“三软”条件下薄煤综采工作面三机配套实际应用浅析
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。
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。
综采工作面“三机”的选型与配套问题浅析
综采工作面“三机”的选型与配套问题浅析煤矿综采工作面的“三机”是指刮板输送机、采煤机和液压支架，“三机”配套问题也是随着煤矿综采的不断发展而逐渐形成并发展的。
近年来，针对“三机”选型与配套的研究越来越多，成为煤矿领域的热门课题。
文章主要对综采工作面“三机”的选型与配套问题进行了简要分析。
标签：综采工作面；“三机”；选型原则；配套原则1 综采工作面“三机”的选型原则1.1 液压支架的选型原则通过液压支架和围岩力学彼此作用的结果，以及对于地质并不相同的条件下如何确定支护阻力的研究，同时结合不同支架的结构力学特征进行综合分析，作为液压支架选型的基本依据。
具体而言液压支架选型应该考虑的地质条件及采矿条件包括以下几个方面：1.1.1 直接顶稳定性类型。
1.1.2 基本顶级别及其相应的矿压显现参数（初次和周期来止步距、来压时载荷、直接顶厚度）。
1.1.3 底板类别及其相应的力学参数，包括容许载荷强度、抗压缩刚度等。
1.1.4 截高、煤层的强度、节理方向、煤层的厚度变化等。
1.1.5 煤层倾角和工作面推进力向。
1.1.6 瓦斯的等级以及必要的通风断面等。
1.2 采煤机的选型原则作为综采工作面最关键的生产设备，采煤机的选型必须全面考虑煤层的赋存条件以及生产能力方面的具体要求，同时也要考虑输送机、液压支架的配套问题。
通常采煤机的选型应该结合煤层的厚度情况、坚硬度情况及其顶底板的性质来决定。
1.3 刮板输送机的选型原则选择刮板输送机时，需要考虑综采工作面采煤机实际的生产能力状态，同时要考虑符合综采工作面之设计长度要求。
如果使用的采煤机为大功率，通常刮板输送机也应选择驱动功率较大的，从而符合采煤机的生产能力需求。
同时，刮板输送机本身的结构形式及其相应附件还需匹配采煤机本身的结构形式，例如可以按照采煤机行走部的宽度、工作面长度相应地对刮板输送机的机槽宽度、工作面长度进行选择，并且还需确保其能够同支架拉架力以及推移千斤顶连接装置的间距与结构能够匹配。
综采工作面“三机”选型配套探讨
FORUM 论坛装备126 /矿业装备 MINING EQUIPMENT综采工作面“三机”选型配套探讨□ 王 琳 汾西矿业柳湾煤矿综采工作面的“三机”，包含液压支架、刮板输送机和采煤机，它们是综采工作进行的主要设备工具。
所以在选型的过程中，需要重点考虑机型配套的关系，进而选出正确的机型，这对综采工作的顺利的进行，以及企业经济效益的提升，有着重要的促进作用，也是实现生产高效的前提条件。
正是在这样的背景下，本文对“三机”的选型和配套问题，进行了细致的探讨，并对综采工作的开展，提供了一定的建设性意见。
“三机”选型的标准液压支架的型号选择液压支架的型号选择，相对来说比较复杂。
首先，应该实确定支架的种类，包括支撑、掩护式支架等，支护阻力包括额定的工作阻力，以及初撑力。
支架的保护强度与底板比压等。
其次，选择型号的根据是采矿区，以及综合开采工作面的地质说明书。
在选择型号之初 ， 一定要把开采工作面的煤层分布情况，以及矿井周边的地质情况，调查的清清楚楚。
继而根据不一样种类的顶板，进行支架的选择。
最后，根据选择型号内容的不同，进而联系现阶段已经出现的液体压力支架，对他们技术性能进行综合的判断，并选择各技术参数都符合要求的支架。
刮板输送机的型号选择刮板输送机的型号选择，应该遵循以下几点原则。
首先，该设备的输送能力需要超出采煤机的生产能力的界限，通常超出1.5倍左右，并依据刮板链的品质，对链条的数量进行确定，联系煤炭的质地，进而选取型式结构为链子状的输送机。
其次，双电机双机头渠道启动的方法，应该具备优先的被选择权，对短机头、机尾的选择，也应该保持优先的原则。
最后，对采煤机的配合需求进行满足，例如在机头或是尾部装置防滑、松弛等部件，在煤壁的附近，设立一层铲煤挡板等，或是在空旷地带，铺设电线槽等。
在选择刮板输送机的型号时，还要确定它的各项技术参数，包含输送的能力、链条的强度和电机的功率等。
每项技术参数都可以保证开采工作的顺利进行。
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。
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正 断 层
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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
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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
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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
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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
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。
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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
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。
1）MG2×160/710-AWD型电牵引采煤机主要技术参数
采高：1.2～2.3 m
电机功率：710 kW
截深：630 mm
摇臂中心距：6450 mm
倾角：≤40 °
滚筒直径：1.0 m
机面高度：853 mm
牵引速度：0～7.6～12.6 m
牵引方式：无链电牵引
2）液压支架的主要技术特征：
高度：1.0～1.9 m
初撑力：2400 kN
工作阻力：3200 kN
适用煤层倾角：≤25 °
支护强度：0.5 MPa左右
底板比压：1.538～1.7 MPa
操作方式：上临架操作
3）工作面刮板输送机主要技术参数：电机功率：2×132 kW
输送能力：600 t/h
刮板间距：920 mm
链速：1.07 m/s
中部槽尺寸：1500×690×283 mm
紧链方式：闸盘紧链
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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