厚煤层分层综采设备配套问题研究-

1、收稿日期:2002-05-31 基金项目:河南省科技攻关项目(项目编号981150118 作者简介:翟新献(1963-,男,河南偃师人,副教授,硕士,从事采矿工程的教学和科研工作。 特约专稿 厚煤层分层综采设备配套问题研究 翟新献1,董双喜2,卢廷奇3,岑奕3 (1.焦作工学院,河南焦作454000;2.平顶山煤业集团公司一矿,河南平顶山467000;3.右江矿务局, 广西田东531501 摘要:结合分层开采的特点,提出了分层综采工作面设备配套、设备选型原则,阐明了分层开采对液压支 架的要求和液压支架的发展方向。最后总结了平煤一矿在高产高效矿井建设中,逐渐形成的经济型分层 综采工作面设备配套方

2、案。 关键词:厚煤层;分层综采;设备配套 中图分类号:TD355+4文献标识码:A文章编号:1005-2798(200204-0005-02 平煤一矿自1975年开始使用综采以来,在使用 过程中经历了一段艰难的道路,但在近三十年的发 展历程中,也取得了一些成绩,其中综采四队利用原 苏联支架于1984年年产超过百万吨,综采五队利用 国产支架分别于1987年1991年连续5 a创出年 产百万吨;综采三队自1991年起,连续10 a达到或 超过年产百万吨的高产纪录,一直保持煤炭工业创 水平的综采队,并在1998年创出年产201万t的矿 井最好记录,最高单产达到205万t/月,技术经济 指标达到国内外

3、先进水平。 随着分层综采开采机械化程度的发展,矿井生 产技术经济面貌发生了很大变化,矿井采煤机械化 程度逐年提高,1987年达到9162 %,1988年被煤 炭工业部首批命名为“现代化矿井”,1994年1996 年连续3 a成为煤炭工业“部级高产高效矿井”。 1分层综采工作面设备配套与选型 11分层综采工作面设备配套 分层综采工作面设备配套受多种因素影响,要 实现各设备之间的最佳优化组合,使工作面取得最 佳的经济技术效果,设备配套应符合二个基本原则: 依据矿井开采设计中采煤工作面年设计能力作为 设备配套的第一原则。随着技术进步,分层综采工 作面生产能力将不断提高,应把近期设计能力与中 长期目标

4、有机结合起来。遵循矿井开采设计中设 备投资费用原则。当由于市场变化和其它原因造成 投资明显不足时,应争取投资决不能降低设备配套 档次,迁就凑合。 分层综采工作面“三机”(采煤机、刮板输送机和 液压支架,是整套综采设备的重点,“三机”配套是 整套综采设备的核心。采煤机依靠刮板输送机导向 割煤,刮板输送机依靠液压支架为支点推移,液压支 架又依靠输送机支承前移,因此要求“三机”在横断 面尺寸、设备性能、设备生产能力之间相互匹配,实 现分层综采工作面的最大生产能力和安全生 产1,2。 12分层综采工作面设备选型 分层综采工作面设备选型时,对采煤机、刮板输 送机没有特殊要求,选型的重点是液压支架,对顶分

5、 层及中、下分层开采时,支架各有不同的要求。 (1液压支架选型的基本原则。液压支架 吨位合理:支架的重量应控制在矿井辅助运输设备 的运输能力范围内。液压支架的重量如果太重,超 过了矿井辅助运输设备的能力,支架需要解体运输, 耗费大量的人力和物力,所以支架尽可能降低重量, 必要时采用高强度材料。支架的运输高度尽可能 小:支架的最小高度通常就是其运输高度。支架高 度低,重心低,装车平稳,对运输巷道的高度没有特 殊要求,生产矿井,对于井下主要巷道、风门等尺寸 已经定型,在不需要改造的情况下,能够满足支架运 输的要求。支架的支撑高度有较大的变化范围: 液压支架高度伸缩性大,能够适应的采高范围就大, 5

