薄煤層采煤機參數對塊煤率的影響分析

第3期徐路薄煤層采煤機參數對塊煤率的影響分析63薄煤層采煤機參數對塊煤率的影響分析徐路(晉煤集團寺河煤礦二號井,山西晉城048019)摘要:基于寺河煤礦94311工作面的生產(chǎn)條件,以提高工作面塊煤率為目標,從截齒安裝角度、布置方式、截割深度等結構參數以及采煤機運行速率等運動(dòng)參數進(jìn)行了分析。結果表明:薄煤層滾筒采煤機截齒的安裝角度、布置方式、截齒的截割深度通過(guò)影響采煤機的功率消耗等影響薄煤層工作面塊煤率;而采煤機運行速率等通過(guò)影響切削厚度來(lái)影響工作面的塊煤率。關(guān)鍵詞:薄煤層;滾筒;采煤機;參數;塊煤率中圖分類(lèi)號:TD421.6*1文獻標識碼:B文章編號:1671 -749X(2016)03 -0063 -03Analysis on the influence of shearer parameters on lumpcoal rate in the thin coal seamXU Lu( Sihe Coal Mine, Jincheng Anthracite Mining Group, Jincheng 048019, China)Abstract: Based on the production conditions of No. 94311 mining face in Sihe Coal Mine , In order to improve the rate oflump coal, the structure parameters of cutting angle , arrangement mode and cutting depth and the movement parameter ofshearer running rate was analyzed. Results show that the installing angle，layout mode and cutting depth of picks infuencethe lump coal rate by shearer's power consumption, and shearer's running rate infuence the lump coal rate by cutting thick-Key words: thin coal seam; drum; shearer; parameters; lump coal rate煤率的切削面積最大值模型和切削方正性模型。馬0引言正蘭[31研究了螺旋滾筒有關(guān)截割參數對切削圖面我國薄煤層分布范圍較廣且煤質(zhì)較好,文獻["積和方正率的影響。查閱文獻發(fā)現,對薄煤層工作指出我國薄煤層可采儲量豐富約占全國煤炭總量的面塊煤率的研究目前主要集中于炮采工作面通過(guò)改1/5。但由于薄煤層作業(yè)空間狹小，工人的勞動(dòng)強度善爆破參數來(lái)提高塊煤率。故開(kāi)展薄煤層采煤機結大,近年來(lái)已逐步發(fā)展成為薄煤層無(wú)人化工作面,其構參數對塊煤率的影響研究對薄煤層采煤機滾筒的使用機身較小的雙滾簡(jiǎn)采煤機割煤以及清理浮煤。選型設計是有用的。但從現場(chǎng)使用效果來(lái)看,薄煤層滾筒采煤機綜采工1工程概況作面的塊煤率普遍偏低。目前國內從滾筒參數對塊煤率的研究大多針對于厚煤層雙滾筒采煤機綜采工寺河礦二號井94311工作面主采9#煤層,煤層作面:杜可(2]以順序式截齒排列為例建立了表征塊厚0.65~1.70 m,平均1.26 m,中間具有12 cm厚.的夾矸。中國煤化工為粉砂巖,平均收稿日期:2015-12-14作者簡(jiǎn)介:徐路(1987- ) ,男,山西晉城人,2011畢業(yè)于中國礦業(yè)厚3.90 m;THCNMHGS.30 m;直接底大學(xué)采礦工程專(zhuān)業(yè),助理工程師.現寺河礦二號井綜采二隊從事生為細砂巖,平均厚2.10 m;基本底為粉砂巖,平均厚產(chǎn)技術(shù)工作。.64陜西煤炭2016年4.03 m。工作面采煤機選擇MG210/485-PWD,在實(shí)的塊度會(huì )越大,塊煤率越好。采煤機螺旋滾筒上截際生產(chǎn)過(guò)程中采煤機需要經(jīng)常截割底板巖石。齒的排列布置方式不同會(huì )直接影響截割煤時(shí)的能量消耗以及落煤的塊度大小”。目前截齒的排列有2采煤機 結構參數對塊煤的影響交叉式(棋盤(pán)式)、順序式(重復式)等,交叉式截齒從原理上來(lái)說(shuō)，塊煤的產(chǎn)生主要是由于截齒與的截割阻力小于截齒分布密度較大的順序式排列方煤壁相互作用所造成的“1。薄煤層采煤機滾筒經(jīng)式,所以可以消耗較小的功率獲得較大的塊煤率。