论文部分内容阅读
[摘 要]介绍了汾西矿业高阳煤业发展高产高效工作面的迫切需求。分析了高阳煤业新工作面的地质条件，根据工作面配套要求对常规“三机”配套方案与高产高效方案分析对比。
[关键词]煤矿；高产高效；“三机”配套；选型；
中图分类号：TD823.251 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0397-02
1.前言
近年来我国煤炭行业发展形势进入低迷的发展状态，煤炭价格持续走低。针对这种现状，汾西矿业集团在抓紧发展转型发展的同时，积极探索针对各所属煤矿安全、高效、高产、低成本的采煤发展道路。高产高效极大降低了企业的生产成本，并减少了人员的配比，提高了生产安全系数，为企业应对市场负面影响提供了一项有力保障。
汾西矿业高阳煤业高产高效工作面的建设成为集团公司首例建设的高产高效工作面。高产高效工作面的建设将要求综采设备的配套与选型最大程度趋于最优。综采设备的合理选型与配套直接影响高产高效的实施，并且直接关系到整个工作面设备配套生产能和运输能力以及安全支护。
2.煤层地质条件
煤矿工作面生产能否实现高产高效与工作面地质条件密不可分。工作面地质结构与煤层状况以及各项地质结构参数等，是一个工作面选择何种开采方式的前提条件。较稳定的地质结构与优良的煤层储备使工作面更易实现高产高效方案。
汾西高阳煤业新工作面条件，为10号煤与11号煤综采规划同时开采。两煤层中间夹矸较薄主要成分为灰色泥岩，两煤层可采平均总厚度为9米。地质结构图1所示，整个工作面开采角度为近水平。工作面底板及11号煤层底板为铝土页岩，顶板及10号煤顶板为石灰岩，整个煤层煤层机构较稳定。
工作面设计的横向巷道中至巷道中长度为200米。工作面运输巷的巷道设计尺寸为宽度 4.7 米，高3米，材料巷的巷道设计尺寸为宽度 4.2 米，高3米。工作面上下顺槽巷道成形方式为沿底。
3.“三机”配套选型方案
根据高阳煤业煤层地质条件，该矿多数工作面一直沿用放顶煤开采方法。在新工作面的布置与建设中多方面考虑，同样采用放顶煤开采法。新工作面设备配套最初考虑采用常规配套方案，但为了探索更好的开采工艺，在参照常规方案基础上提出了高产高效的设备配套方案。
3.1 常规选型方案
放顶煤综合开采法是高阳煤业多数工作面，长期根据实际情况采取的较合理的综合开采法之一。综合考虑工作面地质条件与汾西现有设备基础条件，采用常规配套方案为：采煤机选用MG300/700-WD型采煤机，中部液压支架采用ZF6800/17/32型支架，过度液压支架4架均选用ZFG6800/17.5/32H型支架，端头液压支架采用ZTZ15000/21/32型支架，刮板机为前后部布置两台，前部为SGZ764/630型刮板机，后部为SGZ800/800型放顶煤型刮板机。并配套选用SZZ-1000/400型刮板转载机作为工作面转运设备。
常规配套方案中的MG300/700-WD型采煤机骑行在前部SGZ764/630型刮板机上作业。而ZF6800/17/32型液压支架作为中部支护支架与前部刮板机配合推进，并配合后部SGZ800/800型刮板机放顶煤作业。根据地质条件与“三机”配套的参数可知，采煤机采煤高度范围为1.7米到2.8米，卧底量可达到440毫米。
则此方案工作面采煤机落煤能力：
Wc=60h f Vc p
式中：h 为采煤机可采煤层最大高度；
f 采煤机滚筒切割煤层厚度；
Vc 采煤机采煤时行走的速度；
P煤层的煤与岩石比例密度。
根据此公式可以计算工作面采煤机的落煤量，根据工作面是实际情况可计算出采煤机理论最大采煤量为Wm=830 t/h。配套选用的SGZ764/630型刮板机的理论运量为1000 t/h，刮板链速为1.07m/s。由此可知前部刮板机实际最大理论出煤量为830 t/h。
