“三软”条件下薄煤综采工作面三机配套实际应用
三软薄煤层综采配套设备的研究与应用
三软薄煤层综采配套设备的研究与应用刘新生，蔡九阳（新郑煤电公司赵家寨矿，河南新郑451184）摘要新郑煤电公司赵家寨矿区属二3煤层，为典型的“三软薄煤层”，其直接顶和直接底为砂质泥岩，给开采工作带来一定困难。
根据薄煤层开采现状和矿区地质分析，进行了三软薄煤层综采配套设备的研究与应用，实现了新郑煤电公司薄煤层综采面的高产高效，该生产实践的成功对该矿区及其他同类矿区薄煤层开采的方法选择和设备选型具有普遍的借鉴意义。
关键词薄煤层综采配套设备研究与应用中图分类号TD823．25+1；TD823．97文献标识码B1地质概况新郑煤电公司赵家寨煤矿二3煤层可采区域含煤面积约占全井田的71%，其中煤厚0．80 1．30m的薄煤带4个，面积约22．5km2，煤厚1．31 3．50m的中厚煤带3个，面积约22．5km2，煤厚3．51 8．00m的厚煤带面积较小。
煤层厚度总体变化趋势为中部背斜轴部厚，两侧煤厚较小，南北边缘及东部厚度最小。
煤厚变化基本沿走向分带，沿倾向从北东向南西大致呈现薄－厚－薄的波状变化趋势，局部有突然增厚和变薄现象。
2薄煤层综采配套设备的选型2．1采煤机选用MG250/560－WD型交流电牵引采煤机。
采高1200 2300mm，截割功率2ˑ250kW，牵引功率2ˑ25kW，机面高度859mm，电压1440V，机重25t，牵引速度0 6．32m/min，破煤能力强，装煤效果好，故障率低。
2．2液压支架选用ZY3400/12/23型掩护式液压支架控制顶板，支架支撑高度为1200 2300mm，支撑宽度为1430 1600mm，初撑力为2616kN，额定工作阻力为3400 kN，平均支护强度为0．4 0．48MPa，支架中心距为1500mm，适应倾角≤15ʎ，移架步距600mm，对底板前端平均比压0．97 1．63MPa。
支架的顶梁为整体梁，结构简单，可靠性好。
前端支撑力大，对破碎顶板管理十分有利。
可设置全长侧护板，对于顶板封闭效果好。
薄煤层综采在“三软”不稳定煤层中的应用
薄煤层综采在“三软”不稳定煤层中的应用摘要：薄煤层综采在我国应用较为广泛，但如何解决薄煤层综采在“三软”不稳定煤层中的应用是个技术性难题。
本文以郑州矿区赵家寨矿为例，解决了我国薄煤层综采面设备不合理化配套的现状，其技术成果处于国内领先进水平。
关键词：薄煤层综采，“三软”不稳定煤层，设备选型一、概况我国薄煤层煤炭资源丰富且分布广泛，可采储量约为61.5亿吨，占总可采储量的20%左右，但是由于开采技术难度大，国内大部分薄煤层工作面仍沿用打眼、放炮等原始的采煤方法，效率低下，同时存在严重的安全隐患。
在过去多年里，多数矿井弃薄采厚，造成了数以亿吨计的薄煤层资源损失，国内有的矿井已面临资源枯竭（除薄煤层外）、无煤可采的地步。
特别是对于“三软”煤层，薄煤层综采应用难度较大。
郑州矿区煤层也属于典型的华北型“三软”不稳定煤层。
赵家寨煤矿位于河南省新郑市西侧，本区地层区划属华北地层区华北平原地层分区之嵩箕小区。
本矿井为低瓦斯矿井，井田内地层均被新生界地层覆盖，由老到新依次为寒武系上统、奥陶系中统、石炭系中上统、二叠系及第三、四系，井田可采煤层共有4层，其中山西组中部的二3煤与山西组下部的二1煤层为先期开采煤层，两可采煤层特征见表1。
表1煤层特征表二3煤层赋存山西组中部，与下部的二1煤层间距20m左右。
上距砂锅窑砂岩（Ss）22.59-73.88m，平均46.35m，下距L8灰岩25.00-37.00m，平均31.62m。
