综采工作面三机配套矿井设计说明书doc.docx

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综采工作面三机配套矿井设计说明书

前言

综合机械化采煤，是加速我国煤炭工业进展，大幅度提高劳动生产率，实现煤炭工业现代化的一项战略办法。

综合机械化采煤不仅产量大、效率高、本钱低，而且能减轻笨重的体力劳动、改善作业环境，是煤炭工业技术的进展方向。

我国综采技术日趋成熟，生产水平、工艺水平均已进入世界先进行列。

综合机械化采煤设备选择的是不是适合，决定着设备可否正常运行、可否达到优越的技术经济效果和可否取得良好的安全环境。

影响设备选型的原始因素有两类：

一类是围岩的岩石特征和地质条件，包括顶底板岩石的力学性能、煤层厚度、煤质硬度、倾角和构造等；另一类是围岩（缓倾斜煤层为顶板）的工程特征，如顶板移动规律和它与支架彼此作用的状况等。

为了更好地发挥机械化的效益，应按照不同的地质和煤层赋存条件、采煤机械化设备的合理选型计算、设备配套、设备布置和与之相适应的工作面有关参数选择等，是综合机械化开采设备的重要内容。

第一章概述

一采煤工作面位置

西安区工作面位于该矿第一水平，该工作面上以-40m等高线为界，下以-330m等高线；始采位于左侧界保护煤柱右边，终采位于盘区停采线处；工作面长为200m，沿倾斜方向的推动长度为1630m。

二采煤工作面与相邻已采盘区、煤层的关系

该煤工作面与相邻已采盘区间留有15m隔离煤柱，相邻煤层的开采对该采煤工作面的开采无影响，且采空区内无积水和瓦斯，对本工作面采煤没有任何影响。

三采煤工作面与地面相对位置的关系

采煤工作面开采范围与地面相对位置范围内没有建筑物、水体、铁路，则无需保护地物。

四煤层赋存情形

该采区煤层走向为东西走向，开采1号煤层，工作面开采范围内煤层的走向长为300m，偏向长为1630m，平均倾角约为，煤层平均厚度为2m，煤的密度为，煤质中硬。

五围岩的性质及对采煤的影响

煤层顶板：

无伪顶，直接顶为厚的粉砂岩，它具有粉砂结构，岩层较稳固；大体顶为厚20m的石灰岩，其主要成份是方解石，岩层稳固；底板为粗砂岩，硬度较小，老顶分类为Ⅱ，直接顶级别为1。

六地质构造及水文地质情形

该盘区右边以断层为界，采区正常涌水量为，盘区内无褶皱、煤陷落柱、岩浆侵入体。

七瓦斯、煤尘和自然发火情形

盘区瓦斯相对涌出量为，煤层自然发火期为6个月，煤尘具有爆炸性，没有煤与瓦斯突出危险。

第二章“三机”配套

综采工作面采煤机、刮板输送机及液压支架的“三机”配套是整套综采设备的核心。

采煤机和刮板输送机的生产能力应知足工作面产量要求，采煤机和液压支架调高范围要适应煤层厚度及其转变范围，支架移架速度要跟得上采煤机的牵引速度，采煤机要依托刮板输送机导向并在其上移动，刮板输送机依托液压支架推移，液压支架又要靠输送机支承而移动，因此为了实现综采工作面最大生产能力和安全生产，采煤机、刮板输送机和液压支架之间在性能、结构、采煤空间要求和“三机”彼此联接的形式、强度和尺寸等方面，必需彼此适应和匹配。

一明确煤层赋存条件、生产条件及工作面产量要求

综合机械化采煤是一个多工序、多环节的采煤进程，工作面采煤放煤、运煤及支护包括端头及过渡支护组成了综采最重要的几个环节。

因此，这些环节上主要设备的功能、质量、生产效率与利用寿命是决定综采可否达到高产高效的关键，所以应依据煤层赋存及矿井选用靠得住的具有良好利用效果的综采成套设备。

为此在设备配套选型前应了解下列资料和要求。

1煤层赋存条件：

煤层厚度最大、最小和平均；煤层倾角最大、最小和平均；开采深度最大、最小和平均；煤层硬度；煤层顶、底板的厚度、岩性及其分类；煤质和储量等。

2矿井地质及水文条件：

地质构造复杂程度、断层、褶曲等；瓦斯含量；煤层自燃偏向性，煤尘爆炸危险程度；矿井尺寸及盘区划分、采面长度、采高、推动长度等；水文地质条件水源及涌水量等。

3矿井能力及对工作面产量要求：

矿井生产能力wt／a；矿井开采计划；矿井通风、排水、供水、供电、运煤、辅助运输等方式和能力；对工作面产量要求t／a及年工作日数；分析肯定可能的工作面生产能力及采煤参数。

