大采高開(kāi)采工作面設(shè)備選型及其適應(yīng)條件分析

1、大采高開(kāi)采工作面設(shè)備選型及其適應(yīng)條件分析1 概述1.1 我國(guó)煤炭資源狀況我國(guó)緩傾斜厚煤層煤炭產(chǎn)量占總產(chǎn)量的 40 以上，很多礦區(qū)賦存有 3.5 m 5.0 m 厚的煤層且均為主采煤層。 大采高 綜采是對(duì) 3.5 m 5.0 m 厚的煤層一次采全高。對(duì)于煤層傾角小于 3O°的厚煤層、采出的煤炭含矸率低、瓦斯涌出量小等優(yōu)點(diǎn)；與采高小于3.5 m 的分層綜采相比，具有采面生產(chǎn)能力大和巷道布置簡(jiǎn)化、回采工效和煤炭資源回收率高、設(shè)備搬家倒面次數(shù)少和節(jié)約假頂材料等優(yōu)點(diǎn)。因此，大采高 綜采是 3.5 m 5.0 m 厚煤層綜采的主要發(fā)展方向之一。我國(guó)厚煤層資源豐富，厚煤層開(kāi)采在保障煤炭生產(chǎn)供應(yīng)能力

2、中占有重要地位。厚煤層高效綜采是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效礦井的主要技術(shù)途徑之一。目前我國(guó)年產(chǎn)600萬(wàn) 1 000萬(wàn) t 具有國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)水平的高產(chǎn)高效礦井和綜采工作面都是在厚煤層開(kāi)采條件下實(shí)現(xiàn)的。厚煤層大采高綜采成套設(shè)備的研制開(kāi)發(fā)包含著一系列的先進(jìn)技術(shù)，技術(shù)含量高，研制難度大。1.2 我國(guó)大采高 綜采技術(shù)與裝備現(xiàn)狀為適應(yīng)我國(guó)煤礦綜采機(jī)械化的發(fā)展，國(guó)內(nèi)綜采設(shè)備科研設(shè)計(jì)和制造企業(yè)已研制開(kāi)發(fā)出具有較先進(jìn)技術(shù)水平的大功率電牽引采煤機(jī)、重型刮板輸送機(jī)、電液控制強(qiáng)力液壓支架和多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)大運(yùn)力帶式輸送機(jī)。配套設(shè)備的生產(chǎn)能力達(dá)到 1 500 2 500t h，在適宜的煤層和礦井條件下，綜采工作面可實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)300萬(wàn) t 以上

3、。目前，天地科技股份有限公司成功研制的MG750 1815一 GWD 型交流電牽引采煤機(jī)，總裝機(jī)功率達(dá)到1 815 kW ；雞西煤礦機(jī)械有限公司研制成功的MG800 2040一 WD 型電牽引采煤機(jī)，總裝機(jī)功率達(dá)到 2 040 kW ；西安煤礦機(jī)械廠研制成功的MG750 1910一 WD 型和 MG900 2210一 WD 型交流電牽引采煤機(jī)，總裝機(jī)功率分別達(dá)到 1 910 kW 和 2 210 kW 。張家口煤礦機(jī)械制造公司、西北奔牛集團(tuán)公司研制成功的SGZ1200 1575型刮板輸送機(jī)，輸送能力最大達(dá)到2 500 t h，總功率達(dá)到l575 kW 。我國(guó)近期研制成功了 ZY8800 26

4、50型兩柱掩護(hù)式液壓支架、 ZZ9900 20 45四柱支撐掩護(hù)液壓支架。鄭州煤機(jī)廠為晉城研制成功 ZY9400 28 62型兩柱掩護(hù)式液壓支架，整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，調(diào)高范圍3 6 m，支護(hù)高度最大可達(dá)到 6 2 m，工作阻力 9 4 MN ，立柱缸徑 380 mm ，采用電液控制技術(shù)，壽命實(shí)驗(yàn)達(dá)5萬(wàn)次以上。我國(guó)新研制開(kāi)發(fā)的新型大采高 綜采裝備技術(shù)參數(shù)已經(jīng)接近國(guó)外先進(jìn)水平，綜采工作面年產(chǎn)能力達(dá)到300萬(wàn) t 以上。我國(guó)綜采設(shè)備設(shè)計(jì)制造、檢測(cè)雖已有一定基礎(chǔ)，但限于目前研究設(shè)計(jì)、制造水平和國(guó)內(nèi)高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)材料供應(yīng)等基礎(chǔ)條件，大采高綜采設(shè)備仍不能滿(mǎn)足厚煤層高產(chǎn)高效綜采生產(chǎn)要求，近年來(lái)新研制開(kāi)發(fā)的綜采設(shè)備在

5、技術(shù)性能、工作可靠性和使用壽命方面仍和國(guó)際先進(jìn)水平有明顯差距。我國(guó)創(chuàng)造綜采年產(chǎn)世界紀(jì)錄的神華、充礦等煤炭企業(yè)的高端綜采裝備目前仍然以引進(jìn)為主。1.3 大采高 綜采技術(shù)與裝備發(fā)展趨勢(shì)厚煤層一次采全高高效綜采技術(shù)是世界煤炭井工生產(chǎn)技術(shù)主要競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域。隨著礦井大規(guī)模集中化生產(chǎn)的發(fā)展，大功率、高性能的設(shè)備是必不可少的。大采高 綜采裝備的研制要堅(jiān)持 3個(gè)方面的發(fā)展方向：裝備大型化、配套化、機(jī)械化程度高；裝備無(wú)軌化、液壓化、自動(dòng)化 程度高；裝備技術(shù)性能成熟，可靠性高。(1)采煤機(jī)裝機(jī)功率提高到 2 MW 左右，其中單臺(tái)截割功率達(dá)到 750 kW 以上，牽引速度提高至 25 m min 以上，牽引力達(dá) 800

