机电专业毕业论文=煤矿机电设备选型【矿井机电设备研究】

摘要煤炭是我国的基础能源和重要原料，在国民经济中占有重要的战略地位，煤炭生产的高产高效得煤炭企业发展的。本课题主要研究对象为矿井机电设备，通过对机电设备的正确选型，为实现采煤的高产高效提供技术支持。本课题主要研究对象为矿井机电设备，通过对机电设备的正确选型，为实现采煤的高产高效提供技术支持。根据课题的设计要求，本设计主要从矿井地理位置，井田走向，顶底板条件，水文地质，矿井开拓系统，通风及排水要求，主副井系统，主运输系统等矿井基本情况出发，进行采煤机选型计算，液压支架选型计算，刮板输送机选型计算，通风设备选型计算，排水设备选型计算，皮带输送机选型计算。并绘制工作面布置图，三机配套图，通风设备布置图，带式输送机施工图。关键词矿井机械化；选型设计；设备配套；运输提升；通风排水ABSTRACTCOALISCHINASBASICENERGYANDIMPORTANTRAWMATERIALS,THENATIONALECONOMYINANIMPORTANTSTRATEGICPOSITION,ITISCHINASNATIONALCONDITIONSATPRESENT,THECOALINDUSTRYFACESSOMESITUATIONSAFEFOUNDATIONISWEAK,THESAFETYPRODUCTIONGRIMSITUATION,COMPREHENSIVEUTILIZATIONOFRESOURCESENOUGHTOIMPROVEECOLOGICALENVIRONMENTOFMINING,URGENTADVANCEDANDBACKWARDPRODUCTIONCAPACITY,TECHNICALLEVELISLOWTHISTOPICINTHEMAINDIRECTIONFORMINEELECTRICALEQUIPMENTTOACHIEVEHIGHEFFICIENCYOFCOALMINING,MUSTBETHECORRECTSELECTIONOFEQUIPMENTACCORDINGTOTHEDESIGNREQUIREMENTSISSUES,THEDESIGNMAINLYFROMTHEMINELOCATION,IDATREND,ROOFANDFLOORCONDITIONS,HYDROGEOLOGY,MINEDEVELOPMENTSYSTEM,VENTILATIONANDDRAINAGEREQUIREMENTS,THEMAINSHAFTSYSTEM,THEMAINTRANSPORTSYSTEMSOFBASICCONDITIONSOFMINE,FORMININGMACHINESELECTIONCALCULATION,SELECTIONOFEMULSIONPUMPINGSTATIONHYDRAULICSUPPORTSELECTIONCALCULATION,SCRAPERCONVEYORSELECTIONCALCULATION,CALCULATIONOFVENTILATIONEQUIPMENTSELECTION,EQUIPMENTSELECTIONDRAINAGECALCULATIONS,SELECTIONOFBELTCONVEYORCALCULATION,THEMAINSHAFTHOISTINGEQUIPMENTSELECTIONCOMPUTINGANDTHEMAPPINGOFFIGURE3,ANDMACHINERY,PUMPHOUSEFLOORPLAN,MAINSHAFTHOISTINGEQUIPMENT,ELECTRICCONTROLPLANKEYWORDSSHEARERCONVEYORBELTCONVEYORDRAINAGEANDVENTILATIONHYDRAULICSUPPORTMINEHOIST目录1绪论12矿井概况421矿井地理位置及井田分布422煤层赋存情况823水文地质情况924瓦斯、二氧化碳等参数1225通风及排水要求1326主运输系统163采煤工作面设备选型设计1731采煤工作面概述1732采煤工艺2633工作面设备配套要求2934采煤机械选型设计3235支护设备选型设计4136刮板输送机选型设计524带式输送机选型设计5741带式输送机原始参数5742输送机驱动简图5743设计计算575排水设备选型设计7051矿井水文情况7052水泵选型设计706通风设备选型设计8661矿井通风概况8662通风机选型计算86参考文献94致谢辞96附录1英文文献97附录2英文文献译文1051绪论11目的及意义煤炭是我国的主要能源，又是重要的化工原料。建国50多年来，煤炭工业作为我国的重要能源工业，为推动和保障国民经济的发展，取得了举世瞩目的伟大成就。我国煤炭储量居世界前列，原煤年产量从1949年的032亿T到2005年已突破21亿T，跃居世界产煤大国第一位。