綜采方式比較及綜采工作面設備的選型初探

摘要：本文探討了綜采幾種采煤方式的特點，并對綜采工作面設備的選型以及設備的趨勢作了簡要介紹。
關鍵詞：綜采  方式  工作面
        0 引言
        綜采是指煤礦的綜合機械化采煤，目前，綜采是我國最為先進的采煤，能夠實現(xiàn)破煤、裝煤、運煤、支護、采空區(qū)處理等主要生產(chǎn)工序的機械化，機械化率可達到95%以上。
        1 采煤方式的比較
        合理的采煤方法是礦井高產(chǎn)高效的關鍵。很多因素影響采煤方法的選擇，比如地質構造、煤質條件、煤層的埋深和賦存狀況、煤層厚度硬度以及結構、頂?shù)装宓臈l件以及礦井的生產(chǎn)能力等。
        1.1 人工假頂分層綜采。人工假頂分層綜合機械化采煤是將厚煤層分成若干層，頂分層為下分層鋪設人工假頂?shù)囊环N采煤方法，該方式適用于煤層頂板中等冒落，直接頂具有一定厚度的緩傾斜及傾斜厚煤層。采用該方式煤炭回收率高，厚煤層回采率可達95%以上，但存在推進速度較慢，下分層頂板及巷道不易于維護，反復揭露采空區(qū)易燃大火的問題，此外，鋪設假頂人工成本高昂、耗時耗力，工藝復雜。隨著更先進采煤方式的推行，人工假頂分層開采方式的采用日趨下降，在高產(chǎn)高效的礦井中，由于能夠極大提高工作面單產(chǎn)水平，創(chuàng)造突出和社會效益，條件許可的狀況下，盡量采用放頂煤綜采或大采高綜采。
        1.2 一次采全高放頂煤綜采。放頂煤綜采采煤法是在厚或特厚煤層的底部布置回采工作面，采用滾筒式采煤機、放頂煤液壓支架、刮板輸送機及其他附屬設備進行的配套聯(lián)合生產(chǎn)作業(yè)，使用采煤機正常割煤，并利用礦山壓力或輔以人工松動方式破碎工作面上方頂煤，使之隨工作面推進從液壓支架的上方或后方放出并回收的一種采煤方法。近幾年來，隨著綜采放頂煤設備的技術進步和功能完善，并因其高適應性、低能耗性、安全穩(wěn)定、高產(chǎn)高效的特點越來越成為厚煤層、厚度變異系數(shù)大的厚煤層首選采煤方法。與傳統(tǒng)的分層綜采相比，放頂煤綜放工作面比分層綜采面更為高產(chǎn)，產(chǎn)量能提高一半或更高，綜放工作面也更為高效，采全厚綜放的掘進率比分層綜采巷道的減少將近一半，相應降低了巷道維護費用；綜采放頂煤與分層綜采相比，金屬網(wǎng)、坑木、油脂、巷道支護材料等消耗量大量減少，噸煤成本得以降低，同時減少了綜采設備的搬家次數(shù)與費用，節(jié)約大量的搬移資金。另外，綜采放頂煤與分層綜采相比，噸煤可節(jié)電率提高，同時也更加安全，該方式對煤厚變化大、構造比較復雜的地質條件有較好的適應性。但與分層綜采相比，煤炭回收率稍低，工作面設備多、投資大管理復雜，易混入矸石，造成原煤灰分高，工作面作業(yè)條件差。
        1.3 大采高綜采。大采高綜采指分層高度和采煤機割煤高度大于3.5米的綜采。大采高采煤法適合煤層厚度為3.5米至5.5米，煤層及頂?shù)装逯杏惨陨系牡刭|條件。隨著大采高設備技術和功能的進步與完善，大采高綜采已成為我國高產(chǎn)高效礦井的主要采煤方法之一。該方式工作面單產(chǎn)高，增產(chǎn)潛力大，工作面設備少，工序簡單且易管理，與放頂煤綜采相比，含矸率低，成本低，初期經(jīng)濟效益好。該方式設備投資較高。采高大，工作面煤壁松軟時易片幫。下分層工作面易發(fā)生漏頂事故。此外，推進速度快要求更快的移架速度。
        2 綜采工作面設備選型以及發(fā)展趨勢
