薄煤层采煤机参数对块煤率的影响分析

第3期徐路薄煤层采煤机参数对块煤率的影响分析63薄煤层采煤机参数对块煤率的影响分析徐路(晋煤集团寺河煤矿二号井,山西晋城048019)摘要:基于寺河煤矿94311工作面的生产条件,以提高工作面块煤率为目标,从截齿安装角度、布置方式、截割深度等结构参数以及采煤机运行速率等运动参数进行了分析。结果表明:薄煤层滚筒采煤机截齿的安装角度、布置方式、截齿的截割深度通过影响采煤机的功率消耗等影响薄煤层工作面块煤率;而采煤机运行速率等通过影响切削厚度来影响工作面的块煤率。关键词:薄煤层;滚筒;采煤机;参数;块煤率中图分类号:TD421.6*1文献标识码:B文章编号: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煤率的切削面积最大值模型和切削方正性模型。马0引言正兰[31研究了螺旋滚筒有关截割参数对切削图面我国薄煤层分布范围较广且煤质较好,文献["积和方正率的影响。查阅文献发现,对薄煤层工作指出我国薄煤层可采储量丰富约占全国煤炭总量的面块煤率的研究目前主要集中于炮采工作面通过改1/5。但由于薄煤层作业空间狭小，工人的劳动强度善爆破参数来提高块煤率。故开展薄煤层采煤机结大,近年来已逐步发展成为薄煤层无人化工作面,其构参数对块煤率的影响研究对薄煤层采煤机滚筒的使用机身较小的双滚简采煤机割煤以及清理浮煤。选型设计是有用的。但从现场使用效果来看,薄煤层滚筒采煤机综采工1工程概况作面的块煤率普遍偏低。目前国内从滚筒参数对块煤率的研究大多针对于厚煤层双滚筒采煤机综采工寺河矿二号井94311工作面主采9#煤层,煤层作面:杜可(2]以顺序式截齿排列为例建立了表征块厚0.65~1.70 m,平均1.26 m,中间具有12 cm厚.的夹矸。中国煤化工为粉砂岩,平均收稿日期:2015-12-14作者简介:徐路(1987- ) ,男,山西晋城人,2011毕业于中国矿业厚3.90 m;THCNMHGS.30 m;直接底大学采矿工程专业,助理工程师.现寺河矿二号井综采二队从事生为细砂岩,平均厚2.10 m;基本底为粉砂岩,平均厚产技术工作。.64陕西煤炭2016年4.03 m。工作面采煤机选择MG210/485-PWD,在实的块度会越大,块煤率越好。采煤机螺旋滚筒上截际生产过程中采煤机需要经常截割底板岩石。齿的排列布置方式不同会直接影响截割煤时的能量消耗以及落煤的块度大小”。目前截齿的排列有2采煤机 结构参数对块煤的影响交叉式(棋盘式)、顺序式(重复式)等,交叉式截齿从原理上来说，块煤的产生主要是由于截齿与的截割阻力小于截齿分布密度较大的顺序式排列方煤壁相互作用所造成的“1。薄煤层采煤机滚筒经式,所以可以消耗较小的功率获得较大的块煤率。常需要截割岩石以及夹矸,所以截齿的设计一般都另--方面当采煤机的牵引速度、滚简转速相同较坚硬,但由于采煤机功率较小,这就造成薄煤层采时,交叉式排列的截齿其切削厚度大于顺序排列的煤机截齿与煤壁相互接触的瞬间,产生比中厚煤层截齿,单齿上所能承受的载荷也大于顺序排列的截采煤机截齿较小的接触应力,在此应力状态下煤炭齿,但由于顺序排列截齿分布均匀使得截齿上所受不容易形成煤粉“密实核”,所以截齿对煤壁的作用载荷相对稳定且截齿截割断面更接近正方形,所以时间较长,随着截齿长时间的旋转,截齿作用下煤壁其截割能力较强。但对于薄煤层工作面来说,一般压碎范围更进-一步扩大,块煤将会下降。