我国综采工作面中刮板输送机的问题与改进.doc

远程与继续教育学院 本科毕业论文 设计 题目 我国综采工作面中刮板输送机的问题与改进 学习中心 内蒙古学习中心 学 号 姓 名 专 业 指导教师 2015 年 月 日 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 1 本科毕本科毕业论文 设计 指导教师指导意见表业论文 设计 指导教师指导意见表 学生姓名学生姓名 学号学号 专业专业 毕业设计 论文 题目毕业设计 论文 题目 刮板输送机的检修与维护 指导教师意见指导教师意见 请对论文的学术水平做出简要评述 包括选题意义 文献资料的掌握 所 用资料 实验结果和计算数据的可靠性 写作规范和逻辑性 文献引用的规范性等 还须明确 指出论文中存在的问题和不足之处 指导教师指导教师结论结论 合格 不合格 指导教师指导教师 姓名姓名 所在单位所在单位指导时指导时间间 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院 本科毕业设计 论文 评阅教师评阅意见表本科毕业设计 论文 评阅教师评阅意见表 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 2 学生姓名学生姓名 艾继峰 学号学号 090F67131042 专业专业 采矿工程 毕业设计 论文 题目毕业设计 论文 题目 羊市塔一矿新井初步设计 评阅意见 评阅意见 请对论文的学术水平做出简要评述 包括选题意义 文献资料的掌握 所用资料 实验结果和计算数据的可靠性 写作规范和逻辑性 文献引用的规范性等 还须明确指出论文 中存在的问题和不足之处 1 设计主要为纯文字描述 缺乏相应的图纸资料 2 附件并没有见到 3 参考文献格式不规范 4 文中表格缺乏表号 5 各级标题的字体字号不规范 修改意见 修改意见 针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见 评阅成绩合格 并可不用修 改直接参加答辩的不必填此意见 1 补充相应的图纸资料 2 补充附件 3 修改参考文献格式 4 补充表号 5 修改各级标题的字体字号 毕业设计 论文 评阅成绩毕业设计 论文 评阅成绩 百分制 百分制 61 评阅结论 评阅结论 修改后答辩 同意答辩 不同意答辩 修改后答辩 评阅人姓名评阅人姓名路世伟所在单位所在单位中国地质大学评阅时间评阅时间2015 4 论文原创性声明论文原创性声明 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 3 本人郑重声明 本人所呈交的本科毕业论文 我国综采工作面中刮板输送机的问 题与改进 是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果 论文中引用他 人的文献 资料均已明确注出 论文中的结论和结果为本人独立完成 不包含他人成 果及使用过的材料 对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意 本人所呈交的本科毕业论文没有违反学术道德和学术规范 没有侵权行为 并愿 意承担由此而产生的法律责任和法律后果 论文作者 签字 日期 2015 年 03 月 25 日 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 0 摘摘 要要 综采工作面上的刮板传输机由于长时间满负荷运行 环境恶劣 使用不当 检修 不到位等各种因素 经常会发生输送电机故障 直接会影响到安全生产使用功能 另 我国综采工作面刮板输送机在世界设备的总体水平上较为落后 在设计水平 生产制 作工艺及性能和结构等方面的差异 导致我国工作面刮板输送机存在装机功率小 输 送能力低 运输距离短 一些关键核心配件均不及进口的质量好 生产加工工艺手段 落后 关键工艺的加工设备均需从国外引进 刮板输送机的试验和检测设备能力不足 后续的数据分析和处理工作落后 总体说明我国刮板输送机总体水平仍比较低 导致 在实际的工矿现场使用中出现较多的故障问题 矿井下采煤工作面设备工况多变 且环境恶劣 刮板传输机与其他配套设备使用 过程中 其动力系统 机头机尾部 承载系统将会出现不同程度的故障 常见故障有 动力系统故障 刮板传输机的动力系统作为整体机械设备的驱动及传动装置 其 一般性常见的运行故障包括减速故障 液力偶合器故障及电机故障 机头机尾部故障 刮板传输机的机头机尾部作为整机的驱动和回链装置 其一般 性常见故障包括机头架故障和链轮组件故障 承载系统故障 承载系统作为刮板传输机的传动和承载装置 其一般性常见的故 障包括机头轴掉链 中部槽底槽掉链 拉翻机尾 卡链 断链等故障 其他常见故障 其他一般性故障发生在除核心设备以外的其他设备辅助配件上 如托架 电缆槽等 常见故障有托架变形严重或破损 电线槽故障的 我国的综采工作面刮板传输机随着国际先进技术的交流发展趋势 在高产 高效 自动化方向必将产生巨大的变更 今后我国的刮板传输机必将向着大型化 高耐久性 高可靠性 智能自动化 标准化和规范化方向发展 通过专业人员的不断维修经验积 累以及不断技术改进 在将来的刮板传输机使用中将会逐渐减少目前存在的问题 实 现智能自动化 关键词 关键词 1 刮板传输机 2 动力系统故障 3 机头机尾部故障 4 承载系统 故障 5 智能自动化 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 