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介绍破碎机综采设备应用与实践
来源：盛科仪器 | 作者：盛科仪器 | 时间：2014-11-07
介绍破碎机综采设备应用与实践
1工作面开采技术条件及主要技术指标
11综采工作面开采技术条件
综采工作面布置在主采煤层5-1煤，工作面上覆基岩厚度为80~120m，松散层厚度0~5m.工作面顶板为粉砂，炭质粉砂岩，属较弱岩石类型，很不稳定，遇水水解成砂子，顶板的抗压强度059~9167MPa，底板为砂质泥岩。
工作面共布置3条工作面巷道，其中2条为进风巷，1条为回风巷，两巷道之间的净煤柱为20 m.工作面推进长度为2034m，工作面长300m，煤层平均厚度为51m，回采高度为47~48m.综采工作面成套设备主要由采煤机，液压支架，刮板输送机，转载机，破碎机及带式输送机组成。发展高产高效综采工作面的一个主要方面，就是要装备技术先进，性能可靠，功率大，自动化程度高的综采设备。根据目前国产设备的生产能力及该矿煤层赋存条件，结合矿井生产现状，着眼矿井未来的发展，5-1煤层厚煤层综采设备选型原则如下：选用国内最大功率无链电牵引采煤机，截割功率大，牵引力大，速度快，采高大，保证了采煤机生产能力大。工作面刮板输送机生产能力的选择原则是保证采煤机采落的煤全部及时被运出，并留有一定的备用能力。#破碎机为375kW的锤式破碎机，与工作面巷道带式输送机搭接方式为自移马蒂尔。根据顶板矿压情况，经计算选用工作阻力为8600kN，最大支护高度为50m的两柱掩护式液压支架。%根据支架所需工作压力和快速拉架要求，选用进口的大流量泵站，工作面采用双进双回供液方式。综采工作面采用二保一的方式，2套综采设备保证工作面结束搬家期间不停产。采用专用搬家设备进行工作面设备的回撤与安装，大幅缩短了设备回撤与安装时间，一般一次回撤与安装时间在7~10d.综采工作面配套方案及技术参数如下：
1）MG750/1815（1800）型采煤机。采高27 ~53m，总装机功率1815kW，供电电压3300 V，滚筒直径2700mm，滚筒截深865mm，适应煤层倾角不大于15&，牵引速度0~12/21m/min，最大卧底量200mm，天地科技上海分公司（或太矿公司）生产。
2）ZY8600/24-50D支撑掩护液压支架。支撑高度24~50m，工作阻力8600kN，初撑力为6413kN，支架中心距175m，移架步距0865 m，支架质量295，t泵站压力315MPa，操作方式为PM31邻架操作，由郑州煤机集团生产。
3）SGZ1000/3700刮板输送机。设计长度300m，输送量3000t/h，电机电压等级3300V，电机功率700/350kW，中部槽长宽高1750mm 1000mm372mm，卸载方式：交叉侧卸槽，连接方式：哑铃连接，由张家口煤机厂生产。
4）SZZ1200/400转载机。转载机长度38m，链速1951m/s，爬坡角度10&，链中心距500 mm，电机功率400/200kW，电压1140V，减速器速比2433（1，输送能力3500t/h，由张家口煤机厂生产。
5）PCW4000/375锤式破碎机。电机功率375 kW，电压1140V，破碎能力4000t/h，最大输入粒度：1200mm1350mm，机器总质量：31，t破碎锤头个数：8个，尺寸：5621mm3200mm 1806/1930mm，由张家口煤机厂生产。
6）4SD-SMS带式输送机。运输能力为2500 t/h，电机功率3400kW，带宽1400mm，电压为1140V，改向滚筒直径1030，630mm，带速40m/s，传动滚筒直径1024，1056mm，由天地科技上海分公司生产。
