大采高開采工作面設備選型及其適應條件分析

1、大采高開采工作面設備選型及其適應條件分析1 概述1.1 我國煤炭資源狀況我國緩傾斜厚煤層煤炭產量占總產量的 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 3.5 m 5.0 m 厚的煤層一次采全高。對于煤層傾角小于 3O°的厚煤層、采出的煤炭含矸率低、瓦斯涌出量小等優(yōu)點；與采高小于3.5 m 的分層綜采相比，具有采面生產能力大和巷道布置簡化、回采工效和煤炭資源回收率高、設備搬家倒面次數少和節(jié)約假頂材料等優(yōu)點。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。我國厚煤層資源豐富，厚煤層開采在保障煤炭生產供應能力

2、中占有重要地位。厚煤層高效綜采是實現高產高效礦井的主要技術途徑之一。目前我國年產600萬 1 000萬 t 具有國際領先技術水平的高產高效礦井和綜采工作面都是在厚煤層開采條件下實現的。厚煤層大采高綜采成套設備的研制開發(fā)包含著一系列的先進技術，技術含量高，研制難度大。1.2 我國大采高 綜采技術與裝備現狀為適應我國煤礦綜采機械化的發(fā)展，國內綜采設備科研設計和制造企業(yè)已研制開發(fā)出具有較先進技術水平的大功率電牽引采煤機、重型刮板輸送機、電液控制強力液壓支架和多點驅動大運力帶式輸送機。配套設備的生產能力達到 1 500 2 500t h，在適宜的煤層和礦井條件下，綜采工作面可實現年產300萬 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，總裝機功率達到1 815 kW ；雞西煤礦機械有限公司研制成功的MG800 2040一 WD 型電牽引采煤機，總裝機功率達到 2 040 kW ；西安煤礦機械廠研制成功的MG750 1910一 WD 型和 MG900 2210一 WD 型交流電牽引采煤機，總裝機功率分別達到 1 910 kW 和 2 210 kW 。張家口煤礦機械制造公司、西北奔牛集團公司研制成功的SGZ1200 1575型刮板輸送機，輸送能力最大達到2 500 t h，總功率達到l575 kW 。我國近期研制成功了 ZY8800 26

4、50型兩柱掩護式液壓支架、 ZZ9900 20 45四柱支撐掩護液壓支架。鄭州煤機廠為晉城研制成功 ZY9400 28 62型兩柱掩護式液壓支架，整體結構強度高，調高范圍3 6 m，支護高度最大可達到 6 2 m，工作阻力 9 4 MN ，立柱缸徑 380 mm ，采用電液控制技術，壽命實驗達5萬次以上。我國新研制開發(fā)的新型大采高 綜采裝備技術參數已經接近國外先進水平，綜采工作面年產能力達到300萬 t 以上。我國綜采設備設計制造、檢測雖已有一定基礎，但限于目前研究設計、制造水平和國內高強度優(yōu)質材料供應等基礎條件，大采高綜采設備仍不能滿足厚煤層高產高效綜采生產要求，近年來新研制開發(fā)的綜采設備在

5、技術性能、工作可靠性和使用壽命方面仍和國際先進水平有明顯差距。我國創(chuàng)造綜采年產世界紀錄的神華、充礦等煤炭企業(yè)的高端綜采裝備目前仍然以引進為主。1.3 大采高 綜采技術與裝備發(fā)展趨勢厚煤層一次采全高高效綜采技術是世界煤炭井工生產技術主要競爭領域。隨著礦井大規(guī)模集中化生產的發(fā)展，大功率、高性能的設備是必不可少的。大采高 綜采裝備的研制要堅持 3個方面的發(fā)展方向：裝備大型化、配套化、機械化程度高；裝備無軌化、液壓化、自動化 程度高；裝備技術性能成熟，可靠性高。(1)采煤機裝機功率提高到 2 MW 左右，其中單臺截割功率達到 750 kW 以上，牽引速度提高至 25 m min 以上，牽引力達 800