方案中放顶煤液压支架为：中部ZF6800/17/32型放顶煤液压支架，机头尾选用过度放顶煤ZFG6800/17.5/32H型支架。煤层总厚度为9米，采煤机采落高度为2.8米，剩余放顶煤高度为6.2米。由于放顶操作并非连续工作，而是在采完一个步距甚至需连续采几个步距后放煤。根据与前部配套与地质条件要求，后部选用的刮板机为SGZ800/800型放顶煤型刮板机。该刮板机理论的最大运输量为Wh=1500t/h，刮板链速为1.1m/s。
根据工作面的配套要求与刮板机的运量情况，工作面刮板机向运输转载机最大峰值装运量为Wz=Wc+Wh=2330t/h。所以常规方案选取最大运输量为2500t/h，刮板链速为1.56m/s的SZZ-1000/400型刮板转载机为工作面原煤的转运设备。与SZZ-1000/400型刮板转载机配套使用支架为ZTZ15000/21/32型端头液压支架。端头架对运输巷道支护距离为11.84米，与装载机推移连接点距装载机机头中心距为13.696米。推移联接点形式为抬高槽形式。
3.2 高产高效方案
伴随煤炭行业的下行情况的加重，汾西矿业在对各矿井采煤工艺的选择上高度重视。高阳煤业做为汾西矿业的主力矿井之一，新工作面的建设更加注重采煤工艺的选择。针对工作面的地质条件与现阶段掘进情况，参照常规方案提出了高产高效配套方案。
在不改变工作面材料巷与运输巷现有掘进结构的情况下，通过更改配套设备计划实现工作面的高产高效，并确保生产安全。所以高产高效方案对“三机”配套设备做了较大调整，采煤机选用MG400/920-WD型采煤机；前刮板机采用运输能力更强的SGZ800/800刮板机，后部选用SGZ1000/1400型刮板机；工作面转用设备选用SZZ1200/525装载机并选配PLM3500型破碎机。 高产高效方案配套使用的MG400/920-WD型采煤机装机总功率为920KW，滚筒转速为28.46r/min，牵引速度为0～13.8m/min，理论最大生产能力可达到2200t/h。与常规方案相比采煤机的采落煤能力极大提高，而且前后部刮板机的运量得到较高提升。而且据工作面的配套要求与刮板机的运量情况，选取运输能力更强的SZZ-1200/525型刮板转载机为此方案中工作面采落煤转运设备。
刮板转载机整机装备能力的提高，需要配套使用较强支护能力的端头架。高产高效方案选取工作阻力较大的ZFT20000/21/40 型端头支架。转载机与端头架配套图如图2所示，端头架运输巷道支护距离达到13.44米，支护范围更大。端头架的推移点距转载机机尾为16.146米，而推移结构为平槽推移结构，转载机推移槽为一节双耳特殊1.5米特殊中部槽。此种结构可实现整个推移槽均匀受力，与常规方案刮板转载机相比工作阻力小、效率高，而且结构简单便于维修。同时端头架的工作阻力增加了5000KN，为运巷实现了更高效安全的支护。
3.3 两方案“三机”选型对比
根据高产高效方案中前部刮板机与液压支架的配套参数，确定MG400/920-WD型采煤机工作面的实际采高为3.3米，中部最大卧底量为471毫米。采煤机选用滚筒直径为Φ2000毫米，截深为800mm。则采煤机的实际落煤能力为Wg=60h f Vc p=1421.7t/h。而SGZ800/800 型刮板机的理论运量为1500t/h，刮板链速为1.1m/s。由此可知前部刮板机实际最大理论出煤量为1421.7t/h。则高产高效方案采煤机采落煤的最大运输量与常规选型方案的最大运输量比较为：
I==1421.7/829.8=1.72倍
放顶煤开采法中后部刮板机运输煤的量决定整个工作面的生产效率。高产高效方案中后部放顶煤运输选用SGZ1000/1400型刮板机，该刮板机装机功率为2×700KW，刮板链速为1.3m/s，中部槽规格为1500×1000×356mm，整机最大理论运量为2500t/h。为常规方案中后部刮板机最大理论运量的1.67倍。
4.结束语
通过介绍汾西矿业先阶段对探索高产高效采煤工艺的需求，结合高阳煤矿新工作面地质条件的分析，研究分析了常规“三机”配套方案与高产高效方案的选型设备特点，并对两种方案做了对比。最终通过计算确对比确定了高产高效方案的优越性。