7）K25050M三泵一箱乳化液泵站和K13060M二泵一箱喷雾泵站。乳化泵：K25050M，三泵一箱，375MPa，318L/min，7900L，3250kW，1140V；喷雾泵：K13060M，二泵一箱，143 MPa，423L/min，7900L，2132kW，1140V，由德国KAMAT生产。
8）KBSGZY-2000/10/12kV，KBSGZY- 315/10/12/069kV移动变电站，盐城中联生产。
9）KJZ3-1500/3300-9，KJZ-1500/1140- 9组合开关，由常州联力生产。
12主要生产系统
主运输系统全部实现输送带运输，主输送带单部长达6850m，创亚洲最长连续运输距离。矿井运输路线为：工作面割煤）刮板输送机）转载机，破碎机）巷道带式输送机）东运大巷带式输送机）
南北大巷带式输送机）西运大巷带式输送机）主井带式输送机）韩家村选煤厂。
辅助运输系统实现全部胶轮化，采用无轨胶轮车（型号为TY6/20FB），从井口直接运达工作面。
矿井辅助运输线路为：辅运平硐）辅运大巷）东辅运大巷）辅运巷道）联络巷（靠近工作面））运输巷道）工作面。工作面采用全负压U型通风方式，工作面配风量为1150~1600m 3 /min.新鲜风流线路：地面新鲜风）辅运平硐）辅运大巷）
东辅运大巷）辅运巷道）联络巷）工作面运输巷道）工作面；乏风风流线路：工作面）回风巷）东回风大巷）5-1煤总回风大巷）风井）地面。
2国产重装综采设备取得的成效和经验
21主要经济技术指标分析与评价
2006年7月，国家科技部和国资委选择该矿作为国产化成套综采设备试点，经过优化选型，从井下回采工作面至巷道运输，主运大巷，主提升斜井及地面均采用国产化带式输送机连续运输的方式。综采工作面除乳化液泵站（德国KAMAT）
外，综采液压支架，采煤机，刮板输送机等均采用国产设备；2007年5月29日，矿井技术改造项目基本完成，煤炭科学研究总院上海研究院DTL160/ 350/3710+710型带式输送机在该矿主运大巷投入使用，该输送带长度为6850m，运输能力3500 t/h，标志着矿井主运和主提升能力由原来的150万t/a提升到500万t/a，达到了国产化成套综采设备生产能力的匹配要求。2007年的前半年以技改为主，后半年以生产为主，当年计划生产原煤500万，t2次搬家倒面，杜绝二类以上机电事故；万吨煤停机时间控制在05h以内；2007年实际完成原煤生产6146889万，t提前61d完成年生产任务；全员工效为336t/工，实现利润5834万元；全年安全生产，质量标准化建设被评定为神华集团特级标准。主要经济指标分析与评价如下：工作面人数/人75工作面长度/m300连续推进长度/m2034煤层厚度/m52回采高度/m47煤层倾角/（&）1~3工作面回采率/%875采煤机截深/m086采煤机开机率/%87循环产量/t1625日循环个数/个20工作面作业形式三八制日产量/万t325最高日产量/万t395月产量/万t8124万吨掘进率/（m万t-1）158回采工效/（t工-1）524设备故障率/（h万t-1）05 22主要生产管理经验
昌汉沟煤矿全部采用国产综采设备，年产量突破600万，t取得了丰富的生产管理经验，主要表现在以下6个方面：
1）设备选型大型化及配套合理是保证综采工作面实现稳产，高产的最关键因素。考虑工作面的地质条件（主要包括煤层顶底板状况，矿山压力显现，煤层厚度，倾角等）及工作面设计生产能力等因素，综采工作面采用国内最先进的大功率电牵引双滚筒采煤机，带有电液控制系统的强力掩护式液压支架，大功率刮板运输机，转载机，破碎机，工作面总装机容量达到了6904kW.
