大采高综放面刮板输送机选型设计

引言

井下设备应该满足工作面顶板控制和生产能力的要求，才能使矿井正常生产。因此，对大采高综放工作面进行“三机”配套选型是非常重要的。本文针对某矿2301大采高综放面进行井下设备选型设计。现该矿已通过综合研究选定合适的液压支架和采煤机型号，本文运用理论计算方法，对刮板输送机进行选型研究，并通过现场监测数据，验证了“三机”配套选型的合理性。

1 矿井状况

该矿为大型现代化机械矿井，生产能力为1.2 Mt/年，现开采2301工作面。2301综放工作面走向长度为1 647 m，倾斜长度为256 m。煤层厚度平均9.2 m，倾角3.8°～7.8°，属近水平煤层，煤层赋存较为稳定。煤层直接顶为2.6 m的粉砂岩，基本顶为4 m的细砂岩，直接底为3.5 m的粉砂岩，基本底为4.2 m的细砂岩[1-2]。

随着全球气候变化和城市化进程加快，城市自然灾害频发，城市暴雨内涝则成为其中一个主要类型。但是，从国内对城市内涝研究的系统角度来看，大多学者注重灾害形成机制、规律和灾后评估等灾害本身的研究，缺乏对受灾体——人的研究。笔者针对受灾人设计了调查问卷，对陕西省宝鸡市城市居民就内涝灾害感知的现状进行了系统分析，以期为城市居民的防涝减灾教育及相关政府部门制定防灾减灾策略提供实证依据，把灾害损失降至最低。

2 矿井三机选型状况

根据矿用“三机”配套选型设计原则和要求，并针对该矿矿井生产能力及开采条件，通过理论计算分析，初步选择液压支架型号为ZF15000/23/43正四连杆低位放顶煤液压支架，采煤机型号为KSW-1500EU型电牵引采煤机。其主要参数见表1和表2。

3 刮板输送机配套选型

3.1 前刮板输送机初选运输能力计算

前刮板输送机运输能力必须大于采煤机的割煤能力，依据采煤机最大生产能力Q1计算前刮板输送机的运输能力：

 

表1 ZF15000/23/43正四连杆低位放顶煤液压支架技术参数

  

技术指标 技术参数支架底板比压/MPa 1.98～3.19支架支护强度/MPa 1.46支架移架步距/mm 800支架泵站压力/MPa 31.4 支架操纵方式 本架操纵/kN MPa） 每架支架质量/t 约48??

 

表2 KSW-1500EU型电牵引采煤机主要技术参数

  

技术指标 技术参数 技术指标 技术参数采高/m 1.4～4.2 采煤机高度/mm 1 650适应煤层倾角/（°）0～13最大卧顶量/mm300牵引速度/（m·min-1）0～15/36有效截深/mm800装机功率/kW 1 530 采煤机供电电压/V 3 300滚筒水平中心距/mm 13 425 过煤高度（最小/最大）/mm 505/725

 

2.6 医学名词 以1989年及其以后由全国自然科学名词审定委员会审定公布、科学出版社出版的《医学名词》和相关学科的名词为准，暂未公布者仍以人民卫生出版社编的《英汉医学词汇》为准。中文药物名称应使用1995年版药典(法定药物)或卫生部药典委员会编辑的《药名词汇》(非法定药物)中的名称，英文药物名称则采用国际非专利药名，不用商品名。

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式中：q为输送机单位长度上货载的质量，t/m；v为运行速度，m/h。

计算得采煤机实际生产能力为1 724 t/h。由刮板输送机的选型要求，前部刮板输送机的输送能力应大于采煤机的生产能力的20%。因此，查表得，SGZ1000/2×1200型前刮板输送机满足此需求，其运输能力为2 500 t/h[3]。

式中：B为采煤机的截深，取0.8 m；H为截割高度，取4.0 m；Vm为最大牵引速率，9.4 m/min；γ为煤的密度，1.4 t/m3。经计算，得采煤机设计生产能力为3 790 t/h。

3.2 刮板输送机输送能力验算

每小时输送能力Q为：

 

式中：K1为连续工作系数，取0.7；K2为实际工作中的连续工作系数，取0.65。

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其中货载最大横截面积F为：

刮板输送机单位时间的输送能力也可表示为：

 

式中：Hf为顶煤回收率，取0.8；Cg为放煤含矸率，取0.2；Vf为沿工作面平均放煤速度，取0.99 m/min；m为放煤高度，取5.2 m；n为放煤口的数量，取3；S为放煤步距，0.8 m。

随着社会的发展，图书馆的服务模式发生了根本性的变化，过去坐等读者上门的服务已经不能适应当前社会的需求，走出图书馆，联系读者，了解并解决读者的需求，即变被动服务为主动服务。嵌入式服务成为一种重要的服务方式，并为大家所欢迎。所谓嵌入式服务就是主动融入读者或用户的学习、研究中，在互动中提供及时有效的服务[3]。以嵌入教学和嵌入科研服务为主，针对教学中课程设置及进度，组织与学科相关的原始信息以及相关的参考资料等主动提供给教师和学生；至于科学研究的嵌入式服务，则是对科研从选题、立项、课题进展、成果鉴定和成果转化进行全程服务，收集课题相关问题的起源、发展过程、研究方法、出现的问题等，供研究者参考。