[关键词]煤矿；高产高效；“三机”配套；选型；
中图分类号：TD823.251 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）42-0397-02
1.前言
近年来我国煤炭行业发展形势进入低迷的发展状态，煤炭价格持续走低。针对这种现状，汾西矿业集团在抓紧发展转型发展的同时，积极探索针对各所属煤矿安全、高效、高产、低成本的采煤发展道路。高产高效极大降低了企业的生产成本，并减少了人员的配比，提高了生产安全系数，为企业应对市场负面影响提供了一项有力保障。
汾西矿业高阳煤业高产高效工作面的建设成为集团公司首例建设的高产高效工作面。高产高效工作面的建设将要求综采设备的配套与选型最大程度趋于最优。综采设备的合理选型与配套直接影响高产高效的实施，并且直接关系到整个工作面设备配套生产能和运输能力以及安全支护。
2.煤层地质条件
煤矿工作面生产能否实现高产高效与工作面地质条件密不可分。工作面地质结构与煤层状况以及各项地质结构参数等，是一个工作面选择何种开采方式的前提条件。较稳定的地质结构与优良的煤层储备使工作面更易实现高产高效方案。
汾西高阳煤业新工作面条件，为10号煤与11号煤综采规划同时开采。两煤层中间夹矸较薄主要成分为灰色泥岩，两煤层可采平均总厚度为9米。地质结构图1所示，整个工作面开采角度为近水平。工作面底板及11号煤层底板为铝土页岩，顶板及10号煤顶板为石灰岩，整个煤层煤层机构较稳定。
工作面设计的横向巷道中至巷道中长度为200米。工作面运输巷的巷道设计尺寸为宽度 4.7 米，高3米，材料巷的巷道设计尺寸为宽度 4.2 米，高3米。工作面上下顺槽巷道成形方式为沿底。
3.“三机”配套选型方案
根据高阳煤业煤层地质条件，该矿多数工作面一直沿用放顶煤开采方法。在新工作面的布置与建设中多方面考虑，同样采用放顶煤开采法。新工作面设备配套最初考虑采用常规配套方案，但为了探索更好的开采工艺，在参照常规方案基础上提出了高产高效的设备配套方案。
3.1 常规选型方案
放顶煤综合开采法是高阳煤业多数工作面，长期根据实际情况采取的较合理的综合开采法之一。综合考虑工作面地质条件与汾西现有设备基础条件，采用常规配套方案为：采煤机选用MG300/700-WD型采煤机，中部液压支架采用ZF6800/17/32型支架，过度液压支架4架均选用ZFG6800/17.5/32H型支架，端头液压支架采用ZTZ15000/21/32型支架，刮板机为前后部布置两台，前部为SGZ764/630型刮板机，后部为SGZ800/800型放顶煤型刮板机。并配套选用SZZ-1000/400型刮板转载机作为工作面转运设备。
常规配套方案中的MG300/700-WD型采煤机骑行在前部SGZ764/630型刮板机上作业。而ZF6800/17/32型液压支架作为中部支护支架与前部刮板机配合推进，并配合后部SGZ800/800型刮板机放顶煤作业。根据地质条件与“三机”配套的参数可知，采煤机采煤高度范围为1.7米到2.8米，卧底量可达到440毫米。
则此方案工作面采煤机落煤能力：
Wc=60h f Vc p
式中：h 为采煤机可采煤层最大高度；
f 采煤机滚筒切割煤层厚度；
Vc 采煤机采煤时行走的速度；
P煤层的煤与岩石比例密度。
根据此公式可以计算工作面采煤机的落煤量，根据工作面是实际情况可计算出采煤机理论最大采煤量为Wm=830 t/h。配套选用的SGZ764/630型刮板机的理论运量为1000 t/h，刮板链速为1.07m/s。由此可知前部刮板机实际最大理论出煤量为830 t/h。
