综采工作面的主要设备选型

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1、合? 八?侧今?二?今?丈? 今?之弋加?合八令份今今公?综采工作面的主 要设备 选型?入八石八入八丫?王升鸿刘才鼎高博彦?心趁? 今今?心心?卜? ?心?今合八,令?为满足设计人 员对综采设备 选型 的需要,情报协作组在? ?年组织 ? ?个单位进行了现场调 查,之后,我们又学习和 分析了 国内外的 一些资料。本文重点介绍采煤机、自移支架和 刮 板运输机 的选 型。一、采 煤机?综采工作面 的采煤机械主要是滚筒机组和 刨煤机。?滚筒机组?其作用是破煤和装 煤。固定式滚筒采煤机结构简单,维 护 方 便,无摇臂,机 道宽度小。摇臂式滚筒采煤机可 调整采高,适应性强,目前使用较多。选择采煤机组主要

2、考虑 以下 几个 方面?具有足够强 大 的功率,能在各种硬度 和有夹石 的煤层中使用?在局部地质构造变化地带能慢速强行截割硬度不 大 的顶板或底 板。煤层 硬度大时?切 割 强度? ?公斤?厘米“?,为 保证牵引速度,所选机组的功 率应 大于? ? 千瓦。?采煤机 的尺寸要与工作面长度和采高相适应。所选采煤机以一 次采 全 高为宜。对薄煤层?米以下?可选用单滚筒的?为开机窝方便和能来回装煤,也有选用双滚筒的。对中厚及厚煤层,一般选用双滚筒采煤机。单滚筒采煤机 的滚筒直径应按煤层?采高?的 最小厚度选择,即?一?米式中?煤层 最小厚度,米?留顶煤厚度,一般为?米。双 滚筒采煤机 的上下 滚筒直径

3、?上?下?米?合理 的截深。煤层 被采落后,?上覆岩层失去煤壁支撑引起顶板活动,从而产生 矿山压力显现,并使工作面前方煤体被压酥。实践证 明,压酥的深度可达?一?米。利用这种现象降低截割机构破煤的能量是经济的。一般截深定为?一?米,我 国制造和 引进的采煤机截深基本均为?米。国外有将截深加大 到?一?米的动向。但也有一种意见,认为不 论截深大小,工作面日进度 不是无限的,否则进入压力集中带,顶板不 易管理。对于地质构造复杂、底板起伏或 顶板易碎的工作面,为减少控顶面积,截深小些有利。对于顶 板完整、控顶部分 压力 不 大的工作面,以及煤质松软、采高较小的工作面,截深可大些。?煤层倾角超过?。?

4、。时,要有防滑装置。?包?煤机?这是 一种刨削式浅截深采煤机械。刨 削深度为? ? 一? ?毫米,以采用? ? ?毫米 为宜。根据刨刀对煤体作用的性质,分 为静力 式 刨煤机和 动力 式刨煤机 两类。静力刨是靠刨刀对煤壁的静 压力破煤?动力刨是靠刨刀对煤体的冲击力破煤。由于动力刨结构复杂,刨体冲击破煤的动力 不易解决,所以发展缓慢。目前主要采用静力刨。静力刨又有拖钩 刨、刮斗 刨、滑行刨之分。刮 斗刨仅适用于煤质松软、底板较平 的极薄煤层。拖钩刨靠运输 机一导 向,链? 在采空区一 侧,阻力大,速度低,一般在? ? 米?秒以下。国外?主要 是西德?大量 使用的是快 速滑行刨。滑 行刨 的滑架

5、固定 在运输机的中部槽?,并以此导向,链 子在煤壁侧。滑行刨 速度快?达?米?秒?、功率大,工作面产量 较高,是发展方 向。快 速滑行刨 的切割 阻力 可达 ? ?一? ?公 斤?厘米“?西德 数据?,除底板坚硬的 工作面外,得到普遍采用。西德鲁尔区下 莱茵公司提 出过不 同情况下应用采煤机械的界 限,见表?。从 总 的情况看,目前一些 国家滚筒 机组的使用范围在继续扩大。表?“层厚? 查 ?里当? ?垦一主一一一度?米?小?中?大?“?,?包?包?全一? ? 里 ?,? 叹限?世?匕限 坟乙二。丫?,里二 尸乙”?篆长?社?浓厘米“的松软岩石。从而 决定了该煤田使用液压支架的基本性能 为?带

