2501 综采工作面“三机”配套关系前 言综合机械化采煤，是加速我国煤炭工业发展，大幅度提高劳动生产率， 实现煤炭工业现代化的一项战略措施综合机械化采煤不仅产量大、效率高、 成本低，而且能减轻笨重的体力劳动、改善作业环境，是煤炭工业技术的发 展方向我国综采技术日趋成熟，生产水平、工艺水平均已进入世界先进行 列综合机械化采煤设备选择的是否合适，决定着设备能否正常运行、能否 达到优越的技术经济效果以及能否获得良好的安全环境影响设备选型的原 始因素有两类：一类是围岩的岩石特征和地质条件，包括顶底板岩石的力学 性能、煤层厚度、煤质硬度、倾角和构造等；另一类是围岩（缓倾斜煤层为 顶板）的工程特征，如顶板移动规律和它与支架相互作用的状况等为了更 好地发挥机械化的效益，应根据不同的地质和煤层赋存条件、采煤机械化设 备的合理选型计算、设备配套、设备布置以及与之相适应的工作面有关参数 选择等，是综合机械化开采设备的重要内容12501 综采工作面“三机”配套关系第一章 概述一 采煤工作面位置西安区工作面位于该矿第一水平，该工作面上以-40m 等高线为界，下以-330m 等高线； 始采位于左边界保护煤柱右侧，终采位于盘区停采线处；工作面长为 200m，沿倾斜方向的 推进长度为 1630m。
二 采煤工作面与相邻已采盘区、煤层的关系该煤工作面与相邻已采盘区间留有 15m 隔离煤柱，相邻煤层的开采对该采煤工作面的 开采无影响，且采空区内无积水和瓦斯，对本工作面采煤没有任何影响三 采煤工作面与地面相对位置的关系采煤工作面开采范围与地面相对位置范围内没有建筑物、水体、铁路，则无需保护地 物四 煤层赋存情况该采区煤层走向为东西走向，开采 1 号煤层，工作面开采范围内煤层的走向长为 300m， 倾向长为 1630m，平均倾角约为 7 0 ，煤层平均厚度为 2m，煤的密度为 1.33t/m 3 ，煤质中硬 五 围岩的性质及对采煤的影响煤层顶板：无伪顶，直接顶为厚 9.0m 的粉砂岩，它具有粉砂结构，岩层较稳定；基 本顶为厚 20m 的石灰岩，其主要成分是方解石，岩层稳定；底板为粗砂岩，硬度较小，老 顶分类为Ⅱ，直接顶级别为 1六 地质构造及水文地质情况该盘区右侧以 F 断层为界，采区正常涌水量为 150m11岩浆侵入体七 瓦斯、煤尘和自然发火情况3/h ，盘区内无褶皱、煤陷落柱、盘区瓦斯相对涌出量为 16m 与瓦斯突出危险3/t ，煤层自然发火期为 6 个月，煤尘具有爆炸性，没有煤22501 综采工作面“三机”配套关系第二章 “三机”配套综采工作面采煤机、刮板输送机及液压支架的“三机”配套是整套综采设备的核心。
采煤机和刮板输送机的生产能力应满足工作面产量要求，采煤机和液压支架调高范围要适 应煤层厚度及其变化范围，支架移架速度要跟得上采煤机的牵引速度，采煤机要依靠刮板 输送机导向并在其上移动，刮板输送机依靠液压支架推移，液压支架又要靠输送机支承而 移动，因此为了实现综采工作面最大生产能力和安全生产，采煤机、刮板输送机和液压支 架之间在性能、结构、采煤空间要求以及“三机”相互联接的形式、强度和尺寸等方面， 必须互相适应和匹配一 明确煤层赋存条件、生产条件及工作面产量要求综合机械化采煤是一个多工序、多环节的采煤过程，工作面采煤(放煤)、运煤及支护 (包括端头及过渡支护)构成了综采最重要的几个环节因此，这些环节上主要设备的功能、 质量、生产效率与使用寿命是决定综采能否达到高产高效的关键，所以应依据煤层赋存及 矿井选用可靠的具有良好使用效果的综采成套设备为此在设备配套选型前应了解下列资 料和要求1) 煤层赋存条件：煤层厚度 ( 最大、最小和平均 )；煤层倾角 (最大、最小和平均 )； 开采深度(最大、最小和平均)；煤层硬度；煤层顶、底板的厚度、岩性及其分类；煤质和 储量等2) 矿井地质及水文条件：地质构造复杂程度、断层、褶曲等；瓦斯含量；煤层自燃 倾向性，煤尘爆炸危险程度；矿井尺寸及盘区划分、采面长度、采高、推进长度等；水文 地质条件(水源及涌水量等)。
