大采高开采工作面设备选型及其适应条件分析

1、大采高开采工作面设备选型及其适应条件分析1 概述1.1 我国煤炭资源状况我国缓倾斜厚煤层煤炭产量占总产量的 40 以上，很多矿区赋存有 3.5 m 5.0 m 厚的煤层且均为主采煤层。 大采高 综采是对 3.5 m 5.0 m 厚的煤层一次采全高。对于煤层倾角小于 3O°的厚煤层、采出的煤炭含矸率低、瓦斯涌出量小等优点；与采高小于3.5 m 的分层综采相比，具有采面生产能力大和巷道布置简化、回采工效和煤炭资源回收率高、设备搬家倒面次数少和节约假顶材料等优点。因此，大采高 综采是 3.5 m 5.0 m 厚煤层综采的主要发展方向之一。我国厚煤层资源丰富，厚煤层开采在保障煤炭生产供应能力

2、中占有重要地位。厚煤层高效综采是实现高产高效矿井的主要技术途径之一。目前我国年产600万 1 000万 t 具有国际领先技术水平的高产高效矿井和综采工作面都是在厚煤层开采条件下实现的。厚煤层大采高综采成套设备的研制开发包含着一系列的先进技术，技术含量高，研制难度大。1.2 我国大采高 综采技术与装备现状为适应我国煤矿综采机械化的发展，国内综采设备科研设计和制造企业已研制开发出具有较先进技术水平的大功率电牵引采煤机、重型刮板输送机、电液控制强力液压支架和多点驱动大运力带式输送机。配套设备的生产能力达到 1 500 2 500t h，在适宜的煤层和矿井条件下，综采工作面可实现年产300万 t 以上

3、。目前，天地科技股份有限公司成功研制的MG750 1815一 GWD 型交流电牵引采煤机，总装机功率达到1 815 kW ；鸡西煤矿机械有限公司研制成功的MG800 2040一 WD 型电牵引采煤机，总装机功率达到 2 040 kW ；西安煤矿机械厂研制成功的MG750 1910一 WD 型和 MG900 2210一 WD 型交流电牵引采煤机，总装机功率分别达到 1 910 kW 和 2 210 kW 。张家口煤矿机械制造公司、西北奔牛集团公司研制成功的SGZ1200 1575型刮板输送机，输送能力最大达到2 500 t h，总功率达到l575 kW 。我国近期研制成功了 ZY8800 26

4、50型两柱掩护式液压支架、 ZZ9900 20 45四柱支撑掩护液压支架。郑州煤机厂为晋城研制成功 ZY9400 28 62型两柱掩护式液压支架，整体结构强度高，调高范围3 6 m，支护高度最大可达到 6 2 m，工作阻力 9 4 MN ，立柱缸径 380 mm ，采用电液控制技术，寿命实验达5万次以上。我国新研制开发的新型大采高 综采装备技术参数已经接近国外先进水平，综采工作面年产能力达到300万 t 以上。我国综采设备设计制造、检测虽已有一定基础，但限于目前研究设计、制造水平和国内高强度优质材料供应等基础条件，大采高综采设备仍不能满足厚煤层高产高效综采生产要求，近年来新研制开发的综采设备在

5、技术性能、工作可靠性和使用寿命方面仍和国际先进水平有明显差距。我国创造综采年产世界纪录的神华、充矿等煤炭企业的高端综采装备目前仍然以引进为主。1.3 大采高 综采技术与装备发展趋势厚煤层一次采全高高效综采技术是世界煤炭井工生产技术主要竞争领域。随着矿井大规模集中化生产的发展，大功率、高性能的设备是必不可少的。大采高 综采装备的研制要坚持 3个方面的发展方向：装备大型化、配套化、机械化程度高；装备无轨化、液压化、自动化 程度高；装备技术性能成熟，可靠性高。(1)采煤机装机功率提高到 2 MW 左右，其中单台截割功率达到 750 kW 以上，牵引速度提高至 25 m min 以上，牵引力达 800

6、 kN 以上。产品元部件的可靠性要有大幅度的提高。广泛采用新技术工艺，提高检测控制水平，如采煤机自动调高技术、采煤机在工作面位置传输与确定技术、温度控制与检测技术、故障诊断技术、高效灭尘技术等。(2)带式输送机向大型化、高运输能力、高可靠性方向发展。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势。输送机的输送量要提高到3 000 4 000 t h，带速提高至 6 m s，对于可伸缩带式输送机输送长度要加长至6 km以上，对于钢绳芯强力带式输送机须加长至5 km以上，单机驱动功率要达到1.01.5 MW ，输送带抗拉强度达到6 kN mm ( 钢绳芯 )和3 kN mm (整芯 )。还要不