根据我国的国情，在我国一次性能源结构中，煤炭所占的比重一直在70以上；而在今后相当长的时期内，煤炭仍然是我国的主要能源。随着我国经济社会的不断改革和发展，煤炭行业必将高速、持续、科学的向前发展20世纪末期以来，在新技术革命的带动下，煤炭开采、矿山运输和提升装备迅速发展。先进采煤国家积极应用机电一体化和自动化技术，研制开发了高生产能力、高性能的技术装备，广泛应用计算机技术实现了矿井生产、运输、提升过程自动化控制，实现了矿井的高产高效生产。采掘机械化是煤炭工业增加产量、提高劳动效率、改善劳动条件、保障安全生产的必要技术手段，也是煤炭生产过程中节约能源、人力和减少原材料消耗的有效技术措施。综合机械化采煤工作面的装备以采煤机、液压支架和刮板输送机为代表。经过几十年的艰苦努力，我国已经掌握了缓倾斜中厚和厚煤层综合机械化采煤成套设备的设计、研究和制造技术。部分薄煤层适用的采煤机、液压支架和刨煤机也研制成功。今后的发展方向除进行采煤方法、采煤工艺的研究与创新外，对于采煤装备来说，还要研制机电一体化、自动化煤矿开采技术装备。自动化采煤工作面关键技术包括液压支架电液控制技术、在薄煤层中实现刮板输送机直线推进技术、煤层分界及采煤机摇臂自动调高技术、薄煤层用电气调速自动化刨煤技术、设备工况检测与故障诊断技术、顺槽集中控制技术等。12研究现状矿山运输与提升是煤炭生产过程中必不可少的重要生产环节。矿井运输与提升在矿井生产中担负着以下任务1将工作面采出的煤炭运送到地面装车站；2将掘进出来的矸石运往地面矸石场或矸石综合利用加工厂；3将井下生产所必需的材料、设备运往工作面或其他工作场所；4运送井下工作人员。可以说，矿井运送与提升是矿井生产的“动脉”与“咽喉”，其设备在工作中一旦发生故障，将直接影响生产，甚至造成人身伤亡。此外，矿井运输与提升设备的耗电量很大，一般占矿井生产总耗的5070。因此，合理选择与维护、使用这些设备，使之安全、可靠、经济、高效地运转，对保证矿井安全高效地生产，对提高煤炭企业的经济效益和促进经济社会的可持续发展，都具有重要的现实意义。由于矿井运输与提升设备是在井下巷道内和井筒内工作，空间受到限制，故要求它们结构紧凑，外部尺寸尽量小；又因工作地点经常变化，因而要求其中的许多设备应便于移置；因为井下瓦斯、煤尘、淋水、潮湿等特殊工作环境，还要求设备应防爆、耐腐蚀等。我国缓倾斜煤层工作面较多，刮板输送机应用极广，种类很多，达30余种。有单链、双链、三链刮板输送机，使用较多的有10多种，并且新品种不断增加，如有的可弯曲刮板输送机，能完成拐弯90运行。在带式输送机运输方面，近年来，国内外带式输送机向着长距离、大运量、高速度、大功率、低能耗方向发展。为实现长距离无转载连续运输，在发展长运输线的同时，单机长度也在不断提高。在进行井下开采时，有大量有害气体喷发出来，加以易于引起爆炸的煤尘，对井下工作人员和矿井安全都有很大威胁。我国煤矿安全规程对井下空气的成分（包括各种有害气体的浓度）、温度、风速和按人员计算的风量都做了严格的规定。为了保障广大煤矿职工有一个安全、可靠和良好的工作条件，必须向井下输送足够数量的新鲜空气，以冲淡有害气体的浓度和带走飞扬的煤尘。这项任务是由称之为“矿井肺脏”的通风机设备完成的。通风设备除担负正常通风任务外，在井下发生火灾需要改变风流方向时，还必须及时完成反风任务。通风机设备必须昼夜不停地连续运行，要求它能十分可靠地工作。同时由于它耗电量大，因而又要求它能经济地工作。采矿过程中，随时有矿水涌入矿井。矿井排水设备保证了矿井正常生产不被淹没的危险。排水设备对矿井正常生产起着重要作用，因此必须保证它可靠运行。采煤方法、工艺研究与创新是煤矿实现高效生产的基础，机电一体化、自动化煤矿开采、运输、通风排水技术装备的研制是实现高效生产的基本保障。面对21世纪我国能源面临的巨大挑战，煤炭科技工作者承担者重大的历史使命，只有依靠科技进步，才能进一步加快我国煤矿现代化的步伐。13本文的主要研究内容2矿井概况21翟镇煤矿矿井地理位置及井田分布211、矿井概况与地质特征1、井田概况（1）、翟镇井田的位置与交通翟镇井田位于山东省泰安市管辖的新泰市境内。矿区有一条铁路线磁莱铁路，磁莱铁路西通磁窑与津浦线衔接，交通便利附图1交通位置示意图良庄光明水库王家寨小港泉沟杨村协庄新汶新泰翟镇谷里磁窑莲花山断层莲花山断层莲花山断层新泰二级公路泰安泰山断层（2）、翟镇井田的地形及水文情况翟镇井田对应地面地形为山东较为普遍的丘陵。井田北部为莲花山脉，标高为200M308M，向南逐渐平缓。井田内无巨大水源，河流分布，中间分布有太古片麻岩及第三系地层形成的中型冲沟，冲沟宽为30M50M，向南汇入小汶河，为季节性河流。