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1、煤矿瓦斯抽采设计郴州启隆煤业公司廖王坪煤矿井下施工作业瓦斯抽采设计二O一六年二月郴州启隆煤业公司廖王坪煤矿井下施工作业瓦斯抽采设计第一章 矿井概况第一节 矿井概述1.1 地理位置及交通启隆煤业廖王坪煤矿位于郴州市苏仙区栖枫渡镇凉源村。矿井中心地理坐标为东经1122945，北纬255812。矿区面积1.3309km2。区内交通方便，京广铁路和107国道从井田东面约3km处通过，矿区设有简易公路与G107国道相连接，距郴州市20km。见1-2交通位置图。图12 廖王坪煤矿交通位置图1.2 地形、地貌、气象、气候矿山地貌类型为剥蚀侵蚀丘陵地貌，本井地表最高标高+213.6m，冲沟处最低标高+146.

2、2m，相对高差为67.4m，一般为1050m；地形为东高、西低，地形坡度较缓，坡角515，一般小于10。地面植被发育，覆盖率80%，多为灌木和草木植物为主，乔木零星分布，仅局部见小面积基岩出露。矿山范围内无大的地表水体，仅有一条小溪，地表山沟较多，十分有利雨水的排泄。全年气候湿润，雨量丰沛，属亚热带湿润气候，年平均降雨量1440mm，每年35月为雨季，810月为天旱少雨。年平均气温17.9，最低气温-8.3，最高气温39.8。霜冻期在11月到翌年2月，年日照1630小时。区内主导风向夏季多东南风，冬季多西北风，年平均风速为1.5m/s；最大风速为16m/s。本区地震较弱，根据国家标准GB183

3、06-2001中国地震参数区划图附录标定，该区地震动峰值加速度为0.05q，地震动反应谱特征周期0.35s，根据峰值加速度对比，该区地震基本烈度为小于度区。矿井属地温正常区，无冲击地压现象。1.3 井田境界2013年4月湖南省国土资源厅批准的郴州启隆煤业有限公司廖王坪煤矿采矿许可证C4300002011031120108949号，开采范围见表1-2： 表1-2 矿井开采范围拐点坐标一览表(1980西安坐标系)拐 点拐点坐标拐 点拐点坐标XYXY12878042.3538395639.3122877734.3538395713.3132877544.3538395497.3142878259.3

4、538395261.3152878804.3538394316.362879544.3638394101.2972879944.3638394561.382879469.3638394921.392878384.3538395481.31102878104.3538395741.31境界开采深度由+170m至-250m，开采面积为1.3309km2。第二节 地质简况2.1 矿井地层 矿井范围内除第四系（Q）外，主要出露上二叠统龙潭组（P2l）和大隆组（P2d）。现由老至新分述如下： 1、龙潭组 (P2l) ： 矿井内广泛出露，按其岩性及含煤情况可分为上下两段。全组厚560余m。下段(P2l1)

5、 ：多由泥岩、细-粉砂组成，含薄层炭质泥岩1-2层，厚290m左右。下段(P2l2) ：由中粒砂岩、细粒砂岩、岩质泥岩、泥岩及煤炭层组成，厚220280m。2、大隆组（P2d）矿井内零星出露，全组厚125m。下部：为深灰色薄层状硅质泥岩，黑色泥岩，稍含炭质，厚57m。中部：硅质层，黑色、深灰色薄层状，单层厚58m，致密、坚硬，节理发育，含黄铁矿晶粒及方解石脉，厚50m。3、第四系（Q）分布于丘陵及河溪两侧。主要为冲洪积和残坡积层：灰黄色、黄棕色黏性土、砂质黏土、碎石土及耕植土，厚15m。2.2 矿井地质构造1、构造 矿井内为单斜构造，由上二叠统龙潭组（P2l）和大隆组（P2d）组成，岩层走向北

6、西，倾向北东、倾角为60左右，属正常的单斜构造。2、断层矿井内出露的断层为唐山背正断层。断层走向接近北北西，倾向北东东、倾角为30左右，断距120m左右，为正断层。综上所述，矿区内基本构造形态为一单斜构造，区内断裂稀少，构造复杂程度属中等。2.3 矿井主采煤层及煤质 1、可采煤层特征区内主要可采煤层为煤和煤。煤：分布在含煤岩系的中下部，煤厚0.481.5m，平均厚0.98m，平均倾角30，煤层结构复杂，沿走向变化不大，沿倾向方向有厚度变化。煤层的顶板为深灰色厚层状砂岩，厚32.46m，底板为黑色薄层状泥岩，厚0.77m。煤：上距煤1145m，一般30 m左右，是本区最重要的可采煤层，煤厚0.2