6、 kN 以上。產(chǎn)品元部件的可靠性要有大幅度的提高。廣泛采用新技術(shù)工藝，提高檢測(cè)控制水平，如采煤機(jī)自動(dòng)調(diào)高技術(shù)、采煤機(jī)在工作面位置傳輸與確定技術(shù)、溫度控制與檢測(cè)技術(shù)、故障診斷技術(shù)、高效滅塵技術(shù)等。(2)帶式輸送機(jī)向大型化、高運(yùn)輸能力、高可靠性方向發(fā)展。長(zhǎng)距離、高帶速、大運(yùn)量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢(shì)。輸送機(jī)的輸送量要提高到3 000 4 000 t h，帶速提高至 6 m s，對(duì)于可伸縮帶式輸送機(jī)輸送長(zhǎng)度要加長(zhǎng)至6 km以上，對(duì)于鋼繩芯強(qiáng)力帶式輸送機(jī)須加長(zhǎng)至5 km以上，單機(jī)驅(qū)動(dòng)功率要達(dá)到1.01.5 MW ，輸送帶抗拉強(qiáng)度達(dá)到6 kN mm ( 鋼繩芯 )和3 kN mm (整芯 )。還要不

7、斷開(kāi)發(fā)研究新的技術(shù)和元部件，如高性能可控軟起動(dòng)技術(shù)、動(dòng)態(tài)分析與監(jiān)控技術(shù)、高效貯帶裝置、快速自移機(jī)尾、高速托輥等，使帶式輸送機(jī)的性能得到進(jìn)一步提高。(3)研制 大采高 強(qiáng)力液壓支架，對(duì)其架型參數(shù)、結(jié)構(gòu)適應(yīng)性、設(shè)計(jì)方法、高強(qiáng)材料、配套元部件和制造工藝等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行攻關(guān)，解決電液控制系統(tǒng)與支架配套適應(yīng)性問(wèn)題，全面提升國(guó)產(chǎn)液壓支架技術(shù)水平，使其主要性能和可靠性指標(biāo)達(dá)到國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)高端液壓支架?chē)?guó)產(chǎn)化。(4)發(fā)展工作面生產(chǎn)工藝優(yōu)化與自動(dòng)控制技術(shù)。自動(dòng)化控制是世界高產(chǎn)高效工作面的基本特征和主要發(fā)展方向之一。針對(duì) 4 6 m 厚煤層賦存條件和高產(chǎn)高效開(kāi)采要求，研究綜采工作面作業(yè)方式和配套工藝，

8、研制液壓支架的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，提高移架速度，優(yōu)化采煤機(jī)作業(yè)方式和采煤機(jī)自動(dòng)控制方式，開(kāi)發(fā)與生產(chǎn)工藝相適應(yīng)的工作面設(shè)備全自動(dòng)控制系統(tǒng)，提高綜采工作面的全面自動(dòng)化 水平。2 大采高 開(kāi)采工作面的設(shè)備選型與配套下面結(jié)合寺河礦長(zhǎng)壁大采高 與配套的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。寺河礦是國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)的“九五 ”重點(diǎn)建設(shè)工程之一，是由晉城無(wú)煙煤礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司投資建設(shè)的特大型礦井，設(shè)計(jì)年產(chǎn)原煤400萬(wàn) t。通過(guò)充分調(diào)研國(guó)內(nèi)幾個(gè)大型礦井和國(guó)外高產(chǎn)高效礦井大采高 綜采設(shè)備及其使用情況，根據(jù)寺河礦井條件，經(jīng)過(guò)選型計(jì)算，擬采用長(zhǎng)壁大采高 綜采，裝備世界先進(jìn)水平的大功率高可靠性設(shè)備，以加大開(kāi)采強(qiáng)度，提高規(guī)模效益，建設(shè)新型的高

9、產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井。2.1 綜采工作面設(shè)備的選型配套原則從高產(chǎn)高效、一井一面、集中生產(chǎn)的綜采發(fā)展趨勢(shì)要求出發(fā)，增大工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度，加大截深，選用能切割硬煤的大功率采煤機(jī)組，提高割煤速度，相應(yīng)地提高液壓支架的移架速度，與大運(yùn)量、高強(qiáng)度的工作面輸送機(jī)的相匹配，運(yùn)輸巷道也必須采用長(zhǎng)距離、大運(yùn)量的帶式輸送機(jī)。從設(shè)備技術(shù)性能要求出發(fā)，所選綜采機(jī)械設(shè)備必須是技術(shù)先進(jìn)、性能優(yōu)良、可靠性高，同時(shí)各設(shè)備間要相互配套性好，保持采運(yùn)平衡，最大限度地發(fā)揮綜采優(yōu)勢(shì)。2.2 采煤機(jī)的選取寺河礦井設(shè)計(jì)以一個(gè)長(zhǎng)壁綜采工作面和2個(gè)連采工作面保證年產(chǎn) 400萬(wàn) t 的生產(chǎn)能力?？紤]一定的富裕系數(shù)，綜采工作面日產(chǎn)量應(yīng)在11000t

