薄煤層綜采配套設(shè)備的研究與應(yīng)用分析1緒論2薄煤層綜采配套設(shè)備的選型3薄煤層綜采配套設(shè)備方案的確定4應(yīng)用情況5工作面礦壓觀測情況6綜采設(shè)備性能分析7經(jīng)濟(jì)效益分析8結(jié)語1緒論我國薄煤層分布廣泛，儲量豐富。目前，已探明薄煤層可采儲量約為61.5億噸，約占全國煤炭儲量的20%。全國國有重點(diǎn)煤礦薄煤層儲量為25.29億噸。其中，95個(gè)重點(diǎn)煤炭集團(tuán)公司，有80個(gè)公司455處礦井都賦存有薄煤層，薄煤層儲量占可采儲量的17.67%。一些省區(qū)薄煤層儲量比重也很大，如四川省占60%，山東省占54%，黑龍江省占51%，貴州省占37%，其他產(chǎn)煤省份如山西、內(nèi)蒙、河北、吉林等也有豐富的薄和較薄煤層資源分布，薄煤層可采儲量分布廣泛，可持續(xù)開采周期長，將成為礦井主采煤層。長期以來，由于薄煤層開采高度低，工作面作業(yè)空間狹窄，工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，特別是煤層埋藏深，地質(zhì)條件復(fù)雜，斷層多，礦壓大，造成薄煤層開采經(jīng)濟(jì)效益低下。同時(shí)，我國薄煤層開采工藝和技術(shù)裝備較為落后，致使大量薄煤層煤炭資源處于擱置狀態(tài)，縮短了礦井服務(wù)期限。特別是各礦區(qū)在投產(chǎn)初期從提高經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，優(yōu)先開采中厚煤層和厚煤層，造成生產(chǎn)接續(xù)和資源平衡開采之間的矛盾日益突出。為實(shí)現(xiàn)薄煤層綜合機(jī)械化開采，提高煤炭資源的利用率，我廠經(jīng)過深入細(xì)致地調(diào)研和論證，決定進(jìn)行薄煤層綜采配套設(shè)備的研究與應(yīng)用。2薄煤層綜采配套設(shè)備的選型2.1采煤機(jī)的選型綜采工作面生產(chǎn)以采煤機(jī)割煤為中心，因此采煤機(jī)的選型是綜采設(shè)備選型配套的首要問題。采煤機(jī)平均割煤速度是反映工作面生產(chǎn)狀況的主要參數(shù)，所以可以將采煤機(jī)平均割煤速度作為工作面設(shè)備能力選型配套計(jì)算的基本參數(shù)。（1）采煤機(jī)平均落煤能力和割煤速度根據(jù)工作面生產(chǎn)能力要求，確定采煤機(jī)的平均落煤能力，當(dāng)工作面采用端部斜切進(jìn)刀雙向割煤時(shí)，采煤機(jī)的平均落煤能力為：Qm≥60Q（L+2Ls+Lm）/1440KCL－3TdQr/BHγQm—采煤機(jī)平均落煤能力，t/hQr—工作面平均日產(chǎn)量，Q=2000t/dB—采煤機(jī)截深，mH—平均采高，mγ—煤體容重，γ=1.4t/m3C—工作面采煤機(jī)割煤采出率，C=0.90L—工作面長度，mLs—刮板輸送機(jī)彎曲段長度，mLm—采煤機(jī)兩滾筒中心距，mTd—采煤機(jī)返向時(shí)間，minK—采煤機(jī)平均日開機(jī)率，m根據(jù)平均落煤能力要求計(jì)算采煤機(jī)平均割煤速度：Vc=Qm/60BHγ式中，Vc—采煤機(jī)平均割煤速度，m/min（2）采煤機(jī)最大割煤速度和裝機(jī)功率

在工作面采煤過程中，采煤機(jī)的實(shí)際落煤量和割煤速度是一個(gè)隨機(jī)值，并服從正態(tài)分布規(guī)律，用概率統(tǒng)計(jì)理論確定達(dá)到平均落煤能力要求的采煤機(jī)最大落煤量Qmax和最大割煤速度Vcmax為：Qmax≥KcQm（2-6）Vcmax≥KcVc式中：Kc—采煤機(jī)割煤速度不均勻系數(shù)，其值為Kc=1+Uaσc/VcUa—標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布關(guān)于α的上側(cè)分位數(shù)σc—割煤速度標(biāo)準(zhǔn)差，m/min在選擇采煤機(jī)時(shí)，除滿足式（2-4）外，采煤機(jī)牽引速度還應(yīng)滿足：Vk>Vcmax(2-7)式中，Vk—采煤機(jī)牽引速度，m/min。裝機(jī)功率是衡量采煤機(jī)生產(chǎn)能力及破煤能力的綜合性參數(shù)，選擇采煤機(jī)的裝機(jī)功率取決于煤層硬度、采高、割煤速度及工作機(jī)構(gòu)，常用比能法進(jìn)行計(jì)算，即：Nmax=60BHVcmaxHwKn(2-8)式中：Nmax—采煤機(jī)最大裝機(jī)功率，kWKn—富裕系數(shù)Hw—采煤機(jī)單位能耗，kW.h/t。