2）加强设备日常检修与保养维护，使设备始终处于受控状态；强化生产管理，劳动组织。
3）严加管理，注重素质的提高；加大考核力度，以激励约束机制来带动工人的能动性，促进各项工作的开展。强化操作人员的技能培训，为设备安全可靠运行提供了保障。
4）加强预防性检修，实现检修，生产两不误，为达到均衡生产，避免因设备发生重大事故而导致停产和应急抢修，合理安排和协调预防性检修时间，提高设备的开机率。
5）针对工作面出现的不同地质特征，采用多种不同的割煤方法。在正常情况下，采用双向割煤工艺；当工作面出现构造，冲刷或刮板机运行状况不好时采用单向割煤工艺。同时由于顶板稳定性比较差，在回采时留设500mm左右的顶煤，有效控制了顶板管理和保证了煤质。
6）全力做好采面收尾的准备工作，缩短搬家倒面时间。要想实现快速安全收尾，首先要为搬家提供必要的条件。保证工作面切眼，回撤通道的宽度，高度与搬家过程中使用的垛式支架尺寸相适应，同时要提前将各种硐室，需要抹角的地方准备好。在切眼，回撤通道以及其他巷道内打混凝土底板时，要保证混凝土质量符合要求，防止由于质量不好在搬家过程中将底板压坏给搬家带来影响。
对主回撤通道进行马丽散加固，使采场由漏斗式垮落变为悬臂式垮落。贯通挑梁时必须保证泵站的可靠性，支架挑梁时必须用工作面泵站而不采用临时泵站，由于临时泵站流量较小（125L/min），而且供液管径细（25mm），工作面升架流量达不到要求，支架达不到初撑力，将导致工作面直接顶下沉。垛式支架的工作阻力应尽可能达到10000 kN以上。
23主要存在的问题和改进方法
1）目前工作面推进长度基本上维持在2000~ 2200m，可采出煤量一般在380万t左右，按照年综采产量640万t计算，每年搬家倒面次数为2~3次，若工作面长度能增加到5000m左右，每年可减少搬家倒面1次，节省费用1000万元左右，同时综采产量，回采率会在现有基础上进一步增加，可实现工作面的高产，稳产。
2）主运输系统输送带线路太长，导致系统的可靠性差。目前井下共有5条输送带（工作面巷道，东大巷，南北大巷，西大巷，主斜井输送带，总长度为11100m），所有输送带全部是串联运行，无论哪部输送带发生问题都不能实现正常生产。按照每条输送带的系统可靠性98%计算，井下所有输送带的总可靠性仅为92%. 3）设备机械故障比较多，需要进一步提高设备的可靠性。自从设备运行以来，煤机存在行走轮组件损坏，行星减速器漏油，导向滑靴损坏等问题；液压支架存在立柱一级油缸漏液，侧护板和顶梁损坏等问题；刮板机存在齿轮联轴器定位螺钉损坏频繁等问题；西运大巷CST（可控启动传输系统）由于设计和操作人员使用不熟练等原因一直运行不正常，经常出现声音异常，油温过高，负荷过载及漏油等问题。
4）由于15103工作面刮板输送机为拉上山，运输能力由3000t/h降低为2500t/h，输送带运输能力的降低限制了刮板输送机的运输能力，采煤机的平均割煤速度和落煤能力。下一步要将拉上山调整为拉下山，一方面可以提高设备的生产能力，另一方面可以减少刮板输送机的断链事故，增强设备的可靠性。
5）目前工作面煤层厚度51~53m，平均厚度为52m，局部地点达到6m左右。由于支架最高高度为50m，高度相对偏小，在回采过程中的煤层厚度损失给资源回收带来不利，减少了矿井的可服务年限。
6）目前金烽煤炭分公司的综采搬家倒面工作由神东分公司或万利分公司承担，由于搬家倒面的接续问题，上述2公司在不影响本单位搬家的前提下才能提供服务。有时为错开搬家时间，需要放慢综采推进速度，设备的潜能未发挥到最佳。
7）由于顶板比较破碎，在掘进时巷道断面不宜太大（巷道超过5m宽时容易发生片帮事故），因此给辅运和主运带来不利因素，因此从15104工作面开始采用机轨不合一的布置方式；同时若在掘进时两帮不平直，综采推进时经常需要扩帮。
3结语