        綜合機械化采煤工作面是指用滾筒式采煤機或刨煤機、液壓支架、可彎曲刮板輸送機以及通訊、照明燈附屬設備配套生產(chǎn)的工作面。綜采實現(xiàn)了采煤的機械化，大大減輕了人工體力勞動，極大地提高了工作面的產(chǎn)量，工作效率也上升到了嶄新的水平，綜采工作面平均效率是普采工作面的將近3倍，綜采工作面液壓支架支撐著工作面的頂板，掩護式和支撐掩護式液壓支架以其堅固的掩護梁將工作面和采空區(qū)相隔離，把工作面密封成一個工作空間，極大提高了采煤的安全性，減少了人生傷亡事故的方式。綜采工作面設備包括工作面和順槽生產(chǎn)系統(tǒng)中的機械和電氣設備。主要有液壓支架、雙滾筒采煤機、刮板輸送機、端頭支架、破碎機、橋式轉載機、可伸縮膠帶輸送機、乳化液泵站、冷卻滅塵泵、低壓磁力起動器、移動變電站、高壓防暴開關、綜合保護裝置以及通訊控制設備等。         高效礦井綜采的實現(xiàn)，成套設備的配備、工作面采煤機、液壓支架、刮板運輸機“三機”的選型和配套是關鍵，否則將會對單機性能發(fā)揮造成影響，降低綜采設備開機率，嚴重時制約綜采生產(chǎn)的運行。綜采設備的選型和配套是煤礦礦井采區(qū)設計和工藝選擇的根本和依據(jù)，同時也是各單機設計的依據(jù)，好的選型和設計能夠使成套設備性能與采煤工藝相適應，使綜采成套設備與礦井的產(chǎn)能以及自身地質狀況適應。
        從設備選型而言，首先，“三機”的幾何尺寸要配套。綜采工作面，橫斷面幾何配套尺寸是設備間配套關系的反應，必須要注意空頂距、鏟間距、人行道空間、過機過煤空間、采煤機同刮板運輸機行走方向間隙以及煤機牽引部和刮板運輸機的牽引銷軌等的尺寸等；其次，工作面設備性能要配套。采煤機底托架、牽引部、行走滑靴要與刮板輸送機配套，刮板輸送機和采煤機配套后要保證割透工作面兩端頭的三角煤，其中步槽的長度應和支架中心距相同，支架的移動速率要和采煤機牽引速度適應，采煤機截深要與液壓支架推移步距適應；另外工作面設備生產(chǎn)能力要配套，工作面刮板輸送機生產(chǎn)能力要充分保證采煤機采落煤全部運送出，并有適當余量，即遵循：順槽皮帶機運輸能力的值為最大，其要高于轉載機的運輸能力，而轉載機要大于刮板運輸機的運輸能力，刮板輸送機運輸能力值要比采煤機生產(chǎn)能力大。
        綜采工作面成套設備包括采煤機、刨煤機、液壓支架、刮板輸送機、轉載機、破碎機等。
        對于液壓支架來講，它是影響綜采工作面各項參數(shù)以及能效的重要設備，要使其支護阻力及強度同工作面礦壓適應，支架結構與煤層賦存條件適應，支護斷面和通風要求適應，同時要考慮安全生產(chǎn)、工作面推進速度以及設備投資等的因素。簡單實用正成為液壓支架結構的方向，設計上來講，傾向于整體頂梁掩護式的結構，選用能夠減輕支架自重高強度的鋼材，加載試驗循環(huán)次數(shù)的標準更高，支架生命周期更長，支護范圍逐步擴大，液壓支架額定寬度向2米發(fā)展，以有效解決支撐高度和工作阻力增大后的穩(wěn)定性問題。
        我國大運量、高強度和可靠性、高質量的工作面刮板輸送機以及配套順槽自動轉載機達到了世界先進水平，刮板輸送設備中碳錳合金鋼整體鑄造槽幫中部槽逐步取代了軋制槽幫以及分體槽幫中部槽，有利于提高整機實用壽命的高強度耐磨板也廣為采用。能夠極大增強刮板鏈的動力性能和安全系數(shù)的大規(guī)格、高強度圓環(huán)鏈和接連環(huán)以及新型的傳動裝置都在設計和使用，對于調高刮板輸送設備的運行可靠性起到了舉足輕重的作用。對于采煤機而言，它是綜采工作面小時生產(chǎn)能力的重要生產(chǎn)設備，目前普遍采用雙滾筒、以電牽引來取代液壓的方式，電機增多，功率更大并且不斷向智能化、自動化、機電一體化、運維簡單、操作安全的方向發(fā)展，對于提高截割牽引速度、截深、提高單產(chǎn)以及設備運行的可靠性而言是非常有益的。
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