煤层厚度0-6.98m,90%以上区域厚度1.0~2.0m，平均1.37m，层位稳定，大部分可采，可采率73.7%，但厚度变化较大，发育多处无煤带，本矿区内东北部尖灭，不稳定系数为5.09，属不稳定煤层。
设计首采31106薄煤层工作面围岩条件复杂，有走向起伏，煤层为黑色粉状及片状半亮型，煤质为痩贫无烟煤，局部含夹矸矿区大部分可采。
煤层平均厚度约1.37m，直接顶为泥岩、砂质泥岩，厚度0-9.0m，平均2.0m；老顶为香炭砂岩，平均厚度6.31m；伪顶为炭质泥岩，发育不稳定。
综采工作面“三机”配套及实践应用研究
综采工作面“三机”配套及实践应用研究作者：姬永明唐云鹏来源：《中国化工贸易·上旬刊》2016年第05期摘要：在一些大型煤矿企业的煤矿开采作业中，会遇到很多三机配套与实践应用方面的技术问题，由此，本文就贵州一家大型煤矿企业的三机配套与实践情况进行分析，从而针对三机配套来如何做好工作面控制系统安装工作，并对故障进行分析和处理，探究安全管理技术方面的问题。
关键词：自动化；实践应用；三机；安全管理当前煤矿综采工作面的“三机”配套已经有了较好的综采技术水平，随着自动化控制技术的发展，其煤炭安全开采中的开采装备也有了更好的保障，拥有高水平的自动化控制技术是煤矿开采工作的现代化水平装备的象征。
贵州省土城煤矿企业拥有300万吨/年的生产量，采用平硐-斜井方式进行综合开拓，是煤—瓦斯较为突出的矿井。
土城煤矿的15910综采工作面在焦炭沟的采煤区，有1330米长的走向和195米长的倾斜，煤层的倾角平均达到21°，厚度平均达到0.9米，其顶是泥质粉砂岩，具有较稳定的煤层。
1 三机配套及其安装1.1 三机配套状况除了刮板输送机、采煤机、液压支架这三机外，土城煤矿的15910综采面拥有的设备还有掩护式过渡液压支架、桥式转载机、破碎机等。
对于三机的配套上，必须要进行正确的选型，这样才能保证三机配套关系的合理性，从而提高煤矿综采面的高产效率。
1.2 安装方法进行三机配套设备的安装，必须要根据相关作业、操作以及安全规程来执行安装。
根据以上设备的信息，15910综采面的三机安装顺序是：先安装可伸缩输送带，然而再来进行顺槽液压设备的安装，此处需要注意的是将水处理系统安装于切眼下部出口外的500米的位置，第三，安装设备列车，第四是安装全自动集控系统，第五是安装转载机，第六为包括了电机控制系统在内的液压支架的安装，第七，安装刮板输送机，最后安装采煤机。
2综采面自动控制系统与常见故障的处理对于综采工作面的控制系统，本文主要介绍支架电液控制系统和全自动集控系统及其常见故障进行分析。
薄煤层综采工作面“三机”选型及应用
FORUM 论坛装备156 /矿业装备 MINING EQUIPMENT薄煤层综采工作面“三机”选型及应用□ 王宏伟 大同煤矿集团华盛虎峰煤业有限公司1 工作面煤层开采条件工作面煤层厚度为0.86~2.67 m。
平均厚度1.72 m。
采取东部煤层中含有少量泥岩夹矸，南部煤层出现大面积沉陷，中部较稳定，北部煤层厚度较大。
整个采区内断层较少，水文地质相对简单。
采区煤层储量为890万t，可开采储量为782万t，分布较为连续，具有开采价值。
煤层综采工作面的设计长度为200 m，采高在2 m 左右，日常量为0.8万t，年产250万t 左右，采煤机割煤回采率为98%。
采煤机采用双向割煤的作业方式，斜切进刀进行割煤作业。
2 工作面产量计算工作面日开采进度根据设计日产量进行计算：工作面小时割煤量根据四六制作业模式，每个班作业6个小时，开机率以70%进行计算：采煤机采用的是端部双向割煤方式，即割煤方式为两个循环割煤。