刮板输送机的最大横截面积与溜槽的尺寸有关，还与松散煤的堆积角有关。

1.6 统计学处理 应用SPSS 22.0软件进行统计分析。数据以n(%)表示，采用Kaplan-Meier法计算生存率，用Cox回归模型分析患者生存的影响因素。检验水准(α)为0.05。

 

式中：φ为静止时的堆积角度，一般取30°～40°，取30°；φ'为运动时的堆积角度，一般取20°～30°，取30°；B2为溜槽宽度，取1 m；h1为上槽宽度，取0.18 m；b为挡煤板至溜槽边缘距离，取0.3 m。联立公式计算得，刮板输送机的输送能力为1 900.08 t/h，小于SGZ1000/2×1200型前刮板输送机的输送能力，能够满足要求[4]。

采煤机的实际生产能力Q2为：

3.3 后刮板输送机能力的确定

在选择综放面设备参数时，采煤机平均循环割煤时间与放顶煤平均循环时间应尽量匹配，以减少两工序的相互影响时间，提高产能力。

工作面的放煤能力Qf由下式得：

 

式中：F为货载最大横截面积，m2；ψ为输送机中部槽装满系数，一般取0.65～0.9。

根据该矿2301工作面实际生产工序及参数，带入上式求得工作面的放煤能力1 826.6 t/h。后刮板输送机的运输能力应大于工作面的放煤能力，因此选择的后刮板输送机的输送能力为2 500 t/h[5]。

3.4 配套选型刮板输送机的技术参数

根据以上的理论分析及计算，确定了前、后刮板输送机选型均为型号是SGZ1000/2×1200型的刮板输送机，刮板输送机的主要技术参数见表3。

 

表3 SGZ1000/2×1200型刮板输送机主要技术参数

  

技术指标 技术参数 技术指标 技术参数出厂长度/m 280 刮板链速/（m·s-1） 1.59高）/（mm×mm×mm）1 750×1 000×360卸载方式端卸装机功率/kW 2×1 200 圆环链规格 Φ48×152-C输送能力/（t·h-1）2 500电机布置方式平行布置中部槽规格（槽×内宽×

4 刮板输送机选型存在的问题及优化

由于后部刮板机的运输量较大、运行空间有限且运行环境较差等诸多原因，极易出现链环易断，中间槽耐磨性差，煤流速度不均匀导致压车等问题。根据对该矿2301大采高综放面的的现场数据监测，后部刮板运输机发生故障占所有工作面设备中故障时间的20.09%，位居工作面故障影响的设备之首，对工作面的高效生产造成了严重的影响。

因此对配套选型的刮板运输机进行了优化设计，要求刮板输送机的装机功率应达到2 000 kW以上，其中部槽槽宽设计为1.75～2.05 m较为适宜，输送能力应超过3 000 t/h。前部刮板运输机的大修周期应超过1 000万t的过煤量，后部刮板运输机的大修周期应超过1 200万t的过煤量[6]。

5 结论

以某矿2301工作面矿用刮板输送机选型设计为背景，进行理论计算研究，分析大采高下前、后刮板输送机运输能力，且进行能力验算，初步确定刮板机的型号。最终，通过现场实际调研，发现刮板输送机选型存在的问题，并进行了后续优化，主要结论如下：

1）通过理论计算分析及三机选型原则得出，前刮板输送机输送能力应超过采煤机的实际生产能力1 834 t/h，后刮板输送机输送能力应超过工作面放煤能力2 073.5 t/h。综合考虑，该矿选定型号为SGZ1000/2×1200的前、后刮板输送机能够满足生产要求。

2）通过现场调研发现：后部刮板运输机发生故障占所有工作面设备中故障时间的20.09%，对工作面的高效生产造成了严重的影响。因此对刮板运输机进行了优化设计，要求刮板输送机的装机功率应达到2000kW以上，其中部槽槽宽设计为1.75～2.05m较为适宜，输送能力应超过3 000 t/h。前部刮板运输机大修周期应超过1 000万t的过煤量，后部刮板运输机大修周期应超过1 200万t的过煤量。

参考文献

[1]韩占冰.大倾角煤层走向长壁综采工作面系统参数优化研究[D]西安：西安科技大学，2009.

[2]刘啸.大采高综放工作面“三机”配套选型研究及工程应用[D].淮南：安徽理工大学，2013.

[3]张进安.王家山矿大倾角特厚煤层长壁综放面“三机”配套研究[D].西安：西安科技大学，2006.

[4]吴利学，王学勤，耿增达.综采工作面刮板输送机选型计算[J].煤矿机械，2012，33（8）：20-22.

[5]乔健.综采工作面刮板输送机选型计算及应用[J].煤矿机械，2012，33（5）：3-5.

[6]栾丽君，任朝辉，任立义.刮板输送机方案设计及选型信息系统的研究[J].煤矿机械，2003（4）：43-44.