7、断开发研究新的技术和元部件，如高性能可控软起动技术、动态分析与监控技术、高效贮带装置、快速自移机尾、高速托辊等，使带式输送机的性能得到进一步提高。(3)研制 大采高 强力液压支架，对其架型参数、结构适应性、设计方法、高强材料、配套元部件和制造工艺等关键技术进行攻关，解决电液控制系统与支架配套适应性问题，全面提升国产液压支架技术水平，使其主要性能和可靠性指标达到国外同类产品的先进水平，实现高端液压支架国产化。(4)发展工作面生产工艺优化与自动控制技术。自动化控制是世界高产高效工作面的基本特征和主要发展方向之一。针对 4 6 m 厚煤层赋存条件和高产高效开采要求，研究综采工作面作业方式和配套工艺，

8、研制液压支架的自动化控制系统，提高移架速度，优化采煤机作业方式和采煤机自动控制方式，开发与生产工艺相适应的工作面设备全自动控制系统，提高综采工作面的全面自动化 水平。2 大采高 开采工作面的设备选型与配套下面结合寺河矿长壁大采高 与配套的实际经验进行说明。寺河矿是国家计委批准的“九五 ”重点建设工程之一，是由晋城无烟煤矿业集团有限责任公司投资建设的特大型矿井，设计年产原煤400万 t。通过充分调研国内几个大型矿井和国外高产高效矿井大采高 综采设备及其使用情况，根据寺河矿井条件，经过选型计算，拟采用长壁大采高 综采，装备世界先进水平的大功率高可靠性设备，以加大开采强度，提高规模效益，建设新型的高

9、产高效现代化矿井。2.1 综采工作面设备的选型配套原则从高产高效、一井一面、集中生产的综采发展趋势要求出发，增大工作面设计长度，加大截深，选用能切割硬煤的大功率采煤机组，提高割煤速度，相应地提高液压支架的移架速度，与大运量、高强度的工作面输送机的相匹配，运输巷道也必须采用长距离、大运量的带式输送机。从设备技术性能要求出发，所选综采机械设备必须是技术先进、性能优良、可靠性高，同时各设备间要相互配套性好，保持采运平衡，最大限度地发挥综采优势。2.2 采煤机的选取寺河矿井设计以一个长壁综采工作面和2个连采工作面保证年产 400万 t 的生产能力。考虑一定的富裕系数，综采工作面日产量应在11000t

10、以上。根据日产量要求，平均日循环数应为 8个。据有关资料统计，国外高产高效工作面开机率一般在 70 以上，最高达95。国内高产高效工作面一般在 40 45。取开机率为55 ，确定采煤机的牵引速度为 4.88 m min ，工作面的最大牵引速度应为6.83 m min 。采煤机的实际截煤速度应达到6 7 m min ，空载时要求其速度不小于 12 m min ，以减少辅助工作时间。采煤机的功率 1477.4 1723.6 kW ，厚煤层 大采高 采煤机总功率一般应在 1700 1800 kW 。寺河矿区煤质较硬，煤层普氏系数 f=4 左右。工作面超前压力显现较明显，在采煤过程中易出现片帮现象。结

11、合工作面地质情况，选用德国艾柯夫公司的 Sl5oo 型交流电牵引采煤机，采煤机的具体技术参数如下： 生产能力 t ·h-1 ( 以12 m min 牵引时 ) 4000 最小采高 m 2.7 最大采高 m 5.2 滚筒直径 mm 2700 滚筒截深 mm 865 卧底量 mm 640 切割硬度 l0 截割功率 kW 2×750 冷却方式 水冷 牵引方式 齿轨式无链交流电牵引 牵引速度 m·min-1 0 31 8 牵引力 kN 734 牵引功率 kw 2×90液压泵电机功率kw 35 总装机功率kw (不包括破碎机)1715 质量 t 882.3 工作面