（3）、气候条件井田气候为为半湿润的北温带气候，年平均降雨量为931735MM，结冰期为11月份翌年3月份，冻结深度为0408M。（4）、其它地震烈度根据地质资料，地震烈度为7级。井田瓦斯等级为低瓦斯矿井。井田煤层有煤尘爆炸危险和自燃发火倾向。矿井地温正常。2、井田地质资料翟镇井田含煤地层属石炭二迭系，煤系地层平均总厚约260M，井田内地层特征由上而下分别为第四系、第三系、下二迭系下石盒子组、下二迭系山西组、上石炭系太原群、中石炭系本溪群、奥陶系。井田内断裂与褶曲较发育，其构造形态为两盆一鞍一背的复式宽缓褶皱构造。全井田共有主要断层16条（均为高角度正断层），其中落差大于100米的3条；落差大于50米的8条；小于50米的5条。井田水文地质条件简单。煤系上部由厚达117958米红色粘土质粉砂岩、红色砂岩及砾岩覆盖，因而地面水补给条件不良；煤系本身所含一灰及四灰含水性微弱；本溪群徐灰、草灰虽然具有一定的含水性，但埋藏较深，地下水排泄流通不畅，基本是一个裂隙岩溶净水区域。本井田含水层自上而下简述如下第三系含水砂砾层、第三系红层、山西组2层煤及4层煤顶板砂岩含水层、四层石灰岩、本溪群徐灰和草灰、奥陶系石灰岩。400水平正常涌水量为3192498米/时，最大涌水量7062米/时。3、井田煤层埋藏特征及煤质井田含煤地层为二迭系山西组和石炭系太原群，煤系地层平均厚度为260M，共含煤层20层，可采煤层七层（2、4、6、11、13、15、16层煤），局部可采煤层四层（2上、4上、7、9），其中，煤层2、煤层4平均煤层厚度为2M4M，属主采煤层，煤层11、煤层13、煤层15平均煤层厚度为1M17M，为井田后期主要开采煤层。井田煤质山西组为低硫气煤，太原组为高硫肥煤，上部2、4、6层煤为气煤；11层煤为气、肥煤；13、15层煤为肥煤。4、井田境界和储量（1）、井田境界根据（87）鲁煤管基字第220号文，翟镇煤矿调整后的井田境界如下东南以第5勘探线与良庄矿井为界东北和北以320、313钻孔连线及F21断层与王家寨井田为界；西北以F22断层和33、35、7、340号钻孔连线及泉189、23号钻孔连线（即F6断层）与小港井田为界。西南以F10断层与协庄矿井为界。井田范围东西平均长约5公里，南北平均宽约35公里，井田面积约176平方公里。总地质储量190390万吨。比原初步设计总地质储量减少99089万吨。（2）、井田工业储量井田各煤层容重煤层名称24611131516容重（T/M）13413613214112014142翟镇煤矿井原初步设计（1986年修改版）的地质储量为216064万吨，工业储量为164693万吨，根据（87）鲁煤管字第220号文又划归邻近矿井的地质储量为25494万吨，调整境界后的储量为地质储量为19039万吨，工业储量为1525819万吨。本井田煤层的最小可采厚度为06米，因此05506米厚块段的储量损失约27711万吨，则设计储量为1469749万吨，扣除各种煤柱及开采损失，则可采储量应为99700万吨。5、井田开拓与矿井采煤工艺（1）、井田采煤方法采用走向长壁综采机械化陷落采煤法，建筑物下采用综采机械化矸石充填采煤工艺对采空区进行有效充填。（2）、井巷工程及三个煤量、井巷工程量全矿井设计的井巷工程总长度22645米。其中岩巷14585米；煤巷8060米。井巷掘进率为1887米/万吨，煤巷约占井巷总工程量的356。、三个煤量及可采期矿井现在的三个煤量如下开拓煤量12765万吨，可采期116年。准备煤量12765万吨，可采期116年。回采煤量1141万吨，可采期72个月。6、井田开拓方式及采区划分矿井采用立、斜井混合开拓方式，分组水平集中大巷、采区石门运输，400M单水平开采。主、副井采用立井开拓，风机井口位置选建在井田西南边界22号钻孔附近，斜风井井筒延F4、F41两条断层之间布置。全井田划分为一个主要水平、两个辅助水平开采。主要开拓水平标高为400米。已划分为一采、二采、三采、四采、五采、六采、七采上部、七采下部、后组一采、后组一采下部延伸、后组三采、后组五采等共计10个采区，其中，一采、二采、四采、五采、后组一采、后组三采已回采完毕，三采、七采下部、后组五采为生产采区，六采、七采上部、后组一采下部延伸为准备采区。7、井底车场形式井底车场形式为立式环形车场。22煤层赋存情况221煤层本井田含煤地层为二迭系山西组和石炭系太原群。煤系地层平均厚度260米。共含煤20层，可采煤层七层（2、4、6、11、13、15、16层煤），平均可采总厚1011米。局部可采煤层四层（2上、4上、7、9），本井田分布零散，连不成片。现将可采煤层叙述如下，其特征见表12。2层煤全区可采，为结构简单的稳定煤层。总厚度1424米，平均21米。顶板为粉砂岩，层位稳定，一般厚7米，底板为粉砂岩，一般厚为4米，具有粘性和膨胀性特点。