下寨煤矿机械化改造方案.doc

贵州广盛源集团矿业有限公司荔波县立化镇下寨煤矿采掘机械化改造方案二零一五年七月一日目 录第一章 前言第一节 项目基本情况概述第二节 改造方案的主要依据第三节 改造方案实施的内容及实施后的目标第二章 技术分析及论证第一节 矿井的基本条件及初步论证第二节 采用高档普采采煤方法分析及详细论证1、地质构造分析2、煤层顶底板条件3、煤层条件分析4、安全条件分析4.1瓦斯防治4.2工作面设备的防滑5、矿井生产系统适应性分析5.1运输系统适应性分析5.1.1主斜井JTP1.61.2绞车提升能力5.1.2主运输大巷运输能力满足运量验算5.1.3矿井主要运输系统验算小结6、生产系统配套分析7、该煤层采用高普开采后的煤质分析8、综合论证结论第三章 薄煤层采煤设备及工艺简介第一节 薄煤层采煤设备简介1、YR-100型采煤机主要结构和技术特征2、采煤机主要技术特征3、工作面机械设备及电气设备配置第二节 采煤工艺第三节 YR-100型采煤机的应用第四章 1202采煤工作面普采经济效益分析1、劳动组织 2、主要技术经济指标表3、采煤机械化改造后产生的经济和社会效益第一章 前言第一节 项目基本情况概述为了响应省政府关于推进煤矿机械化相关文件精神及黔南州关于黔南州实施煤矿机械化采掘的通知（黔南安监通【2014】36号），要求煤层厚度0.8m, 地质条件简单到中等复杂的水平、近水平、缓倾斜、倾斜煤层采煤机械化程度要达到80及以上，下寨煤矿决定在1202采煤工作面实施采煤机械化改造，以便提升矿井产能。下寨煤矿1202采煤工作面于2014年1月布置完成开始回采。根据现场资料和探明储量可知，该采煤工作面可采储量为18万吨，煤层为单斜构造，平均厚度为1.41m，煤层倾角平均16左右。第二节 可行性研究主要依据要实施本项目，就需对本项目涉及的安全生产系统进行全面论证，其论证的主要参考依据为：黔南州荔波县下寨煤矿资源储量核实报告薄煤层高产高效开采技术煤矿生产能力核定标准煤炭工业矿井设计规范煤碳工业薄煤层机械化技术经验交流会文集综采综掘普采设备选型配套图集第三节 论证的内容及实施后的目标本项目要论证的方面较多，需从矿井的通风、供电、运输等整个系统进行全面的论证。由于全面的论证涉及的专业多，基础数据量大，因此本文仅从对实施机械化改造影响较大的煤层地质构造、顶底板条件、煤层条件、矿井安全生产及煤质等主要条件进行论证。项目完成后，工作面的安全条件得到改善，工人劳动强度降低，产量将得到有效提高，矿井的年产量可达到13万吨年。 第二章 技术分析及论证第一节 矿井的基本条件及初步论证下寨煤矿是贵州广盛源集团矿业有限公司下属矿井，位于黔南州荔波县立化镇。设计生产能力为15万吨/年，采用斜井开拓，矿井主采煤层为M1煤层，采用走向长壁后退式开采，2015年7月实施了采煤机械化工艺改造，改造采煤工作面采用放炮落煤，人工装煤入刮板机出煤。矿井开拓开采：主斜井、回风斜井均为顶板斜井，布置于M1煤层顶板中，主斜井落平于M2煤层底板岩层+566m标高，回风斜井落平于M1煤层中。副斜井为顶板斜井，落平于M1煤层顶板+688m标高，在距主运输大巷100m处，以20坡度掘进和布置于M2煤层底板岩层中的主运输大巷相通。一采区轨道下山、回风下山位于M1煤层中，皮带下山位于M2煤层底板岩层中。在皮带下山顶端布置煤仓。主运输大巷与皮带下山相交处布置采区车场。运输系统：主运输大巷采用XK5-6/88-KBT型防爆柴油机车运输，地面主斜井采用JTP1.61.2型单滚筒绞车提升。工作面及工作面顺槽采用SGB-420/40Z刮板机运输，运输巷采用刮板机（SGB-420/40Z）皮带机（DTL65/90）运输。皮带下山采用DTL65/90型皮带机运输到煤仓。通风系统：矿井采用中央并列抽出式通风，由两台FBCDZNo15/255-6型防爆对旋轴流式风机组成，风量23.3-51.7m/s。局部通风采用压入式通风，选用BD5.0型局部通风机，风量190-240 m3/min。