经计算每个循环需要40 min，以采煤机割煤速度9 m/min 进行计算，采煤机的小煤炭开采中的采煤机、刮板输送机和液压支架等主要生产设备是保证开采效率的重要因素，尤其是对薄煤层的开采更为重要。
薄煤层较低的开采效率且随着国家对资源回收率要求的进一步提高，原有的生产设备已经不能满足生产需要。
因此，结合开采条件对开采主要设备进行选型，以保证安全、稳定、高效的生产效率已经成为目前需要考虑的重要内容。
基于此，结合某矿将要开采的薄煤层生产条件，对主要生产设备进行了选型并进行了现场应用，为薄煤层设备的选型提供依据。
时割煤量应满足1 225 t/h。
3 工作面设备选型3.1 采煤机目前，国内外采煤机的生产能力已经很高，基本都能满足生产需要。
因此，在满足生产需求的基础上对采煤机的操作简易性、可靠性等方面进行考虑。
德国生产的采煤机具有适应性好、故障率低、可靠性高以及使用寿命长等优点深受企业的欢迎，其生产的采煤机整体稳定性都要比其它企业的要好，更高的稳定性可以避免生产作业过程中的振动，能够更加充分发挥采煤机的截割效率，且在作业过程中，采煤机的组成部件受到的冲击较小，可以有效延长各部件的使用寿命。
浅析综采工作面“三机”的配套问题
浅析综采工作面“三机”的配套问题摘要：本文浅析综采工作面的“三机”配套问题。
从着力于生产能力的配套、生产和运输设备的性能保障配套、综采工作面空间尺寸和连接部分形式及强度的配套，以及综采设备的寿命配套等，较为详细的分析了煤矿综采工作面主要动力设备的合理配套问题。
它也关系到能否安全和正常生产的大问题，关系到设备能否发挥最大效能的问题。
关键词：煤矿综采工作面；“三机”配套；分析通过多年的实践经验告诉我们，对于综采工作面的“三机”（采煤机、刮板输送机和液压支架）的合理科学配套问题，关系到煤矿综采工作面正常生产的重要前提。
只有科学、合理的配套采煤机、刮板输送机和液压支架，使它们之间在生产能力、设备性能、设备结构、空间尺寸以及相互连接部分，在形式、强度和尺寸等方面都顺畅、合理，并互相匹配好，才能保证各设备正常运行，实现工作面高产高效的生产。
一、着力于生产能力的配套在综采工作面各设备配套的原则上，应本着设备必须适应与满足高产高效生产的需要，要以工作面设备为基础，使之形成一条由工作面向外生产能力配套的“喇叭口”流煤系统。
充分利用综采设备的协调性，以保证工作面快速推进的需求。
我们可以参照国内外高产高效综采工作面辅助系统生产能力的设计案例，应以综采工作面生产能力的1.2倍为设计基数。
由采煤机、刮板输送机、转载机、胶带输送机能力逐渐递增作保证。
而对于刮板输送机的输送能力，必须要大于或等于1.2倍的采煤机落煤能力；转载机的输送能力必须要大等于刮板输送机的输送能力；胶带输送机输送能力要必须大等于转载机的输送能力。
本着这样的原则选配综采工作面动力机械，才是有效保证工作面生产能力实现高产高效的前提，实质上就是运输生产能力要有保障。
二、生产、运输设备的性能保障配套为彻底解决综采工作面各设备性能间互相制约的问题，对综采工作面采煤机、刮板输送机和液压支架的性能配套问题应高度重视，不然会影响生产效率的。
其原则主要是从而充分发挥设备性能，以满足生产的需要为出发点。
6、综采工作面“三机”配套概述
综采工作面“三机”配套概述刘建永提要：综采工作面采煤机、支架、运输机三者的使用是综采工作面正常、高效生产的主要环节，“三机”的配套选型是决定工作面生产的决定性因素。
关键词：综采工作面“三机”选型配套综采是全部机械化的采煤作业过程, 综采工作面的“三机”是指大功率采煤机、自移式液压支架、大功率可弯曲刮板输送机。