1 目目 录录 一 综采工作面中的刮板传输机介绍 4 一 刮板传输机的工作原理及应用 4 二 刮板传输机的结构 6 二 我国综采工作面中刮板传输机存在问题的分析 8 一 井田境界及储量 8 二 建设规模 12 三 井田开拓 15 四 井下运输 16 三 动力系统故障及改进措施 20 一 采区布置 20 二 采煤方法 20 三 巷道掘进 24 四 井巷工程量及建井工期 25 五 矿井移交生产时三个煤量及可采期 27 四 机头机尾部故障及改进措施 30 一 概 况 30 二 矿井通风 30 三 矿井防灭火 34 四 灾害预防及安全措施 35 五 承载系统故障及改进措施 37 一 提升设备 37 二 通风设备 38 三 排水设备 39 四 压缩空气设备 40 五 制氮设备 41 六 其他常见故障及改进措施 42 七 刮板输送机的优化改进建议 45 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 2 一 地面生产系统 45 二 地面运输 46 三 工业场地总平面布置 46 四 供配电 47 五 智能化系统 51 六 给水排水 51 七 采暖及供热 53 八 地面建筑 56 八 环境保护及综合利用 59 一 矿山地质环境报告 59 二 环境保护 60 三 水土保持 62 四 土地复垦 63 五 综合利用 63 九 技术经济 65 一 概算投资 65 二 劳动定员及劳动生产率 66 三 原煤生产成本 66 四 技术经济分析与评价 67 五 矿井设计主要技术经济指标 69 十 结 论 72 致 谢 73 参考文献 74 附 录 75 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 3 1 综采工作面中的刮板传输机介绍 1 1 刮板传输机的原理及应用 用刮板链牵引 在槽内运送散料的输送机叫刮板输送机 刮板输送机可用于水平 运输 亦可用于倾斜运输 在当前采煤工作面内 刮板输送机的作用不仅是运送煤和 物料 而且还是采煤机的运行轨道 因此它成为现代化采煤工艺中不可缺少的主要设 备 刮板输送机的工作原理是 将敞开的溜槽 作为煤炭 矸石或物料等的承受件 将刮板固定在链条上 组成刮板链 作为牵引构件 当机头传动部启动后 带动机 头轴上的链轮旋转 使刮板链循环运行带动物料沿着溜槽移动 直至到机头部卸载 刮板链绕过链轮作无级闭合循环运行 完成物料的输送 1 2 刮板传输机的结构 刮板输送机的类型很多 各组成部件的型式和布置方式也各不同 但其主要结构 和基本组成部分是相同的 由机头架 机身 机尾部和辅助设备四部分组成 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 4 1 2 1 机头部是运输机的传动装置 包括机头架 电动机 液力联轴器 减速器 机 头主轴和链轮组件等 作用是电动机通过联轴器 减速器 机头主轴和导链轮 带动 刮板在溜槽内运行 进行输送动作 1 2 2 机身是输送机的传输部分 由溜槽和刮板链组成 溜槽是输送机机身的主体 是荷载和刮板链的支撑和导向部件 由由钢板焊接压制成型 分为中部标准溜槽 调 节溜槽和连接溜槽 刮板链由链环和刮板组成 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 5 1 2 3 机尾部由机尾架 机尾轴 紧链装置 导链轮或机尾滚筒组成 导链轮用来改 变刮板链方向 紧链装置用来调节刮板链松紧 1 2 4 辅助装置包括紧链器 溜槽液压千斤顶和防滑装置等 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 6 2 刮板传输机动力系统问题及改进措施 我国综采工作面中刮板传输机的动力系统作为整体机械设备的驱动及传动装置 其一般性常见的运行故障包括电机故障 液力偶合器故障及减速器故障 2 1 刮板传输机电机故障 主要表现为电机发热严重 电机不能正常启动或者启动后缓停 电机声响常出现 异常 电机烧毁 引起电机故障的主要原因 采煤工作面弯曲严重 启动过于频繁 接线头不牢固 电机本体和输出轴联接不同心 轴承损坏或缺油 径向散热片中以及 风扇进风口堆积煤粉导致散热状况差 严重过载 且使用中维护不当 电机供电系统 的电压过低 接触器或线路出现故障 2 1 1 电机发热 原因分析 电机风扇吸入口和散热片不清洁 电机散热状况不好 超负荷运转时间太 长 轴承缺油或损坏 电动机输出轴连接不同心 或地脚螺栓松动 振动大 机头不 稳 启动过于频繁 启动电流大 熔丝 片 选用过大 电动机长时间在启动电流下 工作 2 1 2 电机起动不起来或起动之后又立即缓慢停下来 原因分析 负荷太大 运行部件有严重卡阻 采煤工作面不直 凸凹严重 供电电压 太低 变压器容量不足 启动电压降太大 开关工作不正常 机头 机尾电动机间的 延时太长 造成单机拖动 电动机本身的故障 2 1 3 电机声音不正常 原因分析 单相运转 接线头不良 负荷太重 轴承损坏 片帮 冒顶等将输送机压 死 2 2 刮板传输机液力偶合器故障 液力偶合器故障主要表现液力偶合器打滑 液力偶合器发热 液力偶合器易熔保护 塞熔化喷油及液力偶合器漏油 引起液力偶合器故障的主要原因 易熔塞配方不正确 或已用其它塞体取代 密封元器件破损 壳体具有裂纹 油塞产生松动 保护罩和通 气孔中有煤粉 或工作液太少导致滑差过大 严重过载导致辅助腔液体不能流入工作 腔内 2 2 1 液力偶合器打滑 原因分析 液力偶合器充油量不足 溜槽内堆煤过多 