西曲矿12313综采工作面三机配套选型分析

闫 斌

（西山煤电集团有限责任公司 西曲矿，山西 古交 030200）

随着煤矿机械化开采技术的不断提高，工作面的开采效率也得到有效提升，综采机械化设备的应用实现矿井生产的自动化、智能化和一体化。因此，如何科学合理的对综采工作面的综采三机设备进行配套选型与计算，直接关系到综采工作面开采效率的提高。综采三机主要是指采煤机、刮板输送机、液压支架的科学合理选型与配套，对综采工作面短期内能否顺利达产有重要影响，各类综采机械设备的技术特征能否达到矿井工作面的实际生产要求。西曲矿12313综采工作面综采三机设备进行选型配套实践证明，提高了工作面的开采效率，对工作面条件相类似的矿井综采三机配套选型提供借鉴意义。

1 矿井概况

西曲矿位于古交市北0.5 km处，井田南北长6.5 km，东西宽6 km，面积40.69 km2，矿井设计生产能力3.40 Mt/a。矿井采用斜井—平硐综合开拓方式，单水平开采，生产水平标高为+965 m，在+1063m设辅助水平。主要开采7#、8#号煤层。12313工作面位于西曲矿三采区，主要开采太原组8#煤层，煤层走向南北，工作面倾斜长度145.5 m，走向推进长度1513 m，煤层厚度（含矸）6.38 m，煤倾角为5°～16°，容重1.37 t/m3，面积193674 m2，工业储量2.6 Mt，可采储量1.9365 Mt。采用长壁后退式综放采煤法，其中底分层采高2.8 m，循环进度0.8 m，底分层采出率95%；放顶煤区段136.5m，顶煤厚度4.86/6.48 m，工作面采出率85%，采放比1∶1.74/1∶2.31，在实际放煤过程中受煤层厚度变化影响，放采比可能存在不确定因素。放煤步距0.8 m，一采一放，循环产量1042 t/1248 t，工作面由南向北进行推进。

2 综采三机的选型配套

2.1 采煤机的选型配套

（1） 选型原则

综采工作面采煤机的选型应适合矿井煤层的赋存条件,采煤机的主要技术参数如采高、截深、功率、牵引方式等主要技术参数计算选型应科学合理，有较大的适用范围。同时满足工作面生产能力的要求，采煤机的生产能力应大于工作面设计生产能力，满足与液压支架和刮板输送机的配套标准。采煤机的技术性能良好,易于操作，安全可靠，各种保护功能完善,便于后期的检修与维护。

（2）采煤机技术参数计算

西曲矿12313工作面采高2.8 m；截深常用0.8 m；采煤机装机功率主要用于截煤和装煤，牵引功率只占15%左右，为防止电动机满负荷过载运转，电动机功率都留有一定的富余量，采高2.8 m，双滚筒装机功率一般取200～300 kW；采煤机质量太小，会影响机器工作的稳定性，太大又要增加牵引力，常用采煤机的质量M（t）与电动机功率N（kW）之间的关系为：

12313综采工作面生产能力核算：

式中：Q1为工作面需要生产能力，t/h；Qr为日生产能 力 ，t/h， 根 据 日 产 量8#煤 ：取Qr=2×2×1042=4168 t/h；K为生产不均衡系数，K=0.9；A为日工作班数，取6；B为每班检修班数，取1；C为每班工作时间，取0.95；D为利用系数，90%。

将数值代入公式计算得出12313综采工作面需要生产能力=219.39。

核算采煤机可实现的生产能力：Q2=60V1HBr式中：Q2为采煤机械可实现的生产能力，t/h；V1为为采煤机械平均牵引速度，3.0 m/min；H为采煤平均割煤高度，2.8 m；B为滚筒截深，一般取0.8 m；r为煤的密度，取1.4 m/m3。

