煤矿综采工作面设备配套选型与采煤技术适配性研究

摘要：煤矿综采工作面的高效生产依赖于设备的合理配套选型以及与采煤技术的高度适配。本文深入剖析了综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机等关键设备的选型要点，探讨了不同采煤技术对设备性能的要求，分析了设备配套选型与采煤技术适配过程中存在的问题，并提出相应解决策略，旨在为煤矿实现安全、高效、经济的综采作业提供理论依据与实践指导。

关键词：煤矿；综采工作面；设备配套选型；采煤技术；适配性；研究

1.综采工作面关键设备选型要点

1.1采煤机选型

（1）采高适应性：采煤机的采高需与煤层厚度紧密匹配。对于薄煤层，应选用机身低矮、功率适当的采煤机，确保能在有限空间内高效割煤，如采高范围在0.8-1.3米的薄煤层采煤机，其结构紧凑，能适应狭小作业环境；中厚煤层采煤机则要求功率较大、截割能力强，采高一般在1.3-3.5米，可满足多数常规煤层开采；厚煤层开采时，需配备大功率、大采高采煤机，采高可达3.5米以上，具备强大的截割与装煤能力，以应对厚煤层开采的高强度作业需求。

（2）截割功率与牵引速度：截割功率取决于煤层硬度与开采强度。硬煤开采需要采煤机具备更高的截割功率，通常在300kW-1000kW甚至更高，以保证顺利破煤。牵引速度应与截割功率协调，既要保证采煤效率，又不能因速度过快导致煤质破碎、设备过载。例如，在中硬煤层开采中，合适的牵引速度一般在0-10m/min，配合500kW左右的截割功率，可实现稳定高效割煤。

1.2液压支架选型

（1）工作阻力与支护强度：液压支架的工作阻力要依据顶板岩性、煤层厚度及开采深度等因素确定。顶板坚硬、开采深度大的工作面，要求液压支架具备高工作阻力，防止顶板垮落，一般工作阻力在6000kN-10000kN；对于顶板较软的工作面，支架工作阻力可适当降低，但支护强度要保证能有效支撑顶板，通常支护强度在0.6-0.9MPa，通过合理调整支架参数，维持顶板稳定。

（2）移架速度与跟机性能：移架速度必须满足采煤机快速割煤需求，确保在采煤机割煤后及时支护顶板，避免顶板暴露时间过长。先进的液压支架移架速度可达0-10s/架，具备良好跟机性能，能根据采煤机位置自动完成降架、移架、升架等操作，与采煤机紧密协同，保障作业安全。

1.3刮板输送机选型

（1）输送能力与链条强度：刮板输送机的输送能力要大于采煤机的最大割煤能力，确保煤炭能及时运出工作面。一般根据煤层厚度、开采强度估算，输送能力在500-2000t/h不等。链条强度直接关系到输送可靠性，高强度链条能承受重载启动、大块煤冲击等工况，如常用的中双链刮板输送机，链条规格为φ26×92mm-φ34×126mm，可满足不同生产规模需求。

（2）与采煤机、液压支架的协同联动：刮板输送机应与采煤机、液压支架实现联动控制。采煤机割煤时，刮板输送机按预定速度运行，配合采煤机装煤；液压支架移架时，刮板输送机可短暂停机或低速运行，避免相互干扰。通过电气控制系统，实现三者之间的精确协同，提高生产效率。

2.不同采煤技术对设备性能的要求

2.1长壁采煤技术

（1）设备的长时稳定运行：长壁采煤工作面开采范围广、持续时间长，要求采煤机、液压支架、刮板输送机等设备具备极高的可靠性，能连续稳定运行。采煤机的关键部件如电机、齿轮箱要有良好的散热与耐磨性能，确保在长时间作业下不出现过热、磨损故障；液压支架的密封件要耐用，防止液压油泄漏，影响支护效果；刮板输送机的驱动装置要稳定，保障长时间重载运输。

（2）设备的大工作面适应性：长壁采煤工作面尺寸较大，设备需适应这种大空间作业环境。采煤机的机身长度要适中，既能满足长工作面割煤需求，又便于操作与维护；液压支架的架型设计要考虑大工作面的顶板管理，具备足够的支护宽度与可调整性；刮板输送机的长度要能延伸至工作面全长，且在铺设、延伸过程中操作简便。