刮板链被卡住 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 7 2 2 2 液力偶合器发热 原因分析 联接罩通风孔不畅通 充油量不足 过载启动 正 反向频繁启动 2 2 3 液力偶合器易熔保护塞熔化喷油 原因分析 输送机运转不平稳或刮板链被卡住 输送机长时间过载运转 2 2 4 液力偶合器漏油 原因分析 注油塞和热保护塞松动 密封圈及垫圈损坏 2 3 刮板传输机减速器故障 减速器故障主要表现 减速器轴锥齿轮轮齿被打掉 轴承整体随轴锥齿轮一同转 动 轴承间隙大引起晃动 减速器机壳与轴承接触面有不规则的磨损伤痕 产生减速器故 障的主要原因 注油不及时 油脂使用不当 混入煤尘和水导致失去润滑作用 联轴 节配合间隙不好 键 销磨损引起松动 齿轮更换后复位不正 2 3 1 减速器外壳过热 原因分析 减速器中的注油量过多或过小 润滑油使用过久 轴承损坏或串轴 减速 器内部不清洁 2 3 2 减速器声音不正常 原金属等杂物 轴承游隙过大 2 3 3 减速器油温过高 原因分析 润滑油不合格或润滑油不干净 润滑油过多 冷却不良 散热不好 2 3 4 减速器漏油 原因分析 密封圈损坏 减速器箱体合面不严 各轴承盖螺栓拧的不紧 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 8 3 刮板传输机机头机尾部故障及改进措施 我国综采工作面中刮板传输机的机头机尾部作为整机的驱动和回链装置 其一般 性常见故障包括机头架故障和链轮组件故障 机头架故障分析 主要表现为以下两个方面 易发生底链掉道 底板被拉坏 产 生机头架故障的主要原因 严重超负荷运行 变形超限 钢板质量和焊接质量差 且 未采取加固措施 工作面底板条件不稳定 链轮组件故障分析 主要表现为以下几个方面 链轮 连环失效 链轮轴损坏 拨链器故障 半滚筒故障 产生链轮组件故障的主要原因 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 9 内蒙古自治区国土资源厅于 2006 年 11 月 21 日颁发采矿许可证 证号 1500000620697 采矿权人为内蒙古汇能煤电集团羊市塔煤炭有限责任公司 矿山名称 为内蒙古汇能煤电集团羊市塔煤炭有限责任公司一矿 有效期限自 2006 年 11 月至 2015 年 11 月 有效期 9 年 开采标高为 1250m 1108m 生产规模 120 万 t 年 井田 范围由 18 个拐点坐标圈定 各拐点坐标见表 井田南北最宽约 4 165km 东西最长约 5 579km 面积 14 4701km2 表一 井田范围拐点坐标表 北京 54 直角坐标北京 54 直角坐标 拐点 编号 XY 拐点 编号 XY 1 4351487 0037468359 00 10 4348700 0037472150 00 2 4351949 1037468730 40 11 4349050 0037473200 00 3 4351944 80 37469808 60 12 4349156 0037473200 00 4 4352870 0037469812 00 13 4349154 0037473752 00 5 4352863 0037471609 00 14 4349092 0037473872 00 6 4350550 0037471600 00 15 4348400 0037473950 00 7 4350545 0037473038 00 16 4348110 0037472370 00 8 4350480 0037473038 00 17 4348975 0037471180 00 9 4349700 0037471500 00 18 4348328 0037468347 00 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 10 2 矿井资源 储量 1 参与储量计算的煤层及范围 该井田地质报告参与储量计算的煤层有三层 即5 1 5 2 6 2中煤层 5 1 5 2煤层在沟谷两侧均有露头 资源储量计算范围为井田边界 可采边界及煤层露头 所 圈定的范围 6 2中煤层在井田内没有露头 储量计算范围为井田边界 煤矿边界与煤 层可采边界所圈定的范围 2 储量计算和参数的确定 井田煤层的形态呈层状展布 产状接近水平 煤层倾角1 3 左右 选择地质块 段进行储量计算 储量计算的公式为 Q s m d 1 式中 Q 煤炭地质储量 t m 块段内煤层平均厚度 m s 地质块段面积 m2 d 煤层平均视密度值 t m3 5 1层煤层容重为1 32t m3 5 2层煤层容重为1 31 t m3 6 2中煤层容重为 1 32 t m3 井田内煤层以不粘煤为主 按照现行规范计算储量的工业指标 能利用储量最低 可至厚度0 80m 最高可采灰分40 最高硫分3 最低发热量17 0MJ kg 3 矿井地质资源量 矿井含可采和局部可采煤层 3 层 根据内蒙古自治区煤田地质局 153 地质队 2006 年 9 月编制的 内蒙古自治区东胜煤田羊市塔一矿勘探报告 报告核实资源储量估 算共获得探明的经济基础储量 121b 3668 万 t 控制的经济基础储量 122b 929 万 t 推断的内蕴经济资源储量 333 4250 万 t 总资源储量 8847 万 t 其中 省界 内资源储量 8513 万 t 省界外资源储量 334 万 t 4 矿井工业资源储量 根据 煤炭工业矿井设计规范 有关规定 