综上分析，其切削厚度较小，文献[(891认为切削厚度较小时交薄煤层工作面滚筒结构参数对块煤率的影响较大。叉式排列的块煤率大于顺序式。2.1截齿安装角度对块煤率的影响而通过现场实际使用也发现截齿交叉排列的工截齿的安装角通过影响采煤机截割性能从而影作面块煤率高于顺序式排列的工作面。现场实际使响工作面的块煤率f5] ,而截割性能与采煤机功率有用情况与文献(10]数值模拟结果相- -致。关。查阅文献发现(6) ,薄煤层工作面滚筒截齿多使2.3截齿的截割深度用镐形齿,因其制造容易,形状简单,对于中厚煤层截割深度直接与采煤机功率有关,研究发现,一大功率采煤机其推荐截齿的安装角度- -般为45° ~定范围内截割深度越大块煤率越高,然而截割深度50° ,其主要原因是为了截齿受力与齿身轴线方向相与采煤机的截齿磨损正相关。现场生产经验表明，吻合,截齿不易破坏,且有益于落煤,块煤率较大。截割深度达到40~80 mm时，块煤率最高;而当截对于薄煤层滚筒来说合适的截齿安装角度一方割深度为30~40mm时采煤机的消耗功率最低。面能够使得截齿消耗较小的功率有效的切入煤壁,在实际生产中截割深度为50mm时能够保证在采使得煤体破碎;另一方面节省有限空间，能够避免滚煤机消耗较少功率的同时达到较大的块煤率。筒截割顶板岩层。R3采 煤机运动参数对块煤的影响及使用φ≥sin-1cosB√F +R2采煤机运动参数主要有滚筒转速以及采煤机的β≥cos- 1运行速度。一些学者的研究表明滚筒的转速和运行sinφ√T+R2以上两式"1反映了截齿安装角与煤层的崩落速度及二者之间合适匹配关系在- -定程度影响着截角之间的关系。在薄煤层生产过程安装截齿时,要齿的切削厚度。根据煤的崩落角进行适当选择,避免截齿齿身外轮3.1采煤机运行速 度、滚筒转速与切削厚度的关系廓线与截槽崩落线相切或者相割的同时可以减少截一些学者的研究表明采煤机运行速度越大则切割阻力,使得薄煤层工作面块煤增加。削厚度越大,而滚筒转速越小则切削厚度越大。而根据现场使用经验,薄煤层截齿的安装角度应薄煤层工作面井下作业空间有限不可能随采煤机运为37° ~42°且对于韧性煤来说,其崩落角较小，容行速度的变化而经常调节滚简转速,但采煤机的运易出现干涉,故安装角应适当小一些,保证煤会包住行速度可以更好的调节,在实际生产过程中,根据工截齿;对脆性煤,其崩落角--般较大,当安装角度增作面状况来控制采煤机的运行速度来增大切削厚大时干涉的问题将会减弱。度。因此对中国煤化工某机变速截割是2.2滚筒 截齿布置对块煤率的影响-种发展趋YHC N M H G{块煤率另一方文献[3)研究表明切削图面积越大且越方正,煤面能够更好的实现采煤机无人化安全生产。第3期徐路薄煤层采煤机参数对块煤率的影响分析653.2 滚筒转速与牵引速度的匹配对块煤率的影响参考文献:目前,对于薄煤层来说，为了达到好的装煤效[1]高魁东. 薄煤层滚简采煤机装煤性能研究[D].中果,滚筒转速一般较快,但是由于受井下环境的影国矿业大学,2014.响,采煤机的运行速度一般较低,在实际生产中发2]杜可.采煤机滚简截齿布置对块煤率的影响[J].煤矿机电,2014 ,35(4): 87-89.现,在允许范围内,选择较低转速的滚筒,并尽量提[3]马正兰. 变速截割采煤机关键技术研究[D].中国高采煤机的牵引速度使牵引速度与滚筒转速之比在矿业大学,2009.0.08~0.12时,可以获得比较理想的块煤。