综采三机（精选七篇）
综采三机 篇1
随着开采成本日益增高、煤炭资源日益紧缺, 研究出高效高产的开采薄煤层的技术迫在眉睫, 这对于延长矿井的开采寿命和保护煤炭资源有很大的意义。目前, 薄煤综采开采技术中有2种回采工艺比较先进, 一种是刨煤机综采, 另一种是薄煤层采煤机综采。其中刨煤机综采更为先进, 但对煤层开采条件 (硬度、围岩状况、赋存条件) 要求较高, 四川新胜煤矿、云南后所煤矿及开滦范各庄煤矿先后使用该工艺, 效果均不理想, 存在刨头飘刀或啃底, 刨头座开裂, 输送机电动机故障等问题。薄煤层采煤机综采一般可以满足煤层厚度0.8~1.3 m, 煤质中硬以下的倾斜薄煤层, 生产集中, 生产能力较大, 但由于工作面生产活动空间有限, 工人劳动强度大。峰峰矿区4#煤层地质条件复杂, 断层大且多, 局部野青顶板较薄及破碎, 存在瓦斯涌出量大, 吸附性强等“一通三防”方面不利因素, 同时受奥灰水及伏青、野青薄层石灰岩含水层影响, 根据对刨煤机的性能和本矿区煤层的可刨性分析, 我们将薄煤层采煤机综采作为薄煤综采技术的主要研究和发展方向。
2 薄煤综采三机配套对比和分析
工作面合理工艺参数的确定, 是薄煤综采三机配套设备实现工作面高产高效的基础[1]。
2.1 采煤机的选择
1) 采煤机机面高度选择。目前采煤机大部分采用多电机横向布置的方式来降低机面高度的方法。如MG200/456-WD型采煤机, 每个截割部的截割功率是200 k W, 采用2个100 k W电机来拖动, 就减少了电机的外形尺寸, 使整个机面高度降到853 mm, 使该采煤机一般可开采厚度为1.1 m以上的煤层。同样, MG160/360-BWD型采煤机, 每个截割部的截割功率达到160 k W, 采用2个80 k W电机来拖动, 整个机面高度也降到678 mm, 也可以开采厚度为0.8 m以上煤层。2) 采煤机机身长度的选择。开采薄煤层对采煤机的要求除了降低机面高度之外, 还应尽可能地减小机身的长度, 以适应工作面高低起伏的条件。3) 截深的选择。考虑采煤机功率、煤质硬度系数、煤层厚度及采高、顶板节理发育情况、支撑压力压酥煤壁深度、支架支护方式等因素来确定截深。通过认真分析工作面地质条件和设备配套情况, 确定截深。当顶板节理发育、片帮严重时, 每刀拉架时进行超前支护, 以提高循环单产。4) 滚筒的选择。随着煤层越薄, 滚筒的直径要求越小, 而割底矸、硬煤、硬矸对截割部强度要求高, 因此要保证轮毂直径。滚筒转速越高、滚筒叶片螺旋角过大时, 煤易被沿切线方向抛出, 不利于向刮板输送机上装煤;滚筒转速过慢、滚筒叶片螺旋角过小时, 煤被抛向刮板输送机上速度过小, 也不利于装煤。因此要合理地确定滚筒的直径才能保证截割强度, 合理确定转速和叶片螺旋角的大小才能保证良好的装煤效果。
2.2 液压支架的选择
首先要有足够的支护强度, 其次要有紧凑的结构, 体积要小, 以适应狭小的工作空间, 然后要有足够的伸缩量和移近量, 最后要有良好的控制系统, 便于集中控制, 提高操作速度。
2.3 薄煤层刮板输送机的选择
刮板输送机的高度和宽度要适中, 既保证过煤高度, 又能保证较高的输送量;要保证可靠性, 有足够的强度和较高的抗磨性。
3 薄煤综采三机配套问题研究
通过多年的薄煤综采经验, 三机配套设备也暴露出很多问题, 特别是采煤机, 在生产过程中暴露很多需要改进的地方, 现将存在问题列举如下:
3.1 采煤机
1) 工作面高度低, 截割、行走动力不足。2) 滚筒周围情况不易观察, 容易割顶板和支架顶梁, 造成机电事故。3) 检修困难, 故障不易判断。4) 操作复杂, 对操作人员要求较高, 涉及到的人员较多。
3.2 液压支架
价格昂贵, 使用寿命较短, 性价比不高。
3.3 工作面刮板输送机
1) 溜槽磨损厉害, 严重降低了刮板输送机的使用寿命。2) 刮板输送机负荷较大, 易发生电机和断链事故。3) 故障诊断比较复杂, 且发生事故后, 无法第一时间得到反馈。
4 薄煤综采三机配套发展方向
从实际应用效果来看, 薄煤综采三机配套设备的高适应性、高可靠性是主要发展方向, 具体表现有以下几个方面。
4.1 采煤机的模块化设计技术使机器的维护和监测更加简便, 可靠性更高
1) 多电机驱动, 横向布置, 积木式结构, 各单元之间没有机械动力传动, 简单可靠。2) 采用光电和传感技术, 可实现自动识别, 滚筒自动导向, 其实质是煤岩界面探测技术, 它能自动识别煤岩界面, 并据此自动调节滚筒截割高度。3) PLC控制故障自动诊断系统。4) 无人值守采煤机, 通过利用编码器和监视监控系统, 针对现场环境, 及时进行调整。
4.2 液压支架使用寿命延长
结构件材料越来越多地采用高强度钢材, 例如屈服极限690 MPa以上的钢板, 支架的耐久性试验循环次数达50 000次, 寿命达14年以上;液压缸的密封材料采用聚氨脂, 使用寿命比橡胶密封圈能提高1倍以上。
4.3 工作面刮板输送机抗磨性和现场的适用性更加注重