2.2放顶煤采煤技术

（1）放煤设备的精准控制：放顶煤采煤技术核心在于顶煤的高效放出。放煤支架需具备精准的放煤控制功能，能根据顶煤厚度、煤质等情况，精确控制放煤口的开启大小、时间与顺序，以提高煤炭回收率。例如，采用电液控制的放煤支架，可通过编程实现放煤过程的自动化，使顶煤按预定方案放出，减少煤炭损失。

（2）后部刮板输送机的特殊要求：后部刮板输送机用于运输放出的顶煤，与前部刮板输送机相比，它要承受更大的冲击载荷，且煤流不均匀。因此，后部刮板输送机需具备更高的强度与抗冲击能力，链条、刮板等部件要加粗加厚，输送能力也要适当提高，以确保顶煤顺利运出。

2.3薄煤层采煤技术

（1）设备的低矮紧凑设计：薄煤层开采空间狭小，要求设备外形低矮、结构紧凑。采煤机的高度要尽量降低，同时不影响其截割性能，通过优化机身结构，将电机、齿轮箱等部件合理布局，减少整机高度；液压支架采用窄型设计，降低支架高度，便于在薄煤层中安装与操作；刮板输送机的机头、机尾等部件也要小型化，适应有限空间。

（2）设备的高灵活性：薄煤层采煤过程中，由于作业空间受限，设备需具备高灵活性。采煤机的转弯半径要小，能在工作面灵活转向；液压支架的推移千斤顶要具备多向调节功能，方便支架的调整与移动；刮板输送机要易于拆卸、组装，便于在薄煤层巷道中搬运。

3.设备配套选型与采煤技术适配过程中存在的问题

3.1设备参数不匹配

部分煤矿在设备选型时，未充分考虑各设备之间的参数匹配问题。如采煤机割煤速度过快，而刮板输送机输送能力不足，导致煤炭堆积在工作面；或者液压支架的移架速度跟不上采煤机割煤速度，使顶板暴露时间过长，增加安全风险。这些参数不匹配问题严重影响生产效率与安全。

3.2地质条件适应性差

我国煤矿地质条件复杂多样，不同地区煤层厚度、倾角、硬度及顶板岩性差异较大。一些设备选型未结合当地地质条件，在开采过程中出现诸多问题。例如，在煤层倾角较大的工作面，若液压支架没有防滑、防倒装置，容易发生支架倾倒事故；采煤机在硬煤开采时，若截割功率不足，则无法正常割煤。

3.3设备更新与采煤技术革新不同步

煤炭工业技术发展迅速，新的采煤技术不断涌现，而部分煤矿设备更新滞后。老旧设备无法适应新采煤技术要求，限制了新技术的推广应用。如采用智能化采煤技术时，传统的非智能型设备无法实现远程控制、自动协同作业等功能，导致智能化采煤难以落地。

4.解决设备配套选型与采煤技术适配问题的策略

4.1优化设备选型设计流程

建立科学的设备选型设计流程，以采煤技术为核心，综合考虑地质条件、生产规模、经济成本等因素。首先，详细勘察地质条件，包括煤层赋存、地质构造等；然后，根据采煤技术特点确定设备的关键性能指标；最后，对比不同厂家设备参数，选择最适配的设备组合，并进行模拟验证，确保设备配套合理。

4.2加强地质条件勘察与设备适应性研发

加大地质条件勘察力度，采用先进的地质探测技术，如三维地震勘探、瞬变电磁法等，精准掌握地质信息。针对不同地质条件，煤矿设备制造企业应加强适应性研发，开发出系列化、个性化的设备产品。例如，针对大倾角煤层，研制专门的防滑、防倒液压支架；为适应硬煤开采，提升采煤机的截割功率与可靠性。

4.3推动设备更新与采煤技术协同发展

煤矿企业应建立定期的设备更新机制，关注采煤技术发展动态，及时引进新技术、新设备。同时，加强与设备制造企业、科研院校的合作，共同开展技术创新与设备研发，确保设备更新与采煤技术革新同步推进，实现煤矿综采的高效发展。

结论

煤矿综采工作面设备配套选型与采煤技术的适配性是实现煤矿高效、安全开采的关键。通过深入研究关键设备选型要点、不同采煤技术对设备性能的要求，正视适配过程中存在的问题并采取有效的解决策略，能够优化设备配套组合，充分发挥采煤技术优势，提高煤炭生产效率、资源回收率，降低安全风险，推动煤炭工业持续、稳定、健康发展。在未来的煤矿开采实践中，随着技术的不断进步，应持续探索更优的设备配套选型与采煤技术适配方案，以适应日益复杂的开采环境与更高的生产要求。

参考文献

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