综采6.2m大采高工作面设备运行可行性分析

综采6.2m大采高工作面设备运行可行性分析

【摘 要】近年来，随着我国煤炭工业的飞速发展，新技术、新装备的应用，大功率综合机械化采煤设备在高产高效矿井使用和推广。本文以Y120202综采工作面设备运行情况作一可行性分析。

【关键词】工作面；切眼；顺槽；倾斜长度；采煤机

1.工作面概述

Y120202综采工作面，走向长度3553ｍ、倾斜长度350ｍ、煤层厚度平均7.1m、硬度系数f=1～2、煤层倾角平均8°；工业储量：1042.6万吨，可采储量：969.6万吨。

1.1采煤工艺

Y120202综采工作面采用走向长壁综合机械化采煤方法开采，全部垮落式处理采空区顶板。采煤机割煤方式为单向下行割煤，上行空刀清理浮煤，每刀截深0.865m。

1.2工作面采高

根据地质资料显示，煤层与直接顶之间有0.20～0.66m厚的伪顶，岩性为碳质泥岩，受矿压及采动影响，在开采过程中随采随落，给工作面顶板管理和煤质管理造成困难；同时因煤层直接底为泥岩及粉砂岩，厚0.69～3.m，遇水极易变软，导致支架钻底严重，造成工作面推进困难，而且影响煤质。为此工作面采用留顶煤、底煤开采，正常回采期间，顶煤厚度保持在1.0m以内，底煤厚度保持在0.3～0.5m。最终确定工作面平均采高为5.6m，所选ZY10000/28/62-D型支撑掩护式支架符合工作面支护要求。

1.3循环作业时间

因其它综采工作面原煤及各综掘工作面掘进煤同时进入主煤流系统，受主斜井胶带输送机输送能力制约（3300t/h），矿方规定Y120202工作面采煤机正常割煤平均速度控制在8m/min。正常生产状况下，下行割煤长度为300m，时间43.5min；采煤机在上行空刀清理浮煤时，速度控制在12m/min，上行清理浮煤的运行长度300m，时间为25min；在上端部斜切进刀时速度2m/min，在机窝处下行割煤速度12m/min，机窝段长50m，做机窝时间为29.2min；一个循环共计时间为91.7min。每班8小时作业时间，正常生产情况下，可以进行5个正规循环。

2.工作面设备运行现状分析

由于受主运输皮带、边界石门皮带运力的制约，Y120202综采工作面设备运行四个月以来，一直未满负荷运行。采煤机平均速度在8m/min左右时，顺槽胶带输送机已经处于满负荷运行状态（带宽1.4m、运输长度4300m、 运输能力3000t/h、 带速4.5m/s）。在两周生产过程中，对所采集到中、夜班工作面主要生产设备，在不同工况下运行参数做了分析、比较（附录1）。从三个图表可以看出，工作面设备运行比较稳定，能满足实际生产需要。主要设备运行状况分析如下：

2.1工作面生产影响说明

工作面内部影响率小于外部。外部主要受运输边界石门皮带、主运输皮带以及供水压力、流量影响较多。

内部主要为采煤机、皮带机、刮板机影响较多。检修人员对进口设备熟练程度低，查找设备故障困难。由于配件不齐全；采煤机、支架管路和阀组易损坏，以及工作面采高大，大块煤多等是内部影响的主要因素。

2.2采煤机运行状况分析

采煤机在电控、机械等方面都有很好的适用性。下行速度控制在（4m～8m/min）之间，返机速度控制在（0m～15m/min）之间。采煤机一直未达到满载运行状态。根据采煤机在运行过程中总电流和各个电机的电流变化情况（额定总功率：2125KW 额定电流：335A），当煤机速度在4m～8m/min之间时，采煤机总电流值在200A以下，远小于额定电流值。工作面采高大片帮煤多，各电机负荷都比较小。显然采煤机在实际生产过程中处于轻载运行状态。

2.3三机的运行状况分析及问题

2.3.1转载机和破碎机运行状况

转载机、破碎机电机均为双速电机。电机功率:525KW额定电流：120A，通过图表一、二数据中可以看出转载机电流在70A以下；破碎机电流在50A以下，在运行中电流变化平稳，处于轻载运行状态。

2.3.2刮板运输机运行状况

刮板运输机采用福伊特软启动液力耦合器，电机为3×855KW，单回路额定电流为173A，从刮板机电流、功率变化中可以看出：平均电流均在120A以下，三台电机电流变化比较平稳，功率趋于平衡。福伊特软启动液力耦合器对水质、水压、流量要求高，造成系统复杂。

3.工作面及风、机两巷矿压状况

3.1工作面矿压观测内容及方法

Y120202工作面矿压观测的主要内容包括：确定矿山压力来压步距、工作面支架受力状况以及采高和推进度的观测。

工作面共有202台支架，取9台支架进行工作阻力数据采集：26#、46#、66#、86#、106#、126#、146#、166#、186#。

观测采用支架自带的PM31电液控制器，自动监测并记录支架的工作阻力数据。工作面自5月4日开采以来，数据通过PM31电液控制器及井下控制台的主机传输获取。

3.2根据支架工作阻力分析如下：

( 1）直接顶初次跨落。工作面自开切眼推进5～7m时，中下部支架直接顶初次跨落，工作面推进10m时，直接顶全部跨落。

（2）老顶初次来压步距。根据所选支架压力分布，在5月4日至5月17日，工作面支架的工作阻力逐步达到峰值。5月18日以后支架工作面阻力趋于平稳，结合工作面5月4日～5月17日开采期间工作面煤壁片帮严重情况，确定老顶的初次来压步距为35～42m。老顶初次来压比较突然，且持续时间短，来压前，工作面上方的顶板压力较小。

（3）老顶周期来压。截至5月21日，Y120202工作面平均推进58m，在观测过程中尚未监测到老顶再次来压。由此判断工作面直接顶初次跨落步距为5～10m。工作面老顶初次来压步距为35～42m。

3.3正常生产过程工作面矿压分析

通过对工作面26#、46#、66#、86#、106#、126#、146#、166#、186#、200#支架压力数据提取，分6月2日到6月15日和6月16日到7月2日两个阶段进行分析。

（1）工作面46#、66#、86#、126#、146#支架来压次数比较多，其中46#支架超过380Bar的次数达到30次，来压比较频繁；146#支架来压次数20次。

（2）工作面6月16日后，来压次数明显比上半个月来压次数多。

（3）工作面60#～80#、160#～180#支架段煤壁片帮多、大块煤比较多；说明工作面上中部与下中部顶板压力大，上部煤壁片帮多，易出现大块片帮煤。

（4）分析200#支架压力数据，明显表现初撑力不足，绝大时间压力显示低于250Bar，现场观察上口顶板比较破碎，在超前50m已经表现离层，两帮收缩比较严重，底板鼓起比较严重。200#支架现场操作中没有给予太大的初撑力，否则反复升降，对上口煤壁和支架交接处管理难度增大，增加了201#、200#支架

前梁顶部冒落的可能。

（5）工作面的周期来压不明显，下部来压往往比上部来压来的早。

4.结论与建议

通过对工作面现场调研及设备运行情况来看，神角煤业Y120202综采工作面配套设备运行基本满足要求，适应于大采高、长切眼工作面回采需要。建议在今后煤矿综采工作面设计中，有必要根据工作面长度、倾角等综合因素考虑供水压力、流量。针对工作面及风、机两巷压力显现情况考虑支护强度，对回采过程中的影响也须综合考虑，以满足设备正常运转所需要的支护空间，真正达到高产高效的目的。