综采工作面机电设备的选型与配套探讨.pdf

中国科技期刊数据库 工业 A 收稿日期：2023 年 12 月 29 日 作者简介：高超（1983），男，汉族，内蒙古包头人，中级职称，本科学历工学学士，研究方向为煤炭井工矿井机电设备。-76-综采工作面机电设备的选型与配套探讨 高 超 国能神东煤炭集团设备管理中心，陕西 榆林 719315 摘要：摘要：在我国煤矿产业逐步发展背景下，面对如今的社会发展形势，对采掘工作提出新的要求和标准，因此对煤炭开采的安全及工艺要求不断增加，促使有些区域的采煤施工效率显著下降。目前，在解决这一问题过程中，一定要重视开采工艺，提高采掘机电设备的选型以及配套工作的水平，在合理和全面分析之后，选择合理的采掘设备，为我国煤炭行业的资源开采工作提供重要支撑和保障，构建良好的采煤环境，促使新时代环境下我国煤矿开采安全高效、绿色清洁，从而获得最佳的经济效益、社会效益和环境效益。关键词：关键词：综采工作面概述；机电设备；选型与配套；原则；要点 中图中图分类号：分类号：TH-39 0 引言 现阶段，随着煤炭行业的采掘工作环境日趋复杂，因此加大了煤炭开采的难度，为作业人员带来很大的挑战，严重影响到采掘工作的质量和效率，无法保证作业人员的人身安全，甚至会造成无法挽回的损失。基于此，煤炭企业一定要提高对机电设备规范选型和配套的重视程度，重视采掘工作整体效益的同时，充分发挥机电设备的使用价值和作用，确保采掘作业更加稳定和有效的同时，确保采掘一线工作人员以及工作面的安全。1 综采工作面概述 在新时期社会发展环境下，随着国家综合实力的增强，社会生产力水平日渐提升，进一步推动了我国煤矿产业的良好发展。但是，在落实国家相关政策和要求上，对煤炭资源的开采工作提出严格标准。因此，在综采工作面的采掘设备配套上，其工作内容以及工作要求都比较复杂和繁琐，聚集了各种学科的知识点，像采矿学、机电学以及岩石力学等，在各个专业学科之间相互配合基础上，确保采掘设备配套效果更加突出，进而带动矿井整体产业的发展，从中获得 更多经济效益和社会效益。当前，对于综采工作面而言，很多都会借助传统的生产经验，达到生产要求，不过在一些工序中还是有很多不合理的现象出现，因此一定要对综采工作面的具体作业情况加以综合考虑和分析，制定出切实可行以及科学合理的配套方案，从而为我国煤矿产业的可持续发展提供重要指导作用。在提高煤矿综合综采工作面实际生产能力过程中，充分满足安全优先、经济合理、产能匹配、方便实用的原则，促使采煤的整体安全生产效益和经济效益最大程度上提高。对于综采设备，主要由采煤机、液压支架以及三机（刮板输送机、转载机、破碎机）构成，其生产力以及技术的参数要互相匹配，进一步优化和完善综采设备的结构参数，明确实际工作面的空间尺寸，在合理和科学协调运行过程中，融入创新和严谨的运行理念，促使综采配套效果和实施效果更加科学、有效。2 综采工作面机电设备的配套原则分析 在煤炭行业持续发展道路上，为了在激烈的市场环境中脱颖而出，一定要确保综采工作面的安全性，提高采掘工作效率的同时，充分意识到机电设备的合理科学配套的重要性，因此要严格落实以下几点配套原则：2.1 生产互相的配套原则 在煤矿生产环节中，其相互配套的原则，重点在于企业在综采工作面相关机电设备的选择上，一定要加以相互配合和使用，把提高采掘工作效率作为开采目标，秉持科学和合理的机电设备选型原则，合理使用采煤机、液压支架以及三机。以此构成应用效率比较高的配套设施。根据我国近几十年对工作面设备选型配套的研究，同时借鉴过去煤炭生产企业设备选型配套成功和失败的案例，在确定设备选型配套方案时必须遵循一定的原则，作为设计和决策的准绳，以保中国科技期刊数据库 工业 A-77-证获得比较科学、合理的结果。2.2 效能评价原则 效能评价原则是通过对矿井综采工作面进行综合分析，确定最合理的开采方案并核定工作面的生产能力。由于矿井煤层赋存条件、生产条件、生产工艺的不同，生产效率会存在较大差异。效能评价就是通过对生产工艺的严格分析研究，对工作面生产能力进行综合评价，为设备选型方案形成初步定位。2.3 空间的配套原则 在综采工作面中，机电设备秉持空间配套原则，通常利用回采区采煤和留空模式，像留煤柱空间位置等，在空间配套原则落实之后，全面确保了综采工作面的空间效果，同时有利于各项采掘工作顺利实施，很大程度上提高了采掘工作的整体效率和效果。