国产重装综采设备完全能够替代进口重装综采设备，满足国内对重装综采设备的需求，并可针对我国采煤技术特点，开发具有中国特色的系列化重装综采设备。与进口设备相比，国产重装综采设备制造周期短，成本低，配件供应方便，及时，厂家现场服务保障比较及时到位，具有一定优势。与进口设备相比，国产重装综采设备事故率相对较高，质量与进口设备还有一定的差距，对生产影响相对较大。国产设备无论从材质，制造工艺，性能和局部设计上，还有待于进一步提高和完善。
1工作面开采技术条件及主要技术指标
11综采工作面开采技术条件
综采工作面布置在主采煤层5-1煤，工作面上覆基岩厚度为80~120m，松散层厚度0~5m.工作面顶板为粉砂，炭质粉砂岩，属较弱岩石类型，很不稳定，遇水水解成砂子，顶板的抗压强度059~9167MPa，底板为砂质泥岩。
工作面共布置3条工作面巷道，其中2条为进风巷，1条为回风巷，两巷道之间的净煤柱为20 m.工作面推进长度为2034m，工作面长300m，煤层平均厚度为51m，回采高度为47~48m.综采工作面成套设备主要由采煤机，液压支架，刮板输送机，转载机，破碎机及带式输送机组成。发展高产高效综采工作面的一个主要方面，就是要装备技术先进，性能可靠，功率大，自动化程度高的综采设备。根据目前国产设备的生产能力及该矿煤层赋存条件，结合矿井生产现状，着眼矿井未来的发展，5-1煤层厚煤层综采设备选型原则如下：选用国内最大功率无链电牵引采煤机，截割功率大，牵引力大，速度快，采高大，保证了采煤机生产能力大。工作面刮板输送机生产能力的选择原则是保证采煤机采落的煤全部及时被运出，并留有一定的备用能力。#破碎机为375kW的锤式破碎机，与工作面巷道带式输送机搭接方式为自移马蒂尔。根据顶板矿压情况，经计算选用工作阻力为8600kN，最大支护高度为50m的两柱掩护式液压支架。%根据支架所需工作压力和快速拉架要求，选用进口的大流量泵站，工作面采用双进双回供液方式。综采工作面采用二保一的方式，2套综采设备保证工作面结束搬家期间不停产。采用专用搬家设备进行工作面设备的回撤与安装，大幅缩短了设备回撤与安装时间，一般一次回撤与安装时间在7~10d.综采工作面配套方案及技术参数如下：
1）MG750/1815（1800）型采煤机。采高27 ~53m，总装机功率1815kW，供电电压3300 V，滚筒直径2700mm，滚筒截深865mm，适应煤层倾角不大于15&，牵引速度0~12/21m/min，最大卧底量200mm，天地科技上海分公司（或太矿公司）生产。
2）ZY8600/24-50D支撑掩护液压支架。支撑高度24~50m，工作阻力8600kN，初撑力为6413kN，支架中心距175m，移架步距0865 m，支架质量295，t泵站压力315MPa，操作方式为PM31邻架操作，由郑州煤机集团生产。
3）SGZ1000/3700刮板输送机。设计长度300m，输送量3000t/h，电机电压等级3300V，电机功率700/350kW，中部槽长宽高1750mm 1000mm372mm，卸载方式：交叉侧卸槽，连接方式：哑铃连接，由张家口煤机厂生产。
4）SZZ1200/400转载机。转载机长度38m，链速1951m/s，爬坡角度10&，链中心距500 mm，电机功率400/200kW，电压1140V，减速器速比2433（1，输送能力3500t/h，由张家口煤机厂生产。
5）PCW4000/375锤式破碎机。电机功率375 kW，电压1140V，破碎能力4000t/h，最大输入粒度：1200mm1350mm，机器总质量：31，t破碎锤头个数：8个，尺寸：5621mm3200mm 1806/1930mm，由张家口煤机厂生产。