7、42.55m，平均厚1.30m，平均倾角30，煤层结构简单，沿走向和倾向变化都不大。煤层的顶板一般均为泥岩、炭质泥岩或砂质泥岩，底板以砂岩、泥岩为主，部分为岩质泥岩。2.4 开采技术条件一、水文地质本矿井为丘陵地带，地形起伏不大，地面储水面积小，无大的河流，只有间歇性小溪，大气降水排泄快，地下水补给条件不良，砂质页岩胶结致密，裂隙仅限于风化带，风化带以下岩层具有隔水作用，含煤地层砂岩裂隙极弱，老窑水为矿区主要的静水储量，处理老窑水是生产井防水的主要对象。1、岩层含水特征第四系残坡积老窑水层：主要由风化碎屑、砂质粘土、砂砾等组成，本矿井未见泉水出露，其含水性弱。 大隆组硅质灰岩风化裂隙含水层：主

8、要由硅质灰岩及硅质泥岩组成，浅部硅质灰岩可见风化裂隙，并有少量泉水出露，流量为0.00890.0178公升/s，风化带以下的硅质泥岩致密坚硬，可视为隔水层，据正源墟井田在1304孔对大隆组进行抽水试验，其单位涌水量0.0000258L/s.m，含水性极其微弱，据调查水井的水位标高为133.85138.83m。龙潭组砂岩含水量：含水层位与细-中粒砂岩为主，一般砂岩胶结较好，坚硬，地面出露泉水较小，流量为0.0180.079L/s，老窑溢水点流量为0.06090.35L/s，据2401孔对煤系砂岩进行抽水，其单位流量为0.00247L/s.m，渗透系数k=0.00271m/d，为含水微量的承压孔隙

9、裂水，煤层中的泥岩和砂质泥岩为相对隔水层，水质类型为重碳酸硫酸钠钙型水-重碳氯化钾钙镁型水，PH值为5.36.7，熔解总固体为56517mg/L。 2、地下水的补给、排泄条件通过对泉水、生产矿井的涌水量观测，明显看出矿井地下水主要靠大气降水补给。本区处于温暖湿热气候区，降雨量充沛，历年总降雨量达1440mm，年降雨历时长150天左右，对地下水补给提供了丰富的水源。矿井各含水层都有自己的运动特点和排泄地段。煤系地层的泉水主要出露在山脚下沟谷中，各含水层之间一般无水力联系，唐山北断层为井田边界，在断层附近无泉水出露。3、矿坑充水的主要因素老窑积水：矿井浅部老窑开采较多，老窑停采后地表产生坍塌和大小

10、不同的裂隙，有利于大气降水进入地下，从现有生产矿井调查，老窑积水是矿井充水的主要来源。今后开采要引起重视，预防突水事故发生。地表水：主要是在雨季时，地表水沿裂隙进入地下造成矿坑充水。4、生产井矿坑涌水量矿井最大涌水量35m3/h，最小涌水量20m3/h，一般涌水量为27m3/h。综上所述，矿井地质构造简单，岩层含水性弱，矿坑涌水量不大，故水文地质条件属简单类型。二、顶底板岩性煤：其直接顶板为泥岩，致密较软，硬度34度，抗压性能差，其机械强度也不稳定，开采时易于脱落，顶板属12级。煤：其直接顶板多为砂质泥岩、泥岩，厚度变化大，不稳定，硬度34度，破碎，抗压性能差，其机械强度也不稳定，开采时易于脱

11、落，顶板属12级。、煤底板均为泥岩或砂质泥岩，很不稳定，易引起底板凸起现象，底板属22级。综上所述，本区可采煤层顶板较为破碎，对主要巷道的维护不利，但有利于大冒顶法的顺利进行。2.5 井田储量根据湖南省郴州市街洞矿区正源墟井田廖王坪煤矿资源储量核实报告矿产资源储量评审备案证明湘国土资储备字（2011）113号,截止2011年12月底矿井范围内保有资源储量88.8万吨，为122b+332+332压+333类，减去边界煤柱、柳泉渡槽保安煤柱及已采煤炭，矿井可采储量为69.78万吨。矿井扩界至-250m标高后，矿井保有储量为161.7万吨。第三节 矿井安全避险六大系统3.1 矿井安全监测系统地面安全