6、 kN 以上。產品元部件的可靠性要有大幅度的提高。廣泛采用新技術工藝，提高檢測控制水平，如采煤機自動調高技術、采煤機在工作面位置傳輸與確定技術、溫度控制與檢測技術、故障診斷技術、高效滅塵技術等。(2)帶式輸送機向大型化、高運輸能力、高可靠性方向發(fā)展。長距離、高帶速、大運量、大功率是今后發(fā)展的必然趨勢。輸送機的輸送量要提高到3 000 4 000 t h，帶速提高至 6 m s，對于可伸縮帶式輸送機輸送長度要加長至6 km以上，對于鋼繩芯強力帶式輸送機須加長至5 km以上，單機驅動功率要達到1.01.5 MW ，輸送帶抗拉強度達到6 kN mm ( 鋼繩芯 )和3 kN mm (整芯 )。還要不

7、斷開發(fā)研究新的技術和元部件，如高性能可控軟起動技術、動態(tài)分析與監(jiān)控技術、高效貯帶裝置、快速自移機尾、高速托輥等，使帶式輸送機的性能得到進一步提高。(3)研制 大采高 強力液壓支架，對其架型參數、結構適應性、設計方法、高強材料、配套元部件和制造工藝等關鍵技術進行攻關，解決電液控制系統(tǒng)與支架配套適應性問題，全面提升國產液壓支架技術水平，使其主要性能和可靠性指標達到國外同類產品的先進水平，實現高端液壓支架國產化。(4)發(fā)展工作面生產工藝優(yōu)化與自動控制技術。自動化控制是世界高產高效工作面的基本特征和主要發(fā)展方向之一。針對 4 6 m 厚煤層賦存條件和高產高效開采要求，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化控制系統(tǒng)，提高移架速度，優(yōu)化采煤機作業(yè)方式和采煤機自動控制方式，開發(fā)與生產工藝相適應的工作面設備全自動控制系統(tǒng)，提高綜采工作面的全面自動化 水平。2 大采高 開采工作面的設備選型與配套下面結合寺河礦長壁大采高 與配套的實際經驗進行說明。寺河礦是國家計委批準的“九五 ”重點建設工程之一，是由晉城無煙煤礦業(yè)集團有限責任公司投資建設的特大型礦井，設計年產原煤400萬 t。通過充分調研國內幾個大型礦井和國外高產高效礦井大采高 綜采設備及其使用情況，根據寺河礦井條件，經過選型計算，擬采用長壁大采高 綜采，裝備世界先進水平的大功率高可靠性設備，以加大開采強度，提高規(guī)模效益，建設新型的高

9、產高效現代化礦井。2.1 綜采工作面設備的選型配套原則從高產高效、一井一面、集中生產的綜采發(fā)展趨勢要求出發(fā)，增大工作面設計長度，加大截深，選用能切割硬煤的大功率采煤機組，提高割煤速度，相應地提高液壓支架的移架速度，與大運量、高強度的工作面輸送機的相匹配，運輸巷道也必須采用長距離、大運量的帶式輸送機。從設備技術性能要求出發(fā)，所選綜采機械設備必須是技術先進、性能優(yōu)良、可靠性高，同時各設備間要相互配套性好，保持采運平衡，最大限度地發(fā)揮綜采優(yōu)勢。2.2 采煤機的選取寺河礦井設計以一個長壁綜采工作面和2個連采工作面保證年產 400萬 t 的生產能力?？紤]一定的富裕系數，綜采工作面日產量應在11000t

10、以上。根據日產量要求，平均日循環(huán)數應為 8個。據有關資料統(tǒng)計，國外高產高效工作面開機率一般在 70 以上，最高達95。國內高產高效工作面一般在 40 45。取開機率為55 ，確定采煤機的牽引速度為 4.88 m min ，工作面的最大牽引速度應為6.83 m min 。采煤機的實際截煤速度應達到6 7 m min ，空載時要求其速度不小于 12 m min ，以減少輔助工作時間。采煤機的功率 1477.4 1723.6 kW ，厚煤層 大采高 采煤機總功率一般應在 1700 1800 kW 。寺河礦區(qū)煤質較硬，煤層普氏系數 f=4 左右。工作面超前壓力顯現較明顯，在采煤過程中易出現片幫現象。結