1) 结构上采用整体铸造或组合焊接封底溜槽, 减少了螺栓联接, 提高了可靠性, 使用寿命达到600~1 200万t过煤量。2) 采用Φ42 m、Φ46 mm大断面刮板链, 并发展椭圆或扁平紧凑型刮板链;采用CST软启动技术或双速电机技术, 大大改善了刮板输送机的工况、提高了输送机的可靠性, 使链子和链轮的寿命加倍。3) 故障诊断和工况监测技术, 可以连续监测输送机各部件的运行状态, 进行故障诊断和报警。
参考文献
综采三机 篇2
【关键词】综采工作面；中部设备；“三机”配套设计
一、概述
综采工作面设备配套设计主要是研究解决生产能力配套和安装结构配套两方面的问题。安装结构配套设计是要恰当处理转载机、皮带机、刮板机、采煤机、支架等设备之间的相互连接关系，确定合理的配套尺寸，其中刮板输送机、采煤机、支架的相互配套关系最为重要。工作面中部“三机”几何关系配套设计就是要确定刮板机、采煤机和支架的相互配套尺寸，保证设备运行时不相互干涉，并使其配套设备的效能最大程度的发挥。
二、工作面中部“三机”几何配套
工作面中部“三机”几何配套尺寸主要指梁端距、铲板间距、卧底量、过煤高度等，下面根据峰峰集团多年来综采设备选型配套设计实践，对这些配套尺寸的选取确定原理作一些分析和探讨。（1）梁端距支架顶梁前端至煤壁的距离。梁端距的大小的选取在中部配套中起到很重要的作用，过大易造成顶梁前端片帮、冒顶,过小会造成采煤机滚筒割打顶梁。梁端距的大小合理沿取值主要依据煤的软硬程度、梁端顶板冒落情况、地板沿向起伏变化情况及采高等因素综合考虑。若煤硬、顶板不易冒落、地板起伏大、采高大，梁端距可以取值大一点。反之，应取值小一点。一般情况下，在支架工作高度范围内，在保证采煤机滚筒不割打顶梁的情况下，应使其取值小一些，以利于梁端顶板的维护。特殊情况下，如遇到煤极软、顶板极易冒落的地质条件，还可取消梁端距，使顶梁前端直接抵住煤壁，以便有效的防止片帮、冒顶发生。梁端距一般取值在300mm左右。（2）铲板间距。采煤机滚筒截齿至刮板机铲板之间的距离。铲板间距的合理取值主要依据煤的软硬程度和地板沿走向起伏变化情况等情况综合考虑。过大易造成采煤机滚筒装煤困难；过小易造成采煤机滚筒割打铲板。一般情况下，在保证采煤机滚筒不割打铲板、采煤机摇臂在机头（尾）过渡槽不与刮板机槽帮干涉的情况下，应尽量取小值，以利于提高装煤效果和保持设备尺寸的紧凑性。铲板间距一般取值在80～250mm之间。（3）卧底量。采煤机摇臂下摆极限位置时，刮板机底面至滚筒最下截齿尖的垂直距离。卧底量取值的大小主要影响工作面机头、机尾煤墙三角煤的割透情况和适应地板不平的状况。卧底量越大越有利于割透机头、机尾煤墙三角煤和适应地板不平的状况。一般情况下，在采煤机结构允许的情况下，制造厂家应设计使卧底量尽量大一些。卧底量一般取值在80～200mm之间。（4）采煤机过煤高度。刮板机中板上面至采煤机底腹面的高度。采煤机过煤高度的设计主要是保证大块煤和矸石顺利通过。其取值主要依据煤的软硬程度和配套设备情况。一般情况下，在满足采煤机设计尺寸的要求下，过煤高度取值应大一些，以利于大块煤和矸石的通过。过煤高度一般取值在800mm左右。（5）后放煤高度。后刮板机中板到支架后尾梁的高度。后放煤高度的设计主要是保证后部放出的大块煤、矸石顺畅通过及保证后部刮板机故障情况下后部有一定的维修工作空间。一般情况下后放煤高度取值应尽量大一些。后放煤高度一般取值在1000mm以上。（6）工作面行人空间。指工作面内保证行人、工作的最小空间。在支架结构尺寸和配套要求允许的情况下，该取值应尽量大一点以保证工作面工作、行人空间。四柱支架工作面工作，行人空间在前后排立柱中间，要求前排立柱与电缆槽有一定间距以防立柱与电缆槽干涉。工作面行人空间一般取值在600mm以上，四柱支架前排立柱与电缆槽的间距取值一般在100mm左右。（7）中心偏差值。采煤机中心线与刮板机中心线的偏差值。为了保证采煤机在刮板机顺利行走，确保采煤机的横向稳定性，要求在配套设计中采煤机重心与刮板机重心尽量重合，即两中心偏差值越小越好。中心偏差值一般取值在60mm左右。（8）伸缩梁行程。指顶梁前伸缩梁行程。伸缩梁行程主要依据配套采煤机滚筒截深的大小来选取。一般情况下要与截深线相一致，并稍大一点为好，以利于破碎顶板的及时超前支护，更好的维护煤壁机道。对截深为600mm的滚筒，伸缩梁行程一般取值700mm左右。（9）工作面采高。对普通综采，采高确定主要依据煤层厚度选取；对放顶煤综采采高的选取一是要考虑支架内有合适的工作高度空间，二是考虑合适的采放比。放顶煤综采采高一般取值在2300mm左右。
三、工作面中部“三机”几何配套实例
油房渠煤矿在开采4102、4103、4104等工作面时，根据上述配套原理，进行了工作面设备选型，达到了很好的实践效果。三机配套设备型号：采煤机：MG500/1140—WD，支架：ZY10000/19/38，刮板机：SGZ900/1050。三机配套尺寸：梁端距：272；卧底量：70；铲板间距：150；中心距：60；采高：1900～3800。
四、综采设备发展现状及存在问题
