王坡矿3316工作面三机选型分析,本文是工作方面有关论文参考文献范文跟王坡和王坡矿和工作面方面论文范文.
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摘 要：为了有效提高生产效率、减轻工人劳动强度、实现安全高效开采,以山西天地王坡煤业股份有限公司3号煤层3316工作面为工程背景,介绍了该工作面概况,通过理论分析的方法,详细分析了采煤机采高、截深、滚筒直径、装机功率,液压支架支护高度、支护强度,刮板输送机运输能力、装机功率等主要技术参数,最终确定了合理的工作面采煤机、液压支架、刮板输送机设备型号,为工作面设备选型配套提供了科学依据,同时为后续工作面安全高效开采奠定了基础.
关键词：工作面；设备选型；采煤机；液压支架；刮板输送机
中图分类号：TD421.6+1；TD355+.42；TD63+4.2 文献标志码：A DOI：10.3969/j.issn.1674-9146.2018.06.081
山西天地王坡煤业有限公司（以下简称“王坡矿”）主采3号煤层,根据地质资料描述,
3号煤层储量大,地质构造简单,水文地质条件中等,顶底板赋存条件较好,为赋存稳定可采煤层,适宜综合机械化开采.对于综采面而言,为了有效提高生产效率、减轻工人劳动强度、实现安全高效开采,工作面采煤机、液压支架、刮板输送机（以下简称“三机”）选型工作至关重要[1-3],本文对王坡矿3号煤层3316工作面“三机”选型进行分析,并确定了合理的设备型号.
1 王坡矿3号煤层3316工作面概况
王坡矿3号煤层3316工作面位于山西省晋城市泽州县下村镇王坡村保安煤柱线以东660 m,工作面倾斜长度为180 m,走向长度为2 058 m,开采面积为370 440 m2.工作面南部为矿井田边界,东侧和西侧为实煤区,北部为4条集中大巷.工作面所采煤层为3号煤层,煤层厚度为3.8~5.2 m,平均厚度为4.6 m,倾角为2°~10°.工作面采用放顶煤工艺开采,其中采2.9 m,放1.7 m,采放比约为1∶0.6.根据工作面顶底板情况,可得3号煤层地质柱状表（见表1）.
2 采煤机选型分析
采煤机要适应3316工作面煤层地质条件,采高、截深、牵引速度等参数要选取合理,此外,采煤机应与支护设备、运输设备相互配套.
2.1 采煤机采高、截深及滚筒直径的确定与选取
1）采煤机的采高.采高应与煤层厚度的变化范围相适应,根据煤层开采工作面具体地质条件可以做出适当调整,综合分析确定采煤机的采高范围应为3.8~5.2 m.
2）采煤机的截深.截深的选取与煤层厚度、煤层软硬、顶板岩性以及支架移架步距有关,综合考虑开采工作面情况,取采煤机截深为630 mm.
3）采煤机的滚筒直径.目前综采面使用的采煤机绝大多数为双滚筒煤机,对于该类型煤机的滚筒直径不应小于煤层开采厚度的0.5倍,综合分析确定采煤机滚筒直径不小于1 450 mm.
2.2 采煤机装机功率确定
采煤机装机功率P可以采用比能法进行计算,计算公式为
P 等于 QC HW .（1）
式中：P为装机功率,kW；QC为该工作面采煤机小时最大生产能力,t/h；HW为采煤机吨煤单位能耗,0.6 kW·h/t.其中,该工作面采煤机小时最大生产能力QC的计算公式为
QC 等于 60HBvγ .（2）
式中：B为采煤机截深,取630 mm；v为割煤速度,取4.5 m/min；γ为煤的容重,取1.44 t/m3.
将各参数代入,得P 等于 497.24 kW.在实际生产中,考虑到采煤机通过地质构造时的破岩能力,采煤机的装机容量应有1.2倍的富余系数,因此采煤机的总功率为497.24×1.2 kW≈596.69 kW.
2.3 采煤机选型
通过上述分析,可知采煤机的截深为630 mm,滚筒直径不小于1 450 mm,装机功率不小于596.69 kW.结合现场生产情况,确定使用MG300/700-WD型采煤机,其主要技术参数如下：采高为1.9~3.8 m；适应煤层倾角不大于35°；机面高度为1 980 mm；供电电压1 140 V；供电频率50 Hz；总装机功率为700 kW；牵引速度为0~10.29 m/min或10.29~16.8 m/min；滚筒直径为1 500 mm；滚筒截深为630 mm；中部最大下切量为540 mm.
