2017年第3期患第138淛
中厚煤层综采面三机配套技术研究
李智斐
(西山煤电集团有限责任公司，山西太原
()030053)_
摘要工作面三机配套是涉及采矿、机制、供电等多方面系统工程，同时也是井下工作面实现高产 高效的关键。工作面三机设备配套既要适应工作面地质条件，实现井下安全生产，同时设备生产能力、 外形尺寸及主技术要参数也必须相配套，本文对9101综采工作面三机配套简要分析，对类似矿井具 有借鉴意义。
关键词选型原则；技术参数;生产能力中图分类号:TD823.97 文献标志码：A 文章编号= 1009-0797(2017)03-0014-04
|»i Zliifei
(Xishan coal electriciyty group co., LTD., Shanxi Taiyuan 030053 )
Abstract: The complete set technology of the three-machine in Working face is involved in mining engineering, mechanism, electricity supply system, is also the key to achieve high production and efficiency mine. The complete set technology of the three-machine in Working face should not only adapt to face geological conditions, mine safe production, at the same time equipment production capacity, overall dimensions and the main technical parameters must also be matching. In this paper, the brief analysis of 9101 compressors form a complete set of fully mechanized working face analysis of The complete set technology of the three-machine in 9101 in fully mechanized face, the significance of reference to the similar mines.Keyword： Selection principle; Technical parameters ; Production capacity1 9101综采工作面地质概况
9101综采I作面位于一盘K北部，东部为矿 界，西部为9101工作面，北部为矿界,,南部尚未布 置:C作面，矿界留设20m的保护煤柱，采区范围内 无地质构造c
表
煤岩层老顶直接顶9号煤
岩性细砂岩泥质砂岩
细砂岩样别
12
Study on a complete set technology of the three-machine in fully mechanized face
about thick coal seam
表
2 9号煤顶底板试样力学性质测定结果
单向抗单向抗压强度拉强度
弹性
模量/泊松比
凝聚力
内摩擦角/°
强度公式
项目
/MPa/MPa
9.78
x GPa
/MPa
30.76
120.34148.1889.87
15.6711.80
44.1735.9532.6837.6027.7425.1726.3926.4324.8624.1520.9823.3340.4127.6928.2332.11
0.180.210.210.200.180.270.270.240.290.390.220.300.220.300.240.25
39.66
21.1
16.09
30.9
13.69
34.5
t=30.
24.076+〇■
3
1
平均值119.4612.424.315.606.985.633.604.798.225.5410.068.0912.4810.21
tg24.0°
♦
1 9号煤层特征表
m
煤岩体特征
石英为主、长石次之，泥质胶结，中厚层状岩层黑色，泥质胶结，较为致密
粉砂岩
69.9085.3786.8380.7046.9373.3469.4053.22141.22131.78137.74
厚度()4.82.21.44 ~ 1.901.66
23平均值1
砂质泥岩
23平均值1
细砂岩
23
7=13.
69+a
tg34.5°
*
煤
m
单一煤层结构，具玻璃光泽，煤质相对松 软，煤层内裂隙发育，煤层断口主要呈阶梯状、层次状。
黑色易风化，风化后呈灰黑色含少量植物
m
T =16.
09+cr tg30.9°
t=39.