12、可弯曲刮板输送机的选取采煤机的实际生产能力比理论生产能力低得多，特别是受设备开机率和和液压支架移架速度、刮板机生产能力等影响和高瓦斯矿井瓦斯涌出量及通风条件制约，牵引速度必然受限制。因此刮板输送机输送能力应达到2500 t h。根据要求选择德国DBT 公司 PF41132工作面刮板输送机及转载机，其主要技术参数如下：运输能力 t ·h-1 2500电机功率 kw 2×700 供电电压 V 3300 中部槽尺寸 mm× mm× mm 1750×988×284 链条尺寸 mm 42× 146传输控制 CST 可控传输，内置式 机

13、尾链张紧行程 mm 500 链形式 双中链 链中心距 mm 165 链速 m·s-1 1.28 刮板间距 mm 876 卸载方式交叉侧卸冷却方式水冷 主机质量 t550 输送机的CST 的驱动控制有半自动和全自动2种方式，由一台PROTEC 电脑连接到每一台驱动部，用于控制安装在减速器内的CST 离合器，并监测压力、温度、转速、油位等参数， CST 在电脑控制下在15 s 内软起动。在全自动方式下，可通过小型控制站监视电机功率等，实现载荷均匀分布和卡链过载保护等，遇冲击载荷时离合器分离。数据扫描器能处理l7 种不同的电子信息，并可在主电脑上查找到这些信息，具有故障诊断功能。输送机机尾

14、链的液压自动张紧控制，由带有微处理器的PM4 系统控制。通过输入电机电流、紧链千斤顶行程、千斤顶单向阀的压力，通过软件控制算法来控制液压缸，自动调节链的张紧。2.4 转载机与破碎机的选取转载机应具有高强度且与带式输送机尾能够整体自移，因此，选择DBT公司PF41332转载机，技术参数如下：运输能力t ·h-1 2750电机功率kw315 供 电 电 V 1140 中 部 槽 尺 寸 mm× mm× mm 1500×1188×284 链速 m·s -1 1.54 链中心距 mm 330 链条规格 mm 34×126刮板间距 /

15、 mm 756 长度 m 27.5 主机质 量 t ( 不 包 括 破 碎 机 ) 72 冷 却 方 式水 冷配 套 机 尾MATILDA带式输送机机尾有效推移行程m 3.5 长度 m11.6 宽度 m 2.9 行走机尾质量t 20 根据晋城煤作为煤化工能源的要求，块率要高，因此要选用滚筒形式为截齿式，截齿 (座 )强度高、数量少，以减少块率损失，悬垂高度可调节，溜槽底板应具有足够强度。根据这些需求，选择DBT公司的WB1418 破碎机，技术参数如下：运输能力t ·h-1 3000供电电/V 1140功率 kw 315破碎形式截齿式 可截割煤硬度8 入料口尺寸mm× mm

16、1700×900出料块度mm× mm 250×450 喷雾方式 喷水式 破碎轮锤顶圆直径 mm l460 破碎腔中板厚 mm 60 质量 t ( 不包括电机 ) l9 破碎机带有湿式除尘装置，由 22 kW 液压马达驱动轴向通风机，可实现程序控制，起动破碎机前先开起集尘装置保证集尘效果。2.5 液压支架的选取(1)液压支架是综采工作面最重要的设备之一，从目前世界先进采煤国家长壁工作面中的液压支架看，液压支架基本以掩护式为主，约占全部架型的96 ，且有向两柱式发展的明显趋势。美国1994年有 80个长壁工作面，使用两柱掩护式支架73套，占 91.25，是美国长壁工作

17、面使用的主要架型，支架工作阻力大部分在7 000 8000 kN ，最大的两柱掩护式支架工作阻力达到9800 kN 。寺河矿井煤层赋存条件及顶底板条件与美国相类似，借鉴国外生产高产高效工作面经验，结合我国架型选择要求，工作面液压支架采用掩护式。支架的顶梁要求采用整体钢性结构。不使用铰接顶梁，支架在要求的工作高度下应能保证支架的整体稳定性，应设护帮板，前探梁带一级护帮板，支架底座采用带有提座千斤顶的刚性底座。(2)操作方式的选择液压支架技术的重大突破当属电液控制系统，采用了电子控制的先导阀，先进可靠的压力和位移传感技术，灵活自由编程的微处理技术和红外遥感技术等现代科技成果，可实现成组移架、推溜，