4层煤全区可采，为结构简单的稳定煤层。煤层厚度一般095381米，平均237米。煤层多保持在27米左右。深部及西北、东北方向稍薄，一般保持在1816米左右；一般不含夹矸，煤层顶板以中砂岩、细砂岩为主，稳定，厚度一般15米左右；底板为粘土岩，有时出现细砂岩，厚5米。6层煤；一般厚度为0162米，平均078米。本层煤属较稳定到不稳定煤层。局部含有夹矸一层（厚005035米），该层煤在不同区段有变化，如羊村次背斜较稳定，但往东南有变薄趋势。顶板为灰色粉砂岩或泥沙岩，厚10米，底板为中细砂岩。11层煤全区稳定可采，煤层厚度一般为079212米，平均153米。本煤层结构较复杂，一般含夹矸14层（每层厚002054米），有时为细砂岩与粉砂岩互层，厚7米。其上则为稳定的海绿石砂岩，厚达16米，底板以粉砂岩为主，在矿区西部其直接底板为薄层泥灰岩。13层煤本煤层属结构较复杂的较稳定煤层。厚度一般为034186米，平均厚136米。一般含炭质砂岩夹矸12层。13层煤顶板为四灰，厚度一般7米左右，其底板为粉砂岩，有时出现粘土岩或泥岩，厚达4米，下距15层煤为7251074米，中夹不稳定不可采的14层煤。15层煤为结构复杂较稳定可采煤层，全区大部分可采。厚度一般为035266米，平均为137米，顶板为泥灰岩，较坚硬，厚100米左右，有时变为泥质岩，常以伪顶出现；底版为粉砂岩或粘土岩，厚175米。222煤质本区煤质山西组为低硫气煤，太原群为高硫肥煤，煤质比较简单，上部2、4、6层煤为气煤；11层煤为气、肥煤；13、15为肥煤。23水文地质情况231边界条件本区通过地面水文地质调查及专门抽水试验，基本查明了水文地质条件。煤系上部由厚达117958米红色粘土质粉砂岩、红色砂岩及砾岩所覆盖，因而地面水补给条件不良；煤系本身所含一灰及四灰含水性微弱；本溪群徐灰、草灰虽然具有一定的含水性，但埋藏较深，地下水排泄流通不畅，基本是一个裂隙岩溶净水区域。故本区水文地质条件属于中等至简单类型。232含水层（1）第三系含水砂砾层。本层分布面积约10平方公里，厚度最大达496米，一般23米。抽水试验的单位涌水量2484291公升/秒、米，富水性强而厚度不大，水柱不高（小于5米），因之总涌水量不大。由于其下有第三系和二迭系地层所隔，从地层沉积和构造上看，对煤层开采没有威协。水质属重碳酸钙淡水，受大气降水补给和地面水补给，循环条件较好。（2）第三系红层本层厚117695881米，以红色粘土质粉砂岩隔水层为主，上部夹砾岩多层，含裂隙水。北部F8断层和F11断层之间砾岩较发育富水性中等，水质属重碳酸钙型，循环条件较好。南部F8断层以南，单位涌水量仅000067公升/秒、米，水质为氯化纳型，富水性弱，循环条件较差。本层与最上可采煤层间距较大，最大可达200米，采煤裂隙高度影响不到红层，但对局部间距较小者，在此区段内应注意采区防水措施。（3）山西组2层煤及4层煤顶板砂岩含水层全区有7个钻孔发现漏水，均位于断层附近。其中59号孔4层煤顶板砂岩漏水，用水泥堵漏。经抽水试验，单位涌水量0020200382公升/秒、米，水质为氯化纳型，富水性弱，是矿井充水的主要含水层。本层接受F11断层下盘奥灰水补给，F10断层处受阻，补泄条件差，因此，水位高于附近奥灰，水质比其下的奥灰水更差。（4）四层石灰岩埋藏在250米水平以下岩性致密。据钻孔简易水文观测未发现漏水现象。单位涌水量00000167公升/秒、米，基本无水。（5）本溪群徐灰和草灰在预计首采区平均间距仅6米左右，全区36个孔穿过徐灰，仅12号孔有泥浆消耗，33个钻孔穿过草灰，仅14号孔有漏水现象，其余各孔均无明显漏水现象，经350号抽水试验，漏水量为零。（6）奥陶系石灰岩全区有32个钻孔揭露此层，有29个孔未发现漏水，唯9号孔延深至691米和350号孔延深至奥灰8702米时才发现漏水。55号孔穿过砾岩和F11断层后钻进奥灰7634米，和邻近47号孔砾岩抽水资料对照，认为55号孔抽的水为奥灰水，单位涌出量为00720444公升/秒米，富水性中等，北部边界F11断层外水质为重碳酸钙型，井田内为碳酸钙型。233断层导水性据勘探简易水文资料，有55个钻孔穿过断层，其中54个孔均未发现漏水现象。仅55号孔因在见断层之前已于砾岩中发现漏水，因此断层带是否漏水，无法观测。从这些资料看出，本区断层导水性不强。由于区内煤系含水层富水性均弱，因此，断层导水性弱是正常的。但遇到张力带时，应注意预防矿井突水。236矿井涌水量预计地质报告提供400水平正常涌水量为3192498米/时，最大涌水量7062米/时。原设计400水平矿井正常涌水量500米/时，最大涌水量700米/时，本设计考虑翟镇矿井施工等实际情况，仍维持原设计矿井涌水量数据。