矿井工业资源储量计算时 对推断的 矿井地质资源储量 333 可信度系数取 0 7 0 9 鉴于矿井地质构造简单 煤层赋存 稳定 设计取可信度系数为 0 8 故矿井工业资源储量为 121b 122b 333 0 8 3668 929 4250 0 8 7997 万 t 其中省界内工业资源储量 7696 8 万 t 省界外工业资源储量 300 2 万 t 5 矿井设计利用资源储量 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 11 根据地质报告 本设计拟不考虑开发5 1和5 2号煤层 即不将5 1 5 2号煤储量 纳入设计范围 其理由如下 煤层赋存不稳定 5 1煤层总体较薄 可采厚度仅为0 80 1 68m 平均1 23m 地质报告所纳入资 源量全部为推断的资源量 333 属赋存不稳定煤层 钻孔6 2 6 3 4 6揭露5 1煤 厚度0 7m 钻孔4 3揭露5 1煤厚度0 6m 钻孔3 4揭露5 1煤厚度0 4m 并且上述5个钻 孔均位于井田中部 加上滔革占沟周边5 1煤层露头部分不可采 5 1煤层赋存块段极不 规则 不利于布置机械化采煤工作面 5 2煤层局部赋存 可采煤层为6 08km2 仅占全区面积的42 煤层赋存总量较小 推断的内蕴经济资源量 333 652万t 煤层较薄 煤层可采厚度0 80 1 07m 平均 0 86m 进行开拓时 全部为半煤岩巷道 工程量太大 经综合考虑 开采上述薄 局部可采煤层既不经济 亦无法实现机械化开采 未 列入设计利用资源储量 扣除5 1和5 2号煤储量 矿井剩余工业资源储量为5933万t 其中省界内5712万 t 省界外221万t 设计利用资源储量为矿井工业资源储量减去设计计算的防水煤柱 井田境界煤柱 地面建构筑物煤柱等永久煤柱损失量后的资源量 经计算矿井设计利用资源储量为 5622 万 t 其中省界内 5436 5 万 t 省界外 185 5 万 t 6 设计可采储量 设计利用资源储量减去工业场地煤柱 主要井巷煤柱的煤量后乘以采区回采率后 的储量为设计可采储量 可采储量为 3984 9 万 t 其中省界内 3845 8 万 t 省界外 139 1 万 t 7 安全煤柱及各类煤柱留设 本矿井除井田边界煤柱 工业场地 井筒和巷道及断层保护煤柱外 地表无大的 建筑物和其它构筑物 因此设计仅考虑留设上述保护煤柱 井田边界煤柱 井田浅部边界由于没有火烧区范围的资料 设计暂按20m留设煤 柱 其它处边界煤柱也按20m留设 井田开发时若可确定火烧区对本井田开采煤层影响 范围 浅部边界煤柱可根据实际情况留设 井筒及工业场地保护煤柱留设时 按一级保护留设 保护带宽20m 冲积层段 移动角 45 基岩段上山移动角 73 下山移动角 73 0 6 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 12 井巷保护煤柱 服务年限长的永久巷道沿煤层布置时 两侧各留设30m煤柱 穿 层巷道按岩层移动角留设煤柱 此煤柱考虑矿井结束的时进行回收 不计入永久煤柱 井田范围内分布村庄均在山不拉沟 滔革占沟及河床 多数零星分布 地面村庄 按搬迁考虑 不再留设保护煤柱 不导水断层保护煤柱按20m构造煤柱留设 导水断层保护煤柱按防水煤柱留设 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 14 二 建设规模 1 井筒及工业场地位置选择 综合分析井上下诸因素 井筒及工业场地位置受到以下因素制约 井田丘陵地形 西高东低 井田内有两条大的冲沟 井位受井田内冲沟最低侵蚀面和最高洪水位影响 井田勘探程度和储量中心 设计在选择井口及工业场地位置时主要对以下诸方面进行 研究 因地表为丘陵山地 沟谷纵横 可供工业场地选择的区域主要有山不拉沟和滔革 占沟两侧的坡地 该地坡度较陡且狭长 工业场地 地面装车站布置和挖填方工程 是 影响井位选择的重要因素 本区丘陵地貌 地形复杂 井位选择在一定程度上取决于矿井对外运输公路布置 的难易程度 因整个井田煤层埋藏较浅 冲沟发育 个别区域有煤层露头 为减少井巷该工程 量 减少投资 尽量把井口布置在煤层露头区 井筒尽量靠近首采区 首采区要位于储量级别高 构造简单 开采条件好的区域 采区接替 厚薄煤层搭配比较合理 为矿井长期稳定生产创造条件 据此分析 设计对井口 工业场地位置及大巷开拓方式选择在多方案比选基础上 经筛选提出两个方案 方案 井口位于ZS404孔南侧 滔革占沟西侧 地表标高1208m 地形相对平坦 井口位于冲沟北侧 6 2中煤层埋深80m 方案 井口位于ZS402孔东侧 滔革占沟北侧 地表标高1200m 地形相对平坦 井口位于冲沟北侧 6 2中煤层埋深70m 方案主要优点为 1 井口虽然位于井田南部边界 但从整个井田来看井口在勘探程度较高的首 采区附近 2 井口在侵蚀基准线以上不受冲沟洪水威胁 地形对工业场地布置影响不大 3 便于主采煤层布置 加大了综采推采长度 减少了搬家倒面的次数 充分 发挥综合机械化效能 4 首采区煤层厚度大 勘探程度高 采区及回采工作面布置方便 接替容易 井筒见煤后即可布置综采工作面 井巷工程量少 开拓煤量大 5 工业场地远离村庄 减少搬迁费用及对村庄干扰 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 15 6 该方案煤层埋藏比较浅 井筒及开拓工程量较少 主要缺点 1 工业场地和办公场之间有一冲沟 其间联系不便 该处地形局部坡度较大 对工业场地布置有一定影响 