10、以上。根據(jù)日產(chǎn)量要求，平均日循環(huán)數(shù)應(yīng)為 8個(gè)。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，國(guó)外高產(chǎn)高效工作面開(kāi)機(jī)率一般在 70 以上，最高達(dá)95。國(guó)內(nèi)高產(chǎn)高效工作面一般在 40 45。取開(kāi)機(jī)率為55 ，確定采煤機(jī)的牽引速度為 4.88 m min ，工作面的最大牽引速度應(yīng)為6.83 m min 。采煤機(jī)的實(shí)際截煤速度應(yīng)達(dá)到6 7 m min ，空載時(shí)要求其速度不小于 12 m min ，以減少輔助工作時(shí)間。采煤機(jī)的功率 1477.4 1723.6 kW ，厚煤層 大采高 采煤機(jī)總功率一般應(yīng)在 1700 1800 kW 。寺河礦區(qū)煤質(zhì)較硬，煤層普氏系數(shù) f=4 左右。工作面超前壓力顯現(xiàn)較明顯，在采煤過(guò)程中易出現(xiàn)片幫現(xiàn)象。結(jié)

11、合工作面地質(zhì)情況，選用德國(guó)艾柯夫公司的 Sl5oo 型交流電牽引采煤機(jī)，采煤機(jī)的具體技術(shù)參數(shù)如下： 生產(chǎn)能力 t ·h-1 ( 以12 m min 牽引時(shí) ) 4000 最小采高 m 2.7 最大采高 m 5.2 滾筒直徑 mm 2700 滾筒截深 mm 865 臥底量 mm 640 切割硬度 l0 截割功率 kW 2×750 冷卻方式 水冷 牽引方式 齒軌式無(wú)鏈交流電牽引 牽引速度 m·min-1 0 31 8 牽引力 kN 734 牽引功率 kw 2×90液壓泵電機(jī)功率kw 35 總裝機(jī)功率kw (不包括破碎機(jī))1715 質(zhì)量 t 882.3 工作面

12、可彎曲刮板輸送機(jī)的選取采煤機(jī)的實(shí)際生產(chǎn)能力比理論生產(chǎn)能力低得多，特別是受設(shè)備開(kāi)機(jī)率和和液壓支架移架速度、刮板機(jī)生產(chǎn)能力等影響和高瓦斯礦井瓦斯涌出量及通風(fēng)條件制約，牽引速度必然受限制。因此刮板輸送機(jī)輸送能力應(yīng)達(dá)到2500 t h。根據(jù)要求選擇德國(guó)DBT 公司 PF41132工作面刮板輸送機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：運(yùn)輸能力 t ·h-1 2500電機(jī)功率 kw 2×700 供電電壓 V 3300 中部槽尺寸 mm× mm× mm 1750×988×284 鏈條尺寸 mm 42× 146傳輸控制 CST 可控傳輸，內(nèi)置式 機(jī)

13、尾鏈張緊行程 mm 500 鏈形式 雙中鏈 鏈中心距 mm 165 鏈速 m·s-1 1.28 刮板間距 mm 876 卸載方式交叉?zhèn)刃独鋮s方式水冷 主機(jī)質(zhì)量 t550 輸送機(jī)的CST 的驅(qū)動(dòng)控制有半自動(dòng)和全自動(dòng)2種方式，由一臺(tái)PROTEC 電腦連接到每一臺(tái)驅(qū)動(dòng)部，用于控制安裝在減速器內(nèi)的CST 離合器，并監(jiān)測(cè)壓力、溫度、轉(zhuǎn)速、油位等參數(shù)， CST 在電腦控制下在15 s 內(nèi)軟起動(dòng)。在全自動(dòng)方式下，可通過(guò)小型控制站監(jiān)視電機(jī)功率等，實(shí)現(xiàn)載荷均勻分布和卡鏈過(guò)載保護(hù)等，遇沖擊載荷時(shí)離合器分離。數(shù)據(jù)掃描器能處理l7 種不同的電子信息，并可在主電腦上查找到這些信息，具有故障診斷功能。輸送機(jī)機(jī)尾

14、鏈的液壓自動(dòng)張緊控制，由帶有微處理器的PM4 系統(tǒng)控制。通過(guò)輸入電機(jī)電流、緊鏈千斤頂行程、千斤頂單向閥的壓力，通過(guò)軟件控制算法來(lái)控制液壓缸，自動(dòng)調(diào)節(jié)鏈的張緊。2.4 轉(zhuǎn)載機(jī)與破碎機(jī)的選取轉(zhuǎn)載機(jī)應(yīng)具有高強(qiáng)度且與帶式輸送機(jī)尾能夠整體自移，因此，選擇DBT公司PF41332轉(zhuǎn)載機(jī)，技術(shù)參數(shù)如下：運(yùn)輸能力t ·h-1 2750電機(jī)功率kw315 供 電 電 V 1140 中 部 槽 尺 寸 mm× mm× mm 1500×1188×284 鏈速 m·s -1 1.54 鏈中心距 mm 330 鏈條規(guī)格 mm 34×126刮板間距 /

15、 mm 756 長(zhǎng)度 m 27.5 主機(jī)質(zhì) 量 t ( 不 包 括 破 碎 機(jī) ) 72 冷 卻 方 式水 冷配 套 機(jī) 尾MATILDA帶式輸送機(jī)機(jī)尾有效推移行程m 3.5 長(zhǎng)度 m11.6 寬度 m 2.9 行走機(jī)尾質(zhì)量t 20 根據(jù)晉城煤作為煤化工能源的要求，塊率要高，因此要選用滾筒形式為截齒式，截齒 (座 )強(qiáng)度高、數(shù)量少，以減少塊率損失，懸垂高度可調(diào)節(jié)，溜槽底板應(yīng)具有足夠強(qiáng)度。根據(jù)這些需求，選擇DBT公司的WB1418 破碎機(jī)，技術(shù)參數(shù)如下：運(yùn)輸能力t ·h-1 3000供電電/V 1140功率 kw 315破碎形式截齒式 可截割煤硬度8 入料口尺寸mm× mm

