薄煤层采煤机械化综合调研报告.docx

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薄煤层采煤机械化综合调研报告

临矿集团田庄煤矿

薄煤层采煤机械化综合调研报告

临矿集团田庄煤矿

二○一○年四月十日

田庄煤矿系薄煤层开采矿井，主采16、17层煤平均厚度分别为1.22m和0.97m。

建矿以来，一直使用炮采工艺，为减少放炮带来的不安全隐患，提高采煤机械化程度，自2009年3月以来，对薄煤层采煤机械化装备进行了调研，先后对国内9家煤矿和5家煤机公司进行考察，并跟踪调研了目前国内最前沿的薄煤层采煤机，特别是2009年4月份在17层煤使用了一台淄博先河机电公司生产的MG110/111型单滚筒链式牵引采煤机，使用效果较好，降低了劳动强度，提高了单人工效。

通过分析论证，我们认为在田庄煤矿17层煤可以实现综采机械化，16层煤使用综采装备，实现炮采机装是可行的。

一、调研情况

对薄煤层生产矿井考察情况如下：

1、显德旺煤矿，装备综采工作面，单面月生产能力3.5万吨，煤层平均厚度1.2m，起底0.4m，机采高度2米，顶底板均为粉砂岩。

2、狮尾沟煤矿，装备高档普采工作面，单体支柱支护顶板，单面月生产能力约3.0万吨，煤层平均厚度1.0m，一次采全高，顶底板均为粉砂岩。

3、鑫珠春煤矿，装备高档普采工作面，单体支柱支护顶板，单面月生产能力约3.0万吨，煤层平均厚度1.3m，一次采全高，顶板为石灰岩厚度约20m，底板为粉砂岩。

4、滴道盛和煤矿，装备高档普采工作面，单体支柱支护顶板，单面月生产能力约2.4万吨，煤层平均厚度1.2m，平均采高1.3m，顶板为石灰岩厚度约20m，底板为粉砂岩。

5、南屯煤矿，装备综采工作面，受工作面黄铁矿、采煤机机械故障等因素影响，月生产400吨左右。

煤层平均厚度1.0m。

顶底板状况、煤层情况与田庄煤矿相似。

6、杨村煤矿，装备综采工作面，开采17层煤。

该矿主采煤层为3煤、16煤、17煤。

目前一个17煤工作面使用薄煤层综采工艺。

单面布置面长150m。

该工作面顶板为十一灰岩厚度约0-2.0m，灰色至深灰色，不稳定，常相变泥岩，泥灰岩或粉砂岩。

底板为铝质粘土粉砂岩。

煤层偶含夹矸，夹矸岩性为炭质泥岩、粉砂岩及黄铁矿（呈层状和块核状不规律分布），煤质硬度f≈2.5-3。

使用辽源煤机厂生产的MG110/250—BW型双滚筒电控液压牵引采煤机与SGZ-630/2*110型封底式刮板输送机、ZY2600/6.5/16型液压支架配套使用。

采煤机截深0.6m，滚筒直径0.80m。

煤层平均厚度1m。

受工作面地质条件影响，单面月生产能力0.5-2.0万吨不等。

2008年11月兖矿集团杨村矿与辽源煤机厂共同合作开发出新型MG110/250-BW型采煤机，2009年4月投入正常使用，单面月生产能力3.2万吨。

每班配备人员14人。

采煤机电气故障率较高，液压系统存在漏液现象，成为影响煤机正常使用的主要原因。

目前，该矿正在调研大功率采煤机。

7、赵官煤矿，装备综采工作面，开采17层煤。

赵官煤矿1704综采工作面，走向长度980m，倾斜长度180m，煤层倾角3°～5°，煤质硬度f=2～3，平均采高1.1m，伪顶是0.25m厚的炭质泥岩，直接顶是5.7m厚的泥岩，底板是1.08m厚的粉砂岩。