24瓦斯、二氧化碳等参数新汶矿区所属矿井，自1965年至1972年经标定为一级瓦斯矿，一到二级二氧化碳矿。本井田位于新汶煤田深部。根据地质报告提供对4、11、12层煤瓦斯取样分析结果（见下表1）和邻近生产矿井历年瓦斯涌出量（见表2）的资料表明，本矿井属低沼气矿，二级二氧化碳矿井。井田各煤层均有自燃发火倾向和煤尘爆炸危险。矿井开采水平属地温正常无热害区。表1瓦斯、二氧化碳含量（CM3/G）煤层CH4CO241111021078表2邻近生产矿井历年瓦斯涌出量CH4（M3/T）矿井名称平均1966196719701971197219731975孙村矿274826781931302753046291292张庄矿342641143436227225923574292462良庄矿24451291244794313229220220协庄矿23680661105112318180465406平均27462186192827972913267831725通风及排水要求251通风矿井前期，西翼及南部通风方式为中央边界抽出式，即副井进风，风流经井底车场、400运输大巷（或南石门）、轨道上山、轨道顺槽、清洗工作面后，乏风流经运输顺槽、回风上山（或皮带上山）、总回风巷、回风石门汇集南风井排出。后期东翼通风可利用主井回风或在工业场地内另开风井回风，形成中央并列式通风。252压风系统根据矿井开拓方式及采区风动工具的配置和用风量，设计对已订货的压缩空气设备的能力进行核算，并仍按原初步设计确定的原则，在工业场地副井口附近设置集中压风机站。（一）、设计依据风动工具配置见表63风动工具采区名称风镐（台）12米3/分/台凿岩机（台）35米3/分/台喷浆机（台）8米3/分/台其它设备用风（米3/分）一采区岩巷普掘、机掘242一采区煤巷普掘、普掘3二采区煤巷普掘、普掘2巷道维修复喷2主副井井口井底08机修厂6总计74468（二）、压缩空气需要量计算Q12115105（712094350964809648096）60812115105（95613443072）608848米/分式中12为沿管路全长漏风系数115为机械磨损耗风量增加系数09，096为同时系数105海拔高度修正系数（三）、设备选型选用四台5L40/8型压风机，配TK25014/118，250千瓦，6000伏同步电动机，供给井下风动工具、主副井井口、井底气动设备及机修厂用风，其中三台工作，一台备用。压风干管选择2736螺旋焊缝钢管。压风机站设冷却水泵4B15型，配Y132S12，55千瓦电动机三台。（四）、压风设备电控压风机房为双回路电源进线，其高压开关柜，可控硅励磁柜等成套电控设备均由主机厂配套供应。253排水系统（一）、主排水设备主排水泵及排水管路根据新汶矿物局编制的翟镇矿井初步设计说明书（1986年9月版）中原始资料为依据，目前已安装完毕，经复核，仍按原设计选型。（1）复核依据井口标高1807米井底轨面标高400米矿井正常涌水量初期380米/时后期500米/时矿井最大涌水量700米/时（2）设备选型正常排水能力Q12380456米/时（初期）正常排水能力Q12500600米/时（后期）最大排水能力Q12500600米/时所需压头H11（58075）6443米根据规程和有关规定，经核算确定选用250D6010型水泵五台，其中二台工作，二台备用，一台检修。前后期正常涌水时，二台泵工作分别在1382小时和1818小时内可将24小时的正常涌水量全部排完。最大涌水量时，三台泵工作在1697小时内可将24小时的最大涌水量全部排完。（二）、主井水窝排水设备设计以新汶矿物局编制的翟镇矿井初步设计说明书（1986年9月版）中原始资料为依据。主井井底水窝排水设备担负主、副井底排水，选用80D303型水泵二台，配防爆电机YB1802，22千瓦，660伏，一台工作，一台备用。（三）、排水设备电控；水泵电源引自井下中央变电所，水泵电机采用电抗器降压起动，水泵闸阀采用电动闸阀控制，泵房与井下中央变电所间设信号联系。26主运输系统261主运输方式本矿井采用400米主要开拓水平，分区分煤组布置大巷和石门的开拓布置。由于煤流运输比较分散，大巷或石门运输距离较长，矿井生产能力较大，同时矿井生产前期30年通风方式为边界式，水平大巷单巷布置，不适宜胶带运输机运输，为了充分利用大巷断面和煤流与全部辅助运输统一解决，矿井主要开拓水平的煤流运输选用3吨底卸式矿车运输，掘进煤及矸石、材料设备等辅助运输采用1吨矿车。3吨和1吨矿车均采用600毫米轨距架线电机车牵引262主运输设备本矿井为低瓦斯矿井，大巷运输选用ZK106/550型架线式电机车。煤的运输采用3吨底卸式矿车，矸石和半煤岩的运输选用1吨固定式矿车，主要设备和材料的运输选用1吨平板车和1吨材料车，人员运输选用PRC12型人车。