16、1700×900出料塊度mm× mm 250×450 噴霧方式 噴水式 破碎輪錘頂圓直徑 mm l460 破碎腔中板厚 mm 60 質(zhì)量 t ( 不包括電機(jī) ) l9 破碎機(jī)帶有濕式除塵裝置，由 22 kW 液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)軸向通風(fēng)機(jī)，可實(shí)現(xiàn)程序控制，起動(dòng)破碎機(jī)前先開(kāi)起集塵裝置保證集塵效果。2.5 液壓支架的選取(1)液壓支架是綜采工作面最重要的設(shè)備之一，從目前世界先進(jìn)采煤國(guó)家長(zhǎng)壁工作面中的液壓支架看，液壓支架基本以掩護(hù)式為主，約占全部架型的96 ，且有向兩柱式發(fā)展的明顯趨勢(shì)。美國(guó)1994年有 80個(gè)長(zhǎng)壁工作面，使用兩柱掩護(hù)式支架73套，占 91.25，是美國(guó)長(zhǎng)壁工作

17、面使用的主要架型，支架工作阻力大部分在7 000 8000 kN ，最大的兩柱掩護(hù)式支架工作阻力達(dá)到9800 kN 。寺河礦井煤層賦存條件及頂?shù)装鍡l件與美國(guó)相類(lèi)似，借鑒國(guó)外生產(chǎn)高產(chǎn)高效工作面經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)架型選擇要求，工作面液壓支架采用掩護(hù)式。支架的頂梁要求采用整體鋼性結(jié)構(gòu)。不使用鉸接頂梁，支架在要求的工作高度下應(yīng)能保證支架的整體穩(wěn)定性，應(yīng)設(shè)護(hù)幫板，前探梁帶一級(jí)護(hù)幫板，支架底座采用帶有提座千斤頂?shù)膭傂缘鬃?2)操作方式的選擇液壓支架技術(shù)的重大突破當(dāng)屬電液控制系統(tǒng)，采用了電子控制的先導(dǎo)閥，先進(jìn)可靠的壓力和位移傳感技術(shù)，靈活自由編程的微處理技術(shù)和紅外遙感技術(shù)等現(xiàn)代科技成果，可實(shí)現(xiàn)成組移架、推溜，

18、使液壓支架的動(dòng)作自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行，移架速度提高，移架循環(huán)時(shí)間可達(dá)到68 S。支架的電液控制系統(tǒng)應(yīng)接收采煤機(jī)的位置信號(hào)，實(shí)現(xiàn)與采煤機(jī)的聯(lián)動(dòng)。并可將工作面支架工作狀況圖形及數(shù)據(jù)及采煤機(jī)的部分?jǐn)?shù)據(jù)傳輸至地面。美國(guó)1994年共有 80個(gè)工作面其中70個(gè)工作面是電液控制支架工作面，占87 5。澳大利亞采用電液控制的工作面也占大多數(shù)。總之，支架應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制先進(jìn)可靠，操作簡(jiǎn)單，便于維修等特點(diǎn)。(3)支架支撐高度的確定。最大高度：式中： 煤層最大采高 ，取 5.2 m； 偽頂或浮煤冒落厚度，一般取200 300mm。 最小高度： 式中： 開(kāi)采高度，取 2.9 m； 頂板最大下沉量，一般取 200 mm；

19、支架移架所需最小降架量，取50mm ； 浮煤厚度，按50 mm 估算。(4)支架支護(hù)強(qiáng)度的計(jì)算。根據(jù)支架支護(hù)強(qiáng)度的估算法取110t/m3, 即 1.1MPa. 式中： N 支架載荷相當(dāng)采高巖重的倍數(shù)。中等穩(wěn)定頂板以下取5.0m； l 頂板巖石密度，取N=6 8；h 采高，取2.57 t m 。(5)支架工作阻力反映了支架在工作過(guò)程中所需承受的頂板載荷。而頂板載荷與煤層厚度近似成直線關(guān)系增長(zhǎng)，以此來(lái)確定支架的工作阻力為：= 式中： F 支架的支護(hù)面積，取8.16 m2。根據(jù)計(jì)算確定液壓支架的技術(shù)參數(shù)如下： 支架高度 mm 2250 4500，2550 5500 支架寬度mm 1610 1850

20、通風(fēng)面積 m2 17， 20 起底油缸推拉力kN 387 泵站壓力 MPa 31.5 35.7 立柱油缸直徑 mm 345， 325 立柱活塞壓力 kN 4900 初撐力 kN 5890 平衡油缸推力 kN 1150 平衡油缸拉力 kN 600 工作阻力 kN2×4139 頂梁長(zhǎng)度 mm ( 中間架 ) 3945 立柱中心距 mm 900 平均對(duì)地比壓 MPa 2.51 底座面積 m2 3.4132 移架力 kN560 推溜力kN 310 支護(hù)強(qiáng)度MPa 1.1 端部載荷kN1640 電液系統(tǒng) PM4 主機(jī) MCU 架中心距 mm 1756 支架質(zhì)量 t ( ±2.5 )2