2 后期开拓巷道较长 后期通风负压较大 但都是煤巷掘进 经济比较影响 较小 方案主要优点为 1 后期开拓巷道较短 后期通风负压较小 但开拓巷道均为煤巷 经济影响 较小 2 距水源地较近 可节省供水基建费用 主要缺点 1 井口虽然比较平坦 也基本不受洪水威胁 但该井位位于井田边界与冲沟 之间 受工业场地占地面积影响 2 首采面在F2断层向东延伸方向上煤层埋藏地质条件较差 矿井后期大巷可 能涉及断层较为不利 3 扳申图沟村在矿井初期需考虑搬迁 增加矿井初期费用 经以上分析比较 设计认为 方案具有井位适中 首采区勘探程度较高 煤层厚 度较大 外运方便 井下回采工作面推采长度大 采区可布置方便 回旋余地大等优 点 故设计推荐 方案 表二 井位方案特征表 单位 方案 方案 主井ZS404 孔以南 500ZS402 孔以东 572 副井ZS404 孔以南 300ZS402 孔以东 643 井 口 位 置风井 m ZS404 孔以南 480ZS302 孔西南 255 地表标高 m12081210 水平标高 m11321145 主井 390 12783 4 3 副井 838 6726 5 4 5 井筒 长度 倾角 风井 m 度 230 2542 90 井底车场层位6 2中煤顶6 2中煤顶 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 16 主井装载方式水平以上水平以上 井筒穿过新生界地层厚度 m 约 50约 50 井筒方位角度 7184 2 井筒个数的确定 矿井设计生产能力120万t a 主斜井为适应井下综合机械化连续运输 装备胶带 运输机 副斜井运输根据当地条件及习惯采用无轨胶轮车运输 依据矿井井型 风量及井筒装备水平 设计确定矿井初期布置四个井筒 即主井 副井 进风井及回风井 其主要理由如下 设主 副二个井筒时 副井进风 主井回风 胶带机井巷密闭困难 漏风率高 有效风量低 通风电力费用高 另外设两个井筒时 主井为胶带机运输巷 最高风速 不能超过6m s 最适宜风速应为4m s左右 根据矿井风量计算 其断面应为20m2以上 断面过大 掘进费用高 投资大 在井田北部边界设回风井 增加回风井可多头施工 缩短了主要矛盾线长度 减 少工期近6个月 增设回风井后 矿井为中央分列式通风 回采工作面为 U 式通风 便于生产期间通风管理 预防煤层自燃发火 安全性高 根据本矿地质条件矿井辅助运输多采用汽车运输 若设一条辅助运输斜井 则应 在井下及井筒中增设错车道或错车场 这也相应增加了井巷工程量 运输量及安全程 度大为降低 若设1条大断面巷道 汽车可以相向行驶 则巷道断面在25m2以上 本矿 井顶底板岩性较软 巷道支护及长期稳定将有一定困难 3 风井井位的选择 矿井采取分列式通风 风井位于井田北部边界 可缩短通风线路 减少通风阻力 有利于矿井预防煤层自燃发火 由于地形原因 本井田内无合适井位可选 在本公司 二矿东部边界与本矿井交界处有一冲沟适合布置回风井 虽然占用二矿井田 但两井 田同属一个公司 又有合适地形及井位 故回风井选择设在ZS104钻孔南侧 4 水平标高确定 本井田煤层倾角较缓 仅1 3 设计所述水平标高系指井底车场处标高 根据 井田开拓方式及井口位置及煤层赋存情况 矿井设一个水平开采 即6 2中煤层开采水 平标高 1132m 5 主要巷道布置 根据开拓部署 矿井沿煤层布置主要大巷 6 2中煤层主要大巷布置三条 均沿 煤层底板布置 靠近井田边界煤柱布置胶带运输机大巷 便于布置回采工作面 向外 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 17 侧依次布置辅助运输大巷和进风大巷 大巷间距35m 进风大巷在井田侧留有30m保护 煤柱 6 地表塌陷及村庄搬迁 井田地形为丘陵山区 地形较为复杂 仅有武家坡村和板申图沟内几户人家 人 员和村庄稀少 因煤层埋藏较浅 矿井开采后会造成地表沉陷 从地面和其附着物来 看不会对环境造成大的影响 涉及到的居民住户考虑适当变迁 三 井田开拓 1 井田地形及煤层赋存条件对井田开拓的影响因素 井田范围为一不规则形 总体来讲为东西长 南北窄 走向东东北 为一长条形 东西最长约5 579km 南北最长约4 165km 区内地形为丘陵山地 冲沟发育 局部地形 较高 地表由东向西逐渐增高 井下煤层赋存为由东向西埋深逐渐加大 主要可采煤层 6 2中煤层赋存厚度由东向西有逐渐加厚的趋势 对目前钻孔布置研究 井田中部布孔较多 勘探程度较高 可靠程度较高 煤层 厚度大 赋存稳定 首采区应布置于此 纵观全井田 有两条冲沟穿过井田 适合修路 且此处煤层埋藏浅 适合寻找井 位 2 外部条件对井田开采的影响因素 井田主要对外公路从井田东部通过 109国道在井田西北62km处 西北部21km可 达准格尔 东胜铁路 供水水源在井田东北部约2km处 在滔革占沟内设35kV 变电站为 矿井供电 3 井田开拓方式 本初步设计在确定矿井开拓方式和开拓系统时 全面分析并考虑了本井田具体条 件和以下特点 第四系冲积层较薄 厚度为0 36 33m 平均17 96m 由灰黄色 浅黄色 棕黄 色黄土与残坡积砂土 风积砂 冲洪积砂砾石组成 均呈松散状态 第四系冲积层含 水层厚度为1 21 3 78m 地下水位埋深2 72m 4 15m 水井涌水量 Q 0 016 0 083L s 该含水层主要补给水源为大气降水 水量少 富水性较弱 煤层埋藏浅 埋藏深度27 274m 在最浅处为滔革占沟东入口处 井田海拔标高 1330 60 1147 50m 地形复杂 