18、使液压支架的动作自动连续进行，移架速度提高，移架循环时间可达到68 S。支架的电液控制系统应接收采煤机的位置信号，实现与采煤机的联动。并可将工作面支架工作状况图形及数据及采煤机的部分数据传输至地面。美国1994年共有 80个工作面其中70个工作面是电液控制支架工作面，占87 5。澳大利亚采用电液控制的工作面也占大多数。总之，支架应具有结构简单，控制先进可靠，操作简单，便于维修等特点。(3)支架支撑高度的确定。最大高度：式中： 煤层最大采高 ，取 5.2 m； 伪顶或浮煤冒落厚度，一般取200 300mm。 最小高度： 式中： 开采高度，取 2.9 m； 顶板最大下沉量，一般取 200 mm；

19、支架移架所需最小降架量，取50mm ； 浮煤厚度，按50 mm 估算。(4)支架支护强度的计算。根据支架支护强度的估算法取110t/m3, 即 1.1MPa. 式中： N 支架载荷相当采高岩重的倍数。中等稳定顶板以下取5.0m； l 顶板岩石密度，取N=6 8；h 采高，取2.57 t m 。(5)支架工作阻力反映了支架在工作过程中所需承受的顶板载荷。而顶板载荷与煤层厚度近似成直线关系增长，以此来确定支架的工作阻力为：= 式中： F 支架的支护面积，取8.16 m2。根据计算确定液压支架的技术参数如下： 支架高度 mm 2250 4500，2550 5500 支架宽度mm 1610 1850

20、通风面积 m2 17， 20 起底油缸推拉力kN 387 泵站压力 MPa 31.5 35.7 立柱油缸直径 mm 345， 325 立柱活塞压力 kN 4900 初撑力 kN 5890 平衡油缸推力 kN 1150 平衡油缸拉力 kN 600 工作阻力 kN2×4139 顶梁长度 mm ( 中间架 ) 3945 立柱中心距 mm 900 平均对地比压 MPa 2.51 底座面积 m2 3.4132 移架力 kN560 推溜力kN 310 支护强度MPa 1.1 端部载荷kN1640 电液系统 PM4 主机 MCU 架中心距 mm 1756 支架质量 t ( ±2.5 )2

21、7.5 液压支架的 PM4 电液控制系统，配备有显示屏幕和键盘，可以操作 22个功能，简化了目前液压支架所需的全部功能的操作。每台支架的PM4(SCV) 的屏幕上都可显示出工作面自动进行的全部功能。并可发出声响报警信号，故障查询方便快捷。实用性、功能性极强。防腐、防水，抗振动、冲击，具有很高的可靠性。任意编程的控制系统软件。模块式设计的软件易于在采矿条件改变时优化液压支架的功能。 在工作面的运输巷和地面的控制室安装主控台 (MCU) ，可监测液压系统中每台支架立柱压力变化，显示支架动作及工作面支架、输送机、采煤机位置工作状态的可示图，监测压力、监视传感器状况、修改参数，提供维修依据。通过采煤机

22、红外发射与支架上红外线接收确定采煤机位置和采集主要数据。可以实时地把所有信息传输给工作面运输巷MCU ，并通过工作面运输巷主机与地面计算机联网，将信息传输给地面控制室的操作人员和管理人员，最大限度地提高长壁工作面系统的功能。可在地质条件允许情况下实现工作面的全自动化 。(6)首采工作面共设计配套了130个支架，其中端头架、过渡架共 15架，支撑高度2.25 4.5m；中间架 115架，支撑高度 2.55 5.5 m；每个支架由一个带微处理器的 PM4 服务器和螺纹式驱动器和若干传感器组成。每 8个 PM4 提供一个电源，工作 面 运输巷安装 有 一个主 PM4 服 务器和一个Windows操作

23、界面的主计算机MCU ，通过快速插头连接线组成整个工作面PM4电液控制系统。2.6 乳化液泵的选型及液箱配置乳化液泵的压力要满足初撑力和千斤顶所需最大推力的要求，流量要满足每架(组 )在移动循环中所需的动作的立柱和千斤顶的最大流量，同时要满足支架追机速度要求。控制方面要求随支架载荷变化，根据系统压力自动调节开启泵的台数，能根据对液位自动控制补水，具有乳化液自动配液装置，并对高液位、乳化液出口压力、泵润滑油压力进行检测和保护。依据原则，选择德国豪森科公司的EHP一 3K200 型泵和液箱。具体技术参数如下：压力MPa31.5 35.7流量L·min-1 309 柱塞数量个3 电机功率k