矿井绝对瓦斯涌出量为4.1m3/min，相对瓦斯涌出量为16.53m3/t，属高瓦斯矿井。 生产组织：2015年我矿主要采煤工作集中在一采区，掘进工作集中在二采区。采煤工作面为1202工作面，主要掘进面为2211、2212运输巷掘进工作面，形成一采两掘的正规作业。2015年至2017年主要回采一采区已布置的1202、1104采煤工作面及二采区待布置的2211、2212采煤工作面。在1202运输巷和回风巷掘进过程中，通过观测发现该面煤层赋存较为稳定，倾角变化不大，平均在16左右，煤层平均厚度为1.41m，煤层顶板较为稳定。原设计采用炮采工艺，支护采用DW18-300/100型单体液压支柱+1m绞接梁控制顶板，排距1.0m，柱距0.8m，三、四排控顶，最大控顶距4m，最小控顶距3m，全部垮落法处理采空区。经过现场调研及组织矿级管理人员会议讨论，针对下寨矿的煤层地质条件及现行的采煤方法（炮采）进行认真分析，认为现行的采煤方法在技术、经济和安全上均存在一定的问题，主要表现在以下几个方面：采用放炮落煤，人工装煤入刮板机，回采工艺落后，机械化程度低，工人劳动强度大。回采工艺的落后造成了工作面单产低，工效低，矿井要想保证产量，只有增加回采工作面的个数，这与现行的煤矿产业政策不符，同时入井人数的增加，加大了人的不安全因素，也将造成工效降低，矿井经济效益不高。炮采工作面瓦斯集中释放，易造成工作面和上隅角瓦斯超限，不利于安全管理。根据以上的分析，我们认为下寨煤矿现有的采煤方法存在技术落后、成本高、效率低、安全差等问题。矿井要想实现安全高产高效，就应该对现有采煤方法进行改革。根据现场收集的矿井地质资料以及1202采煤工作面运输、回风巷掘进期间对煤层赋存条件的观测，该采煤工作面基本适合普采条件。第二节 采用高档普采采煤方法分析及详细论证采用高档普采采煤方法的可行性分析主要从以下几个方面进行，即煤层地质构造、顶底板条件、煤层条件、矿井安全条件及煤质等。 1、地质构造分析一采区1202采煤工作面区域内无对开采有较大影响的断层及其它地质构造，煤层无大的地质构造，走向变化不大，矿井完全可以根据产量要求合理地布置工作面走向与倾向长度，煤层满足高档普采对地质构造条件的要求。 2、煤层顶底板条件（见下表）煤层编号煤层平均厚度（m）煤层倾角（）煤层间距（m）煤层结构煤层稳定性顶底板岩性顶 板底 板M11.4110201421简单较稳定直接顶为泥质页岩、页岩粉砂岩井田内主要可采煤层顶板条件中等，煤层直接顶为泥质页岩、页岩，顶板破碎，支护强度要求较高；底板为粉砂岩，直接底板常为数厘米厚的泥岩，底板吸水性较强，存在泥化和膨胀现象。为解决顶板破碎时采煤机割煤后顶板支护问题，通过在采煤工作面沿煤壁边每间隔0.7m距离顶板0.3m处施工一个2.5m深的掏槽眼，用小圆木做超前人工假顶，已较好解决工作面控顶问题，采用超前人工假顶支护后的顶板对工作面采用高档普采无较大影响。 3、煤层条件分析根据地质储量报告资料和探明情况，通过以往勘查资料及矿井多年回采结果表明，M1煤层厚1.31-1.52m，平均厚1.41m，煤层厚度较为稳定，属较稳定性煤层。根据以上地质资料，该煤层埋藏稳定，为采用高档普采、工作面布置及设备选型提供了良好条件。 4、安全条件分析 4.1 瓦斯防治矿井绝对瓦斯涌出量为4.1m3/min，相对瓦斯涌出量为16.53m3/t，属高瓦斯矿井。为确保采煤机采煤期间，工作面瓦斯浓度稳定在1%以下，一方面通过调节1202采面风量，确保采面风量，稳定回风瓦斯浓度在0.3%以下，另一方面通过沿工作面推进方向施工短排钻孔对回采区域瓦斯进行预排。通过风量调节及钻孔预排措施后，有效治理了工作面瓦斯，为布置高档普采工作面提供了条件。 4.2 工作面设备的防滑从资料看该煤层的平均倾角为16，属缓倾斜煤层。采用高档普采采煤方法后，工作面设备所面临的主要安全问题之一就是设备的防滑问题。可采用机头打防滑柱等多重防滑措施，在一定范围内控制设备下滑，如果设备下滑到一定程度，就采用缩机头延长机尾的办法解决。 