21、7.5 液壓支架的 PM4 電液控制系統(tǒng)，配備有顯示屏幕和鍵盤(pán)，可以操作 22個(gè)功能，簡(jiǎn)化了目前液壓支架所需的全部功能的操作。每臺(tái)支架的PM4(SCV) 的屏幕上都可顯示出工作面自動(dòng)進(jìn)行的全部功能。并可發(fā)出聲響報(bào)警信號(hào)，故障查詢(xún)方便快捷。實(shí)用性、功能性極強(qiáng)。防腐、防水，抗振動(dòng)、沖擊，具有很高的可靠性。任意編程的控制系統(tǒng)軟件。模塊式設(shè)計(jì)的軟件易于在采礦條件改變時(shí)優(yōu)化液壓支架的功能。 在工作面的運(yùn)輸巷和地面的控制室安裝主控臺(tái) (MCU) ，可監(jiān)測(cè)液壓系統(tǒng)中每臺(tái)支架立柱壓力變化，顯示支架動(dòng)作及工作面支架、輸送機(jī)、采煤機(jī)位置工作狀態(tài)的可示圖，監(jiān)測(cè)壓力、監(jiān)視傳感器狀況、修改參數(shù)，提供維修依據(jù)。通過(guò)采煤機(jī)

22、紅外發(fā)射與支架上紅外線接收確定采煤機(jī)位置和采集主要數(shù)據(jù)?？梢詫?shí)時(shí)地把所有信息傳輸給工作面運(yùn)輸巷MCU ，并通過(guò)工作面運(yùn)輸巷主機(jī)與地面計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，將信息傳輸給地面控制室的操作人員和管理人員，最大限度地提高長(zhǎng)壁工作面系統(tǒng)的功能?？稍诘刭|(zhì)條件允許情況下實(shí)現(xiàn)工作面的全自動(dòng)化 。(6)首采工作面共設(shè)計(jì)配套了130個(gè)支架，其中端頭架、過(guò)渡架共 15架，支撐高度2.25 4.5m；中間架 115架，支撐高度 2.55 5.5 m；每個(gè)支架由一個(gè)帶微處理器的 PM4 服務(wù)器和螺紋式驅(qū)動(dòng)器和若干傳感器組成。每 8個(gè) PM4 提供一個(gè)電源，工作 面 運(yùn)輸巷安裝 有 一個(gè)主 PM4 服 務(wù)器和一個(gè)Windows操作

23、界面的主計(jì)算機(jī)MCU ，通過(guò)快速插頭連接線組成整個(gè)工作面PM4電液控制系統(tǒng)。2.6 乳化液泵的選型及液箱配置乳化液泵的壓力要滿(mǎn)足初撐力和千斤頂所需最大推力的要求，流量要滿(mǎn)足每架(組 )在移動(dòng)循環(huán)中所需的動(dòng)作的立柱和千斤頂?shù)淖畲罅髁?，同時(shí)要滿(mǎn)足支架追機(jī)速度要求?？刂品矫嬉箅S支架載荷變化，根據(jù)系統(tǒng)壓力自動(dòng)調(diào)節(jié)開(kāi)啟泵的臺(tái)數(shù)，能根據(jù)對(duì)液位自動(dòng)控制補(bǔ)水，具有乳化液自動(dòng)配液裝置，并對(duì)高液位、乳化液出口壓力、泵潤(rùn)滑油壓力進(jìn)行檢測(cè)和保護(hù)。依據(jù)原則，選擇德國(guó)豪森科公司的EHP一 3K200 型泵和液箱。具體技術(shù)參數(shù)如下：壓力MPa31.5 35.7流量L·min-1 309 柱塞數(shù)量個(gè)3 電機(jī)功率k

24、w 200 電壓 / V 1140 乳化液泵臺(tái)數(shù)臺(tái)4(3臺(tái)工作， 1臺(tái)備用) 質(zhì)量 kg 1200 乳化液箱 不銹鋼 有效容積 L 2500 儲(chǔ)液箱 L 20002.7 采煤機(jī)噴霧冷卻泵根據(jù)艾柯夫SLS00采煤機(jī)水冷及噴霧系統(tǒng)水流量510 L min ，壓力 4 l0 MPa 的要求，選擇德國(guó)豪森科公司生產(chǎn)的 EHP 一3K125 型兩泵 (一用一備 )一箱，其技術(shù)參數(shù)如下：壓力 MPa 13.2 流量 L·min -1 516 電機(jī)功率 kw 125 電壓 V 1140 質(zhì)量 kg 1500 水箱容量 / L 2200 預(yù)加壓泵 N45 3G 功率 kW 7.5 電壓 V 1140

25、 壓力 MPa 0.4 流量 L·三“機(jī) ”冷卻泵 工作面輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)的 4 個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)減速裝置均采用水冷卻方式，其壓力在3.5MPa，流量總和為90 L min 。因此，只需配套無(wú)錫生產(chǎn)WPZ 一 220 5.5 冷卻泵，將靜壓水提高到3MPa 供給 “三機(jī) ”。 “三機(jī) ”冷卻水采用電磁閥控制開(kāi)啟，并串有流量計(jì)，只有通水冷卻正常后方可按順序起動(dòng)“三機(jī) ”，停機(jī)后自動(dòng)關(guān)閉水閥。2.8 供電系統(tǒng)及設(shè)備的選取根據(jù)工作面設(shè)備的裝機(jī)容量大(4707.5kW) ，走向長(zhǎng)度2000 3000 m、主要設(shè)備采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)單機(jī)功率大的特點(diǎn)，為提高工作面供電質(zhì)量，降低起動(dòng)和正常電壓損失，采