6、煤第11卷第4期液压支架不但能够满足不同采高工作面支护的需 要,而且也能适应断层、煤厚变化条件下开采的需 要。支架结构有较强的适应性:在支架设计时,应 满足矿井不同地质条件下对支架结构要求,使支架 尽可能适应顶分层,中、下分层和单一煤层开采的需 要。 (2顶分层开采对液压支架的要求。由于 顶分层工作面顶板为岩石,所以顶分层开采对液压 支架支护强度的要求比下分层大,可根据矿压实测 或根据顶板类型估算确定支架的支护强度。如果老 顶周期来压显现明显,立柱和平衡千斤顶的安全阀 要采用中流量或大流量,否则支架卸、让压速度较 小,造成支架构件的损坏。顶分层工作面底板为 煤层,属于软底板,所以支架底座前端对

7、底板比压越 小越好,可以防止支架扎底。顶分层开采瓦斯涌 出量较下分层大,所以较大的通风量要求工作面支 架应有较大的通风断面。 (3中、下分层开采对液压支架的要求。下 分层工作面顶板为再生顶板,底板为煤层或软岩层, 要求支架底座前端对底板比压越小越好,防止支架 扎底。中、下分层开采要求支架的最大支撑高度 比采高要有较大富裕量,顶板漏、冒顶时也能有效支 护顶板,防止空顶、倒架。液压支架与刮板输送 机、采煤机配套,按及时护顶进行,实际生产中可以 超前移架,使支架顶梁挤住煤壁,防止片帮漏顶。液 压支架也可采用带压移架方式,防止漏、冒顶发生。 支架应具有完善的侧护装置。 (4液压支架形式。分层开采液压支

8、架由底 座、掩护梁和四连杆机构组成,支架形式的变化在于 顶梁和立柱的不同组合形式。顶梁:可分为整体 顶梁和铰接顶梁,梁端可安设伸缩梁或护帮板。 立 柱:有四柱和两柱之分。立柱伸缩有三种形式: 液压单向伸缩、液压双向伸缩、液压伸缩加机械加长 调节段。 选择液压支架形式应尽可能简单化,支架结构 越简单,强度越大,液压控制就越简单,可靠度提高, 便于实现自动化。从国际采煤业应用液压支架情况 来看,两柱掩护式整体顶梁支架被普遍采用,它可以 适应各类型顶板的要求。如美国97 %以上的液压 支架采用高阻力整体顶梁两柱掩护式支架,工作阻 力大多在6 000 kN以上,最高已达10 000 kN。 2分层综采

9、工作面设备配套方案 平煤一矿综采工作面液压支架由四柱支撑掩护 式、铰接顶梁,发展、定型到两柱掩护式、整体顶梁支 架。为满足分层开采的需要,支架顶梁前端设计安 装了可伸平的护帮板,并使顶梁两侧侧护板接近梁 端,保证支架及时护顶、防止架间漏矸,使支架既可 回采顶板条件较好的上分层工作面,又可回采顶板 条件相对较差的下分层工作面;支架顶梁相对较长, 支架拥有较大的通风断面,以适应深部瓦斯含量增 大的需要,从而为工作面提供良好的工作环境。支 架立柱均系机械和液压双伸缩,有较大的伸缩高度, 能够满足煤层厚度变化的需要,而且便于运输。采 面配套较大流量(200 L/min的乳化液泵和大直 径管路,立柱和推

10、移千斤顶的液压回路也选用大流 量的液压元件,以满足高产高效工作面快速移架、推 溜和支护的需要。 表1分层综采工作面设备配套方案 配套 方案液压支架采煤机刮板输送机乳化液泵 1 ZY240014/32 MG200W SGZ764/400 WRB200/315 2 ZY240014/32 MXA380ELW800/750(英国WRB200/315 3 ZY240012/26 MG375AW SGZ764/400 WRB200/315 4 QY200014/31 MG200W SGZ764/400 PRB160/315 平煤一矿在高产高效矿井建设中,逐渐形成了 经济型分层综采工作面设备配套的四种方案