综采工作面“三机”选型是工作面生产的重要环节, 选择正确与否直接关系到工作面生产能力、采煤机效率、开机率、各种煤层条件和地质构造适应性。
综采工作面以“高产、高效、安全、洁净”快速发展为目的, 实现规模生产。
因此, “三机”选型要进行专项设计论证, 做到系统性能稳定,故障率低,生产效率高, 劳动强度小, 来提升综采工作面自动化水平和安全生产水平，实现高产高效的安全生产目标。
1、“三机”几何关系的配套采煤机、刮板输送机和液压支架间的配套尺寸关系如图所示。
从安全角度出发，支架前柱到煤壁的无立柱空间宽度F愈小愈好，它的尺寸组成为：F=B+e+G+x式中B ——截深，即采煤机滚筒的宽度；e ——煤壁与铲煤板之间的空隙距离；为了防止采煤机在输送机弯曲段工作时滚筒切割铲煤板，此空隙距离 e = 100 ～200mm 立柱斜置产生的水平增距，它可按立柱最大高度的投影计算；G ——输送机宽度，其组成 G=f +s +a +b ，其中 f 为铲煤板的宽度，一般为150～240mm；S为输送机中部槽的宽度；a为电缆槽和导向槽的宽度，通常为360mm；b 为前柱与电缆槽之间的距离，为了避免输送机倾斜时而挤坏电缆和司机的操作安全，此距离应大于200——400mm。
由于底板截割不平输送机产生偏斜，为了避免采煤机滚筒截割到顶梁，支架梁端与煤壁应留有无支护的间隙 D，此间隙约为 200——400mm。
煤层薄时取小值，厚时取大值。
则从前柱到梁端的长度应为：L=F－B－D－x在空间高度上，支架最大高度 H可表示为：H=A+C+t式中 t ——支架顶梁厚度；A ——采煤机机身高度、输送机高度和采煤机底托架高度 h ( 自输送机中部计算起)之和，但底托架高度要保证过煤高度 E >250～300mm；C ——采煤机机身上方的空间高度按便于司机操作及留有顶板下沉量确定。
薄煤层工作面三机配套选型及应用效果分析
式中 ： Ｑ 为 工 作 面 需 要 的 生 产 能 力 ， ｔ ／ ｈ ； Ｑ 为 日生 产 能 力， ｔ ／ ｄ ， 根据《 ９ ４ ３ １ １工 作 面 作 业 规 程 》 ， 取 Ｑ 一２ ４ １ ９ ｔ ／ ｄ ； Ｋ
２ ０ ０ ｍ； 工 作 面贯 穿 老母 掌 向斜 ， 整体为褶曲构造 ， 构 造 附 近 伴 生 有 一 些小 的断 裂 构 造 。预计 ９ ４ ２ ２ １巷 掘进 到 ９ ６ ０ ｍ 左
构成。
２ 工 作 面“ 三机 ” 生 产 能 力 配 套
１ ） 确 定 工 作 面所 需 生 产 能力 工 作 面生 产 能 力 应 考 虑 ： 同类 设 备 在 生 产 中 的 实 际 生 产 能 力 和所 选 设 备 能 够 保 证 实 现 的 生产 能力 。
在装机功率 、 运 输能 力 、 可 靠 性 和 安 全 性 等 方 面 提 出 了 更 高 的 要 求 。如何 进 一 步 完 善 薄 煤 层 工 作 面 设 备 选 型 配 套 技术 ， 提高丁作面产 量 和开机 率 ， 实 现 薄 煤 层 的 高 效 安 全
我 国薄 煤 层 煤 炭 储 量 约 ６ ２ ０亿 吨 ， 占总 体 储 量 的 １ ７ ． ５ 。 目前 随着 薄 煤 层 综 采 设 备 制 造 技 术 的 提 升 ， 薄 煤 层 开采已经向集 约化 、 自动 化 、 无 人 化 发 展 。 这 对 配 套 设 备
１ ． ５ ｍ ｓ ／ ｈ 。煤 层 的顶 板 和底 板 均 由致 密 坚 硬 的 砂 岩 和 灰 岩
效 生 产 打下 基 础 。
关键词 ： 薄煤层 ； 三机配套 ； 可靠 性 评 价
中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ４ ２ １ ． ６