24、w 200 电压 / V 1140 乳化液泵台数台4(3台工作， 1台备用) 质量 kg 1200 乳化液箱 不锈钢 有效容积 L 2500 储液箱 L 20002.7 采煤机喷雾冷却泵根据艾柯夫SLS00采煤机水冷及喷雾系统水流量510 L min ，压力 4 l0 MPa 的要求，选择德国豪森科公司生产的 EHP 一3K125 型两泵 (一用一备 )一箱，其技术参数如下：压力 MPa 13.2 流量 L·min -1 516 电机功率 kw 125 电压 V 1140 质量 kg 1500 水箱容量 / L 2200 预加压泵 N45 3G 功率 kW 7.5 电压 V 1140

25、 压力 MPa 0.4 流量 L·三“机 ”冷却泵 工作面输送机、转载机和破碎机的 4 个驱动电机减速装置均采用水冷却方式，其压力在3.5MPa，流量总和为90 L min 。因此，只需配套无锡生产WPZ 一 220 5.5 冷却泵，将静压水提高到3MPa 供给 “三机 ”。 “三机 ”冷却水采用电磁阀控制开启，并串有流量计，只有通水冷却正常后方可按顺序起动“三机 ”，停机后自动关闭水阀。2.8 供电系统及设备的选取根据工作面设备的装机容量大(4707.5kW) ，走向长度2000 3000 m、主要设备采煤机和运输机单机功率大的特点，为提高工作面供电质量，降低起动和正常电压损失，采

26、用了 3.3 kV 供电，其余设备采用1140 V 供电，盘区采用6kV 供电。工作面电气设备选用法国赛特公司生产的2台TEK1534 2000 6 3.45负荷中心，低压侧4组合，分别供SLS00采煤机和工作面刮板输送机；2台 TS1281 1000061.2负荷中心 (低压侧 8组合 )分别供转载、破碎机、其它辅助设备和乳化液泵和喷雾冷却泵。该负荷中心的特点是集成度高、体积小、微机保护、功能齐全，控制方式灵活，电缆连接采用快速接头，方便快捷。其具体技术参数特征及配置见表 6。 表 6 工作面电器设备技术参数该负荷中心高压侧采用ABB公司真空断路器，具有短路、过负荷保护，能实现风电、瓦斯电闭

27、锁，当工作面回风流瓦斯超限时，通过负荷中心高压侧本安腔内CH 急停回路切断综采工作面的一切非本安电源。低压侧真空开关为模块式“提箱 ”，每一个模块带有一个电气控制的换向开关，真空开关采用先进的零点分断技术，断流容量大，可替代真空断路器功能。微机支持的显示单元。可显示运行及故障信息，具有故障诊断、存储记忆功能，通过显示单元上的键盘分3级 (电工、工程师、管理者菜单)进行保护各种参数和运行方式的设定。除具有过流短路、相不平衡、漏电闭锁外，还具有快速漏电保护和先导监视保护及电机温度保护，在3300 V 低压开关中有绝缘监测保护。2.9 巷道带式输送机的选取随着高产高效矿井的出现，原有带式输送机无论主

28、参数还是运行性能都不能满足要求，国外已向长距离、大运量、大功率、大型化方向发展。据有关资料介绍，国外35 Mt a 高产高效矿井，带式输送机主参数一般为：运距2000 3000 m，带速为 3.5 4 m s，输送量 2 5003 000 t h，驱动功率为 1200 2000 kw 。对于长距离、大运量、高速度的带式输送机，必须有足够的起动时间，使起动加速度保持在允许范围内。因此应优先采用CST 可控传输软起动控制。另外，为适应快速推进需要，可伸缩带式输送机尾必须能快速自移。经分析对比选择了澳大利亚ACE公司的带式输送机，其主要技术参数如下：输送t t·h -12500铺设长度m

29、2000 提升高度m 70带速m·s -1 3.5驱动滚筒 mm 一级 1000×1600二级 1032×1600卸载滚筒 mm 900×1600拉紧滚筒mm 6个 630 带宽 mm1400驱动方式多点驱动驱动功率kw2×400功率分配：=1： 1托辊/mm152驱动装置形式CST? 0? 2软启动+逆止器 拉紧电机kW 30 （液压自动张紧控制）卷带电机 kW 22（液压）输送机主机采用PLC 控制 CST 软启动及外围设备控制输送带的液压自动张紧，并有汉化的防爆中文界面， LCD 显示屏人机界面友好。实现了对CST 驱动离合器、拉紧绞车、