其他符號同前。經(jīng)多方分析對比，本著創(chuàng)新、發(fā)展、有所提高的原則，在選用薄煤層液壓牽引采煤機(jī)的基礎(chǔ)上，我廠與遼源煤礦機(jī)械廠聯(lián)合生產(chǎn)了MG2×70/330-BWD1型薄煤層電牽引采煤機(jī)。2.1.1MG2×70/330-BWD1型薄煤層電牽引采煤機(jī)主要性能指標(biāo)見表1、表2,附圖2-1。MG2×70/330-BWD1型采煤機(jī)主要性能指標(biāo)表1理論生產(chǎn)率（最大生產(chǎn)率）t/h603（V=6m/min）采高m1.1~2.0煤層傾角°≤35煤質(zhì)硬度f≤3.5臥底量mm225、150牽引速度m/min0~7調(diào)動(dòng)速度m/min0~10.4牽引力KN340操縱方式中間手動(dòng)，兩端手動(dòng)、電動(dòng)、遙控牽引方式無鏈銷排，變頻調(diào)速電牽引、落地式機(jī)外載控制方式PLC控制滾筒直徑mmΦ1250、Φ1100滾筒轉(zhuǎn)速r/min55、65截深mm630裝機(jī)功率kW330截割機(jī)型號YBC-70電壓V1140牽引電機(jī)型號YBS-22B電壓V380調(diào)高電機(jī)型號YBS-5.5電壓V1140外形尺寸搖臂長mm1905.841滾筒中心距mm8822搖臂回轉(zhuǎn)中心距mm5010導(dǎo)向滑靴間距mm3910機(jī)體寬mm850機(jī)體厚mm430機(jī)面高mm859機(jī)器重量kg22169主電纜型號MCP3×50+1×10+3×6MCP3×50+1×10+7×4供水管型號KJR25電纜夾板型號H-150/180配套水泵型號PB-250/6.3刮板輸送機(jī)SGZ730/320液壓支架ZY2400/09/20

2.1.2MG2×70/330-B

MG2×70/330-BWD1型采煤機(jī)主要性能指標(biāo)表2附圖2-12.1.2MG2×70/330-BWD1型薄煤層電牽引采煤機(jī)技術(shù)特征（1）采用多電機(jī)驅(qū)動(dòng)，截割電機(jī)橫向布置在搖臂上，搖臂與機(jī)身通過銷軸鉸接，無動(dòng)力傳遞，取消了螺旋傘齒輪等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。（2）單搖臂雙電機(jī)驅(qū)動(dòng),截割功率大,解決了薄煤層采煤機(jī)功率小的缺點(diǎn)。（3）切割反力，調(diào)高油缸支撐反力與牽引反力均由牽引減速箱體承受，可靠性高。（4）主機(jī)身分三段，取消底托架結(jié)構(gòu)，采用高強(qiáng)螺柱與高強(qiáng)度螺母接，簡單可靠，拆裝方便。（5）采用交流變頻調(diào)速技術(shù),實(shí)現(xiàn)牽引速度無級調(diào)速,電牽引效率高,牽引力大并有反逆轉(zhuǎn)超速功能。（6）變頻部分放順槽內(nèi)，使機(jī)身電控箱簡化，縮短了機(jī)身長度，便于維護(hù)，提高了薄煤層采煤機(jī)的適應(yīng)性。（7）主電機(jī)、牽引電機(jī)均可橫向抽出，維修方便。（8）各種操縱開關(guān)，控制按鈕，顯示裝置均設(shè)在老塘側(cè),操作安全方便。（9）機(jī)器中間手把和按鈕操縱，兩端按鈕控制和離機(jī)遙控多種控制，操縱方便。（10）機(jī)器實(shí)際工況有屏幕顯示，可充分發(fā)揮機(jī)器的效率。（11）電氣系統(tǒng)設(shè)有過熱及過流保護(hù)裝置2.2液壓支架的選型液壓支架是綜合機(jī)械化采煤工作面主要裝備之一,它與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)配套使用,起著管理頂板、隔離圍巖，維護(hù)作業(yè)空間，與刮板輸送機(jī)配套能自行前移，推進(jìn)采煤工作面連續(xù)作業(yè)。結(jié)合工作面地質(zhì)構(gòu)造,選用合理的回采工藝，裝備可靠、先進(jìn)的液壓支架，可有效地提高工效、增加產(chǎn)量、降低成本、減少損耗。在改善工作面勞動(dòng)條件、有效地保護(hù)采煤工作面設(shè)備和人身安全的同時(shí),可獲得很高的經(jīng)濟(jì)效益。（1）支架選型應(yīng)考慮：支護(hù)強(qiáng)度與工作面礦壓相適應(yīng)；支架結(jié)構(gòu)與煤層賦存條件相適應(yīng)；支護(hù)斷面與通風(fēng)要求相適應(yīng)；推移連接裝置與采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)等設(shè)備相匹配。