文 献标 识码 ： Ｂ 文章 Nhomakorabea编 号 ： １ ０ ０ ６ —２ ５ ７ ２ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ４ —０ ０ ９ ４ —０ ３
薄煤层综采三机配套及应用
１ ０ ０。
１。 ０
７。 ５
正 断 层
０ ３ ．８
ｄ ）根 据我 国液 压支 架设计 规 范 中对薄 煤层 液 压 支 架主 要参 数 的 限定 ： 避 免 支 架 卸 载后 被 顶 板 压 为 死， 要求 支 架 的 最 大 高 度 比采 煤 工 作 面 最 大 采 高 高 ｌ Ｏ ０ Ｏ ～２ ０ｍｍ； 架 中心距 优 先选 用 １ ５ｍ， 架 的 支 ． 支
表 ２ 巷 道 特 征 表
项目
净
由于较 薄 中厚煤层 ， 开采设 备及 采煤 工艺 的选择 与 其
薄煤层 十分相 似 ， 目前 美 国等 国家将 厚度 ≤ ２ｍ 的 故
材 料 巷
８ ７ ．４
运 输 巷
８ ７ ．４
切 割 巷
１ ． ４４
断 面积 掘 １ Ｏ １ ｏ １ ５
男 １ ５ ９８年 出生 ２０ ０ ９年 毕业 于 中 国矿 业 大 学 （ 京 ） 硕 士 研 究 生 北
高 级 工程 师
介休
０ ２ ０ ３００
・２ ・ ８
山 琶 焦 煤 科 技
２１ 年 第 ９期 ００
面拉底 的需要 ， 采煤 工 作 面 采 高平 稳 过 渡 ， 鄹 使 ・
支架 参数 见表 ４ 表 ５ ， 。 ２ ）采煤 机选 型方 案 。
ａ ）薄煤 层 工 作 面 选 用 机 身 矮 、 机 长 度 短 的采 整
，
由于薄煤 层综采 工作 面操作 空 间狭小 ， 基本 架 采用邻 架操作 方式 。
① 作 者 简介 ： 新 亚 王
煤机 ， 以适 用工 作 面煤层 底板 的起伏 变化 。 ｂ ）选 用 大截 割 功率 采 煤 机 ， 以满 足 薄煤 层 工 作
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“三软”条件下薄煤综采工作面三机配套实际应用浅析
摘要：正确选择三机配套对实现薄煤综采工作面高产高效起着至关重要的作用，章村矿针对工作面实际情况对此进行了长期的研究与生产实际应用，合理的选用了mg2×160/710-awd采煤机、
zy3200-10/19掩护式支架和sgz-730/264型刮板输送机，很好的解决了“三软”条件下薄煤开采难题，为薄煤综采高产高效打下了坚实的基础。
关键词：三机配套薄煤综采高产高效三软
中图分类号：td823 文献标识码：a 文章编号：1674-098x（2012）12（c）-0-02
1 章村矿薄煤综采工作面概述
章村矿2下2408工作面煤层厚度0.8～1.5 m，平均1.2 m，属稳定薄煤层；含稳定夹矸一层，煤层结构为0.2（0.1）0.9/1.2；工作面切眼全长145 m，运输巷全长1078 m，运煤巷全长1010 m，受地质条件限制，工作面自然坡度为15～20 °，平均达18 °，工作面顶底板情况见表1。
2 工作面三机配套选型
该薄煤综采工作面顶板软、底板软、煤层软（以下称“三软”），受工作面空间限制，对于设备选型要求较大，首先要求各台设备所占空间尽可能的小，其次要求支架具有较高的支护强度，具备克服顶底板软的特点，而且要求各台操作简单尽量实现智能化。
通过对多家相关设备公司考察及现场应用情况的了解，并结合本
工作面的时间情况，确定了适合该工作面三机设备：选用mg2×160/710-awd型电牵引采煤机、zy3200/10/19型液压掩护式支架及sgz730/264型工作面输送机。