起伏变化大 切割强烈 北 部的山不拉沟 最低侵蚀基准面标高1147 50m 南部的滔革占沟 最低侵蚀基准面标高 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 18 1153 30m 煤层赋存较平缓 仅1 3 井田内断层较少 发现断层3条 构造简单 针对以上特点 确定矿井主要开拓原则为 采用斜井开拓方式 鉴于本区虽然煤层埋深较浅 冲积层薄 但不具备平硐开 采条件 斜井开拓较立井开拓投资省 管理方便 辅助运输选择范围大 故尽量采用 斜井开拓 副斜井尽可能坡度小 便于汽车运输 井口尽量选择煤层埋藏较浅 标高较低 又不受最高洪水位威胁的区域 以减少井筒工程量和开凿费用 力求尽早出煤 早见 效 井下巷道尽量沿煤层布置 多做煤巷 少做岩巷 以节省投资 缩短建井工期 综上所述 确定井田采用斜井大巷开拓方式 四 井下运输 1 运输方式的选择 煤炭运输方式 矿井主采煤层为中厚煤层 煤层条件简单 适合机械化开采 而 且煤层埋藏比较浅 考虑到综采工作面机械化 连续化程度比较高 主运距离比较短 设计采用胶带运输机运输 辅助运输方式 在比选辅助运输方式时曾考虑有轨运输和无轨运输两种方式 根 据井上下条件 若采用有轨运输 地面及井下运输系统复杂 管理不便 无轨运输在 当地使用比较普遍 主要是煤层埋藏较浅 井筒倾角小 胶轮车可以直接进入采区 方便易行 设计推荐辅助运输方式为无轨胶轮运输 胶带运输机大巷 沿煤层底板布置 净断面10 08m2 布置有胶带运输机 消防洒 水管路 通讯及信号电缆等 一般采用锚喷支护 巷道坡度为1 3 辅助运输大巷 沿煤层底板布置 净断面13 76m2 主要运行无轨胶轮车 布置有 消防及洒水管路 动力 通讯及信号电缆等 一般采用锚喷支护 巷道坡度为1 3 进风大巷 沿煤层底板布置 净断面13 76m2 主要运行无轨胶轮车 布置有消防 及洒水管路 动力 通讯及信号电缆等 一般采用锚喷支护 巷道坡度为1 3 回风大巷 沿煤层底板布置 净断面12 68m2 布置有消防及洒水管路等 一般采 用锚喷支护 巷道坡度为1 2 2 辅助运输 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 19 辅助运输设备选型 本矿井瓦斯含量小 涌水量小 煤层赋存比较浅 使用无轨胶轮车运输比较合适 其主要优点如下 1 无需铺设轨道 不仅缩短工期 工业广场更加简洁 2 设备 材料 矸石等可不转载 直接运送到指定地点 3 适应综合机械化采煤的特点 4 系统管理简单 辅助运输人员数量较少 人工费成本大大降低 根据矿井的辅助运输要求 通过对我国目前生产无轨胶轮车的现状进行调研 设 备选型如下 1 选择 WrC20 2J 型井下防爆运人胶轮车 运送人员等 2 选择 WqC3J 型单排自卸式胶轮车 运送材料 矸石 设备等 3 支架等大件运输采用 1 台 WC40Y 型支架运载车 无轨胶轮车配备数量 1 胶轮车台班运输能力 A A 60GTK1K2 t 60 3 6 0 9 0 8 25 31 104t 台班 其中 G 无轨胶轮车载重 G 3t T 每班作业时间 T 6h K1 无轨胶轮车载重利用系数 K1 0 9 K2 无轨胶轮车工作时间利用系数 K2 0 8 t 无轨胶轮车往返一次所需时间 t 25min 其中取装车时间 1 5min 行 驶时间 22min 卸车时间 1min 停车调车时间 2 5min 2 胶轮车台数 n CQK4 AK3 1 1 27 24 1 5 31 104 0 7 2 06 台 其中 C 运输不均衡系数 C 1 1 Q 每个掘进工作面每台班运输量 Q 掘进断面 容重 每班进尺 13 76 1 32 1 5 27 24 t 班 K3 无轨胶轮车出车率 K3 0 7 K4 无轨胶轮车备用系数 K4 1 5 取每个掘进工作面 n 2 台即可满足使用要求 其它地点的胶轮车按矿井实际生产 需求配备 详见表 表三 无轨胶轮车配备数量表 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 20 单位 台 序 号 设备型号掘进工作面采煤工作面其他备用合计 1WqC3J 型单排自卸式胶轮车41128 2WqC2J 型双排平板式胶轮车22 3WrC20 2J 型运人胶轮车22 4WC40Y 型支架搬运车11 5总计435113 3 运输大巷胶带运输机 胶带运输机大巷皮带选型设计如下 原始数据 倾角0 2 长度931m 输送物料原煤 煤的松散容重950kg m3 提升高度5m 运量120 万 t a 输送机主要参数的确定 运量确定 根据运输顺槽运输设备要求 大巷皮带输送运输能力取 Q 1300t h 根据运量要求 确定主斜井胶带输送机的带速为 V 2 5m s 带宽 B 1200mm 输送能力 Q 3 6Svk 3 6 0 182 2 5 1 1000 1638 00t h 能满足输送能力的要求 胶带输送机选型计算 初选胶带机 胶带输送机主要技术参数初选为 运量 Q 1300t h 机长 L 1000m 带速 V 2 5m s 带宽 B 1200mm 带强 ST1250 圆周驱动力 Fu 根据初选的胶带机主要参数 圆周驱动力 Fu 暂不考虑附加阻力 Fu CfLg qRO qRU 2qB qG cos qGHg 1 09 0 03 1000 9 81 20 8 6 7 2 30 4 144 44 1 144 44 5 9 81 78822 16N 