大倾角综采工作面设备选型.docx
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1、 Selection of large dip angle fully-mechanized face equipment 摘 要说明书主要针对鹤岗峻德矿大倾角厚煤层综采工作面进行设备选型的探讨。该工作面长度160m,煤层平均厚度11m,倾角3540,年产量35.1万吨,日产2100吨,“四六”工作制,三班生产,一班检修,每天净提升时间为16小时。依据该工作面地质情况和煤层赋存条件并结合近年来实际生产经验,工作面煤层倾角平均为37,煤层平均厚度为11m,变化在812m之间,该工作面适合采用单一走向长壁采煤,多水平分层开采,全部顶板垮落法管理顶板,进刀方式采用单向割煤,由上向下割煤方式。作面“三
2、机”是指采煤机、液压支架、刮板输送机,是整个矿井生产系统的核心,各设备间的合理配套是设备发挥最大的生产潜能的必须条件,这关系到整个矿井能否实现高产高效安全生产。该说明书涵盖了工作面采煤机、液压支架、刮板输送机的选型以及配套合理性分析。关键词:综采工作面;采煤机;液压支架;刮板输送机;合理配套ABSTRACTManuals aimed primarily at He gang in Jun de mine high inclined fully mechanized face in thick coal seam with discussion on equipment selection. L
3、ength in the face 160m, the average thickness of coal seam 11M, angle 3540, annual output of 35.1 million tons, Nissan 2100 Tons of 46 work system, three-shift production, maintenance, net time for every day 16 Hours. Based on the geology and preservative conditions of coal seam face and combined wi
4、th actual experience in production in recent years, working face coal seam dip angle an average of 37, average thickness of coal seam 11M, 812m between the suitable for single working face in longwall mining, Horizontal slicing, all roof caving law of roof, entry by one-way coal cutting, cutting coa
5、l from top to bottom. Three refers to coal mining, hydraulic, scraper conveyor, are the core of the whole mine production system, reasonable matching between the various devices are conditions necessary to maximize the productive potential of equipment, whether this relates to the whole mine realize
6、 high production and high efficiency in production.This specification covers the face coal winning machine, hydraulic, selection and matching analysis of rationality of scraper conveyor.Keywords: Fully mechanized working face; The coal mining machine; Hydraulic support; Scraper conveyor; Supporting目