6）4SD-SMS带式输送机。运输能力为2500 t/h，电机功率3400kW，带宽1400mm，电压为1140V，改向滚筒直径1030，630mm，带速40m/s，传动滚筒直径1024，1056mm，由天地科技上海分公司生产。
7）K25050M三泵一箱乳化液泵站和K13060M二泵一箱喷雾泵站。乳化泵：K25050M，三泵一箱，375MPa，318L/min，7900L，3250kW，1140V；喷雾泵：K13060M，二泵一箱，143 MPa，423L/min，7900L，2132kW，1140V，由德国KAMAT生产。
8）KBSGZY-2000/10/12kV，KBSGZY- 315/10/12/069kV移动变电站，盐城中联生产。
9）KJZ3-1500/3300-9，KJZ-1500/1140- 9组合开关，由常州联力生产。
12主要生产系统
主运输系统全部实现输送带运输，主输送带单部长达6850m，创亚洲最长连续运输距离。矿井运输路线为：工作面割煤）刮板输送机）转载机，破碎机）巷道带式输送机）东运大巷带式输送机）
南北大巷带式输送机）西运大巷带式输送机）主井带式输送机）韩家村选煤厂。
辅助运输系统实现全部胶轮化，采用无轨胶轮车（型号为TY6/20FB），从井口直接运达工作面。
矿井辅助运输线路为：辅运平硐）辅运大巷）东辅运大巷）辅运巷道）联络巷（靠近工作面））运输巷道）工作面。工作面采用全负压U型通风方式，工作面配风量为1150~1600m 3 /min.新鲜风流线路：地面新鲜风）辅运平硐）辅运大巷）
东辅运大巷）辅运巷道）联络巷）工作面运输巷道）工作面；乏风风流线路：工作面）回风巷）东回风大巷）5-1煤总回风大巷）风井）地面。
2国产重装综采设备取得的成效和经验
21主要经济技术指标分析与评价
2006年7月，国家科技部和国资委选择该矿作为国产化成套综采设备试点，经过优化选型，从井下回采工作面至巷道运输，主运大巷，主提升斜井及地面均采用国产化带式输送机连续运输的方式。综采工作面除乳化液泵站（德国KAMAT）
外，综采液压支架，采煤机，刮板输送机等均采用国产设备；2007年5月29日，矿井技术改造项目基本完成，煤炭科学研究总院上海研究院DTL160/ 350/3710+710型带式输送机在该矿主运大巷投入使用，该输送带长度为6850m，运输能力3500 t/h，标志着矿井主运和主提升能力由原来的150万t/a提升到500万t/a，达到了国产化成套综采设备生产能力的匹配要求。2007年的前半年以技改为主，后半年以生产为主，当年计划生产原煤500万，t2次搬家倒面，杜绝二类以上机电事故；万吨煤停机时间控制在05h以内；2007年实际完成原煤生产6146889万，t提前61d完成年生产任务；全员工效为336t/工，实现利润5834万元；全年安全生产，质量标准化建设被评定为神华集团特级标准。主要经济指标分析与评价如下：工作面人数/人75工作面长度/m300连续推进长度/m2034煤层厚度/m52回采高度/m47煤层倾角/（&）1~3工作面回采率/%875采煤机截深/m086采煤机开机率/%87循环产量/t1625日循环个数/个20工作面作业形式三八制日产量/万t325最高日产量/万t395月产量/万t8124万吨掘进率/（m万t-1）158回采工效/（t工-1）524设备故障率/（h万t-1）05 22主要生产管理经验
昌汉沟煤矿全部采用国产综采设备，年产量突破600万，t取得了丰富的生产管理经验，主要表现在以下6个方面：
1）设备选型大型化及配套合理是保证综采工作面实现稳产，高产的最关键因素。考虑工作面的地质条件（主要包括煤层顶底板状况，矿山压力显现，煤层厚度，倾角等）及工作面设计生产能力等因素，综采工作面采用国内最先进的大功率电牵引双滚筒采煤机，带有电液控制系统的强力掩护式液压支架，大功率刮板运输机，转载机，破碎机，工作面总装机容量达到了6904kW.
