工作面综采设备优化方案的设计研究

摘 要：煤炭是我国经济发展的重要能源之一。矿山开采需要机电设备的支持。结合新元矿工作面综采的实际情况，设计满足工作面生产要求的综采设备优化方案，对采煤机、刮板输送机和液压支架的选型进行优化，旨在提高新元矿的生产效率和安全。

关键词：工作面;选型;综采设备

1 采煤机的选型

采煤机是工作面综采的主要设备。而在实际综采过程中，采煤机的采煤速度是不确定的，采煤机的落煤速度也不能确定。所以，需要对采煤机的平均落煤能力进行计算。计算公式如下：

式中：Qm为落煤能力，单位为t/h;A为日产量，取2727t/d;L为工作面长度，取150m;Lm为采煤机两滚筒中心距，取10m;Ls为刮板输送机弯曲段长度，取值35m;K为采煤机日开机率，根据经验取45%;C为机采回收率，取95%;Cf为放顶煤回收率，取85%;Hf为放顶煤厚度，取平均值7.2m;Lf为放顶煤长度，取140m;H为采煤机割煤高，取3.0m;td为采煤机反向时间，取20min;B为采煤机滚筒截深，取0.6m;γ为煤的容重，取1.40t/m3。将数据代入公式，计算可得Qm≥177.1t/h。

通过以上计算可得，需要选用截割功率大于152.1kW的采煤机。根据该矿生产设计要求，选择截割功率500kW的采煤机，型号为MG200/500-WD。

2 刮板输送机的选型

目前该矿9号煤层综采工作面的输送能力需与采煤机适配，以满足采煤速度和割煤能力。然而，该矿只有前刮板输送机，而没有后刮板输送机。但是考虑到9号煤层的生产能力，需要满足刮板输送机与采煤机设备配套。那么，前刮板输送机的输送能力应为Qq≥Qmax=266.1t/h。刮板输送机需要考虑前刮板输送机和后刮板输送机之间配套，要满足工作面综采生产要求，后刮板机的输送能力必须满足平均放煤速度。根据综采生产要求，工作面综采平均放顶煤速度计算公式为：

根据上述计算，可以发现9号煤层的后刮板输送机输送能力大于375.7t/h。根据9号煤层分层开采的需要，工作面选择的前后刮板输送机的输送能力均要达到600t/h，其中前刮板输送机型号为SGZ764/400;后刮板輸送机型号为SGZ764/630。

3 液压支架的选型

根据9号煤层设计要求液压支架必须要满足不小于3.2m的最大采高，否则无法进行运输。另外，煤层综采工作面要求分层开采时顶分层的压力要小于放顶煤开采支架承受压力。所以，为确保计算可靠，本次支架选型计算在增加顶煤自重的同时，以综采方式开采上分层为依据。按估算法支架支护强度计算公式为：

则Q=1.5×（300000+98784）×10-6=0.598MPa。通过计算，9号煤业液压支架支护强度必须要大于0.598MPa。所以选择型号为ZF7200/20/32和ZFG8000/20.5/33两种支架，均放置于工作面。该设备支护高度2.0～3.2m，支护强度1.01～1.05MPa，对底板比压2.35MPa，具有较大的初撑力和拉架力，更适合Ⅱ类直接顶。

4 结语

结合9号煤层的生产能力要求，对工作面综采设备生产能力进行计算，选择满足9号煤层生产要求的设备选型。经过测试运行，该设备选型能够运行稳定。随着莲盛煤业9号煤层的继续开采，将继续加强对各综采设备的维护与管理，根据生产需求继续对各综采设备进行优化和改进。

参考文献：

[1]席金平.木瓜煤矿综采设备综合智能化与移动信息化研究[J].煤炭与化工，2019，42（6）：76-78+81.

[2]付云贵.孟家窑煤矿综采工作面辅助运输设备的优化技术研究[J].山东煤炭科技，2019（4）：111-113.

[3]吴援.煤矿综采工作面设备的安装拆除优化[J].能源与节能，2019（1）：164-165.

作者简介：

任庆春（1985- ），男，山西汾阳人，本科，毕业于太原理工大学，机电助理工程师，从事机械化采煤技术研究工作。