11、3,见 表1。四种配套方案中方案2实施效果最佳,即综 采三队1998年在戊8-1021191上分层工作面中,利 用ZY240014/32型两柱掩护式支架、MXA380E 电牵引采煤机和英国产LW800/750型侧卸式刮 板输送机,创出年产201万t的先进生产纪录。 参考文献 1综采技术手册编委会.综采技术手册M.北京:煤炭 工业出版社,2001. 2武同振.综采综掘高档普采设备选型配套图集M.徐 州:中国矿业大学出版社,1993. 3王广德.煤炭工业高产高效矿井理论与实践M.徐 州:中国矿业大学出版社,1999. 责任编辑:李月成 (下转第29页 6Coal 4/2002只要堆煤保护动作05

12、s时间以上,自动停板 式输送机及关闭斜煤仓闸门,堆煤保护动作后不会 出现装载站信号故障,可连续正常提升作业。只要 堆煤保护动作,警示电铃鸣响20 s,提醒把钩工可能 堵口,应对中部 槽煤流情况进行检查。堵口后,需清 理堵口作业时,不必按下紧停按钮停止装载站正常 运行,可关断增设的闭锁开关,板式输送机就可闭 锁,而后进行清理堵口作业,此时如螺旋煤仓有煤仍 可连续进行提升作业,既安全又不影响生产。 2.2增加主井提升机水煤提升方式及水煤保护 主井提升系统采用双箕斗提升,装载站采用定 量板式输送机定量装载。定量板式输送机定量装载 过程是:先开启定量板式输送机,再打开螺旋煤仓闸 门开始装载,秤重信号认

13、为装载量等于设定量时开 始关闭螺旋煤仓闸门,此时定量板式输送机继续运 行,闸门的关闭过程需要4 s时间,此时的装煤量不 可控,重量随煤的干湿程度而不同。如遇稀煤或水 煤情况常常发生装载过量,曾多次发生装载过量压 箕斗事故。 基于此情况提出增加了主井提升机水煤提升方 式以及水煤保护。经现场观测分析,煤流湿度正常 时定量板式输送机的定量装载时间是30 s,煤流稀 时定量板式输送机的定量装载时间小于30 s,当该 时间小于20 s时就有可能发生装载过量压箕斗事 故。水煤保护就此判断装载是否过量,如判定板式 输送机定量装载过量,则关闭装载站自动装载功能, 水煤保护同时要求装载站改为手动方式分两次向箕

14、斗装载,避免压箕斗事故发生。当定量板式输送机 的定量装载时间为2129 s时,如按原正常装载过 程将有可能装载过量,此时水煤保护要求在关闭闸 门的同时关闭定量板式输送机。这样就可避免定量 板式输送机装载过量,系统可继续正常自动装载提 升。控制程序改进框图,见图3。 图3控制程序改进 3效果 通过对主井装载系统+520水平板式输送机机 头中部槽堵口控制程序的改进,+520水平板式输 送机机头中部槽堵口后主井装载系统仍可继续自动 装载,按每班平均堵口15 min计算每日可增加提升 时间30 min,可多提升煤炭20斗,按每天堵口两次 可减少6个空循环提升,这样每年可多提升煤炭 195万t。 针对水

15、煤提升情况对主井提升控制系统及现场 水煤情况进行了认真的分析,增加了主井提升机水 煤提升方式以及水煤保护。这样既实现了水煤情况 的自动提升提高了提升效率,又通过增加的水煤保 护防止了提升水煤压箕斗事故的发生。 责任编辑:魏晋英 (上接第6页 Study on Questions of Equipments Forming a Complete Set of Fully Mechanized Slicing Mining in Thick Seam ZHAI Xin-xian1,DONG Shuang-xi2,LU Ting-qi3,CEN Yi3 (1.Jiaozuo Institute of

16、 Technology,Jiaozuo454000,China;2.No.1Colliery of Pingdingshan Coal Group Company,Pingding- shan467000,China;3. Youjiang Mining Bureau,Tiandoug531501,China Abstract:Based on the characteristic of fully mechanized slicing mining ,equipments forming a complete set and their types chosen principle of fully mechanized slicing mining face are put forward.The paper expounds hy- draulic supports requirement on slicing mining and their developing direction.Finally the economical schemes of equipments forming a complete set of fully me