[4]采煤机破煤理论[ M].北京:煤炭工业出版社,992.3.3现场使 用情况[5] 姚宝恒.镐形截齿破煤机理研究[D].辽宁工程技94311工作面主采煤层含12 cm夹矸,且在实术大学,2001.际割煤过程中经常需要截割底板岩石,滚简截齿经[6] 刘春生.滚筒式采煤机理论设计基础[ M}.徐州:常出现磨损破坏等情况。将滚简截齿的排列方式改中国矿业大学出版社,2003.变为交叉排列后,截齿的磨损情况明显好转,且工作[7]刘春生. 采煤机镐型截齿安装角的研究[J].辽宁工程技术大学学报:自然科学版, 2002, 21(5): .面块煤率有一定的提高。661-663.[7] 徐建文,曹伟康,田素川，等.采煤机滚筒参数对4结论块煤率的影响[J].现代矿业, 2010,26 (4):(1)截齿安装角度通过影响截割性能从而影响62-64.薄煤层综采工作面的块煤率,且截齿安装角与煤层[8]张守柱,吕剑梅采煤机滚简截齿排列的研究[J].西安矿业学院学报, 1998 ,18(2) :74-76.崩落角之间存在关联。(2)交叉式截齿的截割阻力小于截齿分布密度[9] 王俊生,钱伯军,宋鹏,赵永德采煤机截割滚筒截齿排列问题的分析[J].煤矿机械, 2009, 30较大的顺序式排列方式,可消耗较小的功率获得较(12) :72-74.大的块煤率。[10] 赵丽娟,何景强,许军,刘威.截齿排列方式对(3)薄煤层采煤机运行速度与滚筒转速之比在薄煤层采煤机载荷的影响[J].煤炭学报,2011,0. 09 ~0. 12范围时,可以获得比较理想的块煤。36(8):1401-1406.(.上接第56页)(2):153-158.(4)岩石的风化作用易使岩体粘聚力降低,整6] 谢文兵,陆士良,杨米加，等.支护围岩接触关系体性减弱,导致局部锚杆、索锚固失效,因此,在巷道与软岩硐室失稳破坏的研究[J].中国矿业大学.学报,1999 ,28(5):445 - 448.强风化区段采取喷砼封闭围岩是一种有效的防风化[7]丁国峰.沿空动压巷道围岩稳定性分析及非均匀措施。支护技术研究[D].徐州:中国矿业大学, 2014:78-82.[1] 王金华.我国煤巷锚杆支护技术的新发展[J].煤8] 丁国峰,王波,马海涛,等.下石节矿高应力泵房炭学报,2007 ,32(2):113-118.硐室围岩控制技术[J].煤矿安全,2014,45(5):[2]康红普,王金华,林健,等.煤矿巷道锚杆支护应66-69.用实例分析[J].岩石力学与工程学报,2010,29[9]陈安,彭振斌,罗毅莎.湖南白玺系泥质粉砂岩风.(4) :649 664.化特性研究[J].湖南科技大学学报, 2009,24[3}何富连,许磊，吴焕凯,等.厚煤顶大断面切眼裂(1):58-61.隙场演化及围岩稳定性分析[J].煤炭学报,2014,[10]马艳萍,刘池洋,张复新,等.鄂尔多斯盆地东胜39(2) :336-346.砂岩型高岭土矿特征及成因机制[J].吉林大学[4] 谢文兵,陈晓祥,郑百生.采矿工程问题数值模拟学报:地球科学版,2007 ,37(5) :929-936.研究与分析[M].徐州:中国矿业大学出版社，[11]代伟,陈建宏,李志江不同风化程度砂岩力学2005 :45-56.中国煤化工学学报,2008 ,30[5] 陈晓祥,韦四江.采矿工程数值模拟模型左右边界位置的探讨[J].河南理工大学学报, 2008,27YHCNMH G.