12、监控中心站配备了2台重庆煤炭研究所生产的KJ-70N型安全监控主机，接口与电脑显屏打印机相联，一台为工作状态，一台为备份状态，运行状态较好。主机通过传输接口、传输电缆与井上下各分站、控制子系统，并通过交换机联接矿井信息管理网络，实现安全生产信息在本矿井的共享以及远程的安全管理。井下各分站分别置于瓦斯抽放钻场、斜井底主石门、中央水泵房、井下主要运输大巷、回风大巷、采区主要硐室等处共3个分站。在掘进和回采工作面设置了KG9001B型、KG9701A型高低浓度甲烷传感器26个，在斜井及运输大巷设置风速传感器，在矿井总回风巷的测风站设置风速传感器和甲烷传感器，主要通风机的风硐设置压力传感器，主要通风机

13、、局部通风机、排水泵设置设备开停传感器，主要风门设置风门开关传感器，被控设备开关的负荷侧设置馈电状态传感器，来监测矿井瓦斯浓度、风速、压力、设备开停、风门开关、设备馈电状态。3.2 人员安全监测系统矿井配备了KJ128A型矿用人员定位系统，该系统主要包括：井上中心控制计算机系统、验卡系统、考勤系统、便携式甲烷检测仪、便携式读卡器、打印机等；井下矿用本安型读卡分站、矿用本安型无线收发器、射频定位器、标识卡系统传输通道等部分。3.3 井下紧急避险在0m、-20m水平车场进风侧内设置了一避灾硐室，硐室按作业区域最大班人数每人1.0m2计算，即16m2；自救器按最大班人数1.2倍配备，配备20个自救器

14、；配备一台电话机与地面联系；配备压风自救风管，风管龙头10个；配备施救水管，水龙头5个，并在硐室墙上设置一个卸压阀。3.4 压风自救地面安装了LG-10.5/8G型和VF-6/7型空压机各1台，1台工作，1台备用,供井下采掘工作面及避灾硐室用风，以达到“三条生命线”的要求。其输送管路为1084mm无缝钢管联接压风机送达工作面，掘进使用YTP-26G型用风钻机打眼。3.5 供水施救矿井在地面设有高位水池，水源来自于栖枫渡自来水厂。安装753mm无缝钢管沿主斜井至井下 0m、-20m水平车场，采用502mm无缝钢管分配给各工作面。3.6 通讯联络系统矿井生产调度安装了1台KTHO型24门数字程控电

15、话交换机，井下主要硐室和工作面安装了KTH8本安型电话分机。地面绞车房、机房装设了按键电话分机，矿井形成了较完善的生产调度通讯网络；地面办公室对外有程控电话，矿领导均有手机，负责对上级及外单位的联系。第四节 矿井机电运输、排水系统4.1 机电运输1、矿井供电系统矿井主供电源来自西凤渡镇35/10 KV变电站。供电架空线规格LGJ-70mm2，供电距离6KM，10KV“T”接至矿变电所。备用电源为一台300GF，0.4KV,300KW型柴油发电机组, 当主供电源出现故障时，由备用电源向一、二级负荷供电。矿地面建有一个10KV变电站，地面现有变压器3台，分别向井上、下供电。矿井供电系统采用地面与井

16、下分开供电方式。地面供电：使用1台S9-315/10/0.4型变压器供地面主通风机、提升机、压风机等电气设备及照明用电，中性点接地；使用一台GF300KW柴油发电机组，作为主通风机和空压机备用电源。井下供电：井下供电采用380V低压下井，2台向井下供电的变压器设置在地面，其中1台S9-100/10/0.4型变压器专供井下局扇用电，1台S9-200/10/0.4型变压器和1台SG-100/0.4/0.4型隔离变压器（300KW柴油发电机组发电），担负排水泵、探水钻机、采煤工作面刮板运输机、电煤钻和掘进工作面少量电气设备供电，井下供电电压采用0.4/0.133kv，中性点不接地系统。下井电缆选用1