•
直接底泥岩1.5化石，水平层理，节理裂隙发育，厚度为0~3
m不等
66+a
*
老底细砂岩4.2
细砂岩岩层呈灰色，厚层状，中间有少量纵 向裂隙，致密坚硬，硅质胶结
平均值136.91
I作面正常涌水量为30m%，最大涌水量为 50m3/^根据瓦斯涌出报告，预计ZC作面瓦斯绝对涌 出量为6.19m3/minfM低瓦斯工作爾s _9 |煤雇性质 及顶底板费石力学性质见表2。
工作面长度150m,推进长度1234.594m,剩余
可采储量41.05万q i作面采用土作面按“四六制”
作业a聲班出煤，一班检修，年工作，日为300天《 土 作面通风采用U型通风，胶带顺槽进风，轨道顺槽 回风，9101综采工作面倾斜长壁、全部垮落、后退式 综合机械化采煤方法，：T作面主要设备见表
2 9101综采工作面生产概况
•
14 •
媒矿H代化2017年第3期患第138期
3〜表5，工作面主要设备布置如图2所示,
序号名称型号单位
备注
1运输能力600t/h
2设计长度1503刮板链速1.12m/sm4电机功率2x
132kW5额定电压1140V6
中部槽尺寸
1500 x 764 x
222
mm
长
X宽X高
表
4
采煤机技术特征表
序号名称型号单位
1采商1.1 - 2.3m
2截深
600mm3滚筒直径1250mm4牵引方式无链电牵引5截割功率2
x200
kW6牵引速度0-6/10
m/min7总功率2
x200 + 25x2 + 5.5 = 456
kW8电压等级1140
V9主机外形尺寸10500 x 1920 x
520
mm10整机重量23.5t11最大不可拆件尺寸2500 x
920 x
520
mm12最大不可拆件重量4t13
可配套运输机槽宽
630、730、764
mm
表
5 ZZ3600-11 / 23型支架技术特征表
技术参数单位
数量技术参数单位
数量初撑力kN
3053操作方式邻架操作
泵站压力MPa31.5最大控顶距m4.911中心距m1.5最小控顶距m4.311支护强度MPa0.53推溜力kN325底座平均比压
MPa
1.32
拉架力
kN
177
3工作面三机配套关系研究
工作面三机配套不仅适用井下生产地质条件，
即可满足井下安全生产，也能达到达产时设计生产 能力I
因此本文主要从适应工作面地质情况、生产
能力及设备尺寸3个方面进行研究分析。
3.1适应工作面地质情况分析
工作面地质情况对工作面三机配套具有重要 影响，因此本文从煤层厚度、煤体强度及顶底板情 况进行分析。
煤层厚度主要影响采煤机选型及参数。双滚筒 采煤机的滚筒直径以大于工作面最大采高的0.5倍 为宜。9号煤层厚度1.44〜1.90m
，平均厚1.66,所以 双滚筒采煤机的滚筒直径大于或等于〇.95m即可
满足使用要求。
9号煤抗压强度平均值3.11
MPa，普氏系数3〜4
之间，煤层内裂隙发育，满足采煤机使用要求，可弯 曲刮板输送机应选用边双链，由于工作面沿顶板掘 进，巷道底板不平整，因此选用封底式溜槽[2]。
9号煤层顶底板主要影响液压支架选型。根据
9号煤层顶底板岩性及力学性质，顶底板属于软弱 -坚硬性岩石。液压支架选型需满足:①支架应能承 受8倍采高的顶板岩石重量;②底板抗压强度大于 支架对底板的比压。
工作面支护强度核算P^8HRg x
106P1 ^0.3724(
MPa)
F工作面支架工作阻力核算ZZ=8HRgS=2503(kN
)
3600-11 / 23型液压支架96架，每架支护强 度 0.53MPa，大于 0.3724MPa;工作阻力 3600kN，大 于2503kN;且工作面煤层底板的抗压强度为 35.95ZZMPa，大于支架对底板的比压1.32MPaD故 3600-11/23型液压支架满足要求，工作面端头液 压支架选用2架ZT4000-11/25型液压支架，工作阻 力 4000kN。
工作面胶带进风顺槽超前支护布置:在2排锚 杆之间打
DW - 25型单体液压柱配合it型梁支
护，每排单体柱3根，打柱范围从工作面煤壁算起， 保证每班超前支护距离不小于20m
，其中非行人侧 单体柱距转载机750
mm左右,距煤帮550mir^彳了人
侧单体柱打于转载机行人侧，距转载机300mm左 右，行人侧靠煤帮单体柱距煤帮500mm。DW回风顺槽超前支护布置：在2排锚杆之间打
-25型单体液压柱配合it型梁支护，每排单体
