极薄煤层综采设备选型与合理配套

何瑞忠

（河北冀中能源峰峰集团设备租赁分公司，河北 邯 郸 0 56201）

一、前言

极薄煤层综采工作面的“三机”主要包括采煤机、液压支架、刮板输送机。目前国内还没有一家煤机企业可对极薄煤层综采工作面的“三机”整体供货，致使设备配套国产和进口交叉使用，配套形式多种多样。为此，冀中能源峰峰集团黄沙矿率先开展了对极薄煤层综采设备的选型与配套研究，对保护层和稀缺煤种开采意义重大。

二、综采设备选型和配套的原则

1.采煤机的选型

(1)应适合煤层的地质条件，其主要参数 (采高、截深、功率、牵引方式)的选取要合理，并有较大的适用范围。

(2)应满足工作面开采生产能力的要求，其生产能力要大于工作面设计能力。

(3)采煤机的技术性能良好，工作可靠，具有较完善的各种保护功能，便于使用和维护。

极薄煤层开采特点要求采煤机机身厚度要与煤层相适应，功率大、体积小、稳定性好，破顶、底割矸石的能力强，即整机性能稳定、故障率低、可靠性高。根据峰峰集团黄沙矿极薄煤赋存条件，选择了上海某公司的MG160/360－WD型非机载交流变频薄煤采煤机。该机切割功率达到了320kW，是目前切割功率最大的极薄煤层电牵引采煤机组。

2.液压支架的选型

(1)液压支架的选型就是要确定支架类型 (支撑式、掩护式、支撑掩护式)，支护阻力 (初撑力和额定工作阻力)，支护强度与底板比压、支架的结构参数 (立柱数目、最大最小高度、顶梁和底座的尺寸及相对位置等)，以及阀组性能和操作方式等。

（2）选型依据是矿井采区、综采工作面地质说明书。根据矿井煤层顶底板条件，充分考虑了极薄煤层开采时的技术特点及空间狭小的实际情况，结合矿井地质条件，以重点降低整体配套高度、保证良好工作性能为目标，选用架型为ZY3300/07/13薄煤层两柱掩护式、立柱双伸缩、电液操作方式液压支架。

3.刮板输送机的选型

（1）刮板输送机的输送能力应大于采煤机的最大生产能力，一般取1.2倍。

（2）要根据刮板链的质量情况确定链条数目，结合煤质硬度选择链条结构型式。

（3）优先选用双电机双机头驱动方式。

（4）优先选用短机头和短机尾。

（5）要大于采煤机生产能力并有一定备用能力。电机功率主要根据工作面倾角、铺设长度及输送量的大小等确定。刮板链的强度应按恶劣工况和满载工况进行验算。

在保证可靠性的前提下，压低整体溜槽的高度，降低输送机机头的卸载高度，增加刮板机的强度，提高工作性能，据此采用了某公司的SGZ－630/220整体铸焊结构刮板输送机。

4.配套参数确定

（1） 采煤机（MG160/360－WD电牵引采煤机）：

适用高度900～1 600mm 煤层倾角≤35°

煤层硬度f≤4～5 滚筒直径900mm

滚筒类型 强力滚筒 滚筒中心距8 055mm

整机功率2×160kW＋2×15kW＋10kW＝360kW

牵引方式 齿轮一销排无链牵引

牵引速度0～6.68～13.6m/min

牵引力260kN 机面高度711mm

卧底量156mm 过煤高度226mm

（2） 工作面支架 (ZY3300/07/13型掩护支架)：

支撑高度700～1 300mm 支架中心距1 500mm

工作阻力3 300kN 初撑力2 618kN

支护强度0.42～0.48MPa 泵站压力31.5MPa

操作方式 电液操作 支架重量8 600kg

（3） 工作面输送机（SGZ630/220可弯曲刮板输送机）：

电机功率110kW 电机型号YBS-100

电压660/1 140V 减速机型号6JS(Ⅱ)-110

刮板链型式 中双链 刮板链速1.01m/s

输送能力400t/h 传动比1：29.362

电机转速1 475r/min 紧链装置 盘闸紧链

三、极薄煤层综采自动化

由于极薄煤层的工作面采高低，人员不能直立作业，甚至不能进入，以及煤尘大，能见度低，易发生安全事故，极薄煤层综采工作面自动化系统的实现可以达到以下目的。

（1）综采支架的自动推移、升架，顶板压力的检测监控与显示。

（2）采煤机位置的确定、截割高度与运行速度的控制、远距离遥控操作与程序运行。

（3）刮板输送机链条的自动张紧、恒力运转以及减速机的状态监测与故障诊断等。

冀中能源峰峰集团黄沙矿的做法是：在支架上安装了液压支架电液控制系统，在采煤机上安装了远程遥控操作装置，实现了移架、移输送机、割煤等工序操作“无人化”（实现远距离操作）。电液系统对支架动作的主要控制功能包括对邻架各单动作的按键操作；对邻架多动作的自动顺序控制（前移支架的降、移、升动作的自动顺序联动）；可实现以采煤机工作位置和运行方向为依据的支架动作自动控制即“跟机自动化”。对邻架多动作的自动顺序控制（前移支架的降、移、升动作的自动顺序联动） 动作时间6～8s/架，辅助时间长，跟机速度2～3m/min；成组支架自动顺序联动的成组自动控制50s/5架，约2.5～3min操作两组，跟机速度5～6m/min，实现以采煤机工作位置和运行方向为依据的支架动作自动控制即“跟机自动化”跟机速度可达6m/min以上。

四、综合评价

冀中能源峰峰集团黄沙矿通过对极薄煤层综采“三机”选型配套的论证研究，2009年1月1日至1月13日在112上89薄煤综采工作面开始安装，2009年1月15日开始初采。顶板全部垮落、稳定后，平均日进10m，日产原煤720t，最高日进17m，日产原煤1 224t。最高月产可达36 720t，具备年产40万t的生产能力。2009年1月15日至2009年4月15日共生产原煤68 295t，工作面煤层厚度0.75m，采高0.95m，工作面割底砟0.2m左右，原煤灰分为32%～35%，按市场平均销售价700元/t计算，吨煤成本279元/t，纯增产值4 780.65万元，实现利润2 875.22万元。

极薄煤层使用综合开采，提高了工作面的安全系数，简化了操作工序，降低了作业风险，避免了顶板事故的发生，实现了安全生产。