综采工作面三机配套选型.docx

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综采工作面三机配套选型

利民煤焦有限责任公司煤矿

Ⅱ0116采区工作面设备选型

说

明

书

利民煤焦有限责任公司

二〇一二年六月八日

利民煤焦有限责任公司煤矿

Ⅱ0116采区工作面设备选型说明书

编制单位：

生产技术部

编制时间：

2012年6月8日

编制人：

生产部部长：

总工程师：

副总经理：

总经理：

董事长：

一、矿井基本情况：

利民煤焦有限责任公司煤矿（简称利民煤矿）位于自治区鄂尔多斯市鄂托克旗境，卓子山煤田棋盘井矿区东南部。

矿井井田面积7.986km2，资源储量11168万吨，可采储量6212万吨，全矿井主采煤层两层9#和16#，平均可采厚度分别为2.96m、5.16m。

煤层埋藏深度160m～400m，顶底板岩石的稳固性为中等～较好，煤层均为向西南倾斜的单斜构造，倾角5°～10°，平均7°；煤类为JM、1/3JM及FM。

矿井水文地质类型是复杂型矿井；矿井属于斯矿井；煤尘具有爆炸性，爆炸指数为26～37%；各煤层均具有自燃倾向性，自燃等级为二级。

二、采区概况：

Ⅱ0116采区位于利民煤矿井田西北部，东至井田东部边界，西至F27断层保护煤柱，南至工业广场保护煤柱，北至井田北部边界。

采区煤层上限标高为1145米，下限标高920米，地面标高为1353～1408米。

全区属高原侵蚀性丘陵地貌，新生界广泛分布，基岩零星出露，为荒漠～半荒漠地区，植被稀疏，采区走向长300米～1700米，倾斜长230～2230米，面积2km2。

据现有资料，Ⅱ0116采区基本为一向SWW倾斜的单斜构造。

地层倾角平缓，一般倾角为5～10°，采区南部受F27正断层及其派生断层的影响，煤层倾角略有增大。

本区没有陷落柱，岩浆侵入体及古河床冲刷现象。

矿井煤层位于石炭系上统组上部第一岩段（C2t2-1）下部，煤层自然厚度4.46～11.60m，平均6.37m；可采厚度3.34～8.67m，平均5.16m。

煤层厚度有一定的变化。

煤层自然厚度变异系数为24%。

煤层结构复杂，含夹矸1～8层，一般3～4层，煤层为结构复杂、层位稳定、对比可靠、全区发育且可采的较稳定煤层。

三、采煤方法：

根据本采区地质条件、煤层赋存、采区系统和上下层关系，本采区采煤方法选定为“单一走向长壁后退式”一次采全高综合机械化采煤方法，全部垮落法管理采空区顶板，机采最大高度为6.1米。

四、回采工作面布置及主要参数

工作面布置：

一次采全高综合机械化回采工作面采用两巷布置，即一条为运输巷兼作为进风、行人巷，沿16#煤层底板布置，另一条为辅运巷兼作为回风巷，沿16#煤层顶板板布置。

主要参数：

根据16#煤层的走向，倾斜长度及《采矿工程设计手册》的有关规定，采区的巷道布置方案比较，确定工作面倾斜长度为240米，工作面平均走向长度为1100米。

工作面采高：

16号煤层自然厚度4.46-8.05m，平均6.15m；可采厚度4.06-6.8m，平均5.16m，根据煤层厚度及液压支架结构高度，开采高度围确定为4.3～6.1m，工作面的平均采高为5.2m。