6、有 宽大顶 梁、掩护 梁和底 座,对底板 的比压小,能带轻 负荷贴顶移架。我 国刚开 始使用 液压 支架时,出现过 由于 对底板岩石性质考虑不 足,致使支架运行不良的情况。鸡西小恒山矿某综采面,底板为松软的炭 质页岩 与薄煤互层,抗压能力小。使用道梯?吨垛式支架,出现座箱一端偏向压 入底板,支架移动困难。铜川东坡矿 综采面 的底 板有一 层?米松软的炭质页岩?抗压 强度 约为 ? ?公斤?厘米“?,使用伽 立 克垛式支架也 出现 上述 现象。石炭井矿务局煤层底 板松软,也发生 过类似情况。从 国内部分 矿井岩样试 验结果看,由于岩石 组成和受地质构造、地 下水影响的不 同,同一 种岩石在不 同

7、地点、条件下,岩石 的力学性能差 异很大?见表?。设计时应考虑综注?刨为刨煤机,滚为滚筒机组?表?二、自移支架?实践证明,综采工作面的 自移支架选 型是 极为重要 的。国内外的 自移支架种类很多,选型 的主要 依据是煤层 围岩条件、煤层 厚度 和倾 角。高瓦斯工 作面还要考虑 瓦斯和通风 因素。其 中煤层 的 围岩条件是最重要的因素。?围岩条件及 分类?煤层 围岩 条 件包括顶、底板岩石 的组成、结构和力学性能,直接顶 的厚度与冒落性等。顶 板条件早已引起人们 的重视,煤炭部科 研 院提出的顶板分类与支架选型 方案?见煤炭科学 技 术?年第?期?值得参考。我们认为,顶 板和底板要 综合考虑,故

8、需补充底板条件。国内外一 些实际情况表明,底板岩石 的组成、结构和力学性质,是支架选型时不能忽视的条件。如苏联莫斯科近郊煤田,顶板为 不稳定的粘土层?厚达?米?,夹有?一?米的炭质页岩,老顶为石灰岩和 砂岩。近? ? 工作面 的底板是承压力为?一?公斤?岩石名称?尹 久佳? ?生二?强度 厘米”粘土岩?青灰色的、铝上颇状的、松散砂页的等? ?页岩?灰黑色的、灰黑色鲡状的等? ? ? ? ? ? ? ? ? 采面 的煤层 底板 是否为 抗压 强度小的松软岩石?或煤?。此外,有的底板暴露后风化 碎裂或遇 水后 泥化,也 是值得注意的,需进 一步调 查研 究。因此,为使设计 综采面 时考 虑的比较

9、全面,我们建 议按煤层 围岩的综合条件进行分类?见表?。?液 压支架的分类?为 适应不同的矿 山开采条件,液压支架的结构和外形种类很多。有的分为垛 式、节式、支撑掩护式、掩护 式?有 的分成插腿掩护式、不插腿掩护 式、支撑掩护式、支撑式?有的分为掩护式、掩护支撑式、支撑掩护式等。目前还没有统一 的分类标准。我 们认为,尽管 支 架结构多种多样,如按其结构的主要特点可归纳为?掩护式、支撑式和支撑掩护式三大类。这种分类方式结构特点明确、使用简便。各类支架的主要特征建议规定如下?掩护式?支架有顶梁和掩护 梁?或只有掩护梁?,支柱支撑在掩护梁下。?支撑式?支架有顶梁无掩护梁,设有挡歼帘,支柱支撑在顶梁

10、下。?支撑掩护式?支架有顶梁和掩护梁,支柱支撑在顶梁下或分别支撑在顶梁和掩护梁下。这是介于上述二种之间的类型。掩护式支架以掩护为主,用 于 顶板破碎、周期压力不明显、底板松软的 围岩中。这种支架我 国现在使用 的有两种?短顶梁插腿式?见图?一?如引进苏联? ?综采设备中的? ?支 架,顶梁短?米?,支撑面积小,工作阻力小? ?吨?,底座插在运输机下,对底板的平均比压小?公 斤?厘米与,通风断面小? ?一?米?。?长顶梁不插腿式?见 图?一?如我 国的?一?型支架。顶梁长? ?米?,支撑面积大,工作阻力大?吨?,对底板的平均比压较大? ?公斤?厘米“?,通风断面大?约?一?米“?。支撑掩护式支架