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 21 其中 C 考虑到附加阻力后引入的系数 C 1 09 f 模拟摩擦系数 f 0 03 qRO 承载分支托辊每米长旋转部分质量 qRO 20 8kg m qRU 回程分支托辊每米长旋转部分质量 qRU 6 7kg m qB 每米长输送带的质量 qB 30 4kg m qG 每米长输送物料的质量 qG Q 3 6v 144 44kg m 电动机功率 N 传动滚筒轴所需功率 PA Fuv 1000 197 06kW 电动机功率 N PA 0 78 252 64kW 电动机采用 2 台 YB355S3 4 220kW 1485r min 输送带张力计算 限制输送带下垂度的最小张力 承载分支 Fmin 25728 36N max 0 8 ah gqqa GB 回程分支 Fmin 11183 40N max 8ah gqa Bu 输送带工作时不打滑需保持的最小张力 F2min 63921 82N 1 1 max e FU 其中 围包角 按 200 滚筒与皮带间的摩擦系数 取 0 3 胶带最大张力 F1max F2min Fu 142 74kN 输送带安全系数 输送带安全系数 n B F1max 1200 1250 142 74 103 10 5 满足要求 选型计算结果 带宽 B 1200mm 带速 v 2 5m s 带强 1250 N mm 运输能力 Q 1300t h 机长 Lh 1000m 倾角 0 2 提升高度 H 5m 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 22 电动机 YB355S 4 2 220kW 1485r min 减速器 B3SH11 速比为 31 5 制动器 BYWZ5 500 121 制动力矩 1120 2240 自动张紧装置 ZYL 01 130 变频启动装置 2 套 三三 井下开采井下开采 一 采区布置 1 采区划分 采区划分 本井田6 2中煤层东西两翼分布不一 设计对采区接续关系 煤层开采 条件等诸因素分析后 将6 2中煤层划为5个采区 盘区 2 开采顺序 采区为前进式 区内为后退式 煤层开采按采区编号顺序开采 6 2中煤层一采 区 能按时达产 创造较好效益 及时回收资金 所以先期开采6 2中煤层一采区 二 采煤方法 1 采煤方法选择 本井田设计可采煤层为 6 2 煤层 本煤层全区赋存 属全区可采和基本全区可采 的稳定煤层 为主要开采煤层 该煤层可采厚度 2 24 4 15m 平均 3 36m 由北向南煤层逐渐增厚 该煤层结构 较简单 含夹矸 0 1 层 顶底板 6 2 中煤层顶板岩性以砂质泥岩与细粒砂岩为主 夹粗粒砂岩 粉砂岩及 泥岩 底板岩性主要为砂质泥岩与泥岩 6 2 中煤层顶底板岩石主要为深灰色砂质泥岩 次为灰白色粉砂岩 细粒砂岩及深 灰色泥岩 根据 ZS302 ZS304 号钻孔岩石物理 力学性试验成果 岩石的含水率 0 15 7 25 吸水率 3 43 7 58 部分砂质泥岩遇水崩解破坏 抗压强度吸水状态 5 82 24 9MPa 自然状态 7 07 48 5MPa 普氏系数 0 72 4 95 软化系数 0 35 0 95 抗拉强度 0 41 2 87MPa 抗剪强度 1 7 48 1MPa 由试验结果可知 绝大多数岩石的抗压强度较低 砂泥岩类遇水后软化 甚至崩 解破坏 个别钙质填隙的砂岩抗压强度较高 因此 煤层顶底板岩石以软弱岩石为主 个别为半坚硬岩石 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 23 地质 水文地质条件及其他开采技术条件 井田构造西南部比较平缓 东北 北部为向东北 北倾斜的单斜构造 东南部为 向西北倾斜的单斜构造 倾角 1 3 沿走向发育有宽缓的波状起伏 井田东北部以 及西部发育有 F1 F2 F3 三条正断层 断距均在 43m 以下 破碎带宽 1m 左右 充填 物多为断层泥 井田内没有岩浆岩的侵入活动 井田水文地质勘查类型为第一类第一型孔隙充水的水文地质条件简单的矿床 井 田的直接充水含水层以孔隙含水层为主 直接充水含水层的富水性微弱 补给条件和 迳流条件差 以大气降水为主要充水水源之一 断层的导水性也较弱 区内地形有利 于自然排水 无地表水体 水文地质边界简单 本矿井为低瓦斯矿井 各煤层煤尘爆炸指数 32 06 40 46 易发生煤尘爆炸 煤 层有自燃发火现象 采煤方法的确定 矿井首采煤层 6 2 中煤为主采煤层 为中厚 厚煤层 其煤层厚 度适合一次采全高综合机械化开采 从上述地质及水文地质条件 开采技术条件分析 亦适合一次采全高综合机械化开采 因此设计采用长壁一次采全高综合机械化 全部 陷落法管理顶板的采煤方法 2 首采综采工作面基本参数确定 工作面推进长度 对于综采工作面 为了延长工作面寿命 减少搬家次数 应尽量 加大工作面的推进长度 根据矿井开拓布置 首采区大巷沿井田南部边界布置 工作 面为条带形布置 工作面推进长度 2300m 左右 工作面采高 6 2 中煤首采区厚度 2 52 4 15m 平均为 3 36m 因此 6 2 中煤综采 工作面最低采高为 2 5m 最大采高为 4 2m 首采工作面长度 采煤机截深 日循环数 根据矿井开拓部署和煤层开采接续计划 安排 首采区布置一个综采工作面 设计根据国内开采技术现状及发展趋势 结合煤层的赋存条件和地质构造条件 为确保矿井年产 120 万 t 并适当留有增产余地 将首采区工作面的长度定为 200m 采煤机截深取 0 8m 