将数值带入公式计算得出Q2=564.48大于工作面需要生产能力Q1。

煤层倾角小于12°以下的煤层是非常适合机械化开采的，采机不会滑倒，可不考虑设置防滑倒措施；当煤层倾角较大时，必须安装防滑倒装置。

（3）采煤机选型结果

根据计算选择如下采煤机：型号：MG300/700—AWD型系列交流电牵引采煤机。

表1 采煤机技术参数

2.2 液压支架选型

（1）支架选型原则

综采工作面液压支架的选型应结合工作面顶板条件，同时还应考虑矿井煤层赋存条件如：煤层厚度、煤层倾角、顶底板强度、煤与瓦斯突出、采煤工艺及端头架。

（2）支架技术参数计算

① 支架高度确定：

采高2.8m（2.6～3.0 m）

支架最大结构高度：

支架最低结构高度：

支架伸缩比：

Mmax、Mmin为煤层最大、最低采高；S1取值应考虑伪顶冒落的最大高度，大采高支架取200～400 mm；S2的取值应充分考虑矿井周期性来压时的顶板的下沉量、移架时支架的下降量和顶梁上、底板下的浮矸之和，大采高支架取500～900 mm。将数值代入公式计算得出，中间架选择17/32架型高度，过渡架选择19/32架型高度，能够满足生产需要。

② 支架支护阻力计算

根据经验公式，支架应达到的支护强度为：

式中：P为老顶来压时的支护强度；M为割煤高度，取2.8 m；γ为上覆岩层平均容重，采用加权平均法进行计算，在工作面上覆岩层中，煤层厚度为4.86 m，容重为13.7 kN/m3。

1#矸厚度为0.1 m，1#矸厚度为0.03m，容重均为20 kN/m3；泥岩厚度为1 m，容重为20 kN/m3；K2灰岩厚度为8.37 m，容重为24 kN/m3。故按8倍采高岩重进行验算。

γ=（Σhi×γi）/Σhi=（4.86×13.7+0.1×20+0.03×20+1×20＋8.37×24）/（4.86+0.1+0.03＋1+8.37）≈20.2 kN/m3

P=8×2.8×20.2=452.48 kN/m2=0.45248 MPa选择支架支护强度应大于P。

③ 底板比压验算

根据实测，工作面底板允许比压为8.79 MPa，选择支架设计底板比压小于工作面底板允许比压，支架才不会发生钻底现象。

（3）液压支架选型结果

根据以上计算，设计选用中间架ZF6800/17/32型94架，过渡架选用ZFG8000/19/32型5架。

表2 液压支架技术参数

2.3 刮板输送机选型

（1）刮板输送机选型原则

① 刮板运输机的外型尺寸应符合采煤机的牵引和行走装置要求并与之相配套。

② 刮板输送机长度应与综采工作面长度相适应，同时刮板输送机的输送能力应大于采煤机的生产能力，一般取1.2倍 。

③ 合理控制溜槽与支架推移千斤顶连接装置之间的距离并与之结构匹配。

④ 为满足采煤机的配套要求,应在机头机尾安装张紧、防滑装置,靠煤壁一侧设铲煤板,靠采空区一侧附设电缆槽等。

（2）刮板输送机的配套选型

按照刮板输送机应满足采煤机的生产能力，前刮板输送机选用SGZ-764/630型，后刮板输送机选用SGZ-800/800型，其技术参数如表3所示。

表3 刮板输送机技术参数

3 结语

对西曲矿12313工作面的综采三机进行了优化选型配套设计，提高了综采工作面的开采效率。综采三机的选型配套应根据工作面实际地质条件和生产要求进行，不能单纯以经验类比为主，合理的选择配套性能优良的综采三机设备，应用科学高效的管理措施来提升综采工作面的开采量，优化作业环节，减少劳动强度，提高生产。实践证明，12313综采工作面的综采三机选型配套是成功的，有效提升矿井的开采效率，同时也为工作面条件相类似的矿井综采三机配套选型提供借鉴经验。