刮板输送机动力部采用垂直布置方式，布置在两巷内。

配套液压支架为ZY3200/7.5/16型，运输机为SGZ630/220型，厂家为山东塔高矿业机械装备制造有限公司。

极薄煤层交流电牵引采煤机，型号为MG160/360-BWD型，上海创力矿山设备有限公司生产，交流变频调速、销轨式牵引，截割功率为2×2×80kW,过煤高度250mm，滚筒直径900mm，截深630mm，中部槽高度200mm，卧底量为104mm，机面高度730mm，机体厚度360mm，整机重量20t，电控系统运行稳定可靠，采煤机骑铲板运行，装煤效果差。

目前，该矿续订的采煤机改为骑槽帮运行。

8、葛亭煤矿，装备综采工作面，炮采机装，开采16层煤。

11604工作面开采煤层为16煤层，煤层赋存稳定，全区可采煤层的厚度在1.20m～1.25m之间，平均1.22m。

上部含黄铁矿结核。

采用走向短壁后退式采煤法,放松动炮采煤机割煤装煤。

配套使用上海天地MG200/456-QWD型双滚筒采煤机割煤。

滚筒直径1250mm，截深630mm，机面高度853mm。

配套使用山东天晟SGZ--730/132型刮板机，配合使用山东天晟ZY2800/09/18型液压支架支护顶板，支撑高度:

0.9～1.8m，中心距1.5m，初撑力：

2182kN，工作阻力:

2800kN，支护强度:

0.35～0.46Mpa，支架设有液压挡煤板。

工作面走向长度863m，工作面倾斜长度34m，月产量9420t，月推进度180m，挡煤板挡煤效果较好，既起到挡煤作用，又可以支护顶板。

9、良庄煤矿，装备综采工作面，炮采机装，开采13层煤。

良庄煤矿51306工作面开采煤层为13层煤，煤层厚度1.25～2.6米，平均厚1.5米，纯煤厚平均1.11米。

煤层结构复杂，含夹石多层，以炭质砂岩为主，平均厚度0.39米，夹矸硬度系数平均值f＝5。

采用打放松动炮配合综合机械化采煤工艺，工作面采用4台7665或YT28气腿式钻机配侧式供水六棱钎子进行湿式打眼，爆破落煤，使用无锡盛达MG300/700-WD型双滚筒采煤机装煤，滚筒直径：

1.40m，截深：

0.63m。

使用泰山建能SGZ630/264型刮板输送机运煤，山东塔高矿业机械装备制造有限公司ZY2600/09/20型液压支架支护顶板，初撑力：

2134-1581kN，工作阻力：

2541-1883kN，支撑高度：

900-2000mm，中心距1.5m，支护强度：

0.34－0.46Mpa。

工作面走向长度762m，倾斜长度94m，月产量1.7万吨，月推进度134m。

液压支架装备有折叠、防冲击、覆胶带式前探板，起到支护顶板和爆破挡煤作用。

综上所述，三家煤矿工作面顶板条件较好装备了高档普采工作面，有六家煤矿装备综采工作面，其中葛亭煤矿16层煤综采和良庄煤矿13层煤炮采机装工作面，对田庄煤矿16层煤炮采机装有重要参考价值。

