摘要：针对祥升煤矿下组煤开采殆尽、需进行上组煤开采的情况，结合矿井上组煤层赋存条件、开采方法、生产能力等，在充分利用矿井现有设备的基础上，考虑设备配套情况，为上组煤工作面选择合理的工作面设备，充分发挥设备效能，提升矿井开采技术的经济效益，以期为类似矿井开采设备选型提供参考。
关键词：上组煤；综采工作面；设备选型；开采方法
中图分类号：TD421.8
Analysis on the equipment selection of the upper group coal fully mechanized mining face in Xiangsheng mine
Abstract: In view of the fact that the lower group of coal in Xiangsheng coal mine is exhausted and the upper group of coal needs to be mined, combined with the occurrence conditions, mining methods and production capacity of the upper group of coal in the mine, on the basis of making full use of the existing equipment in the mine, considering the supporting conditions of the equipment, selecting reasonable working face equipment for the upper group of coal working face, giving full play to the efficiency of the equipment, and improving the technical and economic benefits of the mining, it is possible to It provides a reference for the selection of similar mining equipment.
Key words: upper group coal; fully mechanized working face; equipment selection; mining method
结合矿井开采和地质条件，科学、合理地选择矿井工作面机电设备，是实现工作面安全高效生产的基础[1-3]。祥升煤业下组煤开采殆尽，需进行上组煤开拓布置，并进行工作面机电设备选型。本文结合矿井实际情况，对上组煤工作面机械设备选型进行分析。
1 工程概况
祥升煤矿为资源整合矿井，批准开采3～15下号煤层，生产规模9.0×105 t/a。根据矿井初步设计，分设+932 m和+832 m2个水平开采，其中，3号、6号、8号、9号4个煤层划分为上组煤，15号和15下号2个煤层划分为下组煤。矿井现开采二水平15下号煤层，剩余资源/储量已不多，为了保证矿井一、二水平的正常接替，急需进行一水平上组煤开采。上组煤3号、6号、8号、9号煤层采用下行式开采方式，3号煤层煤厚1.11～2.96 m，6号煤层煤厚1.35～2.31m，8号煤层煤厚0.80～1.75 m，9号煤层煤厚0.80～1.55 m。根据矿井初步设计，矿井移交生产时，在上组煤一采区6号煤层布置一个综采工作面（面长150 m），2个顺槽综掘工作面保证矿井9.0×105 t/a的生产能力及采掘接替。
2 工作面设备选型
2.1 采煤机
2.1.1 主要技术参数确定
a) 煤机采高确定。在选择采煤采高时，必须与各煤层布置工作面的设计采高相协调。根据上组煤各煤层的赋存情况，3号、6号、8号和9号煤层的平均厚度分别为1.92 m、1.86 m、1.23 m和1.13 m；8号和9号煤层平均厚度较小，考虑8号、9号煤层工作面风速需要，设计确定8号、9号煤层工作面采高1.6 m，3号和6号煤层采高则为其煤层厚度。
b) 煤机滚筒直径。目前多采用双滚筒采煤机，根据生产经验，其滚筒直径应该大于工作面采高的1/2。祥升煤矿上组煤3号和6号煤层的最大厚度分别为2.76 m和2.31 m，8号和9号煤层采高则定位为1.6 m。因此，根据上组煤各煤层厚度和采高确定，双滚筒采煤机的滚筒直径不应小于1.38 m、1.155 m和0.8 m，所以，确定3号和6号煤层滚筒直径为1.4 m，8和9号煤层滚筒直径为1.15 m。
c) 截深的确定。采煤机截深需适应煤层地质条件，并与支架相配套。根据矿井的实际情况，设计上组煤工作面采煤机截深为800 mm。
d) 工作面日循环数。核定上组煤回采工作面日产量为2 454.3 t，工作面正规循环率K＝0.9，3号、6号煤层工作面长150 m，8号、9号煤层工作面长180 m，循环进度为0.8 m。根据各煤层的容重和工作面回采率计算，3号、6号煤层每天按9个循环算，8号、9号煤层每天按12个循环算。
e) 采煤机割煤方式及功率。采用双向割煤，端部斜切进刀的割煤方式。根据各煤层日循环数、工作面长度、日生产时间、采煤机耗能等参数，可计算出采煤机的装机功率。经计算，3号煤层采煤机的装机功率为365.92 kW，6号煤层采煤机的装机功率为364.56 kW，8号煤层采煤机的装机功率为374.2 kW，9号煤层采煤机的装机功率为343.84 kW。
2.1.2 采煤机型号及其主要技术参数