30、冷却油泵、通风机、制动闸及带式输送机运行状态及运行参数的监控与监测。2.10监测监控系统的选取先进的长壁工作面装备必须有完善的监测监控系统。工作面共装备了工作面三机： PROMOS 监测监控系统、乳化液泵的 PROMOS 监测监控系统和工作面运输巷带式输送机的监测监控 PROMOS 保护系统。工作面三机 PROMOS 监控系统通过编程可实现控制开启三机冷却水控制阀并监测冷却水流量正常后，做到有水后顺序开启破碎机、转载机和工作面输送机和 “无水 ”停机，并在开启破碎机时同时开启除尘风机，并对转载机紧链和工作面刮板输送机机头、机尾紧链和CST 离合器故障进行监测和保护，停机闭锁工作面沿途设备急停闭

31、锁开关。 乳化液泵站的 PROMOS 控制系统可根据液压支架的载荷情况，采集到系统输出压力信号自动控制开启泵的台数，可根据编程轮流选择做为主泵，对乳化液泵喷雾泵的轴承润滑等，液箱液位等进行保护。带式输送机的PROMOS 控制系统具有开车预警，故障报警和机头、尾、中间语言通信和急停闭锁功能。并具备堆煤、低速、打滑、烟雾、跑偏和纵撕等保护功能。LCD 显示屏可显示设备运行状态和故障的位置、性质，具有较强的自诊断功能和完善的保护。PROMOS 监控系统对提高工作面 自动化 水平起到了十分重要的作用。3 适应条件分析3.1合理采高的确定厚煤层一次采全厚综采采高并非愈大愈好，采高大小必须与煤层地质条件、

32、目前的综采设备技术水平及采煤工艺各环节的配套能力相适应。目前我国综采工作面的采高存在着一个合理的取值范围。实践证明，当加大工作面的采高时，工作面顶板压力随之增大，煤壁前方支承应力集中程度亦随之增大，从而加剧工作面煤壁片帮和冒顶。相似材料模拟实验的结果表明：采高越大， T 作面开采后上覆岩层运动范围也越大。当采高大于 5.5 m 后，上覆岩层折断的厚度将超过 100 m，岩梁的折断步距、折断岩梁运动的自由空间均较大，此时工作面支架将承受岩梁大规模运动引起的动载荷和较大的偏心载荷，从而影响到支架的稳定性，使支架、围岩关系恶化，同时由于设备进一步趋向大型化。复杂化，维护梁和管理难度进一步增加；设备机

33、动性变差，对变化的作面地质条件适应性低；推进度降低，顶板管理更加困难；煤壁片帮加剧，工作面冒顶的机会增加。 定性的说，从综采最低可采高度到最佳采高，产量与采高成正比；从最佳高度到最大采高 ，产量与采高成反比。据统计，采高 3.03.5 m 单产最高。采高从 3 m 左右提高到 4.5 5.0 m，几乎等于从最佳采高提高到综采一次采全高的合理可采极限 (放顶煤另当别论 )。所以，设计采高以小于5.5 m 为好。另外，通过实测片帮深度c 与采高h 之间的回归分析得到两者的定量关系，并据此对比分析知，当采高 h=3.33.85 m 时，片帮深度c 随采高 h 增大而增大，大于3.85 m 后片帮深度

34、变化不大而c 趋于稳定，故确定合理采高应大于 3.85 m。因此，设计采高应处于3.85 5.5 m。3.2工作面长度及推进度工作面的产量和效率是随着工作面长度的增加而提高，加大工作面长度不仅减少了准备和回采的工程量，而且也相对减少了端头、进刀等辅助作业时问。而提高工作面推进度，减少搬家倒面次数，就为工作面连续稳产高产创造了条件，有条件的矿井要适当加长工作面长度和采区走向长度。一般工作面长度应达到200 m，部分条件好的工作面长度可随着工作面输送机铺设长度的增加，逐步达到250 300m。但工作面长度和推进长度并非越长越好。随着工作面长度的加长，推进度减少，循环率降低，输送机的链条质量也增大，