17、趟MY-1 350+116mm2电缆、1趟MY-1 335+110mm2电缆和1趟MY-1 316+16mm2电缆（供局扇用电）沿主斜井至-20m水平配电所；井下配电网馈电线中， 安装有KBZ-200型及KBD-200型馈电开关，对井下系统进行控制，通过QBZ30200型真空隔爆启动器至各用电负荷，电机等均装设综合保护装置，具备过负荷、短路、缺相、漏电闭锁、欠压保护。2、运输提升 主斜井采用单钩串车提升，绞车型号为JTP-1.61.2,电机功率为130KW；提升容器为MF0.75-6型侧翻式矿车，运输轨道22kg/m，提升钢丝绳为20NAT67+FC1670ZS GB/T8918型钢丝绳，主斜

18、井一次串车提升量为4辆煤车或3辆矸石车，矿车型号为MF0.75-6型。主斜井人车选用了XRC8-6/6型。现为全能井。大巷运输：-20m水平运输大巷，运输轨道15kg/m。4.2 矿井排水系统该矿井水文地质条件属简单类型，-20m正常涌水量27m3/h，最大涌水量35m3/h。矿井采用一级排水方式，即矿井水从-20m水平主斜井地面。矿井排水主要指标见下表。矿井排水设备、设施主要指标一览表排水地点水泵型号电机型号功率KW电压V流量m3/h扬程m管路水仓容量（m3）涌水量m3/h（mm）长度（m）最大正常-20mD46-505 (3台)YB2-250M-2553804625010842105003

19、527第五节 矿井开拓与开采5.1 矿井开拓系统矿井斜井开拓，设有主斜井、风井，2个井筒，主斜井落底至-20m水平，为全能井，担负矿井提升、升降人员、进风、管线敷设及安全出口等任务；风井担负矿井回风任务，同时作为矿井安全出口，形成开拓生产系统。矿井水平及采区布置情况: 矿井现生产水平为-20m水平，总回风水平+25m，-20m水平采用上山开采方式。现正布置21采区。煤层为局部可采煤层，煤层为矿井主采煤层且具有突出危险性。采区内开采顺序由上往下开采，优先开采煤层作为上解放层开采，待煤层瓦斯卸压后再开采煤层。工作面为后退式回采，同一采区同区段煤工作面与煤工作面前后错距大于60m。根据煤层赋存情况，

20、和煤层相隔1154m，一般30m左右。为减少底板巷的掘进工程量，和煤联合布置。采区所有底板巷均布置在煤底下中至细粒长石英砂岩中，该岩层与煤底相隔一般15m，厚度一般20m。 5.2采煤方法及回采工艺：廖王坪煤矿初步设计为根据煤层赋存条件和开采技术特点，矿井采用走向短壁式采煤法；爆破落煤，人工攉煤，搪瓷溜槽自溜或刮板输送机运煤，全部垮落法管理顶板，电煤钻选用MSZ-1.2湿式电煤钻，矿车进采区的运输方式。-20m水平运输大巷采用人力推车。工作面支护采用DW20-30/100型单体液压支柱配HDJA-800型铰接梁支护，切顶线处支柱挂挡矸帘；为防止单体滑倒，单体须进行联锁；工作面支柱采用“见五回二

21、”控顶，排距0.8m，柱距0.8m，一梁一柱，垂直工作面设置，最大控顶距3.2m，最小控顶距1.6m，放顶步距1.6m。煤层采煤时要破顶，破顶后保持工作面高度在1.2m以上，保持断面一般在3.36m2，破顶的岩石放到采空区。作业形式采用“两采一准”，即两班生产、一班准备、日进两排支柱；工作面放顶采用以回柱器为主、回柱绞车为辅。第六节 矿井通风及瓦斯6.1 矿井通风矿井采用中央并列式通风系统，机械抽出式通风方式。主斜井为进风井，风井为回风井。矿井通风路线：新风主斜井 -20m水平井底车场 -20m中央石门 2151运输顺槽 2151工作面 2151工作面回风巷回风上山0m回风大巷风井地面。矿井地