①支護(hù)強(qiáng)度頂板所需的支護(hù)強(qiáng)度取決于頂板的等級和煤層厚度，可按經(jīng)驗(yàn)公式確定，即：q=10-5K1Hγ（2-9）式中：q—支護(hù)強(qiáng)度，MpaK1—作用于支架上的頂板巖層厚度系數(shù)γ—巖石容量，t/m3H—平均采高，m②支架工作阻力和初撐力支架工作阻力實(shí)際上是反映支架在工作過程中所需承受的頂板載荷，計(jì)算公式為：P＝qF/η=103q（b+c）（B+K）/η式中：p—支架工作阻力，KNb—頂梁長度，mc—梁端距，mB—頂梁寬度，mK—支架間距，mη—支撐效率其他符號同前。初撐力大小對支架的支護(hù)性能和成本都有很大影響，較大的初撐力能使支架較快達(dá)到工作阻力，減慢頂板的早期下沉速度，增加頂板的穩(wěn)定性，但對乳化液泵站和液壓元件的耐壓要求也將提高。一般初撐力可按下式確定：p0=（0.6~0.8）p（2-11）式中，p0—支架初撐力，KN。③支架調(diào)高范圍及伸縮比支架最大結(jié)構(gòu)高度和最小結(jié)構(gòu)高度分別為Hmax=Mmax+S1（2-12）Hmin=Mmin-S2（2-13）式中：Hmax、Hmin—支架最大、最小結(jié)構(gòu)高度，mMmax、Mmin—煤層最大、最小采高，mS1—偽頂冒落的最小厚度，mS2—頂板周期來壓時(shí)支架最大下沉量，移架高度等之和，m支架伸縮比反映支架對煤層厚度變化的適應(yīng)能力，其值為：Ks=Hmax/Hmin式中，Ks—支架伸縮比④移架速度支架移架速度Vz可按下式估算Vz=QbA/KxΣQi式中：Qb—泵站流量，l/minΣQi—一架支架全部立柱和千斤頂同時(shí)動(dòng)作所需的液體容積，lA—支架中心距，mKx—泄露損失系數(shù)為保證高產(chǎn)高效工作面采煤機(jī)連續(xù)割煤,整個(gè)工作面的移架速度不應(yīng)小于采煤機(jī)連續(xù)割一刀平均割煤速度.即要求：Vz≥KzcVc（2-16）式中，Kzc—采支速度比考慮首采工作面地質(zhì)、地壓等方面的因素，結(jié)合棗莊礦業(yè)集團(tuán)公司使用ZY2400/17/30二柱掩護(hù)式支架的成功經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)計(jì)算分析，薄煤層綜采工作面的支架強(qiáng)度應(yīng)不低于0.4Mpa。結(jié)合設(shè)計(jì)支架、采煤機(jī)、輸送機(jī)三機(jī)配套布置圖，由支護(hù)強(qiáng)度和支護(hù)面積，推算出支架工作阻力應(yīng)為2400KN。采用掩護(hù)式、無前探梁、平衡千斤頂結(jié)構(gòu)，其工作阻力2400KN，初撐力2185KN，支護(hù)強(qiáng)度0.41~0.46Mpa，對底板比壓1.05Mpa，能夠滿足地質(zhì)條件要求，支架寬度1430~1600mm，中心距1.5m，支架最低高度時(shí)長約4.2m，支架升降高度為0.9~2.0m，能滿足工作面采高要求。因此，選用ZY2400/09/20型掩護(hù)式液壓支架。支架型號：ZY2400/09/20操作方式：鄰架操作架型：兩柱掩護(hù)式薄煤層液壓支架整機(jī)技術(shù)參數(shù)支架高度：900~2000mm支架寬度：1430~1600mm布置中心距：1500mm工作阻力：2400KN（P=34.6Mpa）初撐力：2185KN（P=34.6Mpa）支護(hù)強(qiáng)度：0.41~0.46Mpa底板平均比壓：1.05Mpa，泵站壓力：31.5Mpa最小外形尺寸：4200×1430×900mm重量：7500kg支撐油缸技術(shù)參數(shù)2根缸徑（一級/二級）：φ210/φ160mm柱徑（一級/二級）：φ190/φ140mm工作阻力：1200KN（P=34.6Mpa）初撐力（一級/二級）：1091/633KN行程（一級/二級）：860（436/424）mm推移千斤頂（1根）型式：浮動(dòng)活塞雙作用式缸徑：φ140mm，桿徑：φ85mm推溜力/拉架力：178/306KN，行程：700mm平衡千斤頂（2根）缸徑：φ125mm，桿徑：φ70mm初推力/工作阻力：386/466KN（P=38Mpa）初拉力/工作阻力：207/250KN（P=38Mpa）行程：260mm側(cè)推千斤頂（4根）缸徑：φ63mm，桿徑：φ45mm推力/拉力：98/58KN，行程：170mm液壓支架的技術(shù)參數(shù)表2附圖2-22.2.2ZY2400/09/20型掩護(hù)式液壓支架技術(shù)特征ZY2400/09/20型掩護(hù)式液壓支架是在支架與圍巖的相互作用機(jī)理、支架在受載條件下的力學(xué)特征、沖擊載荷對支架的作用效應(yīng)和內(nèi)力計(jì)算方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合地質(zhì)及礦壓特點(diǎn)，采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)理論和CAD技術(shù)成果，對支架四連桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析尋優(yōu)和強(qiáng)度設(shè)計(jì)。