11、具有上述 两种支架的特点,对矿 山压力有较大 的适应性。用于 顶板破碎或中等稳定、稳定,有明显周期压力,底板较软的条件下。这种支架有二柱式和四柱式?二柱式?两根柱支在顶 梁下,工作阻力比掩护式大。如准备引进的 西德赫姆夏特?型支架,工作阻力? ?吨。我 国正在研制的?型支架也属此种?见 图?一?。?四柱式?有两种,一种为四根柱都支在顶梁下,支柱分垂直布置?图?一? ?和“?”形布置?图?一? ?,如我国的?型支架?形?和准备引进的日本三井三池支架、道梯支撑掩护式支架,工作阻力大? ? ?吨?,对底板的平均比压大。另一种为两根柱支在顶梁下、两根柱支在掩护梁下?图?一?,如准备引进的伽立克支架。

12、不协了一井 工仆?卜孙下飞图?支撑式支架以支撑为主,用于顶板完整、抗水平推力差、周期压力强烈、底板较硬的围岩中。有垛式和节式两种。我国 的? ?型、?型和?一? ?型均属此类。已经引进的有道梯、伽立克垛式和赫姆夏特、威斯特伐利亚节式等支架。图?西德认为四柱式的不好,而英国认为二柱式的不好。这是 因为西德与英 国的煤层地质条件不同,各自的实践也不 同。实际上四柱式适应顶板压力大?而 二柱式适 用于 切顶线有可能前移、顶板破碎、需要切顶力小的情况下。各种支架除了适应不同的顶板条件,对底板的抗压强度也有一定的要求。根据对国内外近? ?种型号支架的统计,各类支架?按上述分类法?对底板的平均比压见表?平

13、均比压是指在底座与底板完全接触下,支架工作阻力和底座接触面积之比,公斤?厘米“?。由表?可看出,支撑式 对底板的 比压大?掩护式和支撑掩护式相近似。为了减小四柱支撑掩护式支架对底板的平均比压,增加支架的稳定性,日本三井三池生产一 种插腿式?长底 座?支撑掩 护式支架。溜 子坐在支架底 座?。溜 子不带铲煤板,安一个梭装机?小刨煤机?清理底煤。由于支架在工作面 的受力情况 和支架与底板的接触面积不 同,支架的比压实际上分布是不均匀的。掩护式和二柱支撑掩护式支架底 座前部的比压,有时比平均比压值大 几倍。在使用前要对按平均比压初 选 的支架进行受力分析,按支架在受力最大时的比压校核。为减少支架对底

14、板可能产生集中负荷,苏联的?支架和英国、西德的一 些支架,将移溜千斤顶倒过来,并使前端稍高。这样,推溜力较小、而移架力较大。移架时,支架裹?支支架架型号号系列高度度工作阻力力 对底板 平平类类别别别?米? ? ?吨? ? ?均比压压? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?公斤?厘米? ? ?支支支? ? ?顿巴斯 等等?勺? ? ?一一?、? ? ? ?撑撑撑撑撑撑撑道梯等等?、? ? ? !、? ? ? ? ? ?才才才苏联联?鉴鉴?份产、叹? ? ? ? ?、? ? 英英英国国国国交连?产、“通? ? ? ? ?闻闻闻产产产产产产掩掩掩?目了了?一? ? ? ?、? ? ? !? ? ?

15、 护护护英国国道梯梯0.8、4.0 0 0144、288 8 812.5、15.8 8 8式式式式式式式伽立克克1.72.5 5 580180 0 08.5、15.4 4 4苏苏苏联联联联联联联联联联联联联7.5、12.0 0 0T T T T T T T13K等等等等等国国产 z Y Z Z Z117“2“1 3 0 0 0苹苹图图道梯梯0.94.2 2 2I_。 _ _ _伽伽伽立克克0.94.0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1.1、4.5 5 5乙吕U月, 曰4 OU U U苏苏联联联联联联联联联联联1 6、2 6 6 6 250勺550 0 0日日太太汗,月、J节二二二100、314 4 4三三三井,汕汕汕560 0 0围岩分类与支架选择 方案表4围岩类别老 岂_石.砂页岩、砂岩、石灰岩砂 岩、石_灰 岩、砾 岩 砂岩、歹灰岩、砾岩厚_ 度(米)户4” _户4”初次来压步距(米 )兰20.0!20.0勺40.0夕50.0顶二,*,止。二, *、 二口口二In。_,二。 。口曰,二劝一、,二。周用不