塔山矿三盘区8309 综采工作面采煤机的选型研究

冯 曦

（大同煤矿集团雁崖煤业有限责任公司， 山西 大同 037003）

1 工作面位置

工作面位于三盘区西翼，工作面北部、南部、西部为实煤区，东部为三盘区西翼回风巷、皮带巷、辅运巷。工作面对应上覆煤层为挖金湾井田侏罗系8#、9#、11-2、14-3 层404 盘区采空区，工作面标高为（1 137～1 140）m，走向长1 496 m，倾斜长228 m，可采长度925 m，面积210 900 m2。

2 工作面概况

8309 综采工作面平均采厚3.2 m，工作面大小228 m；工作面煤层走向NE—NW，倾向NW—NE，倾角2°～4°。围岩普氏硬度系数f＝2.7～3.7；工作面设计回收率97%。

3 采煤机选型的计算

3.1 滚筒直径

由于煤层平均厚度为3.2 m，属于中厚煤层，所以该选取双滚筒采煤机[1]。

式中：Hmax为最大采高，取3.45 m。

式中：η 为螺旋滚筒装煤效率，取0.8。

计算可得D约为1.9 m，由于滚筒直径已经系列化，选取滚筒直径为2 m。

3.2 滚筒转向与叶片方向

选取双滚筒采煤机（大直径滚筒），选取转向“前顺后逆”。

3.3 滚筒截深

由于煤层中厚，选取截深B=0.8 m。

3.4 截齿与截齿排列

截齿类型：扁形截齿、截齿排列、顺序配置。

3.5 滚筒转速

大直径滚筒选用低档转速，一般认为滚筒的转速为30～50 r/min。

式中：Vnq为计算时所用的截割牵引速度，取3 m/min；m为旋转叶片同一截线上的截齿数，取2；hcp为截齿的平均切削厚度，取0.05 m。

代入公式，得n=30 r/min。

3.6 截割速度

截齿齿间的速度即为截割速度：

代入数据计算得Vj=3.14 m/s。

3.7 生产率

式中：Q为理论生产率，t/h；H为工作面平均采高，3.2 m；B为滚筒有效截深，0.8 m；Vqmax为给定条件下可能的最大牵引速度，3.8 m/min；ρ 为煤的密度，一般为1.3～1.4 t/m3，K为总时间利用系数，一般取0.75[2]。

代入公式得Q=612.8 t/h。

3.8 最大牵引速度

工作牵引速度一般取Vq＝3～5 m/min，取牵引速度为3 m/min。

式中：Kc为采煤机割煤不均匀系数，取1.3。

代入数据计算得Vmax=3.9 m/min。

3.9 采煤机功率

按采煤机单位能耗计算采煤机割煤功率：

式中：N为需要的采煤机功率；Kb为备用系数，取1.1；Hw为采煤机割煤单位能耗，一般为1.1～4.4 MJ/m3，这里取1.3 MJ/m3。

代入公式得N=724.838 4 kW。

4 采煤机选型的确定

根据以上计算，推荐选用德国艾柯夫公司双滚筒采煤机，具体参数见下页表1。

表1 SL-300 采煤机主要技术参数表

5 采煤机能力的校验

5.1 采煤机生产能力的校验

根据采煤机每小时可切割的煤量与该工作面需要的平均每小时生产煤量进行对比

式中：Q采为工作面采煤机实际生产能力，t/h；M为采高，取3.2 m；V采为采煤机最大可能的牵引速度，取11 m/min；γ 为煤层密度，取1.47 t/m3。

代入公式，Q采=1 863 t/h。

本工作面实际需要平均生产能力560.5 t/h＜1 863 t/h，该采煤机选型满足生产要求。

5.2 卧底量的校核

采煤机的卧底就是采煤机滚筒的最大下切量，即采煤机可以割进底板的最大深度Kmax，一般是为保证在机头机尾的三角煤，在与刮板机配套时在机头机尾根据摇臂下摆角度确定的深度[3-5]。

式中：βmax为摇臂向下摆动最大角度，取17°；L为摇臂长度，2.236 m；A为煤层最小高度，1.432 m。

代入公式计算得Kmax＝0.515 m＞0.36 m。

5.3 最大牵引速度的校核

式中：Vq' 为给定条件下实际可能的最大牵引速度，m/min；Q为理论生产率，612 t/h；ρ 为煤的密度，一般为1.3～1.4 t/m3，这里取1.3 t/m3。

代入公式计算得Vq'=3.069＜11。

5.4 采煤机功率的校核

式中：N0为采煤机所需功率，kW；Hmaxj为采煤机最大切割高度，取3.8 m；Vgmax为采煤机最大割煤速度，11 m/min；Hw为采煤机截煤的单位能耗，取1.1 MJ/m3。

代入公式得N0=613 kW＜1 138 kW。

5.5 牵引力的校核

牵引力是由采煤机的外载荷决定的。影响牵引力的因素有很多，例如煤质、牵引速度、采高、工作面倾角、机器自重及导向机构的结构和摩擦因素等。由于环境因素的影响，采煤机的工作条件很不稳定，因此不可能准确地计算出采煤机所需要的牵引力，根据统计，装机容量500 kW 时，牵引力达450～500 kN，该采煤机的满足所需要的最大牵引力。

6 结语

选择合适的采煤机机型，对提高综采工作面的产量和效率，具有非常重要的意义。采煤机是煤矿生产中最为重要的一个环节，只有采煤机选型良好，才能保证利益的最大化。