26、用了 3.3 kV 供電，其余設(shè)備采用1140 V 供電，盤(pán)區(qū)采用6kV 供電。工作面電氣設(shè)備選用法國(guó)賽特公司生產(chǎn)的2臺(tái)TEK1534 2000 6 3.45負(fù)荷中心，低壓側(cè)4組合，分別供SLS00采煤機(jī)和工作面刮板輸送機(jī)；2臺(tái) TS1281 1000061.2負(fù)荷中心 (低壓側(cè) 8組合 )分別供轉(zhuǎn)載、破碎機(jī)、其它輔助設(shè)備和乳化液泵和噴霧冷卻泵。該負(fù)荷中心的特點(diǎn)是集成度高、體積小、微機(jī)保護(hù)、功能齊全，控制方式靈活，電纜連接采用快速接頭，方便快捷。其具體技術(shù)參數(shù)特征及配置見(jiàn)表 6。 表 6 工作面電器設(shè)備技術(shù)參數(shù)該負(fù)荷中心高壓側(cè)采用ABB公司真空斷路器，具有短路、過(guò)負(fù)荷保護(hù)，能實(shí)現(xiàn)風(fēng)電、瓦斯電閉

27、鎖，當(dāng)工作面回風(fēng)流瓦斯超限時(shí)，通過(guò)負(fù)荷中心高壓側(cè)本安腔內(nèi)CH 急停回路切斷綜采工作面的一切非本安電源。低壓側(cè)真空開(kāi)關(guān)為模塊式“提箱 ”，每一個(gè)模塊帶有一個(gè)電氣控制的換向開(kāi)關(guān)，真空開(kāi)關(guān)采用先進(jìn)的零點(diǎn)分?jǐn)嗉夹g(shù)，斷流容量大，可替代真空斷路器功能。微機(jī)支持的顯示單元?？娠@示運(yùn)行及故障信息，具有故障診斷、存儲(chǔ)記憶功能，通過(guò)顯示單元上的鍵盤(pán)分3級(jí) (電工、工程師、管理者菜單)進(jìn)行保護(hù)各種參數(shù)和運(yùn)行方式的設(shè)定。除具有過(guò)流短路、相不平衡、漏電閉鎖外，還具有快速漏電保護(hù)和先導(dǎo)監(jiān)視保護(hù)及電機(jī)溫度保護(hù)，在3300 V 低壓開(kāi)關(guān)中有絕緣監(jiān)測(cè)保護(hù)。2.9 巷道帶式輸送機(jī)的選取隨著高產(chǎn)高效礦井的出現(xiàn)，原有帶式輸送機(jī)無(wú)論主

28、參數(shù)還是運(yùn)行性能都不能滿(mǎn)足要求，國(guó)外已向長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、大功率、大型化方向發(fā)展。據(jù)有關(guān)資料介紹，國(guó)外35 Mt a 高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送機(jī)主參數(shù)一般為：運(yùn)距2000 3000 m，帶速為 3.5 4 m s，輸送量 2 5003 000 t h，驅(qū)動(dòng)功率為 1200 2000 kw 。對(duì)于長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度的帶式輸送機(jī)，必須有足夠的起動(dòng)時(shí)間，使起動(dòng)加速度保持在允許范圍內(nèi)。因此應(yīng)優(yōu)先采用CST 可控傳輸軟起動(dòng)控制。另外，為適應(yīng)快速推進(jìn)需要，可伸縮帶式輸送機(jī)尾必須能快速自移。經(jīng)分析對(duì)比選擇了澳大利亞ACE公司的帶式輸送機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：輸送t t·h -12500鋪設(shè)長(zhǎng)度m

29、2000 提升高度m 70帶速m·s -1 3.5驅(qū)動(dòng)滾筒 mm 一級(jí) 1000×1600二級(jí) 1032×1600卸載滾筒 mm 900×1600拉緊滾筒mm 6個(gè) 630 帶寬 mm1400驅(qū)動(dòng)方式多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)功率kw2×400功率分配：=1： 1托輥/mm152驅(qū)動(dòng)裝置形式CST? 0? 2軟啟動(dòng)+逆止器 拉緊電機(jī)kW 30 （液壓自動(dòng)張緊控制）卷帶電機(jī) kW 22（液壓）輸送機(jī)主機(jī)采用PLC 控制 CST 軟啟動(dòng)及外圍設(shè)備控制輸送帶的液壓自動(dòng)張緊，并有漢化的防爆中文界面， LCD 顯示屏人機(jī)界面友好。實(shí)現(xiàn)了對(duì)CST 驅(qū)動(dòng)離合器、拉緊絞車(chē)、

30、冷卻油泵、通風(fēng)機(jī)、制動(dòng)閘及帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)及運(yùn)行參數(shù)的監(jiān)控與監(jiān)測(cè)。2.10監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的選取先進(jìn)的長(zhǎng)壁工作面裝備必須有完善的監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)。工作面共裝備了工作面三機(jī)： PROMOS 監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、乳化液泵的 PROMOS 監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)和工作面運(yùn)輸巷帶式輸送機(jī)的監(jiān)測(cè)監(jiān)控 PROMOS 保護(hù)系統(tǒng)。工作面三機(jī) PROMOS 監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)編程可實(shí)現(xiàn)控制開(kāi)啟三機(jī)冷卻水控制閥并監(jiān)測(cè)冷卻水流量正常后，做到有水后順序開(kāi)啟破碎機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和工作面輸送機(jī)和 “無(wú)水 ”停機(jī)，并在開(kāi)啟破碎機(jī)時(shí)同時(shí)開(kāi)啟除塵風(fēng)機(jī)，并對(duì)轉(zhuǎn)載機(jī)緊鏈和工作面刮板輸送機(jī)機(jī)頭、機(jī)尾緊鏈和CST 離合器故障進(jìn)行監(jiān)測(cè)和保護(hù)，停機(jī)閉鎖工作面沿途設(shè)備急停閉

