含硫化铁结核薄煤层开采的设备配套研究
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摘要：兖州矿区的薄煤层主要是石炭系太原群16上和17两煤层，煤层厚度都在1m左右，分布范围广、赋存稳定，但煤层结构极为复杂，普遍含有硫化铁结核，针对这样的地质条件，进行了科技创新，研制出适合薄煤层开采的成套设备，大大提升了生产了，减轻了工人劳动强度。
中图分类号：TD8 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0093-01
随着各大煤矿中厚煤层的不断开采，薄煤层所占的比重将逐渐增多，如其不能得到及时合理开采，必然造成煤炭资源浪费，缩短矿井服务年限，影响矿区可持续发展。兖矿集团也面临着同样的问题，薄煤层的开采不仅仅是制约兖矿发展和生产接续的突出矛盾，而且还关系到企业未来的生存与发展。对兖矿集团而言，加快发展薄煤层综合机械化开采，提高工作面装备技术水平，保证安全生产，已变成了刻不容缓的问题。近几年我们进行了适合中厚（1.5～2.5m）煤层、较薄煤层（1.2～2.2m），短壁轻放工作面等的设备配套，经实践证明这些配套是成功的，大大提高了生产率，确保了安全生产，也为薄煤层的开采积累了经验。据统计，现在薄煤层储量占兖州矿区可采储量的40%，主要是石炭系太原群16上和17两煤层，煤层厚度都在1m左右，分布范围广、赋存稳定，但煤层结构极为复杂，普遍含有硫化铁结核（普式系数达8～11，块度在200mm×100mm左右）。对此煤层，兖矿集团多年来一直沿用炮采工艺，极大地制约了矿井的安全生产和发展。
工作面综采设备的选型和配套是实现达产目标的重要物质基础，直接关系工作面年产目标的顺利实现，关系到综采设备的稳定性和可靠性。工作面“三机”选型包括液压支架、采煤机和刮板输送机的选型。其中，液压支架的选型是核心，采煤机和刮板输送机的选型是实现工作面能力的保证。
含硫化铁硬结核体薄煤层综合机械化开采工作面总体设备选型配套主要原则。
（1）选型与研制相结合的原则。以选用成熟可靠技术为主，创新研制为辅，充分实现人性化，以充分改善作业条件、保障人员和设备均处于优化状态，实现安全生产为目标。
（2）可靠性、适应性、实用性相结合，先进性与可靠性并重的原则。
（3）工作面的所有设备的能力必须满足年产30万吨的要求。设备功率与强度有适当的富裕系数，以保证可靠性为原则。
（4）结合工作面参数，提出各设备合理的主要参数。以工作面设备能力为基础，形成一条配套生产能力由工作面向外的“喇叭口”煤流系统，用综采设备的协调性来保证工作面快速推进的需要。
（5）按照工作面及设备具体情况合理配套，保证各机配套形式、技术性能及尺寸的合理性和各设备的优化配置。
（6）性价比适中的原则。在确保质量和性能满足要求的前提下，性价比应良好。
针对煤层的具体地质条件和选型原则，我们以杨村煤矿2708工作面为试点，对设备进行了配套设计，主要配套设备如以下几点。
1 采煤机：MG110/250-BW
采高：0.8～1.35m生产能力：275t/h（采高1.3m，牵引速度4m/min，截深0.63m时）；滚筒直径：800mm；截深：630mm；牵引速度：0～5m/min；最大牵引力：160kN；牵引型式：液压齿轮销排无链牵引；截割功率：4×55kW；滚筒转速：91.1r/min；101r/min；总装机功率：4×55+30=250kW；操纵方式：跟机；遥控；机器重量：16t。
2 工作面液压支架：ZY2600/6.5/16
型式：两柱掩护式液压支架；顶梁型式：整体顶梁；高度：650～1600mm；宽度：1470mm；中心距：1500mm；初撑力（P=31.5MPa）：2182kN；工作阻力（P=37.5MPa）：2600kN；支护强度：0.36～0.44MPa；底板比压：平均0.77MPa，尖端1.11MPa；适应采高：0.85～1.45m；适应煤层倾角：
3 端头液压支架：ZT5600/16/26
型式：两架一组左右迈步式；高度：1600～2600mm；支护面积：32m2；初撑力（P=31.5MPa）：5064kN；工作阻力（P=35MPa）：5600kN；支护强度：0.18MPa；底板比压：平均1.48MPa；泵站压力：31.5MPa；立柱数量：8个。
4 刮板输送机：SGZ630/180
设计长度：175m（运量≤300t/h，水平）或190m（运量≤250t/h，水平）。
输送能力：300t/h；刮板链速：1m/s；装机功率：2×90kW；适应的工作面横向倾角≤7°，适应的工作面走向倾角≤6°。
中部槽。
型式：铸焊结构；中部槽规格：1500×630×200mm（长×宽×高）；中部联接方式：哑铃销；哑铃销联接强度：≥2000kN。
刮板链。
型式：准中双链；链条：Φ26×92mm扁平链；接链环：Φ26×92（平环）；破断负荷：≥850kN；输送机卸载方式：端卸；与采煤机牵引型式：齿轮-销轨；紧链方式：机械—闸盘紧链。
5 转载机：SZZ630/90
设计长度：50m；输送能力：500t/h；刮板链速：1.82m/s；装机功率：90kW。
中部槽。
型式：箱式结构；长×内宽×高：悬空段1500×588（内宽）×540，落地段1500×588（内宽）×650；中部联接方式：悬空段螺栓硬连接，落地段哑铃销连接；哑铃销联接强度：≥2000kN。
刮板链。
型式：中双链；链条：Φ26×92mm扁平链；接链环：Φ26×92；破断负荷：≥850 kN；配套输送机卸载方式：端卸；紧链方式：闸盘紧链和伸缩机头辅助紧链。
6 泵站：MRB125/31.5乳化液泵，两泵一箱
这些设备于2009年初首先在杨村煤矿下井试运行，运行良好，又为北宿煤矿也配了一套，实践表明：该套设备项目总体设计适应该工作面地质条件和地理环境，满足矿井生产工业要求，整套装备体现了选型先进，架型大方，布局合理。各配套设备关系协调、生产能力匹配，具有效率高、安全性能好、质量可靠等特点。极大地降低了工人的劳动强度，提高了生产安全性。可以满足综放工作面高效安全生产的要求，取得了很好的经济和社会效益。