方案中放顶煤液压支架为：中部ZF6800/17/32型放顶煤液压支架，机头尾选用过度放顶煤ZFG6800/17.5/32H型支架。煤层总厚度为9米，采煤机采落高度为2.8米，剩余放顶煤高度为6.2米。由于放顶操作并非连续工作，而是在采完一个步距甚至需连续采几个步距后放煤。根据与前部配套与地质条件要求，后部选用的刮板机为SGZ800/800型放顶煤型刮板机。该刮板机理论的最大运输量为Wh=1500t/h，刮板链速为1.1m/s。
根据工作面的配套要求与刮板机的运量情况，工作面刮板机向运输转载机最大峰值装运量为Wz=Wc+Wh=2330t/h。所以常规方案选取最大运输量为2500t/h，刮板链速为1.56m/s的SZZ-1000/400型刮板转载机为工作面原煤的转运设备。与SZZ-1000/400型刮板转载机配套使用支架为ZTZ15000/21/32型端头液压支架。端头架对运输巷道支护距离为11.84米，与装载机推移连接点距装载机机头中心距为13.696米。推移联接点形式为抬高槽形式。
3.2 高产高效方案
伴随煤炭行业的下行情况的加重，汾西矿业在对各矿井采煤工艺的选择上高度重视。高阳煤业做为汾西矿业的主力矿井之一，新工作面的建设更加注重采煤工艺的选择。针对工作面的地质条件与现阶段掘进情况，参照常规方案提出了高产高效配套方案。
在不改变工作面材料巷与运输巷现有掘进结构的情况下，通过更改配套设备计划实现工作面的高产高效，并确保生产安全。所以高产高效方案对“三机”配套设备做了较大调整，采煤机选用MG400/920-WD型采煤机；前刮板机采用运输能力更强的SGZ800/800刮板机，后部选用SGZ1000/1400型刮板机；工作面转用设备选用SZZ1200/525装载机并选配PLM3500型破碎机。 高产高效方案配套使用的MG400/920-WD型采煤机装机总功率为920KW，滚筒转速为28.46r/min，牵引速度为0～13.8m/min，理论最大生产能力可达到2200t/h。与常规方案相比采煤机的采落煤能力极大提高，而且前后部刮板机的运量得到较高提升。而且据工作面的配套要求与刮板机的运量情况，选取运输能力更强的SZZ-1200/525型刮板转载机为此方案中工作面采落煤转运设备。
刮板转载机整机装备能力的提高，需要配套使用较强支护能力的端头架。高产高效方案选取工作阻力较大的ZFT20000/21/40 型端头支架。转载机与端头架配套图如图2所示，端头架运输巷道支护距离达到13.44米，支护范围更大。端头架的推移点距转载机机尾为16.146米，而推移结构为平槽推移结构，转载机推移槽为一节双耳特殊1.5米特殊中部槽。此种结构可实现整个推移槽均匀受力，与常规方案刮板转载机相比工作阻力小、效率高，而且结构简单便于维修。同时端头架的工作阻力增加了5000KN，为运巷实现了更高效安全的支护。
3.3 两方案“三机”选型对比
根据高产高效方案中前部刮板机与液压支架的配套参数，确定MG400/920-WD型采煤机工作面的实际采高为3.3米，中部最大卧底量为471毫米。采煤机选用滚筒直径为Φ2000毫米，截深为800mm。则采煤机的实际落煤能力为Wg=60h f Vc p=1421.7t/h。而SGZ800/800 型刮板机的理论运量为1500t/h，刮板链速为1.1m/s。由此可知前部刮板机实际最大理论出煤量为1421.7t/h。则高产高效方案采煤机采落煤的最大运输量与常规选型方案的最大运输量比较为：
I==1421.7/829.8=1.72倍
放顶煤开采法中后部刮板机运输煤的量决定整个工作面的生产效率。高产高效方案中后部放顶煤运输选用SGZ1000/1400型刮板机，该刮板机装机功率为2×700KW，刮板链速为1.3m/s，中部槽规格为1500×1000×356mm，整机最大理论运量为2500t/h。为常规方案中后部刮板机最大理论运量的1.67倍。
4.结束语
通过介绍汾西矿业先阶段对探索高产高效采煤工艺的需求，结合高阳煤矿新工作面地质条件的分析，研究分析了常规“三机”配套方案与高产高效方案的选型设备特点，并对两种方案做了对比。最终通过计算确对比确定了高产高效方案的优越性。