11、合工作面地質情況，選用德國艾柯夫公司的 Sl5oo 型交流電牽引采煤機，采煤機的具體技術參數如下： 生產能力 t ·h-1 ( 以12 m min 牽引時 ) 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液壓泵電機功率kw 35 總裝機功率kw (不包括破碎機)1715 質量 t 882.3 工作面

12、可彎曲刮板輸送機的選取采煤機的實際生產能力比理論生產能力低得多，特別是受設備開機率和和液壓支架移架速度、刮板機生產能力等影響和高瓦斯礦井瓦斯涌出量及通風條件制約，牽引速度必然受限制。因此刮板輸送機輸送能力應達到2500 t h。根據要求選擇德國DBT 公司 PF41132工作面刮板輸送機及轉載機，其主要技術參數如下：運輸能力 t ·h-1 2500電機功率 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，內置式 機

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 主機質量 t550 輸送機的CST 的驅動控制有半自動和全自動2種方式，由一臺PROTEC 電腦連接到每一臺驅動部，用于控制安裝在減速器內的CST 離合器，并監(jiān)測壓力、溫度、轉速、油位等參數， CST 在電腦控制下在15 s 內軟起動。在全自動方式下，可通過小型控制站監(jiān)視電機功率等，實現載荷均勻分布和卡鏈過載保護等，遇沖擊載荷時離合器分離。數據掃描器能處理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。輸送機機尾

14、鏈的液壓自動張緊控制，由帶有微處理器的PM4 系統(tǒng)控制。通過輸入電機電流、緊鏈千斤頂行程、千斤頂單向閥的壓力，通過軟件控制算法來控制液壓缸，自動調節(jié)鏈的張緊。2.4 轉載機與破碎機的選取轉載機應具有高強度且與帶式輸送機尾能夠整體自移，因此，選擇DBT公司PF41332轉載機，技術參數如下：運輸能力t ·h-1 2750電機功率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 長度 m 27.5 主機質 量 t ( 不 包 括 破 碎 機 ) 72 冷 卻 方 式水 冷配 套 機 尾MATILDA帶式輸送機機尾有效推移行程m 3.5 長度 m11.6 寬度 m 2.9 行走機尾質量t 20 根據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 )強度高、數量少，以減少塊率損失，懸垂高度可調節(jié)，溜槽底板應具有足夠強度。根據這些需求，選擇DBT公司的WB1418 破碎機，技術參數如下：運輸能力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 質量 t ( 不包括電機 ) l9 破碎機帶有濕式除塵裝置，由 22 kW 液壓馬達驅動軸向通風機，可實現程序控制，起動破碎機前先開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備之一，從目前世界先進采煤國家長壁工作面中的液壓支架看，液壓支架基本以掩護式為主，約占全部架型的96 ，且有向兩柱式發(fā)展的明顯趨勢。美國1994年有 80個長壁工作面，使用兩柱掩護式支架73套，占 91.25，是美國長壁工作

17、面使用的主要架型，支架工作阻力大部分在7 000 8000 kN ，最大的兩柱掩護式支架工作阻力達到9800 kN 。寺河礦井煤層賦存條件及頂底板條件與美國相類似，借鑒國外生產高產高效工作面經驗，結合我國架型選擇要求，工作面液壓支架采用掩護式。支架的頂梁要求采用整體鋼性結構。不使用鉸接頂梁，支架在要求的工作高度下應能保證支架的整體穩(wěn)定性，應設護幫板，前探梁帶一級護幫板，支架底座采用帶有提座千斤頂的剛性底座。(2)操作方式的選擇液壓支架技術的重大突破當屬電液控制系統(tǒng)，采用了電子控制的先導閥，先進可靠的壓力和位移傳感技術，靈活自由編程的微處理技術和紅外遙感技術等現代科技成果，可實現成組移架、推溜，

