综采工作面输送设备的配套选型研究

刘奋宇

（山西焦煤集团有限责任公司屯兰矿综采准备队，山西 古交 030200）

引言

实现综采工作面的机械化开采，首先需保证工作面、顺槽的“三机”配套选型。工作面“三机”配套包括采煤机、刮板输送机和液压支架；顺槽“三机”配套包括转载机、破碎机和带式输送机。输送设备在工作面实现采煤机与液压支架的连接，在顺槽工作面实现装载机和破碎机的工作衔接，对于煤矿高效生产具有重要意义[1]。总的来讲，综采工作面输送设备的合理配套对于提高煤矿预期产量、达到预期经济效益具有直接作用。同时，煤矿设备的合理配套选型对于缩短设备的设计周期、减少生产成本也具有一定的作用。本文重点对综采工作面输送设备的配套选型进行研究。

1 综采工作面设备配套的总体要求

对于工作面和顺槽“三机”配套需综合考虑所采用的采煤工艺和“三机”设备的自动化要求，在实际选型配套中需重点考虑如下问题：

1）各类型设备的生产或运输能力是“三机”配套选型首要考虑的因素，具体能力配置和衔接顺序如下（各类型设备生产能力从大到小）：顺槽带式输送机运输能力、破碎机的通过能力、桥式转载机的转载能力、刮板输送机的输送能力及采煤机的截割能力。

2）对于工作面的采煤机、刮板输送机和液压支架而言，要求“三机”在结构、性能、尺寸等方面达到相互连接、匹配的要求。

3）工作面或顺槽所配置的液压系统和供电系统也需满足要求。其中，液压系统需满足对液压支架、采煤机等设备液压压力的要求；供电系统需合理对电缆进行配置和布置，使得供电系统线路中的电路损失为最小。

4）各类设备在结构、尺寸和性能相互匹配的基础上，还需为其配置集中控制和通信系统[2]。

工作面和顺槽的“三机”配套的主要内容包括如下：工作面“三机”的配套包括工作面总体布架配套，机头、机尾切透三角煤的配套；过渡断面的配套；中部断面的配套、中部机头配套、尾段面的配套。顺槽“三机”的配套主要包括装载机与带式输送机搭接方式和运输能力的配套、装载机与破碎机之间连接和运输能力的配套。

结合上述工作面及顺槽“三机”的配套原则和主要内容，本文重点对工作面和顺槽输送设备的配套选型进行设计。

2 工作面输送设备的配套选型设计

本工程所采用的采煤方式为放顶煤开采方式，工作面包括前部输送机和后部输送机。其中，前部输送机的选型配套与常规采煤方式的选型配套相同。本文仅对放顶煤开采方式对应的后部输送机的选型进行研究。工作面放顶煤开采工作面的布置如图1所示。

图1 工作面顶煤开采工作面设备布置方式

工作面后部输送机的选型步骤如下：根据采煤工艺的采放确定设备的输送量，得出输送机型号的初步确定包括设备的装机功率和槽宽；进一步确定刮板输送机的刮板链条规格、链速等参数；最后，以链条安全系数（要求大于1）和功率利用率（要求大于85%）对初步确定的型号进行校核。除了上述理论计算外，后部输送机选型配套的主要依据还包括其与液压支架、前部输送机和装载机的匹配关系[3-4]。本文重点对后部输送机与其他设备的匹配选型进行研究，尤以其与液压支架的配套为主。

2.1 后部输送机在中部配套断面匹配

工作面放顶煤中部配套断面如图2 所示。

图2 工作面放顶煤中部配套断面

对于中部断面而言，后部输送机需综合考虑前部输送机的安装位置，保证放顶煤煤流可正常卸载后部输送机；并根据所配套液压支架的中心距确定前后输送机的中心距，保证在实际卸煤流过程中对后部输送机的中部槽进行保护。

2.2 后部输送机在过渡配套断面匹配

放顶煤过渡配套断面如图3 所示。

图3 工作面放顶煤过渡配套断面

如图3 所示，鉴于后部输送机在过渡断面的位置较高，容易与过渡液压支架发生干涉。此时，过渡断面的液压支架并无放煤作用。因此，在过渡断面后部输送机的配套要求其在液压支架正常工作状态下不发生干涉。

3 顺槽输送设备的配套选型设计

3.1 顺槽转载机的选型配套

装载机的选型在满足输送能力与带式输送机和刮板输送机相匹配之外，还需满足其在结构上与带式输送机和刮板输送机匹配。其中，为保证装载机的正常卸载，要求装载机缓冲装置与输送带之间的最小间隙为80～100 mm；本工程所配置的带式输送机机尾形式为自移式机尾，要求装载机与其相配套时与架桥段的搭接长度为12 m。装载机与带式输送机的配套断面及尺寸如图4 所示。

图4 顺槽装载机与带式输送机的配套断面及尺寸（单位：mm）

此外，要求装载机中心与刮板输送机链轮中心的间距控制在500～900 mm。同时，由于带式输送机机尾为自移式，为此对应装载机卸料槽应具备不同卸载方向的功能。结合本工程工作面前部和后部带式输送机的中心距，最终确定卸料槽的长度为6×1 500 mm。

3.2 带式输送机自移装置的选型与配套

在带式输送机选型配套完成的基础上，综合考虑以下因素完成相配套自移装置的选型：

1）带式输送机自移装置满足采煤机“三刀一移”的原则完成行程的设计；

2）自移装置与带式输送机的张力、入口高度、出口高度等相匹配。

3）自移装置与以完成配套选型装载机铰接梁高度、偏心梁等尺寸配套。

本工程针对顺槽所配置自移装置的型号为ZY2300，该型号自移装置的推移缸行程为2 300 mm，结合所配套的带式输送机带宽确定自移装置的带宽为1 400 mm。

4 结论

实现综采工作面、顺槽工作面“三机”的配套选型对于实现工作面、顺槽的机械化生产，提高生产效率，减小生产成本具有重要意义。本文重点对工作面和顺槽输送设备的配套选型进行研究，并总结如下：

1）在中部断面配套中，要求采煤机、刮板输送机和液压支架均不产生干涉，保证“三机”之间50 mm以上的安全距离。

2）在机头、机尾断面配套中，综合考虑机头、机尾传动装置的偏沉问题；同时保证液压支架在最低工作状态时，为行人、设备安装及检修预留足够的空间。

3）顺槽输送设备配套时，需综合考虑装载机与端头液压支架、输送机的配套搭接，保证各类设备具备足够的安全空间。