综采设备的配套包括设备的成套性和配套性，就成套性，虽然我国综采设备单机制造形式体现的，但国家对不同类型、规格、系列产品开发的标准是统一的。综采采煤机、液压支架和刮板输送机“三机”成套配置，统一编号，现已公布200套。各制造厂家单机都有明确的机型和三机配套图。综采设备的配套涉及范围广、包含内容多、环节要求细、专业性强，需要设计、制造、煤矿三方密切配合，精心策划才能做到配套性能好。国家规定的“三机”成套方案只是原则规定，范围及项目内容不全，特别是工作面条件复杂，需要综合分析，方案对比，才能确定设备规格型号。综采设备发展现状与亟待解决的问题：（1）国内煤机产品大型化、多样化、系列化，目前已研制成功适合于大采高、薄煤层，围岩“三软”“三硬”等多种条件下的综采成套设备。配套性好，应用广泛。（2）综采设备成套性有待完善。如端头支架、大倾角支架防倒，防滑装置技术水平不高。刮板机、带式输送机启动及工作面通讯、信号自动化控制技术薄弱。（3）选型计算理论基础研究有待提高。液压支架架型和工作阻力的确定依据性差。计算方法很多，结果差别很大，现场应用效果难以量化分析。配置投入经济难以预测。综采设备的性能及状态没有可靠的测试方法。（4）国家公布的综采设备配套匹配方案，仅有工作面“三机”的规格型号、适用范围、生产能力等内容，其他配套设备、控制设备都未说明，选型配套方案需进一步补充完善。（5）综采生产能力配套尚无统一规范的确定方法。不同的方法确定的生产能力差别很大。生产能力应从矿井运输、供电系统等全面计算、验核，综采工作面要根据矿井生产能力，工作面几何参数及回采工艺合理确定采煤机生产能力，最后综合各方面因素核定工作面刮板输送机、转载机、破碎机和带式输送机的输送能力。（6）多数煤矿企业综采配套技术能力较低，尚未达到先进、合理，经济可靠的综采配套目标要求。现场管理需严格按配套技术要求安装，使用设备，采煤、运输和支护工艺需坚持按整改循环作业，采煤机过载、刮板输送机、液压支架推移步距或大或小等配套方面的问题的存在，造成工作面不能均衡生产，事故多，综采生产能力不足。（7）综采配套较薄弱的环节是工作面两端头，工作面中间架，过渡架及端头架的联合支护，采煤机自开缺口及卧底量，运输设备转载及安全通道都存在装备可靠性及配套布置问题。
五、结语
综采三机 篇3
一、大倾角煤层的开采特征
一是由于煤系地层受构造运动的挤压, 在大倾角煤层地区, 断层和褶曲较多, 煤层倾角和厚度变化大, 其围岩节理发育, 易冒落。冒落矸石的滑移造成工作面的矿压显现表现为不对称性和不均匀性。沿工作面方向压力显现, 表现为工作面中、上部压力较大、工作面下部压力较小的特殊规律。因此, 对工作面支护提出了较高的要求。
二是由于煤层的倾角增大, 顶板沿岩层面的切向滑移力增大, 而作用于层面的垂直压力减小, 因此, 工作面支护系统所受的工作载荷变小, 而引起支护系统失稳的外载加大, 工作面支架滑、倒及架间挤、咬现象加剧。
三是在大倾角煤层中不仅顶板垮落, 底板也会出现破坏滑移。当顶板垮落 (移动) 的趋向和速率与底板破坏滑移趋向和速率不同时, 会引起工作面“底板-支架-顶板”系统失稳, 导致灾害性事故发生。
从以上可以看出大倾角煤层的开采存在液压支架的容易倾倒、下滑;工作面输送机和采煤机容易下滑等技术难题, 只要控制好设备的安全性, 综采技术才能在大倾角煤层中得到广泛应用。下面主要从采煤工艺和设备自身控制对工作面“三机”防倒防滑技术措施进行讨论。
1—工作面;2-运输平巷;3—回风轨道平巷
二、采煤工艺防滑措施
第一, 工作面伪斜布置, 即工作面下端头超前上端头, 如图4。这样可以减少或者抵消输送机与支架因倾角过大而导致的下滑量, 对工作面系统的稳定性得到加强, 从而加强整个工作面系统的稳定性。开滦矿区技术人员通过实践摸索出来的经验是下端头超前量一般为工作面两平巷落差的一半。
第二, 合理的移架顺序利于支架的防倒防滑。自下而上逐架带压前移, 先移下端头支架再移排头支架, 这样就使得上邻架始终以下邻架为依托前移, 有效控制支架的下滑。
第三, 推移输送机时, 按从下而上的顺序操作, 实现向上调输送机的目的, 从而抵消其下滑量。
第四, 采用下行割煤、上行装煤工艺, 有利于减小牵引阻力和防止采煤机下滑。
三、“三机”防倒防滑技术控制
(一) 采煤机防滑措施。
一是采煤机的防滑液压闸制动可靠。机组停运时, 在机组下方加设防滑千斤顶, 在采煤机行走部后部配备防滑销。二是采煤机上行时尽量不停车并及时推移输送机。三是采煤机按照割上三角煤、正常割煤顺序进行, 割完上三角煤后及时拉架。
(二) 输送机防滑措施。
一是根据煤层倾角变化并密切观察输送机机头、机尾的位置变化, 及时调整伪斜角。二是利用锚固装置 (液压锚固站或单体液压支架) 锚固输送机的机头机尾。推移输送机时只能暂时撤移锚固站, 一旦推移到位立即设置好锚固装置。三是在输送机和支架间每隔适当的距离装1组防滑千斤顶, 其一端与输送机机中部槽连接, 另一端与液压支架底座相连, 如图5所示。推移输送机时将防滑千斤顶拉紧。四是运输机头与机道转载机搭接要合理, 高度合适, 防止运输机带煤粉, 增大负荷, 造成运输机下滑。
(三) 支架防倒防滑措施。
1. 安装支架。
选用对大倾角综采工作面具有自适应能力的综采支架, 如ZYS9600/14/32、ZYJ3200/14/32G、ZYD3400/23/45型支架, 均有较完善的安全防护装置和防滑装置。
1-导向筒;2-兜角千斤项;3-支架底座;4-调架千斤项;5-调架座
