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【摘要】研究探讨综采工作面采煤机、刮板机、支架等设备在工作面中部配套时的相互连接关系，对其相互连接配套尺寸的选取原理进行详细的论述。这些配套经验对综采设备的选型配套设计及综采设备性能的开发研究有一定的参考价值。
【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
工作面中部“三机”几何配套尺寸确定的合理与否，对设备的稳定运行、设备各自性能的发挥和相互协作性能的发挥影响很大，峰峰集团就曾因为梁端距、卧底量、铲板间距及后部放煤高度选取不当，致使采煤机滚筒割打支架顶梁、铲板，机头机尾煤墙割不透，后部放落的大块煤将尾梁侧板拌坏等现象发生，严重影响工作面安全生产。通过多年的综采生产实践，冀中能源集团公司在综采设备的选型配套设计摸索了一些成功经验，这些经验对其他综采设备的选型配套设计及综采设备开发研究有一定参考价值。
【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
工作面中部“三机”几何配套尺寸确定的合理与否，对设备的稳定运行、设备各自性能的发挥和相互协作性能的发挥影响很大，峰峰集团就曾因为梁端距、卧底量、铲板间距及后部放煤高度选取不当，致使采煤机滚筒割打支架顶梁、铲板，机头机尾煤墙割不透，后部放落的大块煤将尾梁侧板拌坏等现象发生，严重影响工作面安全生产。通过多年的综采生产实践，冀中能源集团公司在综采设备的选型配套设计摸索了一些成功经验，这些经验对其他综采设备的选型配套设计及综采设备开发研究有一定参考价值。