3采煤工作面设备选型设计31采煤工作面概述采煤工作面是矿上工作的重中之重，采煤设备的选型也是最重要的。恰当的选型能够更好的发挥设备的运行能力，提高煤矿的产量。以下以翟镇煤矿六采区为设计对象，现将六采区情况介绍如下311采区位置及范围、四邻关系、井上下对照关系1、六采区位于翟镇井田西南部矿井400水平南翼，采区东边界为F7断层与良庄井田相邻；东南边界以第5勘探线与良庄井田相邻；西邻三采区、风井保护煤柱及三采扩大区，以F7、F4、F6断层为自然边界；南部以F101断层与协庄井田相邻；北部以F16断层为界与七采上部采区相邻，正在准备。采区东西走向长10401060M，南北倾斜宽7202260M，开采上限标高190M，下限标高360M。本采区煤层赋存较浅，地层较平缓，但受F6、F8、WF17断层的相互切割，构造复杂，地层产状多变。三维地震中间资料主要解释对象为对采区布设影响比较大的断层及褶曲。褶曲六采区含煤地层总体呈一单斜构造，地层向北北西倾覆，煤层在南部埋藏较浅（2煤层190M），北部埋藏较深（2煤层310M）。煤系地层产状平缓，倾角一般37，受断层影响地层产状变化较大，局部受断层影响倾角变陡达11。由于受后期构造作用，在单斜上发育较多幅度较小的凸起和凹陷，区内向、背斜幅度和跨度一般较小，其中延展较长的宽缓背斜1条、向斜2条。2、六采区西邻三采区及三采扩大区，以F4、F7、F6断层为自然边界，其中3204E、3205E、3206E、3207E、3406E、3407E、3408E工作面已回采完毕，3405E工作面正在回采。南以第五勘探线与良庄矿四采区相邻，二、四层煤已回采完毕。东以F7断层为界与良庄矿四采区相邻，二、四层煤已回采完毕。东北部以F16断层为界与七采上部相邻，正在准备。3、对应地表为风井以南和高家店以西的农田，地表整体为丘陵地形，南高北低，最大高差15M，均被第四系地层覆盖。羊村河从采区北部及西部穿过，区域内无明显积水，翟良路从采区中部穿过。312相邻采区实见地质、水文地质情况概述根据相邻三采区实际揭露，中小断层较多，多为正断层，地层倾角变化较大。根据羊村背斜以南2煤已开采范围统计，平均115条/KM2。由于断层的影响，工作面重新开切眼11个，补充巷道4390M，每个工作面因地质构造复杂无法通过，造成平均搬家2次，严重影响生产的正常进行。邻近F6断层处局部煤2伴有冲刷变薄现象。三采扩大区在靠近F10断层地带内，多发育羽状断裂，F10断层北西走向，附次生小断层为近南北，近东西向，以近南北向居多，近南北向断层延展较长，对采掘工作影响较大。三采扩大区东部断裂较西部发育，其对采掘的影响更大，大中型断层附近小断层发育，产状变化较大，个别地段倾角增大至40，煤厚变薄，煤质变差，在F10断层150M范围内，实际揭露地质构造复杂、倾角大，无法进行开采。相邻七采上部采区位于大港向斜和葛沟桥倾没向斜之间，整体呈一鞍部构造，四周均被断层环绕，地层走向变化大。采区南部邻近F16断层处煤2有风氧化现象。区内中小型断层发育，无陷落柱、岩浆岩。相邻三采区直接充水含水层为煤2、煤4顶底板山西组砂岩含水层，山西组砂岩含水层为富水程度不均一的带状裂隙含水层，以静水储量为主，在煤层开采过程中，受采掘施工因素影响，导通砂岩裂隙，一般以淋水状态通过裂隙进入采掘工作面，三采区西翼山西组砂岩含水性较差，东翼山西组砂岩赋水性较强。2001年5月25日5点30分，三采区东翼3206E轨道巷在掘进过程中打顶板锚索眼时出水，到7点水量逐渐增加，最大涌水量18M3/H，2天后，涌水量减小到05M3/H，系由锚杆眼导通顶板砂岩裂隙水所致。2003年7月15日，3204E运输巷揭露一条落差12M断层，迎头岩性为灰白色细砂岩，在打顶板锚杆过程中出水，经实测三个孔合计最大涌水量25M3/H，3天后涌水量减少到03M3/H，系由锚杆眼导通顶板砂岩裂隙水所致。2005年6月15日，3408E运输巷揭露一条落差35M断层，迎头岩性为灰白色细砂岩，在打顶板锚杆过程中出水，经实测三个孔合计最大涌水量65M3/H，8天后涌水量减少，稳定涌水量163M3/H，系由锚杆眼导通顶板砂岩裂隙水所致。相邻七采上部采区开拓揭露煤2、煤4顶底板山西组砂岩赋水性较差，在掘进七采上部轨道上山和回风巷时未揭露出水点大于10M3/H的集中出水点。313煤层情况1、本区煤2中上部含一层厚度003M炭质砂岩夹矸，为煤2良好的标志层，全区皆发育，可采指数为1，煤层变异系数338。煤2为结构简单的较稳定煤层。2、本区煤4不含夹矸，可采指数为1，煤层变异系数2075。煤4为结构简单的稳定煤层。煤层具体情况详见下表。