ZY2400/09/20型掩護(hù)式液壓支架特點(diǎn)：（1）架型采用整體頂梁，二柱掩護(hù)式，滿足了大伸縮的要求，適應(yīng)采高1.1~1.8m薄煤層機(jī)械化開采。支架的整體構(gòu)造采用了“人機(jī)工程學(xué)”的原理，結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便。（2）支架總體結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化，梁端距變化小，頂梁前部較薄，保證了配套設(shè)備和行人具有充裕的空間。（3）對支架結(jié)構(gòu)件材料進(jìn)行了升級換代，采用了Q460、Q550高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼板取代16Mn，減輕了支架重量，減小了支架體積。滿足了薄煤層綜采工作面三機(jī)配套的要求。（4）采用封底底座，減小了底座比壓，增大了底座剛度、強(qiáng)度。（5）推移機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)為短推桿正裝浮動(dòng)活塞式千斤頂，保證了支架具有足夠的剛度、強(qiáng)度和移架力。（6）液壓系統(tǒng)管路布置采用了懸掛軟連接的方法，解決了薄煤層液壓支架管路布置的難題。（7）頂梁、掩護(hù)梁彈簧套筒改為導(dǎo)向桿裝置，提高了頂梁側(cè)護(hù)板、掩護(hù)梁側(cè)護(hù)板導(dǎo)向裝置的強(qiáng)度和可靠性。2.3刮板輸送機(jī)的選型（1）主要參數(shù)計(jì)算①輸送能力計(jì)算選擇工作面刮板輸送機(jī)的主要原則是保證采煤機(jī)的落煤能力，即大于滿足工作面生產(chǎn)能力要求的采煤機(jī)中最大落煤能力。選擇工作面刮板輸送機(jī)的輸送能力應(yīng)滿足：Qq≥KvKyKcQm（2-17）

式中：Qq—刮板輸送機(jī)的輸送能力，t/hKv—考慮采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)同向運(yùn)行時(shí)的修正系數(shù)Ky—考慮運(yùn)輸方向及傾角的修正系數(shù)Kc—割煤速度的不均勻系數(shù)②運(yùn)行阻力計(jì)算重段和空段運(yùn)行阻力可按下式計(jì)算：Wzk=（qw+q0w0）Lgcosβ±（q0+q）LgsinβWk=q0Lg（w0cosβsinβ）（2-18）式中：Wzk—重段阻力Wk—空段阻力q—工作槽內(nèi)單位長度上的貨載質(zhì)量，q=Qg/3.6V，kg/mQg—輸送能力，t/hq0—刮板鏈單位長度質(zhì)量，kg/mβ—煤層傾角w0—刮板鏈在溜槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)v—鏈速，m/sw—貨載在溜槽中的運(yùn)行阻力系數(shù)“±、”—向上運(yùn)輸用上面符號，向下運(yùn)輸用下面符號。③電動(dòng)機(jī)的拖動(dòng)力計(jì)算F=P×103×Y/V（2-19）式中：P—功率2×160KWY—傳動(dòng)效率V—傳動(dòng)速度1.1m/s液力偶合器—Y1=0.95減速器—Y2=0.90齒輪聯(lián)軸器—Y3=0.99鏈輪組件—Y4=0.95鏈傳動(dòng)—Y5=0.96Y=Y1×Y2×Y3×Y4×Y5=0.772F=320×0.771/1.1=265KW④鏈條的最大預(yù)張力計(jì)算F=L/2（q0f1+q1f2）（2-20）式中：q0—刮板鏈每米重力，m0gm0—刮板鏈每米重，m0=13.7kg/m+20.8kg/m=34.5kg/mg—重力加速度，g=10m/s2q1=mgq1—煤炭在刮板輸送機(jī)上每米質(zhì)量kg/m；按每小時(shí)700t/h輸送量計(jì)算，速度V=1.1m/s，m=232.5kgf1