2. 在工作面设置排头支架, 防止支架的下滑和倾倒, 提高工作面支架的稳定性。
其结构采用兜角式或平拉式防滑 (图6) , 即调架千斤顶的两端安有连接头, 连接头与支架的底座相连, 通过调架千斤顶的推拉实现调架;斜拉式防倒 (图7) , 其作用是如果支架歪倒时, 及时把支架扶正。
1-调架千斤顶;2-圆环链
3. 安装导向装置。
导向装置包括导向轨、导向杆和导向腿。导向轨装在支架的底座间, 移架时, 与装在支架上的调架千斤顶一起, 対支架起到调架与导向防滑作用。导向腿装在支架的底座间, 用于保持支架间距与限制支架移动方向, 和输送机或推移梁相连, 具有防滑的作用, 整体移架时使用较多。
4. 连接防倒滑机构。
在支架与支架的顶梁之间、底座前部或后部之间、连杆之间通过千斤顶等将多台支架连为一体形成防倒防滑机构, 如图8~10所示。软连接防倒机构自由度大, 结构不紧凑。主要用于采高较大的工作面;硬连接防倒机构结构紧凑, 自由度小, 主要用于采高较小的工作面。
5. 安装活动侧护板。
带有活动侧护板的掩护型支架顶梁和掩护梁上的活动侧护板可以起到导向、调架、防倒、防滑的作用。当倾角较大时, 需要加大活动侧护板的液压推力, 并要采取两侧可活动的结构。
6. 加强工作面标准化生产。
综采支架要“直、平”, 增加工作面支架的整体稳定性。
上述技术措施之间均有联系, 必须有机配合使用才能充分发挥综采设备的优势, 实现安全高效, 同时也要加强工作面的安全管理和职工的安全技能培训。
四、结语
大倾角煤层综采工作面设备及支护系统的设计和选择必须以可靠性和稳定性为原则。根据开采特征选择合理的采煤工艺, 如工作面伪斜布置、自下而上的移架和推移输送机、采煤机下行割煤等措施防止设备的下滑;通过合理的技术措施防止“三机”的倒滑更是大倾角煤层安全开采的必要因素。
“三机”防倒防滑中液压支架的防倒防滑是重点和难点, 只有液压支架不倒不滑才能保证其他设备的正常运转。液压支架的防倒防滑措施多种多样, 在实际生产中应根据煤层地质条件和采煤工艺合理选择液压支架的防倒防滑技术措施。
实现大倾角煤层综合机械化开采, 从而实现大倾角煤层的高产高效和安全生产的发展方向。应该设置合理的设备配套, 只有实现设备的合理配套才能彻底实现解决大倾角工作面的安全性问题, 实现综采技术在大倾角煤层的广泛使用。
摘要：综采技术已经成为我国煤矿开采实现高产高效的重要途径之一, 把综采技术运用到大倾角煤层的开采中实现其安全高效成为不可忽视的课题。本文针对大倾角综采的开采特点, 提出了优化采煤工艺、工作面主要设备的防倒防滑技术措施, 保证了设备和操作人员的安全, 实现大倾角综采工作面的高产高效。
关键词：大倾角,综采工作面,采煤工艺,防倒防滑
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极薄煤层综采三机的配套及应用 篇4
就目前来看, 我国煤矿开采事业的发展过程中, 对于薄煤层的开采十分重视, 薄煤层开采也已经成为我国煤矿开采事业中的主要事项。煤层主要划分为三个类型, 即厚煤层、中厚煤层、薄煤层, 厚煤层指的是厚度大于3.5m的煤层, 中厚煤层指的是厚度处于1.3m至3.5m范围内的煤层, 而薄煤层指的是厚度小于1.3m的煤层;小于0.8m属于极薄煤层;极薄煤层综采三机, 实质上就是指极薄煤层综采工作面中的“三机”, 即刮板输送机、液压支架、采煤机, “三机”是极薄煤层开采过程中的主要设备, 极薄煤层综采三机的配套及应用, 主要就是刮板输送机、液压支架、采煤机在极薄煤层开采中的配套及应用。
2极薄煤层开采工程的概况
某一极薄煤层开采工程中, 煤层平均厚度0.7m、倾角35~38°, 伪顶砂质泥岩, 厚0.2m, 极易垮落, 直接顶为泥质灰岩, 较稳定。底板为碳质泥岩, 遇水膨胀、极易向下推移。该采面为保护层开采工作面, 工作面采用连续防突的瓦斯治理方式。
3薄煤层开采设备的选型
3.1液压支架型号的选择
3.1.1支架为支撑掩护式, 采用整体顶梁, 二柱支撑满足了大伸缩的要求, 适应煤层倾角不大于45°。
3.1.2主要结构件采用Q450高强度结构钢制作, 减轻支架的重量。并采用焊前预热, 焊后人工实效处理, 保证结构件的焊接质量。
3.1.3选用大流量的液压元件, 提高支架的响应速度。
3.1.4合理布局液压管路系统, 加大人机空间。
3.1.5千斤顶控制的双调节侧护板、调架梁、后调 (必要时可安装前调) 、可按需要安装顶梁防倒等装置。保证支架顶梁间没有间隙, 使它没有倾倒的空间;支架侧护板千斤顶在顶梁位置不正时, 主动调节, 有足够的扶正力, 防止倒架。支架底座调架装置当底座发生滑移时, 在移架过程中, 撑顶之前对底座进行矫位操作。
3.1.6推移千斤顶正装, 采用浮动活塞解决了传统的推移控制回路推溜力大而拉架力小的问题, 满足了实际工况中移架力应大于推溜力的要求。
3.1.7顶梁带有双侧调架侧护板, 侧护板对工作面起到密封作用, 防止工作面漏矸。
3.1.8通过优化设计, 减小底座前端比压。支架底座为整体刚性中部半开挡底座, 减小底板比压, 有效适应松软底板, 底座前部用厚钢板过桥联接, 后部用箱形结构联接, 底座中后部底板敞开, 便于浮煤及碎石排出。底座前端为大圆弧结构, 防止移架时啃底。