煤层结构倾角（度）厚度（M）容重T/M3硬度煤种灰分（AD）硫分（ST）发热量QBAD（I/G）2简单3718213415QM171079275674简单3726513615QM164607627960煤2全区较稳定，通过邻近区域开采情况分析，在邻近F6断层处煤2局部冲刷变薄，靠近良庄井田三采区附近煤2局部有风氧化变薄区域。煤4全区稳定。314煤层顶底板和各煤层层间距本区可采煤层为煤2、煤4，煤层层间距为2534M，平均278M。采区煤2、煤4直接顶均为复合顶板，局部煤2直接顶相变为中细砂岩。当煤2直接顶为中细砂岩时，易引起煤层厚度变化。具体岩性情况分述如下1、煤2直接顶为泥质粉砂岩，厚度17533M，灰黑色，较松软，易垮落，赋存13层上分层，上分层煤厚度0213M左右。老顶为粉砂岩，厚度012M，平均6M，灰黑色，胶结致密，富含植物叶部化石，岩石硬度F34。煤2直接底板为粉砂岩，厚度1297M，平均55M，深灰色，含植物根部化石，岩石硬度F3。老底为中细砂岩，厚度486M，平均63M，灰白色，岩石成分以石英为主，钙质胶结，层理发育，含水，岩石硬度F45。2、煤4直接顶板为泥质粉砂岩，厚度195545M，灰黑色，较松软，易垮落，赋存12层上分层，上分层煤厚度0512M左右。煤4老顶为细砂岩，厚度47107M，平均77M，灰白色，成分以石英为主，含水，钙质胶结，厚层状，岩石硬度F6。煤4直接底板为粉砂岩，厚1863M，灰黑色，富含植物根部化石，较松软，西部含有一层煤4下分层，平均厚02M。老顶为粉细砂岩互层，厚252M，平均36M，钙质胶结，以灰白色细砂岩为主，较硬，含水。煤4底板下3440M是煤6，厚04096M。在F5及F6断层附近，煤厚变薄到03053M，其变薄的原因，可能与底板变为中细砂岩有关，顶板为灰色粉砂岩或泥质岩，煤6为极不稳定煤层。在本采区内六层煤为不可采煤层。煤4以下4047M为一灰，一灰厚2128M，全区皆发育、稳定，为良好的标志层。315水文地质1、概况本区水文地质条件简单，直接充水含水层为煤2、煤4顶底板山西组砂岩，顶底板砂岩为富水程度不均一的带状裂隙含水层，巷道掘进时一般以淋水状态出现，仅是恶化了掘进工作面的施工条件，对安全无较大影响；回采时，可能在老顶初次跨落、周期来压时由于采动裂隙波及范围大，造成涌水量增大。本区充水因素主要为煤层顶底板砂岩水，开拓掘进期间工作面四周无采空积水区，不受老空水威胁。根据井田上组煤开采实际揭露矿井主要充水含水层为山西组砂岩，以孔隙水和裂隙水为主。该砂岩涌水特点如下矿井开采初期，由于疏干漏斗扩展范围较小，矿井涌水量随开采面积而逐年增加。随着开拓及采煤工作面的推进，疏干漏斗基本稳定以后，矿井涌水量逐渐趋于稳定，以后则不随开采面积的增大而增大，相反，随着静水量的逐步疏干，矿井涌水量表现为逐步减少的趋势。2、采区涌水量预计六采区的涌水量主要为煤2和煤4的顶底板砂岩水，煤2和煤4开采所揭露的含水层为山西组砂岩，以孔隙、裂隙为特点，开采初期涌水量随揭露面积而增加。根据相邻三采区的涌水量，采用幂函数经验公式QQO。式中Q为六采区涌水量，QO为三采区涌水量，S为六采/0S区开采面积，SO为三采区开采面积。则采区正常涌水量Q121116M3/MIN。28/5六采区正常涌水量Q116M3/MIN。涌水量变动系数取13，最大涌水量为15M3/MIN。316采区储量1、根据矿井设计，与协庄矿相邻的F10断层，矿井边界煤柱二层煤按50M留设；四层煤按65M留设；根据新局地字（1996）198号“关于良庄矿留设井田边界煤柱的设计请示的批复”，南边界52钻孔和346钻孔连线至F5断层矿井边界煤柱二层煤按70M留设；328、914和39钻孔连线至F5断层矿井边界煤柱二层煤不留煤柱；东边界矿井边界煤柱二层煤按50M留设，四层煤按65M留设。2、矿井边界煤柱均划为永久煤柱。3、断层煤柱的留设，落差大于30M断层断煤交线两侧各留设20M断层煤柱，其余断层不留设断层煤柱。4、储量计算地质储量计算Q地SMD其中S面积M平均煤厚D容重工业储量计算Q工Q地P可采储量Q可采Q工（1N）KN地损系数P永久煤柱K采区回采率（1）二层煤储量计算第1块段，面积125692331M2，平均煤厚179M。地质储量1256923311791343015万T；工业储量108451861791342601万T；永久煤柱172404711791134414万T；第2块段，面积99831803M2，平均煤厚185M。地质储量998318031851342475万T；工业储量8670001851342149万T；永久煤柱131318185134326万T；（2）四层煤储量计算第1块段，面积12467181M2，平均煤厚277M。地质储量124671812771364697万T；工业储量106380142771364008万T；永久煤柱18291662277136689万T；第2块段，面积94730084M2，平均煤厚253M。