18、使液壓支架的動作自動連續(xù)進行，移架速度提高，移架循環(huán)時間可達到68 S。支架的電液控制系統(tǒng)應接收采煤機的位置信號，實現與采煤機的聯動。并可將工作面支架工作狀況圖形及數據及采煤機的部分數據傳輸至地面。美國1994年共有 80個工作面其中70個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?？傊Ъ軕哂薪Y構簡單，控制先進可靠，操作簡單，便于維修等特點。(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)支架支護強度的計算。根據支架支護強度的估算法取110t/m3, 即 1.1MPa. 式中： N 支架載荷相當采高巖重的倍數。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系增長，以此來確定支架的工作阻力為：= 式中： F 支架的支護面積，取8.16 m2。根據計算確定液壓支架的技術參數如下： 支架高度 mm 2250 4500，2550 5500 支架寬度mm 1610 1850

20、通風面積 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 頂梁長度 mm ( 中間架 ) 3945 立柱中心距 mm 900 平均對地比壓 MPa 2.51 底座面積 m2 3.4132 移架力 kN560 推溜力kN 310 支護強度MPa 1.1 端部載荷kN1640 電液系統(tǒng) PM4 主機 MCU 架中心距 mm 1756 支架質量 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，可以操作 22個功能，簡化了目前液壓支架所需的全部功能的操作。每臺支架的PM4(SCV) 的屏幕上都可顯示出工作面自動進行的全部功能。并可發(fā)出聲響報警信號，故障查詢方便快捷。實用性、功能性極強。防腐、防水，抗振動、沖擊，具有很高的可靠性。任意編程的控制系統(tǒng)軟件。模塊式設計的軟件易于在采礦條件改變時優(yōu)化液壓支架的功能。 在工作面的運輸巷和地面的控制室安裝主控臺 (MCU) ，可監(jiān)測液壓系統(tǒng)中每臺支架立柱壓力變化，顯示支架動作及工作面支架、輸送機、采煤機位置工作狀態(tài)的可示圖，監(jiān)測壓力、監(jiān)視傳感器狀況、修改參數，提供維修依據。通過采煤機

22、紅外發(fā)射與支架上紅外線接收確定采煤機位置和采集主要數據?？梢詫崟r地把所有信息傳輸給工作面運輸巷MCU ，并通過工作面運輸巷主機與地面計算機聯網，將信息傳輸給地面控制室的操作人員和管理人員，最大限度地提高長壁工作面系統(tǒng)的功能?？稍诘刭|條件允許情況下實現工作面的全自動化 。(6)首采工作面共設計配套了130個支架，其中端頭架、過渡架共 15架，支撐高度2.25 4.5m；中間架 115架，支撐高度 2.55 5.5 m；每個支架由一個帶微處理器的 PM4 服務器和螺紋式驅動器和若干傳感器組成。每 8個 PM4 提供一個電源，工作 面 運輸巷安裝 有 一個主 PM4 服 務器和一個Windows操作

23、界面的主計算機MCU ，通過快速插頭連接線組成整個工作面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足初撐力和千斤頂所需最大推力的要求，流量要滿足每架(組 )在移動循環(huán)中所需的動作的立柱和千斤頂的最大流量，同時要滿足支架追機速度要求。控制方面要求隨支架載荷變化，根據系統(tǒng)壓力自動調節(jié)開啟泵的臺數，能根據對液位自動控制補水，具有乳化液自動配液裝置，并對高液位、乳化液出口壓力、泵潤滑油壓力進行檢測和保護。依據原則，選擇德國豪森科公司的EHP一 3K200 型泵和液箱。具體技術參數如下：壓力MPa31.5 35.7流量L·min-1 309 柱塞數量個3 電機功率k

24、w 200 電壓 / V 1140 乳化液泵臺數臺4(3臺工作， 1臺備用) 質量 kg 1200 乳化液箱 不銹鋼 有效容積 L 2500 儲液箱 L 20002.7 采煤機噴霧冷卻泵根據艾柯夫SLS00采煤機水冷及噴霧系統(tǒng)水流量510 L min ，壓力 4 l0 MPa 的要求，選擇德國豪森科公司生產的 EHP 一3K125 型兩泵 (一用一備 )一箱，其技術參數如下：壓力 MPa 13.2 流量 L·min -1 516 電機功率 kw 125 電壓 V 1140 質量 kg 1500 水箱容量 / L 2200 預加壓泵 N45 3G 功率 kW 7.5 電壓 V 1140