31、鎖開(kāi)關(guān)。 乳化液泵站的 PROMOS 控制系統(tǒng)可根據(jù)液壓支架的載荷情況，采集到系統(tǒng)輸出壓力信號(hào)自動(dòng)控制開(kāi)啟泵的臺(tái)數(shù)，可根據(jù)編程輪流選擇做為主泵，對(duì)乳化液泵噴霧泵的軸承潤(rùn)滑等，液箱液位等進(jìn)行保護(hù)。帶式輸送機(jī)的PROMOS 控制系統(tǒng)具有開(kāi)車(chē)預(yù)警，故障報(bào)警和機(jī)頭、尾、中間語(yǔ)言通信和急停閉鎖功能。并具備堆煤、低速、打滑、煙霧、跑偏和縱撕等保護(hù)功能。LCD 顯示屏可顯示設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)和故障的位置、性質(zhì)，具有較強(qiáng)的自診斷功能和完善的保護(hù)。PROMOS 監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)提高工作面 自動(dòng)化 水平起到了十分重要的作用。3 適應(yīng)條件分析3.1合理采高的確定厚煤層一次采全厚綜采采高并非愈大愈好，采高大小必須與煤層地質(zhì)條件、

32、目前的綜采設(shè)備技術(shù)水平及采煤工藝各環(huán)節(jié)的配套能力相適應(yīng)。目前我國(guó)綜采工作面的采高存在著一個(gè)合理的取值范圍。實(shí)踐證明，當(dāng)加大工作面的采高時(shí)，工作面頂板壓力隨之增大，煤壁前方支承應(yīng)力集中程度亦隨之增大，從而加劇工作面煤壁片幫和冒頂。相似材料模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明：采高越大， T 作面開(kāi)采后上覆巖層運(yùn)動(dòng)范圍也越大。當(dāng)采高大于 5.5 m 后，上覆巖層折斷的厚度將超過(guò) 100 m，巖梁的折斷步距、折斷巖梁運(yùn)動(dòng)的自由空間均較大，此時(shí)工作面支架將承受巖梁大規(guī)模運(yùn)動(dòng)引起的動(dòng)載荷和較大的偏心載荷，從而影響到支架的穩(wěn)定性，使支架、圍巖關(guān)系惡化，同時(shí)由于設(shè)備進(jìn)一步趨向大型化。復(fù)雜化，維護(hù)梁和管理難度進(jìn)一步增加；設(shè)備機(jī)

33、動(dòng)性變差，對(duì)變化的作面地質(zhì)條件適應(yīng)性低；推進(jìn)度降低，頂板管理更加困難；煤壁片幫加劇，工作面冒頂?shù)臋C(jī)會(huì)增加。 定性的說(shuō)，從綜采最低可采高度到最佳采高，產(chǎn)量與采高成正比；從最佳高度到最大采高 ，產(chǎn)量與采高成反比。據(jù)統(tǒng)計(jì)，采高 3.03.5 m 單產(chǎn)最高。采高從 3 m 左右提高到 4.5 5.0 m，幾乎等于從最佳采高提高到綜采一次采全高的合理可采極限 (放頂煤另當(dāng)別論 )。所以，設(shè)計(jì)采高以小于5.5 m 為好。另外，通過(guò)實(shí)測(cè)片幫深度c 與采高h(yuǎn) 之間的回歸分析得到兩者的定量關(guān)系，并據(jù)此對(duì)比分析知，當(dāng)采高 h=3.33.85 m 時(shí)，片幫深度c 隨采高 h 增大而增大，大于3.85 m 后片幫深度

34、變化不大而c 趨于穩(wěn)定，故確定合理采高應(yīng)大于 3.85 m。因此，設(shè)計(jì)采高應(yīng)處于3.85 5.5 m。3.2工作面長(zhǎng)度及推進(jìn)度工作面的產(chǎn)量和效率是隨著工作面長(zhǎng)度的增加而提高，加大工作面長(zhǎng)度不僅減少了準(zhǔn)備和回采的工程量，而且也相對(duì)減少了端頭、進(jìn)刀等輔助作業(yè)時(shí)問(wèn)。而提高工作面推進(jìn)度，減少搬家倒面次數(shù)，就為工作面連續(xù)穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)創(chuàng)造了條件，有條件的礦井要適當(dāng)加長(zhǎng)工作面長(zhǎng)度和采區(qū)走向長(zhǎng)度。一般工作面長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到200 m，部分條件好的工作面長(zhǎng)度可隨著工作面輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度的增加，逐步達(dá)到250 300m。但工作面長(zhǎng)度和推進(jìn)長(zhǎng)度并非越長(zhǎng)越好。隨著工作面長(zhǎng)度的加長(zhǎng)，推進(jìn)度減少，循環(huán)率降低，輸送機(jī)的鏈條質(zhì)量也增大，

35、降低了動(dòng)力效率，故障也會(huì)增多；同時(shí)會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸、巷道維護(hù)、通風(fēng)等費(fèi)用增加，噸煤成本提高。為此，在確定工作面參數(shù)時(shí)本著技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上合理的原則，借助計(jì)算機(jī)進(jìn)行優(yōu)化分析，優(yōu)化結(jié)果工作面長(zhǎng)度在 230270 m，年推進(jìn)長(zhǎng)度2400 m 左右比較優(yōu)越。3.3存在問(wèn)題煤壁片幫的影響因素1) 煤層節(jié)理裂隙等弱面分布及地質(zhì)破碎帶。當(dāng)綜采工作面推至斷層影響帶和煤巖松軟帶時(shí)，經(jīng)常會(huì)發(fā)生煤壁片幫。因工作面采高大，煤壁對(duì)地質(zhì)構(gòu)造特別敏感，如遇落差較大的斜交斷層，會(huì)誘發(fā)大面積片幫，傾斜斷層危害更大。2) 煤壁處的支承壓力。當(dāng)受上部煤層的煤柱影響和在老頂來(lái)壓期間都能引起支撐樂(lè)力增高，進(jìn)而煤壁片幫成為松塌區(qū)，支撐壓力載