5、 矿井生产系统适应性分析 5.1 运输系统适应性分析目前下寨煤矿一采区原煤运输由采面刮板机运经平巷刮板机和皮带机输到一采区皮带机，经一采区皮带机运输至采区煤仓，运输大巷采用柴油机车牵引1t固定矿车运输到井底车场，地面绞车提升至地面。采用高普后，一采区1202工作面原煤运输系统为：工作面采煤机割煤工作面刮板机（SGB420/40）运输顺槽刮板机（SGB420/40）运输平巷刮板机（SGB420/40）1202皮带巷皮带机（DTL65/90）一采区皮带下山皮带机（DTL65/90）煤仓柴油牵引到井底车场经JTP1.61.2绞车提升到地面。采用高档普采产量增加后运输系统需要分析的主要问题是：主斜井JTP1.61.2绞车提升能力能否满足运量要求主运输大巷运输能力能否满足运量要求现分别分析验算如下： 5.1.1 主斜井JTP1.61.2绞车提升能力主斜井采用串车提升，提升机型号：JTP1.61.2绞车，提升最大速度：3.14m/s,电机功率：130KW，矿车规格：1t固定箱式。现有主斜井斜长265m，倾角30，提升矸石、提升材料和下其它材料一次循环时间为：250.6s。提升量3.2t/次。 a、 计算参数选取及基本条件按照煤矿生产能力核定标准主井提升能力核定按下式计算： 式中 A主井提升能力，万t/a；b年工作日，330d；t日提升时间，16h；PM每次提升量，t/次；k装满系数。立井提升取1.0，当为斜井串车或箕斗提升时，倾角20及以下取0.95、2025取0.9、25以上取0.8； k1提升不均匀系数。有井底煤仓时取1.1，无井底煤仓时取1.2；k2提升设备能力富余系数，取1.15；T提升1次循环时间，s/次（现场实测时，取3次实测的平均值）。代入相应数据计算得A=15.35（万t/a）通过计算主水平绞车提升理论能力15.35万t/a。 b、 问题及解决方案 计算数据表明，主提升绞车提升能力15.35万t/a，能满足矿井原煤生产能力15万t/a要求。如果将来在一定限度内扩大产能，还可以采用延长提升时间，在上部车场增加自动摘钩装置等办法满足提升要求。将来如要再要扩大产能（30万吨/年45万吨/年），就要实施新构建一条皮带井，实现矿井连续化运输。 5.1.2 主运输大巷运输能力能否满足运量验算主运输大巷采用XK5-6/88-KBT型柴油机车运输，大巷运输通过能力按下式计算： A=6016330（万t/a）将上式改写为A=（NG6016350）/K（1+R）T式中：N每列车矿车数，取25辆/列； G每辆车载煤量，1t/辆； R通过大巷运输矸石、材料、设备、人员等占原煤运量比重，取10%； K1不均匀系数，取1.15；T大巷中相邻两列车间隔时间，min/列。按下式计算： T=（min/列）式中：L大巷运输距离，532m； V列车平均运行速度，200m/min； t1装车调车时间（含中途停车时间），15min； t2卸载调车时间，20min； n运煤列车的列数，2列。代入相应的数据计算可得：A=（NG6016350）/K（1+R）T =（2516016350）/1.15(1+10%)30.32A=21.901万t/a，满足运输要求。 5.1.3 矿井主要运输系统验算小结：以上验算为运输系统提供了一定的依据，为了保证运输能力，还应做以下工作。一是提高轨道质量，调整轨道坡度，降低运行阻力，提高机车运行速度。二是合理调配车辆，制定科学合理的调车图表等指导运输工作。三是要提高煤仓放煤上矿车的速度。四是今后的设计要考虑到工作面连续推进问题，一采区以下采面可以增设中转煤仓，其容量不少于40吨，缓解运输压力。 5.2 供电系统适应性分析要形成高档普采，矿井的供电能力要增加容量，需要矿井对矿井供电进行校算。需做以下工作：地面10kv架空线路容量能否满足要求；入井电缆芯线截面能否满足要求，其负荷允许载流量能否满足实际生产需要。采区的供电系统设计及改造。经与矿上机电相关人员交流分析计算。计算表明：高档普采机电设备新增加的容量对矿井供电无影响，满足要求。