此外，为减少工人劳动强度及提高生产效率，液压支架安装了北京天玛公司生产的sac电液控制系统。
三机设备主要参数如下。
3 工作面三机配套优点
3.1 采煤机
采用销轨式无链牵引系统，牵引部与行走箱为两个独立的箱体，煤壁侧的平滑靴采用一支撑板与牵引部机壳联结，与工作面运输机配套性能好。
机组机身由五段组成，采用液压拉杠和高强度螺栓联结为一个刚性整体，无底托架，增加了过煤空间高度，摇臂支承座受到的截割阻力、调高油缸支承座受到的支反力、行走机构的牵引反力均由牵引部箱体承受，机身较短，适用于薄煤综采工作面。
摇臂采用弯摇臂，加大了装煤空间，摇臂行星头采用四组行星轮结构，齿轮强度和轴承寿命高。
摇臂设有齿式离合器及扭矩轴机械保护装置，可以实现离合滚筒及电机、机械传动系统过载保护。
摇臂行星头油池和摇臂身油池隔离，为两个独立的润滑油池，可以保证滚筒位于任何位置时，行星机构部分都能得到良好的润滑。
该机组采用先进的plc控制，全中文液晶显示系统，具有简易智能监测系统、保护齐全、查找故障方便的特点。
机组控制系统完备，具有手控、电控、无线摇控多种操作方式，
可以在采煤机中部或两端操作，可单人操作或双人同时操作。
3.2 支架
由于工作面直接顶顶板岩层裂隙发育、破碎，抗压强度指数较低，一旦失去支撑容易发生冒顶事故，因此该工作面采用先进的掩护式支架，并在支架上安装了侧护板，可以有效防止顶板事故。
工作面支架还安装了国内先进的sac电液控制系统，具有以下优点。
（1）可以将液压支架的降架、拉架、升架、推移前部输送机、拉后部输送机、收护帮板、伸护帮板、喷雾洒水及放顶煤等动作由原来的人工手动操作改为程序化控制，能够与高效采煤机相匹配加快工作面推进速度，显著提高采煤工作面的生产效率。
（2）实现跟机自动化作业、降低工人的劳动强度，改善工人的劳动条件、减少工作面的操作人员。
（3）可实现多架同时推输送机并可定量推进，保证输送机缓慢弯曲，避免中部槽连接处产生过大的应力，延长输送机的寿命，同时可以保护工作面输送机的平直性，实现工作面的平直推移。
（4）易于实现带压移架，对于保护顶板的稳定性和防止冒顶事故非常有利。
3.3 工作面刮板输送机
输送机拔链器安装在机头架前方槽内，以便链环从链轮处脱开，当更换拔链器时，拆除舌板即可更换，具有不拆卸链轮的优点。
输送机机头、机尾部分各设有一节抬高槽，可以保证输送机的卸载高
度，解决了过去工作面清理机尾浮煤的问题，大大降低了工人劳动强度，提高了工作面推进率。
4 工作面实际应用情况
2下2408工作面自2012年6月试生产至今每班循环最少5个，最多可达10个，平均8个循环，截止2012年11月底，共产原煤42万 t，并在11月创下了薄煤综采月产11.1万 t的公司纪录。
工作面回采期间通过研究调查，在底板松软、不实，移架易钻底的情况下，正常循环过程中移架时采用钢梁吊支架底座，待底座离开底板时，再进行拉架操作，这样操作可使支架与顶板接实严密，可以有效减少支架的钻地量。
在顶板及其破碎带压移架的情况下，移架过程中及其容易掉落，研究发现在实际移架操作中，先对支架进行降架操作，待支架与顶板出现0.1 m的间隙时，再进行升架操作，压力控制在10.0 mpa以下时，可进行带压移架，能有效避免了因顶板破碎出现掉渣现象。
该工作面机械化程度高，大大降低了工人的劳动强度，减少了支护材料的使用，节约了生产成本，实现了“三软”条件下薄煤综采高产高效。
参考文献
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