSJ-1200/2×315型可伸缩高强度胶带输送机1台，该机的输送长度为1150 m，输送能力达到2000 t/h，其主要技术参数如表4所示。

参考常用的胶带输送机验算方法，在选择了胶带输送机后，对其最大输送能力进行验算：

式中：Q带为带式输送机输送能力，t/h；K为货载断面系数，由于动堆积角可取为30°，则K取558；B为带宽，1.2 m；V为带式输送机运行速度，3.5 m/s；ρ为煤的松散密度，0.8～1 t/m3，取0.9；C为输送机倾角系数，取1。

则得到：Q带=KB2VρC=558×1.22×3.5×0.9×1=2531.1 t/h

由于采煤机的最大落煤能力为1433.3 t/h，因此Q带＞Q刮＞Qmax，从输送能力考虑时，可知选择的胶带输送机符合输送能力要求，该胶带输送机输送能力是工作面最大落煤能力的1.77倍。

4 设备配套分析

1）对比分析理论计算和所选刮板输送机的技术参数可知，所选择的 SGZ1250/2×1000型刮板输送机的输送能力为3500 t/h＞2057.5 t/h，装机功率2×1000 kW，该型刮板输送机满足S8310工作面采煤机落煤能力要求，并且其输送能力达到了工作面最大需要输送能力的1.7倍，与采煤机的选型基本配套，并且选择的这种大功率刮板输送机有利于在较复杂地质条件下回采。

2）现场选择SZZ-1350/525型转载机，该型转载机的过煤能力为3500 t/h，装机功率255 kW，其过煤能力是工作面最大需要过煤能力的2.28倍，达到了理论计算要求；现场选择PLM-4000型锤式破碎机破碎能力为4000 t/h，装机功率400 kW，该破碎机理论破碎能力大于实际需要破碎能力（采煤机割煤能力），能够满足S8310工作面的破碎需要。

3）选用的SSJ-1200/2×315型可伸缩高强度胶带输送机，该机的输送长度为1150 m，输送能力达到2000 t/h，采煤机的最大落煤能力为1433.3 t/h，因此Q带＞Q刮＞Qmax，从输送能力考虑时，该胶带输送机输送能力是工作面割煤能力的1.86倍，是理论最大割煤能力的1.77倍，符合输送能力的要求。

5 结语

经过合理选型，选用的刮板输送机、转载机、破碎机和胶带输送机满足了工作面生产的运输需要，适应了我矿大采高工作面的生产实际，工作面平均日产量10000 t，平均月产30万t，实现生产能力的合理配套，达到了设计生产能力。为大采高工作面的顺利达产提供了可靠的运输装备，也为大采高的推广积累了经验。