这一极薄煤层开采工程中的支架型号选取了ZQY2800/06.9/14.1型。
ZQY2800/06.9/14.1型液压支架的主要技术参数:高度为0.69m至1.41m, 宽度为1.45m, 工作阻力为2800KN, 支护强度为0.38-0.47MPa, 中心距为1.5m, 初撑力为 (31.5MPa时) 1793-2228KN, 移溜行程为750mm, 操作方式为邻架。
2采煤机型号的选择
2.1在倾斜极薄煤层开采过程中, 为了适应薄煤层综采工作面中煤层底板出现的起伏变化, 应当选取牵引力大, 爬坡能力强, 整机长度较短、整机机身较矮的采煤机。
2.2在倾斜极薄煤层开采过程中, 应选用多电机横向布置, 机械传动系统各自独立, 过滤器、马达和油泵外置便于维护、检修;机身主体为一个箱体, 无对接面的采煤机。
2.3选用液控制动阀组控制制动器, 实现停车即制动, 以适用于大倾角开采。
2.4在采煤机中选择侧臂式摇臂进行使用, 这样能够有效的降低采煤机机身的整体高度, 从而扩展摇臂下方中的过煤空间。
2.5在倾斜极薄煤层开采中选取可以对其进行遥控控制和两端就地控制的采煤机, 这样能够有效的解决采煤机在操作过程中空间小以及采煤机使用人员视线差的问题。
2.6选择大升角螺旋滚筒进行使用, 这样能够有效的与采煤机截割转速相匹配, 对装煤效果进行改善。
选用MG100/240-BW1型采煤机, 它由CJ-100/90型侧臂式截割部和由鸡西煤机厂生产的干式泵箱牵引部组成。该采煤机牵引力大, 爬坡能力强;机身短、窄、薄、对于薄煤层适应性大, 骑机高度640mm, 机壳厚度330mm;MG100/240-BW1型采煤机的主要技术参数:装机总功率为240 (40+2×100) , 适应倾角为30°, 采高范围为0.76m至1.40m之间, 机面高度为640mm。
3刮板输送机型号的选择
3.1刮板输送机中的宽度, 应当与采煤机的宽度相适应, 中部槽的高度不能太高, 确保刮板输送机的重心线与采煤机的重心线能够有机的结合在一起, 处于一个吻合的状态, 避免采煤机在截割过程中出现振动状况, 还要增加采煤机机身下方位置中的过煤量, 避免刮板输送机被大块煤矸卡死。
3.2刮板输送机中的销排座, 应当向采空侧进行适当的移位, 这样能够使输送机的重心线与采煤机的重心线有效的吻合, 铲间距应当设置为230mm, 这样能够有效的提升滚筒在薄煤层开采过程中的装煤效果。
3.3刮板输送机铲煤板的形态应当设置为三角形, 采煤机中的骑铲板应当转变为骑溜槽, 这样能够有效的提升装煤效果。
3.4中部槽中板厚应使用δ=20mm以上的高强度耐磨板。
3.5减速器采用行星与伞齿相啮合传动的新理念设计形式, 同时齿轮材料全部选用优质材料, 整体高降到400mm左右, 实现矮机身组合传动 (高度630mm) 。
综合上述所讲述的内容, 这一极薄煤层开采工程选用的刮板输送机型号为SGZ-630/264型。
SGZ-630/264型刮板输送机的主要技术参数:设计长度为200m, 输送量为400t/h, 出厂长度为160m, 刮板链速为1.0m/s。
4极薄煤层综采三机的应用效果
4.1这样的极薄煤层开采工程中, 只要瓦斯治理好, 月推进度可达100m以上, 极大提高了综采效益。
4.2三机配套的应用, 降低了极薄煤层的采高, 降低了煤质灰分。
4.3中部较低的刮板输送机与机身较薄的采煤机匹配使用, 有效的解决了采煤机在极薄煤层开采中机身难以通过开采通道的问题, 还在一定程度上防止了煤矸卡组装也的出现, 提高了采煤机在极薄煤层开采过程中的应用效果, 为刮板输送机创造了良好的运行条件, 降低了极薄煤层开采中机械设备出现故障的几率。
4.4三机配套的应用, 有效防止了在大倾角倾斜煤层开采过程中老塘窜矸带来的安全威胁, 改善了现场安全环境。
4.5采用侧臂式摇臂和大升角螺旋滚筒匹配在薄煤层开采中的运用, 提高了薄煤层开采过程中的装煤效果, 还在一定程度上增加了薄煤层开采中的经济效益。
5结语
综采三机 篇5
肥城矿区随着煤炭开采的不断推进, 目前仅10煤层相对储量可观。该煤层煤厚平均1.9m, 属稳定中厚煤层, 结构简单, 局部较复杂, 含1~2层泥岩夹矸。直接顶为薄层煤、岩构成的复合顶, 节理发育, 因受上覆9煤层的采动影响, 强度低, 易破碎。10层煤底板为灰白色粘土岩, 强度低, 塑性强, 遇水易软化膨胀。属典型“三软”煤层。如10层煤实现综采, 对于快速解放储量具有十分重要的意义。
2 综采设备的选型与设计
(1) 综采配套设备的选型。曹庄煤矿10501工作面实现综合机械化开采, 对10501工作面进行了支护受力分析及开采技术研究, 选出适宜的综采配套设备。根据工作面巷道沿顶板与煤层高度确定最小采高1.4m, 根据采高和周期来压步距按照MT554-1996《缓倾斜煤层工作面顶板分类》确定工作阻力3000k N, 支架型号ZY3000/12/26。采煤机MG160/375-W, 采高1.4-3.0m, 机面高度1140mm。刮板输送机SGZ630/264, 输送量450t/h, 链速1.07m/s。