35、降低了动力效率，故障也会增多；同时会导致运输、巷道维护、通风等费用增加，吨煤成本提高。为此，在确定工作面参数时本着技术上可行，经济上合理的原则，借助计算机进行优化分析，优化结果工作面长度在 230270 m，年推进长度2400 m 左右比较优越。3.3存在问题煤壁片帮的影响因素1) 煤层节理裂隙等弱面分布及地质破碎带。当综采工作面推至断层影响带和煤岩松软带时，经常会发生煤壁片帮。因工作面采高大，煤壁对地质构造特别敏感，如遇落差较大的斜交断层，会诱发大面积片帮，倾斜断层危害更大。2) 煤壁处的支承压力。当受上部煤层的煤柱影响和在老顶来压期间都能引起支撑乐力增高，进而煤壁片帮成为松塌区，支撑压力载

36、荷向深部转移，支承压力越高，松塌区越宽。3) 综采工作面管理及操作。如支架初撑力和工作阻力过低或采高过大，使支架不能有效接顶；移架不及时，或移架时降柱过多；工作面工程质量差，支架挤、倒或间距过大，移不动仍盲目降柱；设备事故频繁，工作面推进过慢，顶板压力对工作面煤壁作用时间充分，最终导致片帮。4) 此外老顶来压、工作面推进方向、仰俯斜角度、煤壁暴露时间、顶梁接顶程度等都对工作面片帮有很大影响。防治煤壁片帮的措施煤壁片帮及由此引起的冒顶的治理，可以从机械装置及采矿技术两方面采取措施。1) 改进顶梁端部结构，加装防片帮板。使用护帮板并靠近煤壁时煤壁片帮会减少；没有护帮支护下的片帮几率约为有支护的 3

37、倍。在机组割煤移架后，立即打开护帮板护帮。在机组割煤前，提前于采煤机1 2架才将护帮板收起，使工作面煤壁始终在护帮板支撑下。为了在片静隋况下护帮板仍能支撑煤壁，要改进其两端结构，将护帮装置安设在伸缩梁以至具有二级护帮装置。2) 提高支架的实际初撑力和工作阻力。尽可能提高泵站的供液压力或选择高乐泵站32 35 MPa 的供液系统；安设压力指示器，正确操作移架后支柱；采用初撑力保持阀提高实际初撑力。3) 工作面通过煤岩破碎带或老顶来压时加固煤壁，提高其整体强度。如煤壁成大块状片落，有一定的自稳能力时，可用木锚杆锚同煤壁；当煤岩都很破碎、松软时，应考虑用化学方法加固煤岩。4) 改进同采工艺和操作技术

38、。 采用及时移架结构 (先拉架后推输送机 ) ，使支架顶梁顶住煤壁，采煤机只采底刀，如留有粘顶煤，可利用支架顶梁铲落； 工作面出现局部的片帮和大采高 支架歪倒、陷底、挤架等现象，应及时调整； 当遇松软煤体和破碎顶板岩层时，截深要减少为 0.3 0.4 m，并提高牵引速度，以加快推进； 采用台阶割煤法，采煤机从输送机头向机尾割煤时仅割顶煤，留1.2 m 高的台阶护帮，并及时移架，用护帮板将煤壁护好，当采煤机返刀割煤时护帮板不动，随采煤机割底煤后跟机推输送机； 操作液压支架要实行擦顶带压移架，防止液压降低，影响拉架力和拉架速度； 严格工程质量，防止采高超限，支架超高，搞好设备维修，防止片帮冒顶和设

39、备故障交替出现。5) 在设计工作面应避开上覆煤层遗留煤柱对工作面造成集中压力；工作面推进方向上煤层节理应倾向煤壁，俯斜开采，避免仰斜开采。6) 应注意两端支护技术及三机配套。3.4 大采高 支架的防倒和防滑我国 大采高 综采面液压支架稳定性事故率平均高达6 10以上，远比采高小于3.5 m 的综采面严重，并已制约了 大采高 综采高产高效潜力的发挥及其推广。大采高 液压支架倾倒特征支架倾倒受众多复杂因素的影响。倾倒角为立柱沿倾向偏离采面底板法线方向的角度，向下倾倒为正，向上倾倒为负。相对于一般采高支架来说，大采高 液压支架高度大、侧向空间活动性大和自身稳定性差，导致生产中易出现支架倾倒问题。底板的倾角在 1O