2）加强设备日常检修与保养维护，使设备始终处于受控状态；强化生产管理，劳动组织。
3）严加管理，注重素质的提高；加大考核力度，以激励约束机制来带动工人的能动性，促进各项工作的开展。强化操作人员的技能培训，为设备安全可靠运行提供了保障。
4）加强预防性检修，实现检修，生产两不误，为达到均衡生产，避免因设备发生重大事故而导致停产和应急抢修，合理安排和协调预防性检修时间，提高设备的开机率。
5）针对工作面出现的不同地质特征，采用多种不同的割煤方法。在正常情况下，采用双向割煤工艺；当工作面出现构造，冲刷或刮板机运行状况不好时采用单向割煤工艺。同时由于顶板稳定性比较差，在回采时留设500mm左右的顶煤，有效控制了顶板管理和保证了煤质。
6）全力做好采面收尾的准备工作，缩短搬家倒面时间。要想实现快速安全收尾，首先要为搬家提供必要的条件。保证工作面切眼，回撤通道的宽度，高度与搬家过程中使用的垛式支架尺寸相适应，同时要提前将各种硐室，需要抹角的地方准备好。在切眼，回撤通道以及其他巷道内打混凝土底板时，要保证混凝土质量符合要求，防止由于质量不好在搬家过程中将底板压坏给搬家带来影响。
对主回撤通道进行马丽散加固，使采场由漏斗式垮落变为悬臂式垮落。贯通挑梁时必须保证泵站的可靠性，支架挑梁时必须用工作面泵站而不采用临时泵站，由于临时泵站流量较小（125L/min），而且供液管径细（25mm），工作面升架流量达不到要求，支架达不到初撑力，将导致工作面直接顶下沉。垛式支架的工作阻力应尽可能达到10000 kN以上。
23主要存在的问题和改进方法
1）目前工作面推进长度基本上维持在2000~ 2200m，可采出煤量一般在380万t左右，按照年综采产量640万t计算，每年搬家倒面次数为2~3次，若工作面长度能增加到5000m左右，每年可减少搬家倒面1次，节省费用1000万元左右，同时综采产量，回采率会在现有基础上进一步增加，可实现工作面的高产，稳产。
2）主运输系统输送带线路太长，导致系统的可靠性差。目前井下共有5条输送带（工作面巷道，东大巷，南北大巷，西大巷，主斜井输送带，总长度为11100m），所有输送带全部是串联运行，无论哪部输送带发生问题都不能实现正常生产。按照每条输送带的系统可靠性98%计算，井下所有输送带的总可靠性仅为92%. 3）设备机械故障比较多，需要进一步提高设备的可靠性。自从设备运行以来，煤机存在行走轮组件损坏，行星减速器漏油，导向滑靴损坏等问题；液压支架存在立柱一级油缸漏液，侧护板和顶梁损坏等问题；刮板机存在齿轮联轴器定位螺钉损坏频繁等问题；西运大巷CST（可控启动传输系统）由于设计和操作人员使用不熟练等原因一直运行不正常，经常出现声音异常，油温过高，负荷过载及漏油等问题。
4）由于15103工作面刮板输送机为拉上山，运输能力由3000t/h降低为2500t/h，输送带运输能力的降低限制了刮板输送机的运输能力，采煤机的平均割煤速度和落煤能力。下一步要将拉上山调整为拉下山，一方面可以提高设备的生产能力，另一方面可以减少刮板输送机的断链事故，增强设备的可靠性。
5）目前工作面煤层厚度51~53m，平均厚度为52m，局部地点达到6m左右。由于支架最高高度为50m，高度相对偏小，在回采过程中的煤层厚度损失给资源回收带来不利，减少了矿井的可服务年限。
6）目前金烽煤炭分公司的综采搬家倒面工作由神东分公司或万利分公司承担，由于搬家倒面的接续问题，上述2公司在不影响本单位搬家的前提下才能提供服务。有时为错开搬家时间，需要放慢综采推进速度，设备的潜能未发挥到最佳。
7）由于顶板比较破碎，在掘进时巷道断面不宜太大（巷道超过5m宽时容易发生片帮事故），因此给辅运和主运带来不利因素，因此从15104工作面开始采用机轨不合一的布置方式；同时若在掘进时两帮不平直，综采推进时经常需要扩帮。
3结语
国产重装综采设备完全能够替代进口重装综采设备，满足国内对重装综采设备的需求，并可针对我国采煤技术特点，开发具有中国特色的系列化重装综采设备。与进口设备相比，国产重装综采设备制造周期短，成本低，配件供应方便，及时，厂家现场服务保障比较及时到位，具有一定优势。与进口设备相比，国产重装综采设备事故率相对较高，质量与进口设备还有一定的差距，对生产影响相对较大。国产设备无论从材质，制造工艺，性能和局部设计上，还有待于进一步提高和完善。