3) 矿井能力及对工作面产量要求：矿井生产能力(wt／a)；矿井开采计划；矿井通风、 排水、供水、供电、运煤、辅助运输等方式和能力；对工作面产量要求(t／a)及年工作日 数；分析确定可能的工作面生产能力及采煤参数二 采煤工作面三机配套选型(一)分析围岩条件，提出对架型、支架参数和支架结构选择的要求液压支架选型涉及采面 顶板分类，要根据综采工作面的矿压特性选定液压支架支护阻力，并要考虑煤层赋存条件 对支架结构的要求对于高产高效工作面液压支架的选型中，液压控制方式和系统的选择 尤为关键，因为它决定着工作面推进速度，影响着工作面高产高效综采工作面矿压特性 随不同的采煤方法及顶板类、级而异，因而对支架选型有相应要求1)1、2 类直接顶与 I、Ⅱ级基本顶综采工作面的基本顶来压步距小而稳定，强度较 小、顶板岩石压力小且分布均匀，直接顶特别是端面不稳定，受移架影响严重因而要求 支架初撑力高，控制端面顶板能力强，护顶能力强，挡矸、护帮装置全，能快速从邻架操 作移架，及时支护2）3、 4 类直接顶与Ⅲ、Ⅳ级基本顶综采工作面基本顶来压步距大、强度高，顶板32501 综采工作面“三机”配套关系岩石压力大而且分布不均，直接顶稳定。
要求支架支撑能力大、抗水平推力强、切顶性能 好，在冲击压力下支架安全阀流量大3）倾斜分层下行垮落长壁综采工作面的基本顶来压对各分层越向下越缓和，顶板 压力分层越向下越小而不均，下分层支架易压死、歪斜倾倒，顶板易破碎，下分层移架和 所需时间对顶板稳定性的影响大于上分层因此，要求上、下分层支架应有区别对于上 分层，由于顶板为实体岩石，要求支架工作阻力较大；由于底板煤体强度较弱，则要求支 架底座比压分布较均匀、接触比压较小；由于上分层要为下分层铺网，故要求支架设置铺 网和洒水装置对于下分层，由于顶板为破碎岩石，故要求支架工作阻力较小，并且除最 下一个分层底板为岩层实体外，其余各下分层均是煤层，因此也要求支架底座比压分布较 均匀、接触比压较小4) 对于大采高采煤工作面，随着采高加大，上覆岩层动压频繁，矿压显现强烈，支 架应具有足够的支护阻力；采高加大后，要有相应的防片帮、漏顶装置，尽力保持支架稳 定性，为此提高支架刚度是十分重要的5) 综采放顶煤工作面仍有明显基本顶来压，有时还较强烈因此，支架应有足够的 工作阻力，按其煤层赋存条件应比普通综采工作面阻力提高一些为好放顶煤支架尽量采 用单铰点及四连杆机构，以提高其抗扭能力和稳定性。
由于放顶煤综采面的支承压力分布 扩大，它可能使顶煤预先断裂和移动，因此放顶煤支架必须装备可伸缩前梁或可旋转 180°的挑梁，及时支撑刚刚暴露的顶板；并采用带压移架、初撑力保持阀，以提高初 撑力，减少顶煤早期下沉和断裂，尽力保持其稳定性，防止顶板下落放顶煤综采面顶板 压力受多种因素影响，分布不均，因此它将导致支架和采面围岩工作状态不良为使放顶 煤支架能可靠地工作，要求支架的结构件及其连接件都要有足够的强度和刚度为了保证 放煤效果良好，要求放煤机构尺寸尽可能大，具有放煤、松动煤和关闭灵活的机构为了 减少移架对顶煤破坏的影响，应保证快速移架，其推移机构必须排矸性能好、推移输送机 拉架力大放顶煤支架要有利于顶煤软化、降尘、防火，因此支架选型时要考虑注水、洒 水、喷雾、注氮等要求6) 液压支架控制方式有手动、液压及电液控制系统，我国多用手动控制为了实现 综采工作面高产高效，加快推进，我国试验并推广了 KS2 型液压支架手动快速移架系统 在铁法晓南煤矿试验，经测试实现单架降、移、升共用时间 10．25S兖州鲍店煤矿采用 快速移架系统，并配置流量为 200L／rain 和 315L／min 的大流量乳化液泵，于 2000 年综 放工作面实现年产 351．37 万 t。