据对采煤机采高、滚筒直径、截深、功率等的分析，结合当前国内主要采煤机应用情况，在充分考虑祥升煤矿生产地质条件和现有采煤机使用情况的基础上，综合确定3号、6号煤层采用MG300/700-WD型采煤机，8号、9号煤层采用MG200/456-WD型采煤机，其主要技术参数见表1。
表1 各可采煤层所用采煤机的技术特征表
型号 采高/m 截深/mm 滚筒直径/m 牵引力/kN 牵引速度/(m•min-1) 装机功率/kW 质量/t
MG300/700-WD 1.6～3.6 800 1.40 520 0-8.2-11 700 41
MG200/456-WD 1.2～2.2 800 1.15 440 0-6-12 456 23
不明白标黄处数字范围的表示方式，请作者核实
2.2 液压支架
2.2.1 支架支护强度
按6～8倍采高岩石自重进行支架强度计算，3号煤层采高取2.76 m，6号煤层采高取2.31 m，8号、9号煤层采高取1.6 m，顶板岩石容重取26 kN/m3。由此计算，3号煤层支架支护强度不应小于0.57 MPa；6号煤层支架支护强度不应小于0.48 MPa；8号、9号煤层支架支护强度不应小于0.33 MPa。
2.2.2 支架主要参数
通过支护强度计算，充分利用矿井现有液压支架，节约了矿井投资。综合确定3号、6号煤层利用已有的ZZ4800/17/35型液压支架和ZZG4800/17/35型过渡支架；8号、9号煤层选用ZY4000/10.5/23型液压支架和ZYG4400/12/26型过渡支架，其主要参数如表2所示。
表2 各可采煤层液压支架技术特征表
型号 支架高度/mm 支架中心距/mm 支架宽度/mm 工作阻力/kN 支架初撑力/kN 泵站压力/MPa 支护强度/MPa 质量/t
ZZ4800/17/35 1 700～3 500 1 500 1 430 4 800 3 958 31.5 0.77 17
ZY4000/10.5/23 1 050～2 300 1 500 1 430 4 000 3 359 310.5 0.483～0.637 12
2.3 刮板输送机
在矿井综采工作面设备选型时，采煤机、液压支架和刮板输送机必须相互配套，综合考虑它们之间的适应性，在设备尺寸、功率等方面必须匹配，并充分利用矿井现有设备，以提高矿井经济效益。根据矿井工作面设计长度和采煤机选型情况，工作面刮板输送机采用矿井现有的1部SGZ764/320型可弯曲刮板输送机，主要技术参数见表3。
表3 工作面刮板输送机技术特征表
型号 铺设长度/m 输送能力/(t•h-1) 刮板链速/(m•s-1) 中部槽
(长×宽×高)/(mm) 电机功率/kW 电压等级/V
SGZ764/320 150 700 1.1 1 500×764×300 160×2 1 140
2.4 转载机和破碎机
在实际工作中，不仅要考虑转载机和破碎机的工作面生产能力、煤层硬度等，还需与工作面刮板输送机和顺槽皮带相匹配。为此，上组煤3号、6号、8号、9号煤层工作面利用已有1部SZZ764/200型刮板转载机。破碎机利用已有的PLM1500型破碎机，过煤能力1 500 t/h，电机功率160 kW。装载机和破碎机的技术参数如表4和5所示。
表4 工作面转载机技术特征表
型号 长度/m 输送能力/(t•h-1) 刮板链速/(m•s-1) 中部槽
（长×宽×高）/mm 电动机 行走方式
型号 功率/kW 电压/V
SZZ764/200 45 1 000 1.30 1500×764×222 YBSS-200 200 1 140 骑带
表5 破碎机技术特征
型号 破碎能力
/(t•h-1) 最大输入块度
/mm 最大输出块度
/mm 电动机功率
/kW 外形尺寸
（长×宽×高）/mm
PLM1500 1 500 780×800 300 160 3 540×1 930×1 727
2.5 顺槽可伸缩带式输送机
顺槽可伸缩带式输送机需满足工作面最大生产能力。根据以上设备选型，确定利用已有的1部DSJ100/90/3×200型可伸缩胶带输送机，其技术特征见表6。
表6 可伸缩带式输送机技术特征表
型号 输送能力/(t•h-1) 输送长度/m 带速/(m•s-1) 带宽/mm 电机功率/kW 电压等级/V
DSJ100/90/3×200 900 800 3.15 1 000 3×200 660/1 140
2.6 乳化液泵站和喷雾泵站
据上述设备选型，确定利用已有的BRW400/31.5k型乳化液泵2个，配RX-315/25型乳化液箱1个组成泵站，其额定压力为31.5 MPa，额定流量为400 L/min。
根据《煤矿作业场所职业病危害防治规定》，工作面除尘额定喷雾泵压力应≥8 MPa，确定利用已有一套BPW315/10型喷雾泵站，额定压力10 MPa。
3 结语
综采工作面设备选型要充分考虑煤层赋存特点、设备配套情况和矿井生产管理水平，特别是对于资源整合矿井，上行煤层群开采来说，由于矿井经过小煤窑开采破坏，各煤层可布置工作面数量有限，在充分利用矿井现有设备的基础上，需考虑所选设备的适应性和匹配性，充分发挥工作面的设备效能，实现设备的可持续利用，提升矿井经济效益。
参考文献：
[1] 张彩翔.急倾斜煤层水平分段短壁工作面设备选型[J].煤，2018(4):52-53.
[2] 李小杰.某煤矿综采工作面设备选型[J].机械管理开发，2018(3):41-43.
[3] 郝学斌.不稳定薄煤层综采工作面设备选型[J].能源与节能，2015(8):134-135.
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