—刮板鏈移動(dòng)阻力系數(shù)，一般取f1=0.3f2—刮板鏈移動(dòng)阻力系數(shù)，一般取f2=0.6L—刮板輸送機(jī)水平直線鋪設(shè)長度，按設(shè)計(jì)長度L=200mF=L/2（q0f1+q1f2）×2=L/2（m0gf1+mgf2）×2=200/2（34.5×10×0.3+232.5×10×0.6）×2=149850N=149.85KN⑤刮板鏈的安全系數(shù)計(jì)算n=2FPλ/2Fmax式中：n—安全系數(shù)≥3.5FP—刮板鏈的破斷力850KNλ—鏈條的負(fù)荷不均勻，一般取0.8Fmax—刮板鏈的最大預(yù)張力149.85KNn=850×0.8×2/149.85=9＞3.5根據(jù)計(jì)算，SGZ730/320型刮板輸送機(jī)的電動(dòng)機(jī)功率和刮板鏈的強(qiáng)度均能滿足正常使用要求。2.3.1SGZ730/320型刮板輸送機(jī)主要性能指標(biāo)見表3，附圖2-3?；緟?shù)設(shè)計(jì)長度：200m出廠長度：180m輸送量：700t/h刮板鏈速：1.1m/s電動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)功率：2×160KW，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速：1475r/min電動(dòng)機(jī)電壓：660/1140V電動(dòng)機(jī)型號：YSB-160減速器型號：JS160傳動(dòng)比：38.825:1刮板鏈型式：中雙鏈規(guī)格：φ26×92圓環(huán)鏈破斷負(fù)荷：≥850KN中部槽中部槽規(guī)格（長×寬×高）：1500×730×270mm緊鏈裝置閘盤緊鏈SGZ730/320型刮板輸送機(jī)主要性能指標(biāo)表3

附圖2-32.3.2SGZ730/320型刮板輸送機(jī)

技術(shù)特征（1）SGZ730/320型刮板輸送機(jī)采用鑄焊封底式，中板選用等離子耐磨噴涂，具有高強(qiáng)度、高耐磨性的特點(diǎn)。（2）采用可調(diào)節(jié)的伸縮機(jī)尾，使其進(jìn)行0~315mm范圍內(nèi)的調(diào)節(jié)，從而調(diào)節(jié)機(jī)尾的位置和刮板鏈的松緊，解決了鏈條松弛時(shí)緊鏈的難題。（3）采用重疊式溜槽。（4）傳動(dòng)裝置并列布置。3薄煤層綜采配套設(shè)備方案的確定

薄煤層綜采配套設(shè)備選用了我廠制造的ZY2400/09/20型掩護(hù)式液壓支架,SGZ730/320型刮板輸送機(jī),及我廠與遼源煤礦機(jī)械廠聯(lián)合生產(chǎn)的MG2×70/330-BWD1型薄煤層電牽引采煤機(jī)等多種配套方案.配套設(shè)備在各種地質(zhì)條件和生產(chǎn)能力、結(jié)構(gòu)尺寸、性能參數(shù)等方面都達(dá)到了較好地匹配要求;且成套國產(chǎn)化,投資少,成本低;既可滿足工作面平均出煤能力的要求,又可滿足工作面最大出煤能力的需要;能夠?qū)崿F(xiàn)工作面日產(chǎn)3000噸，月產(chǎn)90000噸的目標(biāo)。薄煤層綜采設(shè)備配套方案見表4、表5、表6、表7。薄煤層綜采配套設(shè)備方案1表4序號設(shè)備名稱制造廠家設(shè)備型號應(yīng)用單位1薄煤層電牽引采煤機(jī)遼源煤礦機(jī)械廠棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠MG2×70/330-BWD1

棗礦集團(tuán)田陳煤礦新安煤礦

濱湖煤礦2液壓支架棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠ZY2400/09/203刮板輸送機(jī)棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠SGZ730/320薄煤層綜采配套設(shè)備方案2表5序號設(shè)備名稱制造廠家設(shè)備型號應(yīng)用單位1采煤機(jī)雞西煤礦機(jī)械廠MG132/315-WD臨沂礦務(wù)局邱集煤礦2液壓支架棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠ZY2800/09/203刮板輸送機(jī)棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠SGZ630/220薄煤層綜采配套設(shè)備方案3表6序號設(shè)備名稱制造廠家設(shè)備型號應(yīng)用單位1采煤機(jī)遼源煤礦機(jī)械廠MG200-BW2