3 液压支架选型分析
液压支架是否与工作面煤层地质条件相适应,是工作面安全高产的关键[4].在工作面液压支架选型过程中应综合考虑多种因素.
3.1 液压支架支护高度分析
支架最大高度Hmax和支架最小高度Hmin分别由工作面最大采高Mmax和工作面最小采高Mmin确定,同时考虑一定的顶板冒落高度,其计算公式为
Hmax≥Mmax + 0.2 m .（3）
Hmin≤Mmin - 0.2 m .（4）
式中：Hmax为支架最大高度,m；Hmin为支架最小高度,m；Mmax为工作面最大采高,m；Mmin为工作面最小采高,m.
当工作面采高为2.9 m时,支架最大高度大于3.1 m即可满足要求,综合分析,取支架最大高度为3.2 m；结合支架设计特征,取支架最小高度为1.7 m.
3.2 液压支架支护强度分析
液压支架支护强度的计算公式为
qn 等于 9.768KM0.21γ2 .（5）
式中：qn为支护强度,MPa；K为备用系数,1.8；M为煤层最大高度,取13.3 m；γ2为顶板岩石容重,取25 kN/m3.代入各参数,可得液压支架支护强度为0.62 MPa.
3.3 液压支架选型分析
结合实际开采地质条件,考虑技术因素、经济因素进行综合分析,确定使用ZF8000/17/32型四柱支撑掩护式放顶煤液压支架,其主要技术参数如下：支架型号为ZF8000/17/32；支架型式为两柱支撑掩护式；支架高度为1.7~3.2 m；支架工作阻力为8 000 kN；立柱内径为320 mm；支护强度为1.18~1.24 MPa；支架中心距为1 500 mm；支架控制方式为电液控制.
4 刮板输送机选型分析
刮板输送机的选型应与采煤工艺、煤层赋存条件、采煤机、液压支架等相匹配[5].因王坡矿3号煤层3316工作面采用放顶煤工艺回采,故需同时考虑前刮板输送机和后刮板输送机的选型问题.
4.1 刮板输送机运输能力分析
前刮板输送机运输量的计算公式为
Q前 等于 1.2Qc .（6）
式中：Qc为采煤机的小时实际生产能力.根据式（1）可得Qc 等于 710.34 t/h,代入式（6）可得Q前 等于 852.41 t/h.
后刮板机运输量的计算公式为
Q后 等于 KQf .（7）
式中：K为放煤不均衡系数,取2.0；Qf为放煤能力.其中,Qf的计算公式为
Qf 等于 Q顶T .（8）
式中：Q顶为顶煤采出量,Q顶 等于 175 × 1.7 × 0.7 × 1.44 × 80% t/h等于239.91 t/h；T为放煤时间,根据实践经验取55 min.将各参数代入,可得Q后 等于 523.42 t/h.
4.2 刮板输送机装机功率分析
根据工作面倾角、铺设长度、输送量大小等条件,刮板输送机功率的计算公式为
N0等于
■.（9）
式中：N0为刮板输送机装机功率,kW；K为电动机功率备用系数,取1.2；K1为刮板链绕过两端链轮时的附加阻力系数,取1.15；K2为水平弯曲时刮板链与中部槽侧帮之间的附加阻力系数,取1.15；q为货载每米质量,kg/m,q 等于 Qs /（3.6V）；Qs为刮板输送机输送能力,前刮板输送机取852.41 t/h,后刮板输送机取523.42 t/h；V为链速,1.1 m/s；ω为煤在溜槽中的运行阻力系数,取0.7；β为输送机铺设倾角,按照最不利工况,取10°；q0为刮板链每米质量,44.8 kg/m；ω´为刮板链在溜槽中的运行阻力系数,取0.4；L为刮板输送机铺设长度,175 m；g为重力加速度,9.8 m/s；η为传动装置效率,取0.85.向上运输用“+”号,向下运输用“-”号.代入数据,可得该工作面需要的刮板输送机功率 N前 等于 480.54 kW,N后 等于 329.69 kW.
4.3 刮板输送机选型
根据上述分析,同时考虑刮板输送机与转载机相适应原则及以往实际生产经验,前刮板输送机和后刮板输送机选用SGZ7640/630型号,其主要技术参数如下：输送量为1 000 t/h；设计长度为175 m；装机功率为2×315 kW；卸载方式为端卸；刮板链型式为中双链；槽间联接方式为哑铃销.
5 结束语
本文结合王坡矿3号煤层3316工作面实际地质情况,对3316工作面“三机”进行了选型研究,并确定了工作面“三机”设备型号,为工作面设备配套提供了科学依据,同时为后续安全高效开采奠定了基础.
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（责任编辑 邸开宇）
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