杨村煤矿和赵官煤矿的17层煤综采工作面与田庄煤矿17层煤工作面条件极为相似。

通过考察认为，田庄煤矿16层煤可以采用综采装备实现炮采机装，17层煤可以直接采用综采工艺，全部实现采煤机械化。

各煤矿综机装备情况

项次

参数煤矿

1.显德旺煤矿

2.狮尾沟煤矿

3.鑫珠春煤矿

4.滴道盛和矿

5.杨村煤矿

6.南屯煤矿

7.赵官煤矿

8.葛亭煤矿

9.良庄煤矿

煤层厚度（米）

1.2

1.3

1.2

1.1

1.22

1.5

工作面长度（米）

112

130

110

177

150

100

180

顶板

粉砂岩

石灰岩

砂岩

泥灰岩或粉砂岩

灰岩

泥岩

灰岩

底板

粉砂岩

软岩

铝质粘土粉砂岩

粉砂岩

泥岩

泥质粉砂岩

采煤机型号

MG100/240-BW

MG100/240-WD

MG110/250—BW

MG160/360-BWD

MG200/456-QWD

MG300/700-WD

采煤机厂家

西安煤机厂

鸡西煤机厂

辽源煤机厂

上海创力

上海天地

无锡盛达

滚筒直径（米）

0.7

0.85

0.8

0.9

1.25

1.4

滚筒截深（米）

0.63

起底量（米）

0.4

无

0.1

无

刮板机型号

SGZ-630/220封底

SGB-630/150封底

SGB630/150封底

SGZ-630/220封底

SGZ630/220

SGZ--730/132

SGZ630/264

支护方式

液压支架

单体支柱顶梁

液压支架

液压支架型号

ZY2400-10/19

无

ZY2600/6.5/16

ZY3200/7.5/16

ZY2800/09/18

ZY2600/09/20

顶梁

无

3.0mπ型钢梁

无

1m铰梁

无

柱距（米）

无

0.6

0.8

无

排距（米）

无

1.2

无

移溜方式

支架

移溜器

支架

月生产能力（万吨）

3.5

2.4

0.4

0.94

1.7

二、采煤机

1、辽源煤矿机械厂MG110/250-BW型采煤机：

MG110/250BW型采煤机：

过煤高度为212mm，在薄煤层采煤机中空间最大；采用进口德国力士乐液压马达液压驱动，不另设调高泵，其液压系统呈模块式集中布置，出现故障方便查找；具有遥控功能，通过调压稳定的比例阀控制液压调速；摇臂55kW双机水平布置，减少了机身高度，摇臂长度1350mm；滚筒采用山西菲利普斯硬岩截齿，最大截割硬度可达f7，截齿消耗万吨消耗130个左右。

辽源煤机厂MG110/250—BW型二代产品使用在兖矿集团南屯矿，增加了分段遥控功能。

目前，已经开发出第三代产品，具备记忆截割功能，更方便了现场操作。

从实际使用情况矿看，没有厂家预期的效果好，截割功率仍然偏小，采煤机故障率较高，轴承强度、液压件密封性能均不理想。

2、三一重型装备有限公司MG2×80/372-WD型采煤机：

采高范围850～1500mm，截割电机功率2×2×80kW，滚筒直径Φ800mm，主要液压和电气元件均采用国际知名品牌；刮板输送成套设备，电机垂直布置，机头架及机尾架中板与中部槽中板处于同一平面，以满足采煤机端头截割要求。

整体铸焊封底式溜槽,刮板机链条采用22×86扁平中双链结构。

该型号采煤机为三一重装和我矿共同开发设计，比较适合我矿地质条件。

3、天地科技上海分公司MG150/348-WD型采煤机

该型采煤机正在制造中，已经有锦丘矿、贵州攀枝花小宝顶矿、徐州矿业集团共三家煤矿订购了该型采煤机，该机型是以原MG100/238-WD型采煤机为前身研发的，改进了摇臂外形结构，使得滚筒卧底量得到提高，由原有的骑铲板的方式改为骑槽帮的行走方式，缩短了滚筒与中部槽的间距，改善了装煤效果，该机型将于7月份陆续下线。

主要性能特点如下：

①阶梯状摇臂设计，四级传动最后一级为行星齿轮传动，摇臂探出槽帮50mm，可以有效的降低滚筒相对高度，增加卧底量。

②延续了薄煤层采煤机机身薄的特点，机身结构紧凑，机面高度为580mm。

③电控元器件固定可靠，采用硅胶粘贴加强固定各器件，可以有效避免震动造成的电气故障。

4、上海创力矿山设备有限公司MG160/360-BWD型采煤机

该型采煤机共投放市场6台，分别在郑煤集团、峰峰矿业、同煤集团、新汶赵官矿使用。

根据矿方建议，近期上海创力针对机身宽度宽、装煤效果欠佳的问题，对该型采煤机进行了改进，已经有赵官矿和协庄矿与其签订了合同，目前正在加工制造中，预计6月份下线。

主要性能特点如下：

①主要部件材质使用军工材料制作，其中轴件材质：

25铬钼镍合金，25CrMoNi。

齿轮材质：

18铬2镍4钨，18Cr2Ni4W。

壳体材质:

锰镍合金整体铸造。

具有高强度、高硬度的特点。

而其他品牌采煤机使用碳素结构钢制造。

②密封件采用德国进口件，具有密封性能可靠、免维护自润滑的特点。

③摇臂特点:

缩短了截割电机外形尺寸，降低机体宽度。

端头输出轴密封件使用德国生产新型的钢环密封，两个钢环对压，接触面经过精细研磨后不渗油。

加长了滚筒叶片，改善了装煤效果。

④可实现分段遥控操作，司机不必靠近采煤机，能有效防止工作面瞎炮产生事故。

各型号采煤机参数对比表

序号

性能指标

天地科技

辽源煤机

上海创力

三一重装

采煤机型号

MG150/348-WD

MG110/250-BW

MG160/360-BWD

MG2×80/372-WD

采高范围

0.85～1.89m

0.95～1.6m

0.95～1.65m

0.85～1.5m

机面高度

673mm

645mm

660mm

670mm

装机功率

2×2×75+2×20+7.5=347.5kW

2×2×55+2×11+7.5=250kW

2×2×80+2×15+11=361kW

2×2×80+2×22+7.5=372kW

最大不可拆卸件尺寸

4486×1050×390mm

4385×1121×390

4142×1116×360mm

4344×1140×380

过煤高度

200mm

212mm

194mm

200mm

牵引功率

2×20kW

2×11kW

2x15kW

2×22kW

牵引行走型式

销轨式牵引

销排无链牵引

销轨式牵引

销排无链

牵引力

355kN

160kN

302kN

342kN

牵引速度

0～6m/min

0～5m/min

0～6.68m/min

0～6m/min

截割功率

2×2×75kW

2×2×55kW

2×2×80kW

滚筒直径

φ800mm

滚筒截深

630mm

滚筒转速

62.2r/min

91.1r/min

73.7r/min

72r/min

卧底量（中部槽高度190mm）

136mm

53mm

65mm

60mm

整机重量

19t

16t

19.4t

16t

牵引方式

非机载电牵引

液压

非机载电牵引

电牵引

三、液压支架

1、山东塔高矿业机械装备制造有限公司ZY3200/7.5/16型液压支架，该支架在赵官煤矿和良庄煤矿使用，主要特点是前端带挡煤板，用于支护顶板和放震动炮挡煤用。

2、山东天晟煤矿装备有限公司ZY2800/09/18型掩护式液压支架。

同塔高支架相似，也有折叠式挡煤板，不同之处在于前部顶板为整体式。

3、兖矿集团有限公司机电设备制造厂ZY2600/6.5/16型液压支架，主要特点是整体式顶板，装有抬底装置，进口电液控制阀。

四、刮板输送机

所有薄煤层综采工作面以SGZ630/264刮板输送机最为常用，驱动装置与中部槽成垂直布置，产品成熟可靠，方便过机和行人，采用行星轮减速机驱动，根据工作面长短配置电机功率有所不同。