25、 壓力 MPa 0.4 流量 L·三“機 ”冷卻泵 工作面輸送機、轉載機和破碎機的 4 個驅動電機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，只需配套無錫生產WPZ 一 220 5.5 冷卻泵，將靜壓水提高到3MPa 供給 “三機 ”。 “三機 ”冷卻水采用電磁閥控制開啟，并串有流量計，只有通水冷卻正常后方可按順序起動“三機 ”，停機后自動關閉水閥。2.8 供電系統(tǒng)及設備的選取根據工作面設備的裝機容量大(4707.5kW) ，走向長度2000 3000 m、主要設備采煤機和運輸機單機功率大的特點，為提高工作面供電質量，降低起動和正常電壓損失，采

26、用了 3.3 kV 供電，其余設備采用1140 V 供電，盤區(qū)采用6kV 供電。工作面電氣設備選用法國賽特公司生產的2臺TEK1534 2000 6 3.45負荷中心，低壓側4組合，分別供SLS00采煤機和工作面刮板輸送機；2臺 TS1281 1000061.2負荷中心 (低壓側 8組合 )分別供轉載、破碎機、其它輔助設備和乳化液泵和噴霧冷卻泵。該負荷中心的特點是集成度高、體積小、微機保護、功能齊全，控制方式靈活，電纜連接采用快速接頭，方便快捷。其具體技術參數特征及配置見表 6。 表 6 工作面電器設備技術參數該負荷中心高壓側采用ABB公司真空斷路器，具有短路、過負荷保護，能實現風電、瓦斯電閉

27、鎖，當工作面回風流瓦斯超限時，通過負荷中心高壓側本安腔內CH 急?；芈非袛嗑C采工作面的一切非本安電源。低壓側真空開關為模塊式“提箱 ”，每一個模塊帶有一個電氣控制的換向開關，真空開關采用先進的零點分斷技術，斷流容量大，可替代真空斷路器功能。微機支持的顯示單元?？娠@示運行及故障信息，具有故障診斷、存儲記憶功能，通過顯示單元上的鍵盤分3級 (電工、工程師、管理者菜單)進行保護各種參數和運行方式的設定。除具有過流短路、相不平衡、漏電閉鎖外，還具有快速漏電保護和先導監(jiān)視保護及電機溫度保護，在3300 V 低壓開關中有絕緣監(jiān)測保護。2.9 巷道帶式輸送機的選取隨著高產高效礦井的出現，原有帶式輸送機無論主

28、參數還是運行性能都不能滿足要求，國外已向長距離、大運量、大功率、大型化方向發(fā)展。據有關資料介紹，國外35 Mt a 高產高效礦井，帶式輸送機主參數一般為：運距2000 3000 m，帶速為 3.5 4 m s，輸送量 2 5003 000 t h，驅動功率為 1200 2000 kw 。對于長距離、大運量、高速度的帶式輸送機，必須有足夠的起動時間，使起動加速度保持在允許范圍內。因此應優(yōu)先采用CST 可控傳輸軟起動控制。另外，為適應快速推進需要，可伸縮帶式輸送機尾必須能快速自移。經分析對比選擇了澳大利亞ACE公司的帶式輸送機，其主要技術參數如下：輸送t t·h -12500鋪設長度m

29、2000 提升高度m 70帶速m·s -1 3.5驅動滾筒 mm 一級 1000×1600二級 1032×1600卸載滾筒 mm 900×1600拉緊滾筒mm 6個 630 帶寬 mm1400驅動方式多點驅動驅動功率kw2×400功率分配：=1： 1托輥/mm152驅動裝置形式CST? 0? 2軟啟動+逆止器 拉緊電機kW 30 （液壓自動張緊控制）卷帶電機 kW 22（液壓）輸送機主機采用PLC 控制 CST 軟啟動及外圍設備控制輸送帶的液壓自動張緊，并有漢化的防爆中文界面， LCD 顯示屏人機界面友好。實現了對CST 驅動離合器、拉緊絞車、