该工作面配套后采高1.7-2.4m, 采煤机机面高度1145mm, 过煤高度460mm, 配套1400mm滚筒后, 卧底量220mm。整个配套梁端距360mm, 行人空间769mm, 护帮板收回状态最小采高1730mm, 此时过机安全空间150mm, 中间部配套如图所示。
(2) 破碎顶板、软底板煤层液压支架的设计。由于10层煤顶板强度低, 易破碎, 按照破碎顶板来处理支架顶梁, 设计梁端距短, 加大顶梁前端支撑力, 使顶梁前部不易冒落。护帮板能够挑平, 临时护顶, 有效防止煤壁片帮冒顶。
十层底板遇水易软化, 底座易下陷, 造成拉架困难, 因此设计了抬底装置。由于是接近薄煤层支架, 因此底座箱前端较薄, 增加抬底千斤顶难度较大, 为保证底座的强度和刚度, 不在底座上敷设复杂的抬底千斤顶。采用两支撑支架抬底座的原理来实现支架抬底要求, 即当支架降柱移架时, 在相邻的两支架上设置抬底千斤顶, 通过链式软连接方式将上述千斤顶与降柱移架的支架的底座相连, 操纵千斤顶将降柱移架的支架前端抬起, 实现抬底目的。
(3) 综采配套工艺改进。采煤机在弯道处割煤时, 滚筒与顶梁之间的正常间隙要缩小, 约减少130mm, 因此无论什么样的支护方式该减少尺寸始终存在, 该尺寸主要与采煤机的长度和刮板机的弯曲程度有关。另外在底板不平仰采 (过断层) 时, 采煤机滚筒靠向顶梁, 一般按照5°计算, 此时的间隙要减少160mm。
综上, 综合考虑各影响因素, 理论上中厚煤层支架的梁端距最小应为130+160=290mm, 最大130+160+70=360mm。一般大采高支架的采煤机要长得多, 采高也高一些, 计算出梁端距应取350-480mm, 如ZZ6200/18/38、ZF8600/19/36等。相应的薄煤层支架梁端距应取200-300mm。
在曹庄煤矿10501工作面中, 配套设备梁端距过大, 通过井下现场测量, 调整推移杆长度, 最终将梁端距定为360mm。经过使用, 该间隙合理, 避免割顶梁, 不影响正常采煤, 又最大程度上减小了顶板暴露面积, 在破碎顶板情况下较适用。
(4) 综采应用效果。10501工作面长75m, 走向长度约600m, 中间支架18架, 过渡支架6架, 滚筒截深630mm, 支护方式采用及时、超前支护, 经调整支架推移杆长度, 控制梁端距为360mm, 最大程度护住顶板。采空区跨落及时, 充填系数较大, 周期来压相对较小。10501工作面推采过程无停滞, 效率高, 配套设备使用正常。
3 结语
综采三机 篇6
1 煤层开采中常用的防倒防滑措施
1.1 通过伪斜布置实现防倒防滑
伪斜布置是一种非常常用的防倒防滑措施, 特点是只能针对倾斜回采面使用。通过末采方式使下端头超前于上端头一定距离, 进而抵消“三机”倾角下滑量, 从而防倒防滑, 该方式对整个工作面都有稳定补强作用, 因此效果较为显著。但需要注意的是, 这种防倒防滑措施对具体的端头角度和端头超前量都有严格的要求, 如果角度和超前量的控制不当, 不仅会降低防滑效果, 而且会造成运输机的上窜下滑, 使采场管理更加“雪上加霜”。图1为具体的角度示意图, 但需要注意的是, 在实际采用该措施时, 需要结合工作面的具体参数, 确定伪斜长度。
1.2 通过移架顺序实现防倒防滑
移架工序伴随工作面回采的全过程, 但在移架过程中, 支架的稳定性很差, 许多倒滑现象都是在该过程中发生的。尤其是大倾角工作面, 重力作用于支架赋予其沿斜坡向下的作用力, 会大大提高支架的倒滑几率。因此在移架时需要合理选择移架顺序, 降低倒滑现象的发生几率。具体来说, 移架时要遵循如下几个要点:其一是注意从下往上移动;其二是要逐架移动;其三是带压擦顶移架;其四是下端头支架的移架顺序一定要在排头架之前。在这些要点中, 最重要的是第四点, 该措施能够令下邻架成为上邻架的依托, 移架时的倒滑现象由此得到控制。
1.3 通过操作顺序实现防倒防滑
推溜工序同样是工作面回采必不可少的环节。由于本身具备移动功能, 所以倒滑现象的发生频率也相对较多, 尤其是在推移过程中, 受力的急剧变化往往会降低其稳定性, 进而引发倒滑现象, 因此需要采取适当的措施予以抑制。目前, 运输机的推移倒滑通常是通过顺序推移来加以控制的。具体来说, 大倾角工作面运输机的推移方式必须遵循自下往上的推溜顺序, 这样在推溜过程中给运输机人为增加自下而上的分力, 抵消相当一部分下滑分力。
2 针对“三机”的防倒防滑措施
上文所述的四类措施是针对整个煤矿开采工作的通用性措施, 虽然具有通用性, 但缺乏具体的细节针对性, 尤其是对倒滑现象发生频繁的采煤机、运输机、液压支架来说, 仅仅依靠这些通用措施来防倒防滑是不能满足现场生产需要的。因此, 我们还要针对“三机”的特征, 制定更细致更具体的防倒防滑措施。
2.1 针对采煤机的防倒防滑措施
采煤机防滑是通过采煤机自身的制动器来实现, 但制动器不能保证一定有效, 所以必须定期进行检查, 查看其是否依然保有可靠的制动性能。另外, 制动器在机组停运时有失效的可能因此一旦机组停运, 除了要增设防滑用的千斤顶外, 还要安装防滑销, 安装部位在行走部分的后部。