常需要截割巖石以及夾矸,所以截齒的設計一般都另--方面當采煤機的牽引速度、滾簡(jiǎn)轉速相同較堅硬,但由于采煤機功率較小,這就造成薄煤層采時(shí),交叉式排列的截齒其切削厚度大于順序排列的煤機截齒與煤壁相互接觸的瞬間,產(chǎn)生比中厚煤層截齒,單齒上所能承受的載荷也大于順序排列的截采煤機截齒較小的接觸應力,在此應力狀態(tài)下煤炭齒,但由于順序排列截齒分布均勻使得截齒上所受不容易形成煤粉“密實(shí)核”,所以截齒對煤壁的作用載荷相對穩定且截齒截割斷面更接近正方形,所以時(shí)間較長(cháng),隨著(zhù)截齒長(cháng)時(shí)間的旋轉,截齒作用下煤壁其截割能力較強。但對于薄煤層工作面來(lái)說(shuō),一般壓碎范圍更進(jìn)-一步擴大,塊煤將會(huì )下降。綜上分析，其切削厚度較小，文獻[(891認為切削厚度較小時(shí)交薄煤層工作面滾筒結構參數對塊煤率的影響較大。叉式排列的塊煤率大于順序式。2.1截齒安裝角度對塊煤率的影響而通過(guò)現場(chǎng)實(shí)際使用也發(fā)現截齒交叉排列的工截齒的安裝角通過(guò)影響采煤機截割性能從而影作面塊煤率高于順序式排列的工作面?，F場(chǎng)實(shí)際使響工作面的塊煤率f5] ,而截割性能與采煤機功率有用情況與文獻(10]數值模擬結果相- -致。關(guān)。查閱文獻發(fā)現(6) ,薄煤層工作面滾筒截齒多使2.3截齒的截割深度用鎬形齒,因其制造容易,形狀簡(jiǎn)單,對于中厚煤層截割深度直接與采煤機功率有關(guān),研究發(fā)現,一大功率采煤機其推薦截齒的安裝角度- -般為45° ~定范圍內截割深度越大塊煤率越高,然而截割深度50° ,其主要原因是為了截齒受力與齒身軸線(xiàn)方向相與采煤機的截齒磨損正相關(guān)?，F場(chǎng)生產(chǎn)經(jīng)驗表明，吻合,截齒不易破壞,且有益于落煤,塊煤率較大。截割深度達到40~80 mm時(shí)，塊煤率最高;而當截對于薄煤層滾筒來(lái)說(shuō)合適的截齒安裝角度一方割深度為30~40mm時(shí)采煤機的消耗功率最低。面能夠使得截齒消耗較小的功率有效的切入煤壁,在實(shí)際生產(chǎn)中截割深度為50mm時(shí)能夠保證在采使得煤體破碎;另一方面節省有限空間，能夠避免滾煤機消耗較少功率的同時(shí)達到較大的塊煤率。筒截割頂板巖層。R3采 煤機運動(dòng)參數對塊煤的影響及使用φ≥sin-1cosB√F +R2采煤機運動(dòng)參數主要有滾筒轉速以及采煤機的β≥cos- 1運行速度。一些學(xué)者的研究表明滾筒的轉速和運行sinφ√T+R2以上兩式"1反映了截齒安裝角與煤層的崩落速度及二者之間合適匹配關(guān)系在- -定程度影響著(zhù)截角之間的關(guān)系。在薄煤層生產(chǎn)過(guò)程安裝截齒時(shí),要齒的切削厚度。根據煤的崩落角進(jìn)行適當選擇,避免截齒齒身外輪3.1采煤機運行速 度、滾筒轉速與切削厚度的關(guān)系廓線(xiàn)與截槽崩落線(xiàn)相切或者相割的同時(shí)可以減少截一些學(xué)者的研究表明采煤機運行速度越大則切割阻力,使得薄煤層工作面塊煤增加。削厚度越大,而滾筒轉速越小則切削厚度越大。而根據現場(chǎng)使用經(jīng)驗,薄煤層截齒的安裝角度應薄煤層工作面井下作業(yè)空間有限不可能隨采煤機運為37° ~42°且對于韌性煤來(lái)說(shuō),其崩落角較小，容行速度的變化而經(jīng)常調節滾簡(jiǎn)轉速,但采煤機的運易出現干涉,故安裝角應適當小一些,保證煤會(huì )包住行速度可以更好的調節,在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,根據工截齒;對脆性煤,其崩落角--般較大,當安裝角度增作面狀況來(lái)控制采煤機的運行速度來(lái)增大切削厚大時(shí)干涉的問(wèn)題將會(huì )減弱。度。因此對中國煤化工某機變速截割是2.2滾筒 截齒布置對塊煤率的影響-種發(fā)展趨YHC N M H G{塊煤率另一方文獻[3)研究表明切削圖面積越大且越方正,煤面能夠更好的實(shí)現采煤機無(wú)人化安全生產(chǎn)。第3期徐路薄煤層采煤機參數對塊煤率的影響分析653.2 滾筒轉速與牽引速度的匹配對塊煤率的影響參考文獻:目前,對于薄煤層來(lái)說(shuō)，為了達到好的裝煤效[1]高魁東. 薄煤層滾簡(jiǎn)采煤機裝煤性能研究[D].中果,滾筒轉速一般較快,但是由于受井下環(huán)境的影國礦業(yè)大學(xué),2014.響,采煤機的運行速度一般較低,在實(shí)際生產(chǎn)中發(fā)2]杜可.