36、荷向深部轉(zhuǎn)移，支承壓力越高，松塌區(qū)越寬。3) 綜采工作面管理及操作。如支架初撐力和工作阻力過(guò)低或采高過(guò)大，使支架不能有效接頂；移架不及時(shí)，或移架時(shí)降柱過(guò)多；工作面工程質(zhì)量差，支架擠、倒或間距過(guò)大，移不動(dòng)仍盲目降柱；設(shè)備事故頻繁，工作面推進(jìn)過(guò)慢，頂板壓力對(duì)工作面煤壁作用時(shí)間充分，最終導(dǎo)致片幫。4) 此外老頂來(lái)壓、工作面推進(jìn)方向、仰俯斜角度、煤壁暴露時(shí)間、頂梁接頂程度等都對(duì)工作面片幫有很大影響。防治煤壁片幫的措施煤壁片幫及由此引起的冒頂?shù)闹卫?，可以從機(jī)械裝置及采礦技術(shù)兩方面采取措施。1) 改進(jìn)頂梁端部結(jié)構(gòu)，加裝防片幫板。使用護(hù)幫板并靠近煤壁時(shí)煤壁片幫會(huì)減少；沒(méi)有護(hù)幫支護(hù)下的片幫幾率約為有支護(hù)的 3

37、倍。在機(jī)組割煤移架后，立即打開(kāi)護(hù)幫板護(hù)幫。在機(jī)組割煤前，提前于采煤機(jī)1 2架才將護(hù)幫板收起，使工作面煤壁始終在護(hù)幫板支撐下。為了在片靜隋況下護(hù)幫板仍能支撐煤壁，要改進(jìn)其兩端結(jié)構(gòu)，將護(hù)幫裝置安設(shè)在伸縮梁以至具有二級(jí)護(hù)幫裝置。2) 提高支架的實(shí)際初撐力和工作阻力。盡可能提高泵站的供液壓力或選擇高樂(lè)泵站32 35 MPa 的供液系統(tǒng)；安設(shè)壓力指示器，正確操作移架后支柱；采用初撐力保持閥提高實(shí)際初撐力。3) 工作面通過(guò)煤巖破碎帶或老頂來(lái)壓時(shí)加固煤壁，提高其整體強(qiáng)度。如煤壁成大塊狀片落，有一定的自穩(wěn)能力時(shí)，可用木錨桿錨同煤壁；當(dāng)煤巖都很破碎、松軟時(shí)，應(yīng)考慮用化學(xué)方法加固煤巖。4) 改進(jìn)同采工藝和操作技術(shù)

38、。 采用及時(shí)移架結(jié)構(gòu) (先拉架后推輸送機(jī) ) ，使支架頂梁頂住煤壁，采煤機(jī)只采底刀，如留有粘頂煤，可利用支架頂梁鏟落； 工作面出現(xiàn)局部的片幫和大采高 支架歪倒、陷底、擠架等現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)調(diào)整； 當(dāng)遇松軟煤體和破碎頂板巖層時(shí)，截深要減少為 0.3 0.4 m，并提高牽引速度，以加快推進(jìn)； 采用臺(tái)階割煤法，采煤機(jī)從輸送機(jī)頭向機(jī)尾割煤時(shí)僅割頂煤，留1.2 m 高的臺(tái)階護(hù)幫，并及時(shí)移架，用護(hù)幫板將煤壁護(hù)好，當(dāng)采煤機(jī)返刀割煤時(shí)護(hù)幫板不動(dòng)，隨采煤機(jī)割底煤后跟機(jī)推輸送機(jī)； 操作液壓支架要實(shí)行擦頂帶壓移架，防止液壓降低，影響拉架力和拉架速度； 嚴(yán)格工程質(zhì)量，防止采高超限，支架超高，搞好設(shè)備維修，防止片幫冒頂和設(shè)

39、備故障交替出現(xiàn)。5) 在設(shè)計(jì)工作面應(yīng)避開(kāi)上覆煤層遺留煤柱對(duì)工作面造成集中壓力；工作面推進(jìn)方向上煤層節(jié)理應(yīng)傾向煤壁，俯斜開(kāi)采，避免仰斜開(kāi)采。6) 應(yīng)注意兩端支護(hù)技術(shù)及三機(jī)配套。3.4 大采高 支架的防倒和防滑我國(guó) 大采高 綜采面液壓支架穩(wěn)定性事故率平均高達(dá)6 10以上，遠(yuǎn)比采高小于3.5 m 的綜采面嚴(yán)重，并已制約了 大采高 綜采高產(chǎn)高效潛力的發(fā)揮及其推廣。大采高 液壓支架傾倒特征支架傾倒受眾多復(fù)雜因素的影響。傾倒角為立柱沿傾向偏離采面底板法線方向的角度，向下傾倒為正，向上傾倒為負(fù)。相對(duì)于一般采高支架來(lái)說(shuō)，大采高 液壓支架高度大、側(cè)向空間活動(dòng)性大和自身穩(wěn)定性差，導(dǎo)致生產(chǎn)中易出現(xiàn)支架傾倒問(wèn)題。底板的傾角在 1O