五、三机配套

16层煤赋存条件：

16上煤位于太原组下部主要含煤段的上部,上距15上煤40米左右,下距17层煤6.4米左右,层间距稳定,为本井田两主采煤层之一。

16上煤为黑色块状，光亮型，沉积稳定，厚度一般在1.22米左右，倾角3～12°，一般在8°左右。

煤层结构简单，偶含夹矸，夹矸岩性为炭质泥岩及黄铁矿，煤质硬度f≤3，夹矸硬度最大为f13.5，厚度一般为0.1～0.3m。

16上煤为良好的动力用煤。

低瓦斯，煤尘具有强爆炸性，爆炸指数47.89%。

煤层自然发火倾向为三类，属不易自燃煤层。

直接顶为十下灰岩，直接底为铝质粘土。

17层煤赋存条件：

田庄煤矿17层煤位于太原组下部主要含煤段，上距16上煤6.4m左右，距16下煤3.2m左右，下距18煤6m左右，层间距稳定，为本井田两主采煤层之一。

17层煤为黑色块状，光亮型，沉积稳定，厚度一般在0.97m左右，煤层结构简单，偶含夹矸，夹矸岩性为炭质泥岩、粉沙岩及黄铁矿（呈层状和块核状不规律分布），煤质硬度f≈2.5-3，夹矸硬度最大为f11，厚度一般在0.1～0.3m。

17层煤为良好的动力用煤。

直接顶为十一灰岩，直接底为粘土岩。

通过调研分析，田庄煤矿16层煤、17层煤均具备了实施机械化采煤的条件。

提出以下两个方案。

方案一：

根据调研的最优薄煤层装备进行配套，16层煤和17层煤均选用上海创力MG160/360-BWD型薄煤层电牵引采煤机、山东塔高矿业机械装备制造有限公司ZY3200/7.5/16型掩护式液压支架（考虑工作面放震动炮，支架设挡煤板）、SGZ630/264型刮板输送机。

1、配上海创力MG160/360-BWD型薄煤层电牵引采煤机

通过考察和论证，上海创力窄机身MG160/360-BWD型采煤机已在现场实际应用，并且已经根据现场发现问题做了改进，比较成熟，从各煤矿使用效果来看，该机型符合薄煤层开采要求，也非常适合田庄煤矿现场条件要求，且合作方式比较灵活，同意先使用后付款的方式，使用不成功不予支付费用。

该机型具有以下显著特点：

（1）窄机身特点：

最初生产的该型号采煤机由于截割电机功率大（2*80kW），同时受到机身高度的制约。

截割电机长度降不下来，因此采煤机煤壁侧两个支撑滑靴只能骑刮板输送机铲煤板行走。

滚筒外缘与刮板输送机槽帮间距太大（450mm），装煤效果差。

后期创力公司与抚顺电机厂共同攻克难题，降低了电机长度，缩短了机身宽度，改变了支撑滑靴的骑溜方式（支撑滑靴骑刮板输送机槽帮），延长了滚筒叶片，改善了装煤效果。

（2）摇臂特点：

端头输出轴密封件使用德国进口产品，既不是骨架密封，也不是橡胶油封，是新型的钢环密封，两个钢环对压，接触面经过精细研磨后不渗油。

采用四级传动，扭矩轴过载保护，不伤害齿轮和轴承，可靠性高。

（3）牵引部特点：

三级直齿轮传动，后接双行星齿轮传动。

行走轮的抱轨与滑靴设计成分体式，方便检修，输出从动轮的密封采用铜合金自润滑密封，不需要外注油。

（4）调高系统：

两台调高泵位于整机中部，一台高压、一台低压，高压用于调高，压力为20MPa，低压用于制动，压力为2MPa。

（5）电气系统：

机外载，整机总共有7台电动机组成，4台80kW截割电机，2台15kW牵引电机、1台11kW调高电机。

（6）调速方式：

载波控制，敷设两根电缆，一根为截割动力电缆，一根为牵引调速电缆，动力电缆的形式为3×50+1×16，控制电缆为3×25+1×16，载波信号通过动力电缆的两根芯线传输。