2.2 针对运输机的防倒防滑措施
运输机需要采取以下四方面的具体措施来防倒防滑:第一点是上文伪斜布置的具体应用。需要注意的是, 运输机频繁移动, 因此针对运输机进行伪斜布置时, 各项参数要及时调整, 具体包括伪斜角、机头位置、机尾位置等。这些参数的调整要根据煤层倾角与运输机整体上窜下滑的趋势决定。第二点是对锚固装置的应用, 这种装置通常用于机尾、机头两个位置。这种防倒防滑措施的稳固性很高, 但在使用上的局限性也很大, 只能在运输机停止时使用, 在运输机需要进行推移时则必须要撤除。第三点是防滑千斤顶的应用, 该措施对推移期间的运输机也有效果但安装要求也较为严格。具体来说, 防滑千斤顶的安装位置必须在支架与运输机之间, 支架的一端连接支架底座, 运输机的一段连接中部槽。第四点是通过合理搭接来实现输送机的防倒防滑合理的搭接能避免运输机拉回头煤, 减轻了运输机运转过程中的负荷, 抑制了倒滑现象。
2.3 针对支架的防倒防滑措施
移架时的防倒防滑措施上文已经进行了说明, 这里不再赘述, 只对支架安装时的防倒防滑要点进行论述。支架安装的第一步是对支架的选择, 我国目前已经有了多个型号的防倒防滑支架, 这些支架都是针对大倾角的综采面设计的, 不仅自身结构能适应大倾角综采面, 而且防倒防滑装置和防护装置都非常完善在进行支架选择时, 应优先选择这类支架, 例如ZYD8600/22/4型。其次要进行排头支架的设置, 为了尽可能提高其防滑性能通常选择平拉式或者兜角式的排头支架结构。接着要进行导向装置的安装, 在安装时要考虑到与后续推移过程的连接方式, 以此进行间接的防滑控制。最后进行防倒滑机构的连接, 以千斤顶连接起多个支架, 构成整体的防倒滑系统, 从而抑制倒滑现象。
3 结语
总体来说, 我国针对“三机”采取的大倾角综采面防倒防滑措施虽然具备较高的有效性, 但较为陈旧, 而且部分措施对人工手动的依赖性很强, 难以适应新型的自动化生产。因此, 在未来的工作和研究中, 有必要针对各种新型煤矿开采机械做进一步的研究, 开发新设备的防倒防滑技术, 从而在大倾角综采面更好地应用这些设备。
参考文献
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[2]李大政, 高海亮, 王洪武.大倾角综放长工作面设备防倒防滑技术[J].煤炭科学技术, 2013 (8) .
[3]孟宪锐, 贺水强, 张文超.大倾角煤层的概念及其开采特征讨论[A].煤炭开采新理论与新技术——中国煤炭会开采专业委员会2006年学术年会论文集[C], 2006.
[4]李来源.复杂条件大倾角综放工作面冒顶倒架机理及控制技术研究[D].山东科技大学, 2011.
综采三机 篇7
1 综采工作面“三机”状态监测系统设计中存在的问题
“三机”状态监测系统设计的首要目标是提升系统的监测灵敏度,及时的发现综采工作面“三机”设备运行中出现的问题,并及时防止故障的影响不断扩大[1]。
“三机”运行状态监测系统的设计在以监测性能为设计目标的同时,还应当注意设备的可维护性与发展性。但目前很多煤矿所使用的“三机”状态监测系统,都存在着监测设备系统和作业现场施工条件不符的情况,这类问题的存在使得监测设备的安装所需空间较大,设备一旦出现故障,维修工作也难以有效开展。
另外,随着三机监测要求的不断提升,联网运行和系统在线升级已经是状态监测系统必不可少的功能,但目前我国大多数煤矿使用的“三机”状态监测系统仍然采用JTAG结构来下载程序,进行程序升级,采用这种连接方式进行系统程序的更新相关技术人员需要在“三机”设备停止运行的条件下,将监测系统的防爆外壳拆除之后才能进行系统程序的下载更新,这种系统更新方式不仅影响了作业的正常进行,还降低了系统更新工作效率。因此,“三机”状态测试系统设计还有很大的提升空间。
2“三机”状态监测系统设计
2.1 监测系统硬件设计
监测系统硬件系统包含众多功能模块,其中CPU是整个监测系统的大脑,因此选择合适的CPU芯片,确保中央处理器的运行性能指标能够满足监测系统的工作需要是监测系统设计工作的重中之重,根据煤矿运行的基本情况监测系统的中央处理器选择C8057F040处理器,价格低廉,性能完全能够满足监测系统的运行需求。通讯模块是监测系统的神经网络,性能良好的通信系统设计能够协调系统各个模块之间的工作,提升系统的监测效率。
在进行通信系统的设计时还应当兼顾通信模块的适配性,监测系统不同模块的升级换代速度非常快,每种设备的通信接口可能都会有所不同,因此通信模块应当具有支持RS485串口通信、IIC通信、SPI通信以及CAN通信,从而提升通信电路的兼容性。
此外,“三机”监测系统硬件还应当包含报警电路、按键电路以及信号采集电路,做好这些模块的设计工作才能从根本上提升监测系统的硬件性能。
2.2 监测系统安装电路的设计
在实际煤矿生产中,系统安装电路一方面应当重视监测系统的安全性,避免系统电路运行中产生的电火花与矿井中可燃气体相接触,导致爆炸等事故地产生。另一方面提升监测系统设备的安装的可操作性,设计人员在进行安装电路设计之前,应当进行系统安装实地勘察,充分掌握系统安装地点情况,确保安装电路和实际情况相适应。监测系统安装电路的设计应当从电源设计、安全区与非安全区的隔离两个环节着手,提升监测系统的性能。