工作面采煤机实行双向割煤 即工作面循环进度 0 8m 6 2 中煤综采工作面按照综采工作面长度 200m 日完成 5 个循环 采煤机平均割 煤速度 3 5m min 计算 日平均割煤时间 5 56 3 34h 按日工作制度 两采一准 考 虑 开机率为 35 21 目前国内高产高效综采工作面开机率达 80 左右 因此确定的首采工作面长度 日循环数是可以达到的 且通过生产过程中不断完善提高的技术水平和管理水平 可 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 24 以适当增加产量 工作面年推进度和年生产能力 综采工作面年推进度的确定与煤层赋存 地质构造 矿井涌水 瓦斯涌出因素及设备配备能力 管理水平等有关 本井田地质构造简单 煤层赋存稳定 瓦斯涌出量及井下涌水量较低 设计配备大功率电牵引采煤机和大运 量的刮板机 胶带机以保证工作面年推进度和年生产能力 根据前述工作面日循环数 采煤机截深和工作制度计算 工作面年推进度为 6 2 中煤综采工作面年推进度 5 0 8 330 1320m 工作面年生产能力 A 计算式如下 A l L M r k 10000 工作面年生产能力计算结果见表 表四 工作面年生产能力计算表 符号 符号意义 6 2 中综采工作面备注 l 工作面长度 m 200 L 工作面年推进度 m a 1320 M 工作面平均采厚 m 3 36 r 煤层容重 t m3 1 32 k 工作面回采率 0 93 A 工作面年生产能力 万 t a 108 89 3 首采工作面主要设备 液压支架 根据煤层开采厚度 顶底板岩性及开采深度 选择的液压支架主要技术 参数见表 表五 液压支架技术特征表 技术特征6 2 中煤综采工作面备注 支架形式掩护式 支架型号 ZY6800 22 42 采高范围 m 2 2 4 2 工作阻力 kN 6800 初 撑 力 kN 31 5 MPa 5066 支护强度 MPa 1 01 对底板比压 MPa 1 6 2 4 支架重量 t 21 5 采煤机 目前国内采煤机发展趋势已向多电机 大功率 机电一体化方向发展 设 计结合工作面生产能力 采高 推进度因素 选用交流变频电牵引大功率采煤机 主 要技术参数见表 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 25 表六 采煤机技术特征表 技术特征6 2 中煤综采工作面备注 采煤机型号MGTY500 1200 3 3D 采高范围 m 2 2 4 2 最大牵引力 KN 750 450 截 深 mm 0 8 牵引速度 m min 0 7 7 12 8 装机总功率 kW 1130 电 压 V 3300 重 量 t 65 工作面刮板输送机 综采工作面刮板输送机主要技术参数见表 表七 刮板输送机技术特征表 技术特征6 2 中煤综采工作面备注 刮板输送机型号 SGZ1000 2 700 铺设长度 m 215 运输能力 t h 2200 刮板链规格 38 137 链 速 m s 1 20 装机功率 kW 2 700 电 压 V 3300 转载机 按照刮板输送机的运输能力 选用的刮板转载机主要技术参数见表 4 1 5 表八 刮板转载机技术特征表 技术特征6 2 中煤综采工作面备注 刮板转载机型号 SZZ1000 315 铺设长度 m 35 运输能力 t h 2600 刮板链规格 34 126 链 速 m s 1 58 装机功率 kW 315 电 压 V 1140 破碎机 按照转载机的运输能力要求 选用的破碎机主要技术参数见表 4 1 6 表九 破碎机技术特征表 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 26 技术特征6 2 中煤综采工作面备注 破碎机型号 PCM200 破碎能力 t h 3500 进 出口块度 mm 150 300 装机功率 kW 200 电 压 V 3300 顺槽可伸缩胶带输送机 顺槽胶带输送机主要技术参数见表 表十 顺槽胶带机技术特征表 技术特征6 2 中煤综采工作面备注 胶带输送机型号 DSJ120 2 220 带 宽 mm 1200 输送能力 t h 1300 输送距离 m 台数 1300m 1 2000m 1 输送带速 m s 2 5 电动机功率 kW 2 220 电 压 V 1140 三 巷道掘进 1 巷道断面及支护形式 本矿井为低瓦斯矿井 巷道断面在满足运输 设备布置及行人要求前提下 按通 风需要校核确定 巷道支护形式 车场巷道和硐室 辅助运输大巷 回风大巷 胶带大巷为煤巷或 半煤岩巷 采用锚喷或锚梁网支护 工作面顺槽为煤巷 采用锚杆或锚网喷支护 主要巷道断面特征见表 表十一 主要巷道断面特征一览表 巷道名称断面形状 断面规格 m m 净断面 m2 掘进断面 m2 支护形式 胶带运输大巷矩 形 3 6 2 810 0811 93 锚网喷 辅助运输大巷矩 形 4 3 3 213 7616 8 锚网喷 进风大巷矩 形 4 3 3 213 7616 8 锚网喷 回风大巷拱 形 4 0 3 612 6814 42 锚网喷 胶带运输顺槽矩 形 4 2 3 012 612 6 锚梁网 辅助运输顺槽矩 形 4 5 3 015 315 3 锚梁网 2 掘进工作面个数及装备 根据回采工作面的布置和年推进度 接续安排 设计共配备掘进工作面 2 个 其 中配备一个 6 2 中煤顺槽综合机械化掘进工作面 一个 6 2 中煤大巷综合机械化掘进 中国地质大学 武汉 远程与继续教育学院毕业设计 论文 27 工作面 矿井