22、面风井安装两台主通风机，其中一台运转，一台备用，其型号和技术特征见表6-1： 风井主备抽风机技术特征参数表 表6-1 特征风机风井型号功率(KW)电压(V)风量(m3/min)静压(pa)风井主扇FBCZ-6-15B453802520900170910备扇FBCZ-6-15B453802520900170910 掘进工作面采用YBT-52，11KW型局扇压入式供风。局扇采用三专供电，部分未实行瓦斯风电闭锁；矿井总进风量实测1320m3/min,总回风量1475m3/min。矿井回采工作面采用“U”型通风，目前，矿井回采工作面实际配风量为12001500m3/min，煤巷掘进工作面配风量为400

23、m3/min。6.2 矿井瓦斯根据湘煤安监2013163号文，鉴定结果，矿井相对瓦斯涌出量为36.00m3/t，相对二氧化碳涌出量为7.2m3/t。上年度矿井绝对瓦斯涌出量为0.92m3/min，相对瓦斯涌出量为44.16m3/t，属煤与瓦斯突出矿井。煤尘无爆炸危险，该矿井开采煤层为不易自燃煤层。第二章 瓦斯抽采矿井工业场地内附近设有抽放泵房，安设有高负压和低负压两套瓦斯抽采系统。安装了高负压2BEC-42型瓦斯抽采泵2台，配套YB400S2-4矿用防爆电动机，功率为185kW；安设有低负压2BEC-42型瓦斯抽采泵2台，配套YB450S1-4矿用防爆电动机，功率为250kW。高、低负压瓦斯抽

24、放主管从辅助工业场地沿回风斜井敷设到12区段回风石门与回风斜井连接处。井下安设有高、低负压瓦斯抽采主管各为一趟，材质为螺旋焊管；高负压抽采主管规格为4786，支管管径规格为3256；低负压抽采主管规格为4786，支管采用规格为4786，材质为聚酯纤维复合管。高、低负压抽采系统支管均从回风斜井各区段片口与主管连接。抽采系统主管有计量、防爆、防回火及避雷等安全装置；抽采钻场支管及单孔安设有测流装置。两套抽放系统自2009年9月运行以来，运行稳定，各项参数均能满足矿井需要。第二节 瓦斯抽放方法一、瓦斯抽放方法选择原则抽放瓦斯是减少矿井和采区瓦斯涌出量的有效途径。瓦斯抽采方法分为采前抽放、采中抽放及采

25、后抽放三种。我国煤矿的瓦斯抽采方式大致可以分为以下六类：（1）开采层瓦斯抽放；（2）邻近层瓦斯抽放；（3）采空区瓦斯抽放；（4）围岩瓦斯抽放；（5）综合瓦斯抽放；（6）地面瓦斯抽放。其中综合瓦斯抽放方式是前四类方式中两种或两种以上方式的综合使用。选择瓦斯抽放方式，遵循如下原则：1、应适合煤层赋存状况、开采巷道布置、地质条件和开采技术条件；2、应根据瓦斯来源及涌出构成进行，应尽可能采用综合抽采瓦斯方法，以提高抽采瓦斯效果；3、应有利于减少井巷工程量，实现抽采巷道与开采巷道的结合；4、应有利于抽采巷道的布置与维护；5、应有利于提高瓦斯抽采效果，降低抽采成本；6、应有利于钻场、钻孔的施工、抽采系统管

26、网敷设，有利于增加抽采钻孔的瓦斯抽采时间；7、选择先进的打钻设备，且根据设备的性能，合理确定抽采巷的层位；8、合理安排抽采钻孔的钻孔间距，尽可能缩短矿井首采面抽采时间；9、尽可能避免抽采巷道施工时误穿煤层，发生煤与瓦斯突出事故。二、瓦斯抽放方法选择1、矿井目前开拓开采情况 目前矿井仅开采了1151、1152采煤工作面，2151采煤工作面正在布置中。2161、2252、2262回采工作面还未布置。 22采区内首先开采5煤层，再开采6煤层。 2、瓦斯抽放方法 该矿井6煤具有突出危险性，本着保证抽采效果的原则，设计推荐采用底板抽采瓦斯方法，同时辅以本煤层及采空区抽采的综合抽采措施来解决瓦斯问题。 1