工作面推进度：

综采工作面采煤机有效截深为0.8m，则其循环进度为0.8m。

采煤机开机率为K=0.70，工作面长度为L=240m，进刀长度为L=45m，工作面日循环数为3个。

工作面年推进度：

3×0.8×330×0.70≈550m。

工作面生产能力按下式计算：

A=L·M·C·S·γ·10-6

式中：

A——工作面生产能力，Mt/a；

L——工作面机采长度，取240m；

M——工作面平均机采高度，取5.20m；

S——工作面年推进度，取550m；

γ——16号煤视密度，1.54t/m3

C1——工作面机采采出率，取93%；

则：

A=5.20×1.54×240×0.93×550×10-6=0.98（Mt/a）

五、工作面设备选型

1、采煤机选型：

采煤机平均割煤速度为：

V＝[（L1—L2）×N]÷（3·T1K×60一N×T2）式中：

Ⅴ——采煤机平均割煤速度，m/s；

L1——工作面长度m，取240m；

L2——采煤机开缺口长度m，取45m；

N——采煤机日进刀数，取3刀；

T1——每班工作时间h，取6小时；

T2——采煤机开缺口时间min，取30min；

K——采煤机组开机率，开机率取70%；

代入上式得：

V＝[（240－45）×5]÷（3×6×70%×60－3×30）=1.46m/min

考虑到工作面产量不均衡性，采煤机的实际牵引速度应达到2～6m/min，空载时，要求其速度不小于8m/min，以减少辅助工作时间，采煤机平均割煤速度取2.0m/min。

采煤机理论生产率为：

Q＝60H·B·V·r·C＝60×5.2×0.8×2.0×1.54×0.93=714.9t/h，取715t/h。

式中：

Q——采煤机理论生产率，t/h；

H——采厚，采煤机采5.2m；

B——截深，0.8m；

r——煤层容重t/m3，16煤层容重1.54t/m3；

C——工作面回采率，取93%。

采煤机装机功率：

P=Q·Hw式中：

P—装机功率，kW；

Q—采煤机生产率，t/h；

Hw—比能耗，一般取0.6～0.8kW·h/t。

则：

P=715×0.8

=572kW

根据以上计算结果和目前国厚煤层综采大采高工作面配备的国产采煤机的使用情况，以及本矿井实际情况，便于矿井生产管理，设计选用MG750/1910-GWD交流电牵引采煤机，并配有破碎装置。

其主要技术参数如下：

MG750/1910-GWD型采煤机技术参数表

项目

参数

项目

参数

项目

参数

采高围（m）

3.2～6.1

滚筒截深（mm）

0.8

牵引速度（m/min）

0～11.5～23

装机功率（kW）

1910

滚筒直径（m）

3.2

牵引力（kN）

1000～5000

煤层倾角（°）

≤25

灭尘方式

外喷雾

供电电压（V）

3300

整机重量（t）

133

最大不可拆卸重量

≤20

最大不可拆卸尺寸

3840×2250×1100

2、刮板输送机选型

工作面刮板输送机选型需满足三个方面要求：

一是运输能力与采煤机生产能力相适应，原则上必须大于采煤机的小时生产能力；二是刮板运输机的外型尺寸与采煤机的牵引和行走装置相匹配，三是运输机长度与工作面长度相适应。

工作面刮板运输机应具有的运输能力按下式计算：

Qq=60·B·H·Vc·γ·Kc·Kh·Kv·Ky·C

=60×0.8×5.2×2.0×1.54×1.35×1×1.05×1.3×93%

=1317t/h

式中：

Qq——工作面刮板输送机能力，t/h；

B——采煤机截深，0.8m

H——采高，采煤机采5.2m

Vc——采煤机平均割煤速度，取2m/min

γ——煤的容重，16煤层容重1.54t/m3

Kc——采煤机割煤速度不均匀系数，取1.35

Kh——采煤机割煤高度不均匀系数，取1

Kv——采煤机与刮板输送机同向运动修正系数，取1.05

Ky——考虑运输方向及倾向系数，取1.3

C——工作面回采率，93%。

按照输送机应满足采煤机的生产能力，选用SGZ1000/1050型刮板输送机，其技术参数如下。

SGZ1000/1050型刮板输送机技术参数表

项目

参数

项目

参数

输送量（t）

2000

链条规格（mm）

Φ42×146

装机功率（kW）

1050

链速（m/s）

1.1

供电电压（V）

3300

中部槽规格（mm）

1750×1000（宽）

3、液压支架选型

、支架高度的确定：

煤层开采厚度4.3～6.1m

支架最大结构高度:

Hmax=Mmax+S1

=6100+200

=6300

支架最低结构高度:

Hmin=Mmin+S2

=4300-900

=3400

支架伸缩比：

Ks=Hmax/Hmin

=6300/3400

=1.85

Mmax、Mmin为煤层最大、最低采高mm；S1考虑伪顶冒落的最大高度，大采高支架取200～400mm；S2考虑周期来压时的下沉量、移架时支架的下降量和顶梁上、底板下的浮矸之和，大采高支架取500～900。

通过以上计算，选择28/63架型高度，支架伸缩比为2.25，大于需要的1.8伸缩比，能够满足生产需要。

、支架支护阻力计算：

液压支架的工作阻力是支架设计中最基本的参数，支架所有结构的强度都由此决定。

根据本矿井的煤层地质条件，按倍数岩重法（估算法）计算液压支架的工作阻力，公式如下：

P＝n·9.8·S·γ·M·cosα

式中：

P——液压支架的工作阻力，kN；

n——岩重倍数，按中等稳定以下顶板考虑，一般为6～8，设计取8；

S——支架支护的顶板面积，9.8m2（支架宽度1.75m，控顶距5.6m）；

γ——顶板岩层的容重，取2.4t/m3。

M——截割高度，取6.1m；

α——煤层倾角，按8°计算。

液压支架工作阻力为：

P＝8×9.8×9.8×2.4×6.1×cos8°

＝11139kN

液压支架支护效率按0.95考虑，则支架工作阻力为11725kN。

即液压支架的工作阻力应不低于11725kN。

支架选择：

液压支架是回采工作面生产主要设备之一，支架的选择直接关系到工作面的安全生产和高产高效的实现，支架的选择必须符合下列条件：

稳定性好，可靠性高，故障率低，寿命长。

支撑高度围大，采煤高度较高，不小于6.0m。

电液控制，移架速度10～14s/架。

应用电液控制技术，采用先进的控制器、压力传感器、位移传感器、电液控制阀和可编程的微处理技术，使液压支架实现自动移架、自动推溜等。

支护强度不小于1.0MPa，工作阻力不小于11725kN。

根据以上原则及计算结果，设计选用ZY12000/28/63型掩护式液压支架（140架），其支护强度1.1MPa，工作阻力12000kN。

ZY12000/28/63型液压支架参数

项目

参数

项目

参数

支架型式：

两柱掩护式

支护强度（MPa）

1.13～1.16

支架高度（mm）

2800～6300

中心距（mm）

1750

初撑力（kN）

7916（Po=31.5MPa）

泵站压力（MPa）

31.5

工作阻力（kN）

12000（P=47.7MPa）

控制方式

电液控制

4、工作面辅助设备选型：

、工作面机选型：

考虑我国目前高产高效工作面的实际情况及煤机械制造水平，对工作面的破碎机SZZ1000/375型机，技术参数如下：

SZZ1000/375型机技术参数表

项目

参数

项目

参数

输送量（t）

2500

链速（m/s）

1.6

装机功率（kW）

375

链破断力（kN）

1450

供电电压（V）

3300

出厂长度（m）

40

、乳化液泵站和喷雾泵站

乳化液泵站选用BRW400/31.5型，由三台乳化液泵和两个乳化液箱组成，每台泵工作压力31.5Mpa，泵站流量400L/min，功率3×250kW。

喷雾泵站选用BPW400/16型，功率2×160kW，由二台喷雾泵和一个水箱组成，每台泵工作压力16MPa，泵站流量400L/min。

、顺槽胶带输送机：

选用已有的DSJ120/120/2×250型可伸缩带式输送机1台，电动机功率为500kW、运输能力为1200t/h、带宽1200mm。