7、 录1 矿井概况11.1地理交通概况11.2水文地质条件11.3矿井技术条件11.4煤层及开采条件2 1.4.1地质构造及特征2 1.4.2煤层顶底板情况31.5矿井主要灾害因素及安全条件32采煤方法42.1采煤方法42.2割煤方法52.3回采方式52.4工作面顶板控制技术72.5工作面底板控制技术83采煤机的选型93.1采煤机选型原则93.2采煤机的基本参数的选取113.4采煤机的稳定性和防滑措施154.刮板输送机选型174.1刮板输送机的选型原则174.2刮板输送机的输送能力验算184.3刮板输送机运行阻力的计算184.4刮板链强度验算214.5输送机防滑措施215.液压支架选型235.1
8、液压支架的选型原则235.2液压支架型号的确定235.3液压支架的验算246“三机”配套合理性分析276.1“三机”配套几何关系276.2“三机”性能配套296.3“三机”生产能力配套296.4“三机”寿命配套30参考文献31结 束 语32致 谢331 矿井概况1.1地理交通概况峻德煤矿地处黑龙江省鹤岗市。为鹤岗煤田最南部的一个井田。坐标为:东经1301440,北纬471150。井田位于兴安煤矿的南部,于兴安煤矿接壤。煤矿全区走向长5.6km,宽3.6km,面积20.16。煤矿地形属于丘陵地形,煤矿井田的地势东高西洼,洼地面积占三分之二左右,中部原受鹤立河的侵蚀地势较低洼。矿区交通十分便利,鹤
9、岗市至佳木斯和双鸭山的鹤大公路位于矿区西部,公路条件较好,均是白色的二,三级水泥路面;东部也有哈萝公路最后与鹤大公路相连;有专门的铁路与至鹤岗的国有铁路在集配站接轨。1.2水文地质条件鹤岗煤田处于小兴安岭山地与松花江下游合江平原之间的丘陵区,峻德井田位于丘陵区最南端。井田大部分处于鹤立河河谷区,地下水的静储量,动储量都较大。峻德矿水文地质条件复杂,本区地层无完整的隔水层。矿井涌水量大,采掘工程受水害威胁,防治水工程量大,难度大,经济技术效果差。水质类型为重碳酸钙钠型。1.3矿井技术条件矿井平均年产量35.1,最高月产量6.3;平均工效6.73t/工,最高月工10.429t/工。矿井经济技术指标
10、如表(1-1)。表1-1 矿井经济技术指标序号项目名称单位指标备注1矿井设计生产能力年产量万吨/a35.1日产量t11702矿井服务年限a6121层煤服务年限a12.38表1-1 矿井经济技术指标(续)3矿井设计工作制度年工作天数d300日工作班数班44储量矿井剩余可采储量Mt93.1821煤剩余可采储量Mt38.125煤层可采煤层数层9可采煤层总厚度m51.37厚度累积煤层倾角3540煤的容重t/m31.46煤层平均厚度m116井田范围走向长度km5.426倾斜宽度km3.584井田面积km219.4477开拓方式立井多水平,分区段开拓1.4煤层及开采条件1.4.1地质构造及特征矿井煤层总厚
11、度为51.37米,平均厚度为11米。煤层厚度总趋势为由北向南增厚,煤层层间距由南向北变厚。峻德井田褶皱简单,煤系地层走向呈北北东,向东倾斜的单斜构造。倾角3040,一般37沿局部有波状起伏。区内地质构造复杂,断层多呈张性和张扭性断裂,属旋扭构造体系。全区已编号的断层计79条,其中有39条落差大于30米,35条落差15-30米,5条小于15米,其大部分布在矿井中部和矿井南翼,给开采带来不同程度的影响。采区划分境界大部分以本区构造作为基准,所以造成本矿自然区段划分繁多。本区顶板以粗、细砂岩为主,层节理发育,较易发生冒落现象。本井田内的所有可开采煤层都集中在石头河子组地层中,矿井在该组内共有2层可采
12、煤层层,表(1-2)将各煤层的厚度、结构、煤容重和煤层顶底板情况等加以详细的说明。表1-2 可采煤层特征表层次煤厚(m)层平均距(m)稳定性顶板底板最小最大平均171.6015.979.57110较稳定细砂岩粉砂岩211.706.793.86稳定粉砂岩细砂岩1.4.2煤层顶底板情况煤层倾角平均为37,变化在3540之间;煤层平均厚度为11m,变化在8m12m之间;煤层结构简单,煤质中硬,伪顶为厚100400mm的煤岩互层,直接顶为厚2.7m的粉砂岩,基本顶为15m的中砂岩,底板为厚900mm的粉砂岩。顶板分类属类,基本顶来压明显,直接顶中等稳定。1.5矿井主要灾害因素及安全条件根据钻孔所得煤样