5.3 排矸系统适应性分析目前矿井主提升使用的JT1.61.2单滚筒绞车的提升系统，该系统既能满足矿井年产15万吨的原煤的能力，又能满足矿井将要增加的排矸能力，但将来矿井要提高产量（30万吨/年45万吨/年），必须要结合技改，改造主运输系统。 6、生产系统配套分析下寨煤矿1202采面上下出口要考虑能满足需要，对不满足的部分需进行扩刷。工作面与运输巷选用相同型号的刮板机，与运输巷皮带机运输能力相匹配。从以上分析可以得出：通过对现有生产系统进行相应的改造，可以满足该面高档普采需要。 7、该煤层采用高普开采后的煤质分析当回采遇到煤层变薄为0.9米以下时的情况要割底板，煤的灰份增大。因此必须采取一定的煤质调控措施进行配煤销售，矿井煤层赋存较稳定，除断层、构造带处，一般为1.4m，对煤质影响较小，因此，从煤质方面分析，该煤层采用高档普采是可行的。 8、综合论证结论：通过以上几个方面对该面采用高档普采的可行性分析可知，在该面采用高档普采采煤方法是可行的。第三章 极薄煤层采煤设备及工艺简介 第一节 极薄煤层采煤设备简介 1、YR-100型采煤机主要结构和技术特性1）采煤机主要结构YR-100型采煤机整机重量约7吨，由牵引部、电动机、截装部以及导向、防尘、底托板等附件组成。采用侧面固定式单滚筒，外壳水冷式防爆电动机，同时带动牵引部、截装部。2）采煤机主要技术特性采高（m） 0.8截深（m） 1倾角（） 25煤层硬度（f） 3生产能力（ t/h ） 75100机身尺寸：机身长（mm） 3798机身高（mm）（包括底托盘）370机身宽（mm） 910（不含牵引链轮滚筒轴）机面高度（mm） 375（局部420）电动机：型号 JDSB-100S（A）台数 1电压（V） 660转速（r/min） 1470牵引机构：型式 液压锚链牵引链条规格(mm) 18*64 牵引力(KN) 178工作牵引速度（m/min） 3.7 3、工作面机械及电器设备配置（见表1）表1、工作面机械、电器设备配备表序号设备名称型号规格数量（台）电机功率（kw）用途1采煤机YR-100型1100采面割煤2刮板运输机SGB-420/40430采面运输3皮带运输机DTL65/90/90190下巷运输4风动煤钻ZQS-352采面缺口钻眼 第二节 采煤工艺工作面以YR-100型采煤机、SGB420/40型刮板运输机、乳化液泵站、单体液压支柱组成极薄煤层普采工作面配套设备。 1）采煤机双向采煤，人工跟机清理浮煤。正常截煤时，采煤机牵引速度一般控制在1m/min左右。上、下超前缺口采用爆破法。 2）装煤、运煤。采煤机本身带有装煤机构，由螺旋滚筒从煤壁上切割下的煤，通过装煤机构转载到工作面输送机上，浮煤由人工清理。运输巷用SGB420/40型刮板运输机配合DTL65/90型皮带运输机运至一采区皮带上山，经DTL65/90型皮带运输机运至采区煤仓。 3）工作面支护及采空区处理工作面均采用单体液压支柱支护顶板。除密集支柱外，工作面顶板破碎时，在工作面煤壁边，距煤层顶板0.3m每间隔0.7m施工2.5m深的掏槽眼，在掏槽眼内用小圆木铺设人工假顶。密集支柱采用点柱支护。工作面采用“四五”排控顶，推进度1m，放顶步距1m。工作面采用单排密集支柱切顶，全部垮落法处理采空区。 4）工作面支护参数工作面采用“四五”排控顶，见五回一，推进度1m，放顶步距1m。其支护参数见表2。表2 工作面支护参数表名 称单位数量名称单位数量柱 距m0.8最大控顶距m5机 道m0.85最小控顶距m4人 行 道m1材料道m1密 集 柱 距m0.5溜子道m0.65 5）采煤机进刀方式及上下缺口布置采煤机采用挖机窝直接推入法进刀，下超前缺口斜长不小于2.0m，上缺口斜长不小于5.0m，超前距离不小于1.6m，采用打眼爆破做出。 第三节 YR-100型采煤机的应用YR-100型采煤机具有操作简便，人员少，效率高，安全可靠等特点，改变了原来传统的手工和放炮落煤存在的安全隐患大、用工多、效率和效益低下等问题，以该