30、冷卻油泵、通風機、制動閘及帶式輸送機運行狀態(tài)及運行參數的監(jiān)控與監(jiān)測。2.10監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)的選取先進的長壁工作面裝備必須有完善的監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)。工作面共裝備了工作面三機： PROMOS 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、乳化液泵的 PROMOS 監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)和工作面運輸巷帶式輸送機的監(jiān)測監(jiān)控 PROMOS 保護系統(tǒng)。工作面三機 PROMOS 監(jiān)控系統(tǒng)通過編程可實現控制開啟三機冷卻水控制閥并監(jiān)測冷卻水流量正常后，做到有水后順序開啟破碎機、轉載機和工作面輸送機和 “無水 ”停機，并在開啟破碎機時同時開啟除塵風機，并對轉載機緊鏈和工作面刮板輸送機機頭、機尾緊鏈和CST 離合器故障進行監(jiān)測和保護，停機閉鎖工作面沿途設備急停閉

31、鎖開關。 乳化液泵站的 PROMOS 控制系統(tǒng)可根據液壓支架的載荷情況，采集到系統(tǒng)輸出壓力信號自動控制開啟泵的臺數，可根據編程輪流選擇做為主泵，對乳化液泵噴霧泵的軸承潤滑等，液箱液位等進行保護。帶式輸送機的PROMOS 控制系統(tǒng)具有開車預警，故障報警和機頭、尾、中間語言通信和急停閉鎖功能。并具備堆煤、低速、打滑、煙霧、跑偏和縱撕等保護功能。LCD 顯示屏可顯示設備運行狀態(tài)和故障的位置、性質，具有較強的自診斷功能和完善的保護。PROMOS 監(jiān)控系統(tǒng)對提高工作面 自動化 水平起到了十分重要的作用。3 適應條件分析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條件、

32、目前的綜采設備技術水平及采煤工藝各環(huán)節(jié)的配套能力相適應。目前我國綜采工作面的采高存在著一個合理的取值范圍。實踐證明，當加大工作面的采高時，工作面頂板壓力隨之增大，煤壁前方支承應力集中程度亦隨之增大，從而加劇工作面煤壁片幫和冒頂。相似材料模擬實驗的結果表明：采高越大， T 作面開采后上覆巖層運動范圍也越大。當采高大于 5.5 m 后，上覆巖層折斷的厚度將超過 100 m，巖梁的折斷步距、折斷巖梁運動的自由空間均較大，此時工作面支架將承受巖梁大規(guī)模運動引起的動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、圍巖關系惡化，同時由于設備進一步趨向大型化。復雜化，維護梁和管理難度進一步增加；設備機

33、動性變差，對變化的作面地質條件適應性低；推進度降低，頂板管理更加困難；煤壁片幫加劇，工作面冒頂的機會增加。 定性的說，從綜采最低可采高度到最佳采高，產量與采高成正比；從最佳高度到最大采高 ，產量與采高成反比。據統(tǒng)計，采高 3.03.5 m 單產最高。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 (放頂煤另當別論 )。所以，設計采高以小于5.5 m 為好。另外，通過實測片幫深度c 與采高h 之間的回歸分析得到兩者的定量關系，并據此對比分析知，當采高 h=3.33.85 m 時，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，故確定合理采高應大于 3.85 m。因此，設計采高應處于3.85 5.5 m。3.2工作面長度及推進度工作面的產量和效率是隨著工作面長度的增加而提高，加大工作面長度不僅減少了準備和回采的工程量，而且也相對減少了端頭、進刀等輔助作業(yè)時問。而提高工作面推進度，減少搬家倒面次數，就為工作面連續(xù)穩(wěn)產高產創(chuàng)造了條件，有條件的礦井要適當加長工作面長度和采區(qū)走向長度。一般工作面長度應達到200 m，部分條件好的工作面長度可隨著工作面輸送機鋪設長度的增加，逐步達到250 300m。但工作面長度和推進長度并非越長越好。隨著工作面長度的加長，推進度減少，循環(huán)率降低，輸送機的鏈條質量也增大，