棗礦集團(tuán)田陳煤礦2液壓支架棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠ZY2400/09/203刮板輸送機(jī)棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠SGZ630/264薄煤層綜采配套設(shè)備方案4表7序號設(shè)備名稱制造廠家設(shè)備型號應(yīng)用單位1采煤機(jī)雞西煤礦機(jī)械廠MG132/310-BW新礦集團(tuán)華豐煤礦2液壓支架棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠ZY2800/8.5/163刮板輸送機(jī)棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠SGZ630/220薄煤層綜采配套設(shè)備方案5表8序號設(shè)備名稱制造廠家設(shè)備型號應(yīng)用單位1采煤機(jī)雞西煤礦機(jī)械廠MG132/310-BW新礦集團(tuán)張莊煤礦2液壓支架棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠ZY2400/09/203刮板輸送機(jī)棗礦集團(tuán)第一機(jī)械廠SGZ630/2644應(yīng)用情況4.1棗礦集團(tuán)田陳煤礦應(yīng)用情況4.1.1田陳煤礦工作面地質(zhì)條件3下531工作面為3下煤層，埋藏深度769~815m，煤層厚度0.4~3.0m，平均厚度1.25m，煤層傾角10°~15°，平均傾角13°，f=1.8。工作面局部有泥巖偽頂，厚度0.0~1.8m，巖性松軟，隨采隨冒落；頂板為灰白色中細(xì)石英砂巖，平均厚度35m，堅(jiān)硬、裂隙發(fā)育,其下分層厚1.5m為直接頂，頂板局部有一層0.1~0.4m的灰質(zhì)泥巖。該工作面傾斜長度156m，可采走向長度1250m，設(shè)計(jì)采高為0.9m~2.0m，是棗礦集團(tuán)公司埋藏最深的工作面，運(yùn)輸環(huán)節(jié)復(fù)雜，地溫高，從井口到工作面長達(dá)5500m，工作面標(biāo)高為-720m至-770m，工作面走向長1000m，傾斜長160m。工作面煤層極不穩(wěn)定，煤層最薄處為0.4m，最厚處達(dá)3m多。工作面共有8條斷層，其中落差最大的4m，最小的0.7m。煤層變異系數(shù)為38.68%。4.1.2三機(jī)配套情況見表6，附圖見4-1所示。棗礦集團(tuán)田陳煤礦薄煤層綜采設(shè)備”三機(jī)”配套方案附圖4-1MG200-BW2型采煤機(jī)ZY2400/09/20型掩護(hù)式液壓支架SGZ630/264型刮板輸送機(jī)4.1.3田陳煤礦應(yīng)用效果2003年10月8日，該配套設(shè)備在田陳煤礦3下531工作面進(jìn)行了試開采。當(dāng)月23天內(nèi)生產(chǎn)原煤42180噸（平均單產(chǎn)56851噸/月），11月份在礦井停產(chǎn)2天檢修的情況下，生產(chǎn)原煤75380噸（平均單產(chǎn)80734噸/月），11月份連續(xù)10天日產(chǎn)超過3000噸以上，最高日產(chǎn)3504噸。截止到目前為止，田陳煤礦已在3下531、3下533等四個(gè)工作面進(jìn)行了成功開采，共累計(jì)生產(chǎn)原煤121.5萬t，創(chuàng)出了最高月產(chǎn)10.6萬t的較好水平。4.2新礦集團(tuán)華豐煤礦應(yīng)用情況4.2.1新礦集團(tuán)華豐煤礦1611工作面地質(zhì)條件：（1）煤層走向87~108°，傾角28~40°，平均厚度為1.05~1.15m，平均1.1m。（2）頂?shù)装鍘r性直接頂厚1.8m，粉砂巖，灰黑色，斷裂構(gòu)造較發(fā)育，屬1b類不穩(wěn)定頂板，易冒落。直接頂單向抗壓強(qiáng)度為46.1Mpa，基本頂為2.4m厚的中粒砂巖，灰白色，較堅(jiān)硬，屬Ⅰ級來壓不明顯頂板。底板為1.6m粉砂巖，灰黑色，層理發(fā)育，屬Ⅲ類較軟底板，底板比壓為7.28Mpa。（3）頂板礦壓參數(shù)直接頂初次垮落步距為6~8m，基本頂初次來壓步距30~33m，來壓強(qiáng)度300KN/m2，周期來壓步距15~20m，來壓強(qiáng)度290KN/m2。周期來壓期間頂?shù)装逡七M(jìn)最大平均值64，3，平均值56，3。