采煤機滾簡(jiǎn)截齒布置對塊煤率的影響[J].煤礦機電,2014 ,35(4): 87-89.現,在允許范圍內,選擇較低轉速的滾筒,并盡量提[3]馬正蘭. 變速截割采煤機關(guān)鍵技術(shù)研究[D].中國高采煤機的牽引速度使牽引速度與滾筒轉速之比在礦業(yè)大學(xué),2009.0.08~0.12時(shí),可以獲得比較理想的塊煤。[4]采煤機破煤理論[ M].北京:煤炭工業(yè)出版社,992.3.3現場(chǎng)使 用情況[5] 姚寶恒.鎬形截齒破煤機理研究[D].遼寧工程技94311工作面主采煤層含12 cm夾矸,且在實(shí)術(shù)大學(xué),2001.際割煤過(guò)程中經(jīng)常需要截割底板巖石,滾簡(jiǎn)截齒經(jīng)[6] 劉春生.滾筒式采煤機理論設計基礎[ M}.徐州:常出現磨損破壞等情況。將滾簡(jiǎn)截齒的排列方式改中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.變?yōu)榻徊媾帕泻?截齒的磨損情況明顯好轉,且工作[7]劉春生. 采煤機鎬型截齒安裝角的研究[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報:自然科學(xué)版, 2002, 21(5): .面塊煤率有一定的提高。661-663.[7] 徐建文,曹偉康,田素川，等.采煤機滾筒參數對4結論塊煤率的影響[J].現代礦業(yè), 2010,26 (4):(1)截齒安裝角度通過(guò)影響截割性能從而影響62-64.薄煤層綜采工作面的塊煤率,且截齒安裝角與煤層[8]張守柱,呂劍梅采煤機滾簡(jiǎn)截齒排列的研究[J].西安礦業(yè)學(xué)院學(xué)報, 1998 ,18(2) :74-76.崩落角之間存在關(guān)聯(lián)。(2)交叉式截齒的截割阻力小于截齒分布密度[9] 王俊生,錢(qián)伯軍,宋鵬,趙永德采煤機截割滾筒截齒排列問(wèn)題的分析[J].煤礦機械, 2009, 30較大的順序式排列方式,可消耗較小的功率獲得較(12) :72-74.大的塊煤率。[10] 趙麗娟,何景強,許軍,劉威.截齒排列方式對(3)薄煤層采煤機運行速度與滾筒轉速之比在薄煤層采煤機載荷的影響[J].煤炭學(xué)報,2011,0. 09 ~0. 12范圍時(shí),可以獲得比較理想的塊煤。36(8):1401-1406.(.上接第56頁(yè))(2):153-158.(4)巖石的風(fēng)化作用易使巖體粘聚力降低,整6] 謝文兵,陸士良,楊米加，等.支護圍巖接觸關(guān)系體性減弱,導致局部錨桿、索錨固失效,因此,在巷道與軟巖硐室失穩破壞的研究[J].中國礦業(yè)大學(xué).學(xué)報,1999 ,28(5):445 - 448.強風(fēng)化區段采取噴砼封閉圍巖是一種有效的防風(fēng)化[7]丁國峰.沿空動(dòng)壓巷道圍巖穩定性分析及非均勻措施。支護技術(shù)研究[D].徐州:中國礦業(yè)大學(xué), 2014:78-82.[1] 王金華.我國煤巷錨桿支護技術(shù)的新發(fā)展[J].煤8] 丁國峰,王波,馬海濤,等.下石節礦高應力泵房炭學(xué)報,2007 ,32(2):113-118.硐室圍巖控制技術(shù)[J].煤礦安全,2014,45(5):[2]康紅普,王金華,林健,等.煤礦巷道錨桿支護應66-69.用實(shí)例分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2010,29[9]陳安,彭振斌,羅毅莎.湖南白璽系泥質(zhì)粉砂巖風(fēng).(4) :649 664.化特性研究[J].湖南科技大學(xué)學(xué)報, 2009,24[3}何富連,許磊，吳煥凱,等.厚煤頂大斷面切眼裂(1):58-61.隙場(chǎng)演化及圍巖穩定性分析[J].煤炭學(xué)報,2014,[10]馬艷萍,劉池洋,張復新,等.鄂爾多斯盆地東勝39(2) :336-346.砂巖型高嶺土礦特征及成因機制[J].吉林大學(xué)[4] 謝文兵,陳曉祥,鄭百生.采礦工程問(wèn)題數值模擬學(xué)報:地球科學(xué)版,2007 ,37(5) :929-936.研究與分析[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，[11]代偉,陳建宏,李志江不同風(fēng)化程度砂巖力學(xué)2005 :45-56.中國煤化工學(xué)學(xué)報,2008 ,30[5] 陳曉祥,韋四江.采礦工程數值模擬模型左右邊界位置的探討[J].河南理工大學(xué)學(xué)報, 2008,27YHCNMH G.