35、降低了動力效率，故障也會增多；同時會導致運輸、巷道維護、通風等費用增加，噸煤成本提高。為此，在確定工作面參數時本著技術上可行，經濟上合理的原則，借助計算機進行優(yōu)化分析，優(yōu)化結果工作面長度在 230270 m，年推進長度2400 m 左右比較優(yōu)越。3.3存在問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破碎帶。當綜采工作面推至斷層影響帶和煤巖松軟帶時，經常會發(fā)生煤壁片幫。因工作面采高大，煤壁對地質構造特別敏感，如遇落差較大的斜交斷層，會誘發(fā)大面積片幫，傾斜斷層危害更大。2) 煤壁處的支承壓力。當受上部煤層的煤柱影響和在老頂來壓期間都能引起支撐樂力增高，進而煤壁片幫成為松塌區(qū)，支撐壓力載

36、荷向深部轉移，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低或采高過大，使支架不能有效接頂；移架不及時，或移架時降柱過多；工作面工程質量差，支架擠、倒或間距過大，移不動仍盲目降柱；設備事故頻繁，工作面推進過慢，頂板壓力對工作面煤壁作用時間充分，最終導致片幫。4) 此外老頂來壓、工作面推進方向、仰俯斜角度、煤壁暴露時間、頂梁接頂程度等都對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的治理，可以從機械裝置及采礦技術兩方面采取措施。1) 改進頂梁端部結構，加裝防片幫板。使用護幫板并靠近煤壁時煤壁片幫會減少；沒有護幫支護下的片幫幾率約為有支護的 3

37、倍。在機組割煤移架后，立即打開護幫板護幫。在機組割煤前，提前于采煤機1 2架才將護幫板收起，使工作面煤壁始終在護幫板支撐下。為了在片靜隋況下護幫板仍能支撐煤壁，要改進其兩端結構，將護幫裝置安設在伸縮梁以至具有二級護幫裝置。2) 提高支架的實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泵站32 35 MPa 的供液系統(tǒng)；安設壓力指示器，正確操作移架后支柱；采用初撐力保持閥提高實際初撐力。3) 工作面通過煤巖破碎帶或老頂來壓時加固煤壁，提高其整體強度。如煤壁成大塊狀片落，有一定的自穩(wěn)能力時，可用木錨桿錨同煤壁；當煤巖都很破碎、松軟時，應考慮用化學方法加固煤巖。4) 改進同采工藝和操作技術

38、。 采用及時移架結構 (先拉架后推輸送機 ) ，使支架頂梁頂住煤壁，采煤機只采底刀，如留有粘頂煤，可利用支架頂梁鏟落； 工作面出現局部的片幫和大采高 支架歪倒、陷底、擠架等現象，應及時調整； 當遇松軟煤體和破碎頂板巖層時，截深要減少為 0.3 0.4 m，并提高牽引速度，以加快推進； 采用臺階割煤法，采煤機從輸送機頭向機尾割煤時僅割頂煤，留1.2 m 高的臺階護幫，并及時移架，用護幫板將煤壁護好，當采煤機返刀割煤時護幫板不動，隨采煤機割底煤后跟機推輸送機； 操作液壓支架要實行擦頂帶壓移架，防止液壓降低，影響拉架力和拉架速度； 嚴格工程質量，防止采高超限，支架超高，搞好設備維修，防止片幫冒頂和設

39、備故障交替出現。5) 在設計工作面應避開上覆煤層遺留煤柱對工作面造成集中壓力；工作面推進方向上煤層節(jié)理應傾向煤壁，俯斜開采，避免仰斜開采。6) 應注意兩端支護技術及三機配套。3.4 大采高 支架的防倒和防滑我國 大采高 綜采面液壓支架穩(wěn)定性事故率平均高達6 10以上，遠比采高小于3.5 m 的綜采面嚴重，并已制約了 大采高 綜采高產高效潛力的發(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。相對于一般采高支架來說，大采高 液壓支架高度大、側向空間活動性大和自身穩(wěn)定性差，導致生產中易出現支架傾倒問題。底板的傾角在 1O