（4）煤塵爆炸指數(shù)36.5%，屬易發(fā)火煤層。（5）斷層及其它構(gòu)造發(fā)育多而復(fù)雜，大小斷層均對工作面產(chǎn)生較大影響。（6）采用走向長壁后退式采煤法，爆破落煤。4.2.2三機(jī)配套情況見表7，附圖見4-2。新礦集團(tuán)華豐煤礦薄煤層綜采設(shè)備”三機(jī)”配套方案附圖4-2MG132/310-BW型采煤機(jī)ZY2800/8.5/16型液壓支架SGZ630/220型刮板輸送機(jī)4.2.3華豐煤礦應(yīng)用效果2004年10月18日，該套綜采設(shè)備在華豐煤礦1611工作面進(jìn)行了成功開采，該工作面為解放層開采。盡管在開采過程中遇到了多次斷層，條件十分惡劣，但該套綜采設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。截止到2005年9月6日為止，該套薄煤層綜采配套設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，共累計(jì)生產(chǎn)原煤33.6萬t。4.3臨沂礦務(wù)局邱集煤礦應(yīng)用情況4.3.1邱集煤礦7305工作面地質(zhì)條件：（1）七煤層傾角＜10°，平均厚度為1.4m；（2）頂?shù)装鍘r性直接頂為泥巖，灰黑色，塊狀，貝殼狀斷口，含菱鐵質(zhì)結(jié)核及砂巖裹體，局部裂隙發(fā)育，充填石英，底部0.2m，含大量生物化石碎片?；卷敒榧?xì)砂巖，厚1.55m，灰黑色，塊狀，頂部含植物碎片，水平，緩波狀層理。底板為粉砂巖，灰黑色，頂部含粘土成份，含少量植物根部化石，向下粒度變粗，底板比壓＜5Mpa。（3）頂板礦壓參數(shù)直接頂初次垮落步距8m，其穩(wěn)定性屬2a類（中下穩(wěn)定）。基本頂初次來壓步距18m，來壓支護(hù)強(qiáng)度424KN/m2，最大平局頂?shù)装逡七M(jìn)量150mm，來壓顯現(xiàn)程度不明顯。周期來壓步距11.5m，最大平均支護(hù)強(qiáng)度424KN/m2。最大平均頂?shù)装逡七M(jìn)量120mm。來壓顯現(xiàn)程度不明顯，屬Ⅰ級頂板。4.3.2三機(jī)配套情況見表5，附圖見4-3。4.3.32005年6月6日，我廠研制的薄煤層綜采配套設(shè)備在臨沂礦務(wù)局邱集煤礦7305首采工作面進(jìn)行試開采，截止到2005年8月25日止，共累計(jì)生產(chǎn)原煤4.8萬t。

臨沂礦務(wù)局邱集煤礦薄煤層綜采設(shè)備“三機(jī)”配套方案附圖4-3MG132/315-WD型采煤機(jī)ZY2800/09/20型液壓支架SGZ630/220型刮板輸送機(jī)5工作面礦壓觀測情況5.1田陳煤礦3下531工作面觀測點(diǎn)3下531工作面埋深達(dá)-760，基本頂為灰白色中細(xì)石英砂巖，平均厚度33.5m，堅(jiān)硬，為探索深部開采對此套機(jī)組，特別是支架的影響，工作面回采時(shí)即對工作面頂板進(jìn)行了礦壓觀測及來壓預(yù)報(bào)，為此在工作面支架上每三架安裝一組一架三表（用以監(jiān)測工作面立柱及平衡千斤頂工作狀態(tài)），每隔10架安裝一組圓圖自記儀，在工作面超前維護(hù)范圍內(nèi)各設(shè)了10條單體支柱支護(hù)狀態(tài)觀測線及用紅外線測距儀對兩巷頂?shù)装逡七^量進(jìn)行了觀測。觀測內(nèi)容還包括支架斷面距、煤壁片幫量、煤厚及采高等。5.2觀測結(jié)果統(tǒng)計(jì)工作面支護(hù)質(zhì)量監(jiān)測結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

表9項(xiàng)目工作面支架工作面煤層初撐力（Mpa）工作阻力（Mpa）端面距（mm）采高（mm）煤厚（mm）偽頂厚（mm）偽底厚（mm）片幫量（mm）最大值2640260190030001800400600最小值24281501300900000平均值253020015001460700300200表10項(xiàng)目工作面頂板工作面兩巷直接頂初次垮落步距（m）基本頂初次來壓步距（m）基本頂周期來壓步距（m）支柱初撐力（Mpa）工作阻力（Mpa）頂?shù)装逡七M(jìn)量（mm/日）最大值2745231632200最小值19311612160平均值233819.514221505.3礦壓觀測過程分析自2003年10月8日工作面正式移交生產(chǎn)后，初采期間推進(jìn)緩慢。工作面頂板為裂隙發(fā)育的中細(xì)石英砂巖，當(dāng)走向推采10m后，直接頂板陸續(xù)垮落，其分層厚度不大于1.5m，且較為破碎；當(dāng)機(jī)尾走向推采19m，機(jī)頭走向推采27m時(shí)，工作面機(jī)頭向上40架范圍內(nèi)直接頂初次垮落?