柱4根，其打柱范围从机尾工作面煤壁算起，保证 每个班超前支护距离不小于20m
，其中1排距工作 面煤柱500
mm，另
1排距保护煤柱550
间2
排支柱距相邻左右帮支柱为1.0m
mm，中。3.2设备生产能力配套分析
• 15 •
螵矿规代化
2017年第3期患第138淛
采煤机生产能力满足^工作面开采生产能力要 求，采煤机实际生产能力要大乎工作面设计生产能 力10% ~20锔\\ :工作面日循环数按疋规循环确定， 工作面三班生产V—班准备，每班4个循环，每0为 3 班:，N=12's
3...2.1采煤机计算割煤速度
Vc=ii( L + 30 - Lc)/( KcTa - n Tc)
式中:V。为计算割煤速度，m/ min;n为IC作面日循 环数,n=12;L为工作面长度^=150^1^为采煤机 总长，1^9.8m; 30为进刀割煤长度，m; Ke为采煤机 平均日开机率,K=〇.5;Td为工作面日生产时间， Ti=1080Vcmin; T。.为米煤机进刀停顿时间，T^min.。
=3.96m/min
3.2.2采煤机计算循T=(L环时间 + 30-Lc)/Vc + Tc
式中:T为采煤机计算循环时间，min;L为工作面长 度，L=150Lem;30为进刀割煤长度，m;L。为米煤机总 长，=9.8m;Ve为米煤机计算割煤速度，minm/min;Tc为 米煤机进刀停顿时间，Te=2。
T=45min
3,2.3采煤机最大割煤速度
Vn«=KVe
式中:为采煤机最大割煤速度,m/ min; K为采煤 机割煤不均均衡系数，取1.2; V。为采煤机计算割煤 速度，3.96m/ min。
\"¥祖=4.75111/111111
3.2.4按采煤机单位能耗计算采煤机功率
N=Q雜Hw
式中:N为采煤机计算装机功率，采煤机
最大生产能力，Q_=406t/h;Hw为采煤机能耗系数,
Hw=0.85 m li/ t〇
K=345kW
采煤机功率考虑割底、夹矸硬度不均系数1.2, 最大功率为414kWp 3.2.5采煤机最大生产能力
Q_=60BH 7
式中：Q_为采煤机最大生产能力，t/h;B为循环进 尺，B=0.6m;H为工作面煤层厚度，H=1.66m; 7为 煤的容重，7=1.43t/ m3;V_为采煤机最大割煤速 度,4.75m/min〇.
Q„ra=4〇6 t /li,Q 年=62l.2(kt/a)满足矿井设计能 力60万t/a。
1：作面可弯曲刮板输送机应大于采煤机最大 • 16 .
生产能力，系数取1.2~1.4。刮板输送机长度与工作 面长度相一致，回采工作面长度为150m。实际生产 中,工作面可弯曲刮板输送机运输能力600t/h，能满 足生产要求。
3.3设备尺寸配套分析
工作面三机设备尺寸不仅要满足设备配套关 系，同时也必须满足通风、管路及电缆最小安全距 离要求，见表4。
(1)
高度上3：作面机配套:ZZ3600-11 /23型
最低高度1500mm,采煤机机身高度1000mm,采煤 机过煤高度300mm,能够满足采煤机在支架掩护下安全工作
s
(2)
宽度
Jtl作面5
机配套：刮板运输机宽度
对工作面彐机布置有重要影响。本文根据刮板运输
机选型》导向槽及电缆槽360
mm,中部槽宽764mm,
炉煤板宽200mm,刮板输送机宽度1684mm。前柱外 径280mm，无立柱空间2514nmi,液压支架最大控顶 距4933mm,能够满足井下安全生产。
表4
井下设备最小安全间距
编号间隙（
mm)
备注
1150-240支架前柱与刮板机电缆槽之间
2150-300工作面控顶距
3100-200液压支架推移千斤顶的行程应与采煤机的截深之间
4250-300采煤机过煤高度5200以上采煤机机面高度6
50-100
铲煤板空距
4
结论
本论文以9101综采3：作面为研究背景，采用
理论分析法，从适应;I作面地质情况、生产能力及 设备尺寸3'个角度人手.对大中厚煤层综采工作面
的三机”配套关系进行研究得出：
(1)
综采I作面的\"三机”选型主要受工作面K
域内地质影响，煤厚主要影响采煤机选型，煤体强 度影响刮板输送机选型，煤层顶底板影响液压支架 选型。
(2)
本文从设备尺寸及井下设备最小安全间距
2个角度出发，对综采工:作面的“三机”设备尺寸配 套进行分析，确保井下安全生产〇实际生产中，由于 工作面涌水较大，底板遇水泥化现象严重实际生产 中，应加强工作面排水，确保井下安全生产