27、)底板抽采 结合煤层赋存情况，设计将底板瓦斯抽采巷道设置于距6煤层底板法线距离约12m处的岩层中，设集中钻场进行抽放(底板抽采钻孔布置见图1、2)。图1 底板瓦斯抽放巷抽放 2、本层抽采 采用本层抽采主要是配合底板抽采巷道的钻孔布置，提高对煤层预抽及卸压抽采的效果。在煤巷掘进过程中，也可根据情况对煤层进行本层抽采解决局部瓦斯过高的问题，特别是在开切眼掘进前，可在开切眼左右两帮15m范围内，从采煤工作面运输巷向上布置顺层钻孔进行抽放，作为掘进前的区域性防突措施，达到消除突出危险的目的。在回采工作面的顺槽掘进及工作面准备期间在运输顺槽内向上打顺层，顺层钻孔深控制在90m左右（采煤工作面斜长50m，

28、钻孔终孔位置距工作面回风巷10m左右），顺层钻孔间距控制在5m左右，有地质构造、煤层变厚等异常情况的局部地点，根据掘进和施工钻孔过程中的动力现象适当加密（本层抽放钻孔布置见下图）。3、采空区埋管抽放瓦斯采空区瓦斯涌出量较大，采取采空区埋（留）管抽放的方式，要求在管道内安设CO传感器进行监测，CO超限必须立即停止抽放，查明原因并处理好后方可继续抽放瓦斯。对开采煤层的采空区进行抽采是降低回采期间工作面瓦斯影响的一个较实际的办法。在回采工作面推过底板抽放钻孔后，继续对采空区瓦斯进行抽采，减少采空区及邻近层向采场涌出的瓦斯。抽采时，经常监测抽放管道内的一氧化碳浓度，发现有自然发火征兆时，及时进行处理。

29、采空区埋管瓦斯抽放方法及埋管布置参数详见下图。留管抽放安装示意图4、石门揭煤区域煤层瓦斯预抽石门掘进时，在揭煤工作面距煤层的最小法向距离7m以前实施（在构造破坏带应适当加大距离）。钻孔的最小控制范围是：石门揭煤处巷道轮廓线外12m，同时还应保证控制范围的外边缘到巷道轮廓线（包括预计前方揭煤段巷道的轮廓线）的最小距离不小于5m，且当钻孔不能一次穿透煤层全厚时，应保持煤孔最小超前距15m。下一次的排放钻孔参数(直径、间距、孔数)与第一次相同（其瓦斯抽放方法及钻孔布置参数详见图）石门（井巷）抽放钻孔布置P测压孔 1-28抽放钻孔4、煤巷掘进预抽瓦斯煤巷掘进预抽分为两种，一是巷道开口前或钻场预抽效果达

30、不到时，直接先在开口位置或迎头布置钻孔并封孔接管进行预抽；二是为了不影响掘进，在煤巷掘进工作面后方5-10m处的巷道两帮各施工一个钻场,钻场的规格应根据巷帮瓦斯抽放钻孔布置的要求、选用钻机的外型尺寸及钻杆长度而定,根据矿井的具体情况，每组钻场在煤巷两侧相交错布置。巷道同一帮相邻两组钻场之间的间距为40m。其瓦斯抽放方法及钻孔布置参数详见图。煤巷掘进工作面先抽后掘抽放钻场和钻孔布置图（四）抽放巷道的选择采用采空区埋管抽放时，在工作面回风巷设置瓦斯抽放管道；工作面顺层预抽时，在工作面运输顺槽铺设抽放管；工作面穿层预抽时，在煤层底板瓦斯抽放巷中布置抽放管。主管铺设地点：地面瓦斯抽放泵房回风斜井回风上山回风下山回风石门；支管铺设地点：由主管采掘工作面。（五）抽放瓦斯效果预计矿井的勘探报告中没有煤层透气性系数等参数，也没有相关的基础资料，预计通过瓦斯抽放后煤层瓦斯含量能降至8 m3/t以下，能达到一定消突效果，同时结合低负压抽放采空区瓦斯，使采面瓦斯涌出量降至风排瓦斯的通风能力要求，确保矿井安全生产。第三节 抽放钻孔施工工艺一、钻孔施工设备的选择1钻机选择矿井现有二台ZYY-150型钻机，该钻机具有操作简单、体积小、重量轻、搬运方便、传动效率高等优点。钻机采用机液传动形式，主要由动力头、变速箱、绞车、制动闸、底架、