，F(xiàn)場監(jiān)測表明，老塘頂板垮落較好，充填較實(shí)，圓圖自記儀及一架三表顯示工作面25~35架范圍內(nèi)最大壓力達(dá)到40Mpa；隨著工作面繼續(xù)推采，基本頂由下而上陸續(xù)垮落，當(dāng)機(jī)尾走向推采31m，機(jī)頭走向鄰采45m時(shí)，2003年10月19日中班基本頂初次來壓，圓圖自記儀及一架三表顯示，支架工作面阻力均在32~40Mpa之間，其中部壓力尤為明顯，部分支架安全閥開啟，煤壁片幫達(dá)0.6m，兩巷頂?shù)装逡平窟_(dá)200mm/日，運(yùn)輸巷距工作面煤壁30m范圍內(nèi)工字鋼棚彎曲變形嚴(yán)重，單體支柱載荷達(dá)32Mpa，個(gè)別支柱安全網(wǎng)開啟，此后每走向推采16~23m頂板周期來壓一次，因推采速度快，且保持正規(guī)循環(huán)，支架載荷始終未超過32Mpa。監(jiān)測結(jié)果說明：工作面初次來壓步距平均38m，周期來壓步距19.5m。6綜采設(shè)備性能分析6.1工作面采煤機(jī)當(dāng)工作面小班割煤6刀，原班割煤16.5刀，最高日產(chǎn)3504t時(shí)，開機(jī)時(shí)間達(dá)5.7h，開機(jī)率達(dá)95%的情況下，采煤機(jī)溫度保持在75?左右，左、右搖臂、牽引部等部件工作正常，充分發(fā)揮了高產(chǎn)高效的性能，證明選用采煤機(jī)能很好地適應(yīng)工作面地質(zhì)條件。6.2工作面支架所選用支架能否有效地抵抗深部開采壓力的影響，切實(shí)做到支地起、抗地住、推地動(dòng)，是該套薄煤層綜采設(shè)備成功與否的關(guān)鍵。為此，工作面生產(chǎn)期間一直把提高支架初撐力及支護(hù)強(qiáng)度做為頂板管理的重點(diǎn)：一是要求泵站壓力不低于31.5Mpa；二是支架初撐力不低于24Mpa；三是頂梁上方嚴(yán)禁有浮煤、浮矸，接頂要實(shí)；四是煤壁側(cè)嚴(yán)禁留傘檐；五是架設(shè)備管理，提高工作面開機(jī)率，保持正規(guī)循環(huán)。生產(chǎn)實(shí)踐證明，無論是在工作面頂板初次來壓，還是周期來壓期間，頂板來壓強(qiáng)度達(dá)到40Mpa，支架承載400Mpa達(dá)到了設(shè)計(jì)工作阻力34.6Mpa的1.16倍時(shí)，由于安全閥能夠正常開啟，支架仍能處于良好的工作狀態(tài)，沒有出現(xiàn)頂梁開焊，立柱鍍層脫落、銹蝕、四連桿結(jié)構(gòu)壓壞，支架被壓死等現(xiàn)象，證明液壓支架較好地適應(yīng)了工作面地質(zhì)條件。6.3工作面輸送機(jī)生產(chǎn)期間運(yùn)行平穩(wěn)可靠，與支架配合能夠做到拉地走，推地動(dòng)，各部構(gòu)件基本無變形，能夠滿足工作面生產(chǎn)需要。7經(jīng)濟(jì)效益分析根據(jù)田陳煤礦3下531綜采工作面的地質(zhì)條件及煤層賦存狀況，目前全國普遍采用炮采采煤工藝進(jìn)行回采，從技術(shù)評價(jià)、直接經(jīng)濟(jì)效益及社會效益等方面，通過對比炮采工作面進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算與分析。7.1技術(shù)評價(jià)

（1）降低了掘進(jìn)率根據(jù)全國統(tǒng)計(jì)資料，目前全國炮采工作面平均長度為100m左右，而田陳煤礦采用薄煤層綜采配套設(shè)備進(jìn)行回采時(shí)，工作面長度達(dá)到了156m。工作面越長，開采相同儲量所需的工作面數(shù)目越少，則回采巷道（工作面平巷、開切眼等）的掘進(jìn)工程量將越少，從而降低了巷道掘進(jìn)率，減少了巷道掘進(jìn)費(fèi)用。（2）降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全性由于工作面最小采高僅有1.1m，如果采用炮采工藝，工作面的打眼、裝煤等工序需要大量的施工人員，且勞動(dòng)強(qiáng)度較大。同時(shí)由于工作空間小，勞動(dòng)環(huán)境差，存在著較多安全隱患。因此，采用薄煤層綜采配套設(shè)備可有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，提高安全性。（3薄煤層綜采配套設(shè)備在地質(zhì)條件、生產(chǎn)能力、結(jié)構(gòu)尺寸、性能參數(shù)等方面