二采煤工作面三机配套选型

一分析围岩条件，提出对架型、支架参数和支架结构选择的要求液压支架选型涉及采面顶板分类，要按照综采工作面的矿压特性选定液压支架支护阻力，并要考虑煤层赋存条件对支架结构的要求。

对于高产高效工作面液压支架的选型中，液压控制方式和系统的选择尤其关键，因为它决定着工作面推动速度，影响着工作面高产高效。

综采工作面矿压特性随不同的采煤方式及顶板类、级而异，因此对支架选型有相应要求。

1一、2类直接顶与I、Ⅱ级大体顶综采工作面的大体顶来压步距小而稳固，强度较小、顶板岩石压力小且散布均匀，直接顶专门是端面不稳固，受移架影响严峻。

因此要求支架初撑力高，控制端面顶板能力强，护顶能力强，挡矸、护帮装置全，能快速从邻架操作移架，及时支护。

（2）3、4类直接顶与Ⅲ、Ⅳ级大体顶综采工作面大体顶来压步距大、强度高，顶板岩石压力大而且散布不均，直接顶稳固。

要求支架支撑能力大、抗水平推力强、切顶性能好，在冲击压力下支架安全阀流量大。

（3）倾斜分层下行垮落长壁综采工作面的大体顶来压对各分层越向下越缓和，顶板压力分层越向下越小而不均，下分层支架易压死、歪斜倾倒，顶板易破碎，下分层移架和所需时刻对顶板稳固性的影响大于上分层。

因此，要求上、下分层支架应有区别。

对于上分层，由于顶板为实体岩石，要求支架工作阻力较大；由于底板煤体强度较弱，则要求支架底座比压散布较均匀、接触比压较小；由于上分层要为下分层铺网，故要求支架设置铺网和洒水装置。

对于下分层，由于顶板为破碎岩石，故要求支架工作阻力较小，而且除最下一个分层底板为岩层实体外，其余各下分层均是煤层，因此也要求支架底座比压散布较均匀、接触比压较小。

4对于大采高采煤工作面，随着采高加大，上覆岩层动压频繁，矿压显现强烈，支架应具有足够的支护阻力；采高加大后，要有相应的防片帮、漏顶装置，尽力维持支架稳固性，为此提高支架刚度是十分重要的。

5综采放顶煤工作面仍有明显大体顶来压，有时还较强烈。

因此，支架应有足够的工作阻力，按其煤层赋存条件应比普通综采工作面阻力提高一些为宜。

放顶煤支架尽可能采用单铰点及四连杆机构，以提高其抗扭能力和稳固性。

由于放顶煤综采面的支承压力散布扩大，它可能使顶煤预先断裂和移动，因此放顶煤支架必需装备可伸缩前梁或可旋转180°。

的挑梁，及时支撑方才暴露的顶板；并采用带压移架、初撑力维持阀，以提高初撑力，减少顶煤初期下沉和断裂，尽力维持其稳固性，避免顶板下落。

放顶煤综采面顶板压力受多种因素影响，散布不均，因此它将致使支架和采面围岩工作状态不良。

为使放顶煤支架能靠得住地工作，要求支架的结构件及其连接件都要有足够的强度和刚度。

为了保证放煤效果良好，要求放煤机构尺寸尽可能大，具有放煤、松动煤和关闭灵活的机构。

为了减少移架对顶煤破坏的影响，应保证快速移架，其推移机构必需排矸性能好、推移输送机拉架力大。

放顶煤支架要有利于顶煤软化、降尘、防火，因此支架选型时要考虑注水、洒水、喷雾、注氮等要求。

6液压支架控制方式有手动、液压及电液控制系统，我国多用手动控制。

为了实现综采工作面高产高效，加速推动，我国实验并推行了KS2型液压支架手动快速移架系统。

在铁法晓南煤矿实验，经测试实现单架降、移、升共历时刻10．25S。

兖州鲍店煤矿采用快速移架系统，并配置流量为200L／rain和315L／min的大流量乳化液泵，于2000年综放工作面实现年产351．37万t。

开滦钱家营煤矿采用大流量系统并提高泵的流量至200L／min，加速了移架速度，1999年3月创月产27万t的好成绩。

神华某矿引进了电液控制系统的液压支架，电液控制液压支架采用了电磁或微电机控制的先导阀、先进靠得住的压力和位移等传感器、灵活自由编程的微处置机和多：

芒线和位处置等现代新技术，因此，与传统的手动液压控制液压支架相较较，其性能上具有许多显著的长处。

总之，高产高效工作面需要选用大流量快速移架系统，有条件时应选用电液控制系统。

二按煤层条件及工作面生产能力初选采煤机

1采高、下切深度和截深

1采煤机的采高H应与煤层厚度M的转变范围相适应。

采煤机产品说明书中所说的“采高”往往是滚筒的工作高度，而不是真正的采高，考虑到底板上的浮煤和顶板下沉的影响，工作面的实际采高要减少，一般比煤层厚度小0．1～0．3m。