13、和周围矿井实际生产调查分析,本矿绝对瓦斯涌出量64.8,相对瓦斯涌出量12.3,为高瓦斯矿井。根据煤尘爆炸性鉴定实验数据,两煤层都存在爆炸性。煤层自燃发火期17号煤层为9个月,21号煤层为18个月。17、21号煤层的自燃倾向性为类。2采煤方法根据矿井的现场考察和调研,收集了一些对于开采有关的技术资料,如该矿区地质构造、煤系地层、水文特征、瓦斯、煤层及煤质、剩余地质储量、地压、发火期等,也详细的了解了改煤矿的开拓方式、通风方式和通风方、提升运输方式和能力法、回采工艺、采煤方法、井巷支护方式等,为本次设计提供了前提条件。该矿地质构造较为复杂,煤层平均厚度约11m,煤层平均倾角37,矿区内有数个褶曲
14、和断层,属于大倾角难采厚煤层。根据目前开采技术现状并结合该矿煤层赋存特,确定开采方法遵循以下几个原则:(1) 适应煤层厚度变化的要求;(2) 适应煤层倾角变化的要求;(3) 适应矿井提升运输方式和提升能力的要求;(4) 适应矿井副井提升和辅助运输的要求;(5) 改变现在落后采掘方法的要求;(6) 提高煤炭回采率,达到规范的要求;(7) 提高煤炭机械化开采程度、降低劳动强度和提高工效;(8) 提高矿井安全可靠程度的要求;(9) 具有可操作性的要求。本采区内煤层的平均走向长度为4250m,倾向长度1170m左右,采区下部车场布置在开采水平-300标高处,该采区除边界断层外无其他明显的地质构造,采区
15、内的煤层为高瓦斯、低涌水量煤层。2.1采煤方法根据本采区实际的自然地质情况,确定采煤方法选用单一走向长壁采煤法,配合多水平分层开采。水平分层是大倾角厚煤层较常用的一种采煤方法。水平分层采煤法的实质是:以水平界面把煤层分成若干分层,在每个分层内布置一个工作面回采,其中采煤工作面垂直于煤层走向布置,推进方向沿煤层走向。结合峻德矿的实际情况,把煤层分为4层,每层2.5m左右。进行分层开采时,从上到下依次开采。开采每层时,当移架时,随即在此层底板铺设金属网,当开采下一层时,上一层铺设的金属网即为下一层的伪顶,依次类推,完成厚煤层的开采。所以铺设金属网是分层采煤的关键。2.2割煤方法当煤层最大倾角30、
16、平均倾角600mm)时,必须及时拉超前架超前管理顶板,即移架在割煤之前进行;3)移架时,支架工严格按操作规程操作,保证支架初撑力达到要求。2.特殊时期顶板控制方法1)来压及停采前的顶板控制因初次(周期)来压、巷道支护变形破坏等原因,工作面两巷超前出口压力显现大时,超前支护必须做到一梁两单体支柱,杜绝单梁单柱及铰接梁不铰接现象,风机巷超前支护长度不少于30m。2)过断层及顶板破碎带顶板控制(1)工作面过断层、褶曲构造带必须坚持“控制采高、少留顶煤”的原则;(2)工作面过走向和斜交断层、褶曲构造带时,要根据断层落差等产状要素和煤层起伏变化情况调整回采层位,并将工作面调匀;(3)要根据工作面破岩程度
17、控制采高,当工作面全岩、或煤层变薄同时破顶破底时,应将采高降低到2.62.8m;(4)若顶底板岩石坚硬,采煤机截割困难,应采用爆破破岩,并视现场情况制定专项安全技术措施严格执行;(5)必须及时带压超前擦顶移架支护顶板,支架要平顺过渡,不得忽高忽低,防止脱开;(6)移架时必须坚持一步三调,确保相邻支架保持错差不大于顶梁侧护板高度的2/3,不挤不咬不倒的良好状态;(7)工作面托三角顶煤开采,有出现超前严重片帮、冒顶危险时,应超前架棚以保证顶板管理安全;(8)必须确保工作面运输系统、液压系统、排水系统和供电系统的完好可靠,保证工作的正常安全回采;(9)过落差1.5m的断层时,另行编写针对性的专项安全
18、技术措施并严格执行。2.5工作面底板控制技术大倾角煤层开采后不仅引起工作面顶板岩层的移动和破坏,也将导致底板岩层沿工作面倾斜方向向下滑移。底板的这种滑移使大部分支架失去了理想的支撑基础,降低了支护体系刚度,增强了支架失稳破坏的趋势。影响底板破坏的因素主要有煤层倾角、支架与底板岩层间的摩擦因数等。l)煤层倾角。由于工作面煤层倾角大,增强了底板失稳、滑移、破坏的趋势。2) 底板摩擦因数。底板摩擦因数越大,支架需要的抗滑力就会越小。为提高底板摩擦因数,现场可采取以下措施:采煤机割煤后应及时清理工作面浮煤,避免因浮煤引起底板与支架底座之间摩擦因数的减小;及时处理顶板淋水,并定期检查支架乳化液管路及各部
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