2.4 维持寿命的配套原则 由于机电设备都有使用寿命，因此在增加综采工作面机电设备使用周期过程中，煤炭企业一定要积极使用维持寿命的配套方式。也就是说，在结合机电设备使用寿命之后，对其加以持续跟进，有利于机电设备使用寿命显著延长的同时，也会推动采掘工作在规范化和有序化环境下顺利进行，对经济效益及安全生产方面得到充分保障。3 综采工作面主要采掘设备的选型原则分析 3.1 采煤机 作为综采工作面的主要采掘设备，采煤机的选型至关重要。因此，在实际选型环节中，要结合采煤作业的实际环境以及工程的具体需求，加以合理和科学的选型。一般情况下，会在选择之前，对现场地质环境加以勘察，采用系统化和全面化的地质勘查方式，确保地质环境充分满足国家和行业内提出采煤标准以后，对煤矿环境加以基础性的评估，同时结合评估数据以及结果，对采煤机加以科学选择，为后续的其他设备选型打下良好基础。3.2 刮板输送机 在落煤过程中，其实际生产力会受到采煤机采掘效率及落煤效率影响，选择刮板输送机时，确保所选择的设备能够充分满足综采工作面在落煤生产的实际能力要求。这是因为刮板输送机在此过程中扮演着至关重要的角色，不仅需要具备高效、可靠的运输能力，还需适应采煤工作的特殊环境，包括高强度、长时间的工作负荷以及可能出现的复杂地质条件。同时，为充分发挥综采工作面的最大生产力，需要考虑一个不均衡系数，通常将这个不均衡系数设定为 1.2。这个系数的引入是为了在生产过程中留有一定的余量，以应对可能出现的不稳定因素对生产力的影响。因此，选择的刮板输送机需要能够满足在不均衡系数为 1.2的情况下，综采工作面的最大生产力达到标准作业值的要求。与此同时，煤炭企业的采掘一线工作人员也要熟悉刮板输送机的技术特征，明确实际工作面的具体倾斜角度以及采煤输送量等关键要素，以此精准计算出输送机的铺设长度，对刮板输送机高效和高质使用有积极促进的作用。除此之外，重视刮板输送机选型可以和采煤机之间相互匹配。3.3 液压支架 选型液压支架时，确保选择的液压支架支护强度满足综采工作面的矿压支护强度要求非常重要。液压支架是综采工作面矿压支护系统的重要组成，其护强度关系整个综采工作面安全性和稳定，促使液压支架的整体支撑能力达到综采工作面实际作业要求，有效承受住实际运行期间带来的各种助力，以此确保煤炭开采过程中不同阶段的顶板压力。同时，在对煤层的实际情况对液压支架进行合理科学选型期间，一定要确保设备选择的专业性和有效性。在保证选择的液压支架可以充分适应采煤机及三机运行期间的尺寸参数，宽度和刮板输送机中部槽宽度保持一致，支护范围满足采煤机的运行要求。4 综采工作面主要采掘设备的选型和配套要点 4.1 采煤机的选型和配套要点 在对采煤机的切割速度加以全面选择过程中，一般情况下，在保证综采工作面整体稳定过程中，需要和采煤机电牵引力以及具体的工作面情况加以有机融合。截深首先考虑工作面整体生产能力。综合机械化开采初期工作面截深通常选用 0.6m 的标准截深。技术进步下，工作面装备能力的增强为采煤机提供了足够的割功率和输送机输送能力。巷道支护技术提高大断面巷道的维护，为工作面加大截深提供有力支持。近年高产高效矿井普遍能采用 0.8m 和 1.0m 截深，这中国科技期刊数据库 工业 A-78-大大提高了矿井生产能力。通过采用更大截深可增加每次采煤煤量，提高单位时间内的开采效率。同时，大截深减少工作面移动次数，降低设备损耗和维修成本，提高整体生产效率。在确定截深时考虑其他因素，如煤层物理性质、地质条件等。不同煤层和地质条件需要不同截割策略和设备配置。目前，采煤机已经全面进入电牵引时代，取代了传统液压牵引方式。电牵引采煤机向着多电机、大功率、智能化方向发展，提高了截割牵引速度和截深，大幅提升单产，且增强运行可靠性，操作简单、安全、维修方便。当前电牵引采煤机装机功率已经达到3400kw 以上，牵引速度更是高达 32m/min。这些先进电牵引采煤机装备了以微型计算机为核心的电控系统，采用先进信息处理、传感技术，实现设备智能化。结合 5G 技术，顺槽集中控制甚至地面远程控制成为了可能。电牵引采煤机能够实时采集、处理、显示、存储和传输各种技术参数信息，如采煤机的运行工况、各种技术参数等。通过编程软件，电牵引采煤机可以全面控制、监测和保护，例如过载保护、过热保护、漏电保护、供水水压和流量监测以及误操作防护等。