开滦钱家营煤矿采用大流量系统并提高泵的流量至 200L ／min，加快了移架速度，1999 年 3 月创月产 27 万 t 的好成绩神华某矿引进了电液控制 系统的液压支架，电液控制液压支架采用了电磁或微电机控制的先导阀、先进可靠的压力 和位移等传感器、灵活自由编程的微处理机以及多：芒=线和位处理等现代新技术，因此， 与传统的手动液压控制液压支架相比较，其性能上具有许多显著的优点总之，高产高效 工作面需要选用大流量快速移架系统，有条件时应选用电液控制系统42501 综采工作面“三机”配套关系(二)按煤层条件及工作面生产能力初选采煤机1 采高、下切深度和截深(1) 采煤机的采高 H 应与煤层厚度 M 的变化范围相适应采煤机产品说明书中所说的 “采高”往往是滚筒的工作高度，而不是真正的采高，考虑到底板上的浮煤和顶板下沉的 影响，工作面的实际采高要减少，一般比煤层厚度小 0．1～0．3m为保证采煤机正常工 作，采煤机的采高应有较大的可调范围2) 下切深度是滚筒处于最低工作高度时，滚筒截割到工作面输送机中部槽底以下的 深度，要求一定的下切深度以适应工作面调斜时割平底板，或采煤机割到输送机机头和机 尾时能割掉过渡槽的三角煤。
下切深度也叫卧底量，一般取 100～300mm3) 截深影响采煤机的截割功率 (截深大功率大 )，还影响采煤机与液压支架和输送机 的配套尺寸截深的选择主要考虑煤层压酥效应，当被截割的煤体处于压酥区内时，截割 功率明显下降越靠近煤壁，煤被压得越酥一般压酥深度为煤层厚度的 0．4～1．0 倍 脆性煤取大值，韧性煤取小值当滚筒截深为煤层厚度的 1／3 时，截煤阻力比未被压酥 煤的截割阻力小 33％～50％为了充分利用煤层压酥效应，中厚煤层截深一般取 0．5m 左 右近年来大功率电牵引采煤机的截深向增大方向发展，截深为 0．9 左右的已相当多， 部分截深已达 1．0m 和 1．2m加大截深的目的是为了提高生产效率，减少液压支架的移 架次数但加大截深必然造成工作面空顶距加大，因此必须提高移架速度和牵引速度，并 做到及时支护2 煤层倾角当倾角大于 12°时或潮湿底板倾角为 8°时，采煤机应有防滑措施采用无链牵 引与制动闸的配合，可以停车制动一旦制动闸失灵或故障，将出现采煤机高速下滑而造 成人身或设备的重大事故为此，在电牵引调速系统中应采用回馈制动在直流电牵引中 可四象限运行，能实现回馈制动，电动机超速发电回馈电网，电磁力变为制动力矩，使采 煤机下滑变慢，电牵引采煤机能适应的工作面倾角较大，如 3LS 可达 30°，EDW450／1000I。
可达 45°在交流电牵引调速系统，若采用电能消耗在电阻上的能耗制动，制动力较小， 如 DRl02102 电牵引采煤机适应的倾角才 l5°；若倾角更大需采用四象限运行方式，实现 回馈制动为此，需在变频器中再反并联一套有源逆变电路，或者采用交一交变频器，以 便实现四象限运行制动闸的制动力距一般为最大工作力矩的 2／3，能有效地控制下滑， 制动也较平稳3 煤层地质构造煤层地质构造包括断层、顶底板岩性、火成岩侵入体在煤岩中的宽度、煤层中坚硬夹 杂物(矸石和硫化铁等)、煤岩的磨蚀性、煤层的层理和节理、煤的脆性和韧性等对采煤 机选型影响较大的是断层，大功率采煤机能强行通过落差小于 lm 的砂页岩、页岩断层采煤机的实际生产率比理论生产率低得多，特别是机器的可靠性对生产率的影响更为 突出采煤机的生产率主要取决于采煤机的牵引速度，生产率与牵。