参考文献：
〔下转第20页）
螵矿规代化
由圈5 BT知：(1) (2)
2017年第3期患第138淛
归类于第二、四期构造运动，这两期形成的断裂对
近断层点煤层倾角变化范围在0。~ 30。 该煤层影响最大。小断层在微观上宏观上均会在
19煤局部地段引起煤厚变化；小断层带使煤层破 使得19煤储量减少；绝大多数的小型正断层造成
近断层点煤层倾角平均倾角约为7.5°，远 碎，构造形成的三角煤,加之各类安全煤柱的留设，
之间，远断M点煤崖倾角在〇。~ 8。之间。断层倾角均角约为3.3°，近断层点煤层倾角远大
19煤重复，个别煤层受断层牵引应力影响，发生塑 于远断层倾角。
(3) 煤层倾角离小断层越近，越易受构造应力 性流变,在断层两盘形成小型褶曲；小断层均切穿 影响，角度变化大；离小断层越远，受应力影响较 小，煤层倾角变化小，趋于稳定。
19煤。19煤小断M引起煤层产状变化，煤层倾角变 化最为明显，近断层点煤层倾角较大，远断层点煤 层倾角较小；19煤小断层使煤层裂隙増多，导通少 量的煤岩体层间裂隙水;还能释放部分瓦斯，利宁
后续19煤乃至17、18煤开采。
参考文献：
3其他影响
研究区小断层以殖断层为主。19煤二采区
内，煤层距离小断层越近，煤层层理越不清晰，煤层 产状变化大,煤岩体易破碎，层间小裂隙较为发言; 煤层离断层越远，煤层趋于稳定,.层理清晰#层间小 裂隙不发眘e
该矿井为少水髙瓦斯矿井。矿床开采的直接充 水水源为龙潭组中段的层间裂隙水，而龙潭组Jfc段
中的ji何溶隙水为开采17煤崖的间接充水水源。 19煤距17煤平均间距25.51tn,大多数正断层可作 为导水通道，而19煤落差小于5m的小断层发育较 多，小断层距充水水源较远，对19煤开采影响不大。
煤层瓦斯含羹随深度增加而增高，19煤瓦斯含 量14.40ml/g-r，为富甲烷煤层。对19煤来说，煤层 厚度增大,瓦斯含量亦增高。19煤发育大量的小型 芷断层，它们的存在使原生煤层层位发生错动，上 升盘埋深变浅，使得19煤中的部分瓦斯能够释放， 降低了煤层瓦斯浓度，对现阶段以及今后17、18煤 的开采均会产生有利影响《
4结论
本文以普兴矿区糯东煤矿为研究区的断层分
[1] 王强，李振林王计堂.矿井地质[MlJt■京：煤炭工业出版
社,2008,1(第 1 版).a[2] 谢仁海渠天祥，钱光谟.构造地质学[M].徐州：中国矿业
大学出版社2007，2(第2版).[3] 周学年，罗午.李嘴孜矿小断层分布规律Q1.矿业科学技
术,2010,38(3):43-44.
[4] 阎加启.权台渫矿东二采区小断层展布规律徐煤科
技，1998,(1): 14-15.[5] 刘永锋，陈良立，淺析平煤股份二矿小.断层发育挣扭Lf]. 能源技术与管理，2011,(4_:h77-79.[6] 李_洪波.邢台邢东矿斯裂.构造发育规律研究[J*!西部探矿
工程，2007,〔10 ): 134-140.[7] 郭隹庆，王永军.济宁二井田断层发育规.律研究[J]..煤田
地质与.勘探,2003,31(2): 13-16.
[8] 李鹏.永陇矿区东段延安组煤层赋存规律[J].陕西煤.炭，
2011,30(；2)：9-11.
作者简介：
布特征及其对19煤赋存的影响，讲述19煤小断层 对该煤层赋存状态的影响，得出以下结论：
19煤中的小断M破坏煤层的完整性、连续性,
1_987-),男，云南曲靖人，2009年毕业于云南.职
业技术学院矿山地质专业，主要:从事地质s防_治水及瓦斯地 质營理工作， （:收稿S期:2017-3-6)
麇永劲（
(上接第16页.>
[1,]爽启峰.大采高采场围岩控制及支架稳定性研究[].中
国优秀颂士学位论文全文数据库，2008( 3)_.
[2] 孙玉宁李化敏.我国综合杌械化采煤技术装备发展现
状与趋势[J].煤炭工程，2004(:54-58.
[3] 吴洪词，胡兴，包太.我国大采高综采技术与装备的现状
及发展趋势[].矿山压力与了1板管理2002
JU):
9.
S
D
作者简介：
李智斐_(' 1984-)，男，山西静乐县人，本科，2006年毕业 于中国矿业大学采矿工程专业4.采煤工程师，主要从事煤矿 采掘管理工作。.
（收稿曰期：2017-2-23)
s
• 20 ■
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