巷道内放置的机外载变频器尺寸为（长×宽×高）1.6m×1.1m×0.9m。

选用四象限ABB变频器，或者选用日本安川非四象限变频器。

根据采煤机、起动器、变频器三者之间接线需要选择两根电缆。

信号发送装置装备在机外载变频器上，接受装置安装在采煤机机体内，用两个开关量控制调速。

MG160/360-BWD型采煤机性能参数

序号

性能指标

参数

采煤机型号

MG160/360-BWD

采高范围

0.95～1.65m

机面高度

660mm

装机功率

2×2×80+2×15+11=361kW

最大不可拆卸件尺寸

4142×1116×360mm

过煤高度

194mm

牵引功率

2x15kW

牵引行走型式

销轨式牵引

牵引力

302kN

牵引速度

0～6.68m/min

截割功率

2×2×80kW

滚筒直径

φ800mm

滚筒截深

630mm

滚筒转速

73.7r/min

卧底量（中部槽高度190mm）

65mm

整机重量

19.4t

牵引方式

非机载电牵引

2、配塔高ZY3200/7.5/16型掩护式液压支架

（1）支架参数

型式：

两柱掩护式液压支架

高度：

750～1600mm

支架宽度：

1420～1590mm

中心距：

1500mm

初撑力：

1845～2324KN（P=31.5MPa）

工作阻力：

2458～2937KN（P=38.5MPa）

支护强度：

0.47～0.56Mpa（f=0.2）

底板比压：

1.3～1.5（底座前端），平均1.15MPa

采高：

1.0～1.5m

工作面倾角：

≤20°

泵站压力：

31.5MPa

操纵方式：

邻架控制

支架重量：

约8310Kg

立柱（两根）

型式：

双伸缩

缸径（大/小）：

Φ230/Φ180mm

柱径（大/小）：

Φ220/Φ160mm

行程：

884（645+239）mm

初撑力：

1308KN（P=31.5Mpa）

工作阻力：

1600KN（P=38.5Mpa）

推移千斤顶（一根）

型式：

普通（差动）

缸径/柱径：

140/85mm

行程：

700mm

推溜力：

178kN（P=31.5Mpa）

拉架力：

306kN（P=31.5Mpa）

平衡千斤顶（一根）

型式：

普通

缸径/杆径：

140/85mm

行程：

320mm

初撑力（推／收）：

484/306KN（P=31.5Mpa）

工作阻力（推/收）：

592/374KN（P=38.5Mpa）

侧推千斤顶（三根）

型式：

普通

缸径/杆径：

63/45mm

行程：

170mm

推力／收力：

98／48KN（P=31.5Mpa）

抬底千斤顶（一根）

型式：

普通

缸径/杆径：

100/70mm

行程：

240mm

推力／收力：

246／126KN（P=31.5Mpa）

挡煤千斤顶（一根）

型式：

普通

缸径/杆径：

80/60mm

行程：

230mm

推力／收力：

158／69KN（P=31.5Mpa）

（2）支架结构形式

①支架采用整体顶梁形式，顶梁带挡煤板结构。

②顶梁、掩护梁采用双向活动侧护板，使用时一侧固定，一侧放开。

出厂时活动侧护板方向为支架面对煤壁右侧活动；

③连杆采用正四连杆，前双后单结构；

④底座采用全开放裆结构；

⑤推移千斤顶采用正装方式，推杆采用整体形式；

⑥支架设置抬底座装置；

3、配SGZ630/264型刮板输送机

（1）单电机驱动，机尾垂直布置，机头架及机尾架中板与中部槽中板处于同一平面以满足采煤机卧底量要求。

（2）整体铸焊封底式溜槽,高强耐磨中板和底板，高强度销轨和轨座，哑铃联接，提高了中部槽强度及整机的使用寿命，整机安装十分便利。

（3）中双链结构提高链条的可靠性。

（4）中部槽高度190mm，中部槽煤壁侧槽帮上表面堆焊耐磨材料，提高中部槽的使用寿命。

（5）刮板机链条采用22×86扁平链，使用可靠性高，配套性能强。

方案二：

与三一重装共同研发制作薄煤层采煤机联合采煤机组

1、采煤机

●MG2×80/372-WD采煤机主要技术参数

MG2×80/372-WD采煤机-主要技术参数

序号

项目名称

单位

技术指标

备注

采高范围

850～1500

适应煤层倾角

≤35°

适应煤层硬度

f≤4

生产能力

t/h

≥300

截深630

功率

配置

总装机功率

372

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