为保证采煤机正常工作，采煤机的采高应有较大的可调范围。

2下切深度是滚筒处于最低工作高度时，滚筒截割到工作面输送机中部槽底以下的深度，要求必然的下切深度以适应工作面调斜时割平底板，或采煤机割到输送机机头和机尾时能割掉过渡槽的三角煤。

下切深度也叫卧底量，一般取100～300mm。

3截深影响采煤机的截割功率截深大功率大，还影响采煤机与液压支架和输送机的配套尺寸。

截深的选择主要考虑煤层压酥效应，当被截割的煤体处于压酥区内时，截割功率明显下降。

越靠近煤壁，煤被压得越酥。

一般压酥深度为煤层厚度的0．4～1．0倍。

脆性煤取大值，韧性煤取小值。

当滚筒截深为煤层厚度的1／3时，截煤阻力比未被压酥煤的截割阻力小33％～50％。

为了充分利用煤层压酥效应，中厚煤层截深一般取0．5m左右。

最近几年来大功率电牵引采煤机的截深向增大方向进展，截深为0．9左右的已相当多，部份截深已达1．0m和1．2m。

加大截深的目的是为了提高生产效率，减少液压支架的移架次数。

但加大截深必然造成工作面空顶距加大，因此必需提高移架速度和牵引速度，并做到及时支护。

2煤层倾角

当倾角大于12°。

时或潮湿底板倾角为8°。

时，采煤机应有防滑办法。

采用无链牵引与制动闸的配合，能够停车制动。

一旦制动闸失灵或故障，将出现采煤机高速下滑而造成人身或设备的重大事故。

为此，在电牵引调速系统中应采用回馈制动。

在直流电牵引中可四象限运行，能实现回馈制动，电动机超速发电回馈电网，电磁力变成制动力矩，使采煤机下滑变慢，电牵引采煤性能适应的工作面倾角较大，如3LS可达30°，EDW450／1000I。

可达45°。

在交流电牵引调速系统，若采用电能消耗在电阻上的能耗制动，制动力较小，如DRl02102电牵引采煤机适应的倾角才l5°；若倾角更大需采用四象限运行方式，实现回馈制动。

为此，需在变频器中再反并联一套有源逆变电路，或采用交一交变频器，以便实现四象限运行。

制动闸的制动力距一般为最大工作力矩的2／3，能有效地控制下滑，制动也较平稳。

。

3煤层地质构造

煤层地质构造包括断层、顶底板岩性、火成岩侵入体在煤岩中的宽度、煤层中坚硬夹杂物矸石和硫化铁等、煤岩的磨蚀性、煤层的层理和节理、煤的脆性和韧性等。

对采煤机选型影响较大的是断层，大功率采煤性能强行通过落差小于lm的砂页岩、页岩断层。

采煤机的实际生产率比理论生产率低得多，专门是机械的靠得住性对生产率的影响更为突出。

采煤机的生产率主要取决于采煤机的牵引速度，生产率与牵引速度成正比。

牵引速度的快慢受到很多方面因素的影响，如液压支架移架速度、输送机的生产率等，同时还受瓦斯涌出量和通风条件的制约。

在实际选取采煤机时，应按工作面生产能力肯定采煤机牵引速度、牵引力、装机功率和滚简直径，初选采煤机。

三按照工作面生产能力和采煤参数初选刮板输送机

工作面刮板输送机生产能力的选择原则是保证采煤机采落的煤被全数运出，并留有必然备用能力。

四“三机”配套选型应考虑的问题

工作面“三机”的彼此联系尺寸与空间位置配套关系，设备性能的协调性与适应性，各设备之间的生产能力配套是“三机”配套的重点问题，其中核心设备是液压支架。

从具体配套程序来看，第一是将上述依条件及生产能力初步肯定的采煤机和刮板输送机的机型进行配套，而后再据此配套横、纵断面与支架配套。

1肯定“三机”配套最低支架结构高度依采高要求肯定“三机”配套的最低支架结构高度Hz为

HzA+C+t