2.2.1 电源电路设计
电源为监测系统的运行提供动力,因此电源电路设计首先应当确保电源的输出的功率能够满足监测系统的正常工作需求,通常设计电源电压为12V,输出电流为1.5A,设计时按照这个标准就能满足监测系统运行的功耗需求。其次电源电路设计要输出电压的稳定性,检测系统部分设备对输入电压的稳定性要求较高,如果电源输出电压纹波系数较大,电压稳定度不够就极易造成设备损害。最后安全性也是电路设计的重点,在设计时可以对电源进行两级过压保护和两级过流保护,防止由于外部电源引起控制器爆炸等安全问题的出现。
2.2.2 安全区与非安全区的隔离设计
隔离设计有机械隔离和电气隔离两种,其中机械隔离,分站与外界的所有电气连接均通过背部的接口板连接,接口板采用胶封措施增加安全距离;电路板两侧均匀喷涂三防漆,增加爬电距离和绝缘穿透距离。而电气隔离,电源输入端串联肖特基二极管和可恢复保险管,电源两端并联压敏电阻和TVS管,反并联二极管可防比电源反接。外部接口处电源采用隔离电源,包括驱动隔离电源、传感器供电隔离电源RS485隔离电源等。
外部驱动电路和信号采集电路均采用光电耦合器进行隔离,并在与外部连接电路的输入端串联可恢复保险管、并联TVS管,以防被外界高电压、大电流的侵入。
保护器件采用双重化设计原则,以保证当失掉一重保护功能时,还有一重仍具备保护功能,并在一些电路中加入可靠电阻,如在驱动电路接口处串联电阻。
2.2.3 监测系统在线升级设计
使用JTAG进行程序的烧录升级需要相关技术人员在系统停止运行的情况下进行,系统软件的烧录升级工作开展效率较低,极大地影响了监测系统运行性能的提升,为解决这一问题,监测系统的设计时,采用IAP进行在线烧录,IAP技术是从结构上将FLASH存储器映射到2个存储体,当运行一个存储体上的用户程序时,可对另一个存储体重新编程,然后将控制方式从一个存储体转向另一个存储体。
3 综采工作面“三机”故障诊断系统设计方法
故障诊断是“三机”状态监测与故障诊断系统的核心,目前我国“三机”诊断系统的设计普遍采用D-S证据理论和BP神经网络相结合的方法进行。
结合煤矿的故障诊断系统设备运行现状,“三机”诊断系统的设计在原有的故障诊断方法基础上进行了适当的改进,通过傅里叶变换,在频域范围内对电动机的电流信号进行分析,得出故障诊断参量,在此基础上利用小波分析法,对设备的振动信号的进行分析,并将提取出的参数与BP神经网络相结合,达到故障诊断的目的。因此,故障诊断分析可以分为电流频域特征值提取、振动特征量提取以及故障诊断三个环节。
3.1 电流频域特征量的提取
电流频域信号分析可以提取出时域电流信号隐含的信息,因此“三机”故障诊断工作的第一步需要对设备电机的运转电流信号进行傅里叶变换,找出工作电流频率、特征频率以及转动频率,将得出的电流信号频谱与正常云状的“三机”设备电动转子电流信号频谱进行分析校对,提取出故障设备频率特征。
3.2 振动特征提取
振动信号属于非稳定信号,其时域和频域特征的提取需要借助小波包分析工具以及频段变换算法来进行。
小波包分析工具的基本原理是用分解和重构的子空间来表示尺度空间和小波空间,从而实现振动特征的提取。在“三机”故障诊断系统运行过程中,小波分解和重构程序首先利用create WPsession VI工具完成小波包子空间结构的创建,之后通过使用WPdecomposition VI对空间分解层数、节点路径以及小波函数进行设置[2]。最后需要使用WPreadnode以及WPwritenode完成无关节点的重置工作,释放系统内存。在进行小波包分析时,如果分解层数较多,终端节点的查找路径就会迅速增加,给故障诊断工作的开展带来巨大的阻碍,此时可以采用频率变换算法将自然顺序转化为频率顺序,用二进制字符0、1来表示小波分解树上的各个节点。
3.3 基于BP神经网络的故障诊断
BP神经网络的构建是“三机”故障诊断的关键环节,通常情况下BP神经网络分为三层,相关技术人员应当以电流信号频率特征以及利用小波包工具提取的振动特征量为基础,并结合“三机”运行过程中电动机绕组温度、转子前后轴承的温度等指标参数完成BP神经网络的构建[3]。
4 结束语
实验测试结果表明,改进后的“三机”状态监测装置运行可靠,无须技术人员在井下参与维护,并且更新过程简单方便,为建立无人或少人自动化工作提供了技术保障。
摘要：随着现代技术的不断发展,煤炭的开采规模不断扩大,很多大型煤矿的开采规模已经达到千万吨规模,综采工作面“三机”状态监测及故障诊断系统在保障煤炭开采安全方面发挥着至关重要的作用。文章结合目前“三机”状态监测及故障诊断系统存在的不足,对系统的设计的各个环节进行了详细阐述,旨在提升综采工作面“三机”状态监测及故障诊断系统设计水平,促进我国煤炭开采行业的发展
关键词：煤矿综采工作面,“三机”,状态监测以及故障诊断,系统设计
参考文献
[1]李建华.综采工作面“三机”状态监测及故障诊断系统开发[J].煤炭科技,2013,5:575-578.
[2]李艳伟.工作面“三机”状态监测装置改进设计[J].工矿自动化,2012,3:75-78