此外，实现采煤机电气系统自动调节、截割电动机功率自动平衡以及机械故障自动查寻和诊断等多种功能。4.2 液压支架的选型和配套要点 正常来讲，井工矿井综采工作面煤层的直接顶厚度大概为 29.98m，伪顶厚度一般为 0.2m，同时煤层厚度通常在 1.3-10 之间。基于岩层的不同，使用性能也存在明显的差异。所以，在对液压支架进行选型过程中，一定要结合过去丰富的施工经验进行合理科学选择。同时，在把煤层瓦斯储存量、巷道标高、顶板压力以及顶板岩层垮塌率等关键要素加以全面分析和研究之后，确保液压支架选择和配套方案更加可行和合理。在对实际煤层高度加以全面分析之后，以此明确液压支架的高度，例如煤层的厚度范围在 2.7-3.3m 范围内选择在 1.8-3.5m 支护高度的液压支架，以此保证设备在满足使用条件的基础上又不会出现太多的性能冗余。在结合盘区地质勘探得出的矿压范围后，进一步明确液压支架的支护强度。在对液压支架进行防滑处理期间，一般会对支架底部展开防滑的处理。由于实际工作面的机巷超前风巷回采，因此如果处于回采工作面倾斜角度不断变化背景下，要对机巷的超前量加以合理调整和优化，促使支架运行加稳定。之后，在结合跟定跟底回采情况之后，进一步提高工程的整体质量，重视对顶板以及底板切割线划分情况的有效控制，促使液压支架稳定性，以此推动综采工作面开采作业任务顺利完成，不会出现施工作业滞后的情况，提高采煤施工质量的同时，也可以在高效模式下进行。4.3 刮板输送机的选型和配套 在对刮板输送机加以选型和配套过程中，一般会结合是的采煤作业情况，做好事先的调查和勘测等工作，重点对刮板输送机的研究和分析，确保该机电设备在技术运用过程中应用效果比较突出，进而提高我国机械化的生产水平和能力，促使刮板输送机的选型范围逐步扩大，为采煤作业提供更多可能性。现如今，我国刮板输送机的使用性能主要是借助撞击运行功率数据，以此成为判断的主要标准和指标。在小采煤作业面中，尽可能选用桩机功率比较低的三机，进一步提高机电设备的实际使用经济效益，随着规模的逐步扩大，采煤作业也要尽量选用装机功率比较高的刮板输送机完成煤矿资源的输送操作，促使整体的使用性能和效率显著提高。第一，输送量应与采煤机最大生产能力相适应，确保采煤机能够发挥其效率，且应有一定备用能力，应对产量波动或意外。第二，结合煤质硬度、块度、运量选择输送机的结构型式。煤质较硬、块度较大，应优先选用双边链结构，这种结构能承受较大煤块冲。煤质较软的选择单链或双中心链结构，满足生产需求并减少设备磨损。第三，输送机溜槽的结构选择。铸焊结合高强度溜槽是一种优选，具有较低的阻力，适用于底板较松软条件。这种结构的溜槽能够提高煤炭流动性，降低设备磨损。第四，配合滚筒采煤机自开切口优先选用短机头和短机尾。使采煤机更加灵活地在工作面移动，提高采煤效率。但是，机头架和机尾架中板升角不宜过大，减少通过压链块时能耗。5 结束语 综上，在对我国机械化采掘工作加以综合分析和跟进下，主要是提高回采工作的合理性、科学性和有效性。在把这些任务充分融合情况下，以此成为采掘中国科技期刊数据库 工业 A-79-工作作业的重点内容，促使各个机电设备之间相互协调和配合，提高工作效率的同时，呈现出显著的运用效果。目前，在现代化科学技术持续创新和研发背景下，为我国综采工作面机电设备的选型和配套带来新的机遇和挑战。在综采工作面的采掘设备配套中，要关注采煤机、液压支架和刮板输送机的选型和配套，还需对其他设备充分的考虑和选择。如泵站作为重要液压动力源，需确保其能满足整个综采工作面需求，考虑顺槽胶带机、顺槽破碎机等设备的选型和配套。如泵站选型考虑其功率和流量是否能满足整个综采工作面需求。在顺槽胶带机选型和配套中，需考虑其运输能力、带宽和带速等参数是否与采煤机和刮板输送机的运输能力相匹配。在全面分析实际的采场条件之后，对机电设备加以合理布置，优化相关系统的设计方案，确保机电设备在采煤作业中发挥最大使用作用和价值。参考文献 1杨军.综采工作面机电设备的选型与配套分析J.矿业装备,2018(01):76-77.2史凤祥.论综采工作面机电设备的选型与配套J.中外企业家,2015(30):188.3岳秋生.综采工作面机电设备的选型与配套J.内蒙古煤炭经济,2014(05):49-50.4孙志强.机电运输设备在回采作业中的节能配置J.科技信息,2012(28):429.