地质储量9473002531363259万T；工业储量858878792531362955万T；永久煤柱8842205253136304万T；（附储量计算表）煤层块段面积（M2）煤厚（M）容重T/M3地质储量（万）永久煤柱万）工业储量（万）地损系数采区回采率（）可采储量（万）11256923311791343015414260110801873煤228670000018513424753262149108015471124671812771364697689400810802886煤42947300842531363259304295510802127采区合计4317972251344617331171310808433317工作面情况1、二层煤工作面生产能力ALBRMC式其中L面长L200M，B截深B06M；R容重R134T/M3，M采高M182M；C回采率C95。A200061341829527802T考虑到早班需检修，按早班割炭一刀，中班、夜班每班割炭二刀，即每天按五刀炭计算日产量51A13901T月产量25日产量34万T年产量12月产量408万T所以，确定二层煤回采工作面生产能力为408万T/年。2、四层煤工作面生产能力计算ALBRMC其中L面长L200M，B截深B06M；R容重R136T/M3，M采高M265M；C回采率C95。A200061362659541085T考虑到早班需检修，按早班割炭一刀，中班、夜班每班割炭二刀，即每天按五刀炭计算日产量51A205425T开采顺序工作面名称工作面平均斜长（M）工作面走向长（M）可采储量（万T）开采时间（月）6201W1808203299616201E2008403561056202W18096339211526202E2009003851136203W15029593545613436203E2009103951496204W145285100540911646204E2003756753991176401W20079056911256401E195830551076402W20096062112166402E2008956091196403W11025591060311876403E2009056191216404W15028097075514886404E185385650651127月产量25日产量51万T年产量12月产量612万T所以，确定四层煤回采工作面生产能力为612万T/年。3、回采工作面个数六采区煤2、煤4采用联合布置，且六采区也将成为我矿的主要采区，为保证矿井产量，确定采区布置两个回采工作面和四个煤巷掘进工作面，即二层煤年产816万T，四层煤年产1224万T。因此，考虑增产因素，确定六采区生产能力为125万T年。4、开采程序六采区为联合布置，布置两个工作面同时生产，即东西翼各布置一个工作面。具体开采程序见下表。32采煤方法及工艺321采煤方法概述一下采煤方法的选择对工作面生产的影响本文选择主要对进行根据本采区开采4层，本采区的主要参数如下煤平均厚度265M，采区东西走向长10401060M，南北倾斜宽7202260M，开采上限标高190M，下限标高360M。但受F6、F8、WF17断层的相互切割，构造复杂，地层产状多变，且被F6断层切割为东西两翼。工作面倾角平均达到17，通常，采煤方法有，考虑到根据以上情况，六采区采用长壁后退式采煤法。根据目前翟镇煤矿生产能力和设备配备，工作面面长定为200M左右，连续推进长度平均1000M左右。采用走向长壁综采机械化陷落采煤法，建筑物下采用综采机械化矸石充填采煤工艺对采空区进行有效充填。322采煤工艺进刀方式和割煤方式1、割煤方式采煤工作面为综采机械化采煤工作面，采用走向长壁后退式采煤法。双滚筒采煤机割煤、装煤。工作面倾角平均达到17，采煤机沿顶底板双向割煤，往返一次进两刀，割煤时，采煤机上下5M范围内严禁平行作业，斜切进刀长度以前滚筒为准不小于23M。采煤机的进刀采用端部自开缺口、斜切进刀的方式，斜切进刀段长度以前滚筒为准一般不小于23M，进刀深度06M。割煤时采取分段停机拉架，分段距离不大于30M，顶板破碎必须停机移架或拉超前架，顶板破碎时必须带压移架，做到少降快拉。采用“分段移架”方式时。当工作面推进遇断层需要采用打眼爆破法落煤。2、进刀方式采煤机进刀方式示意图面溜头进刀方式示意图文字说明1、煤机下行割煤至溜头，下滚筒下降割底煤，上滚筒上升割顶煤，推移机体上部溜子。2、煤机反向斜切两个机身长，斜切至足够截深时，停止割煤。3、将煤机至溜头的溜子推靠至煤壁，下滚筒上升割顶煤，上滚筒下降割底煤下行切割。4、煤机切割至溜头，下滚筒下降割底煤，上滚筒上升割顶煤，再次上行。5、煤机上行至吃刀茬，推移煤机下部溜子及溜头至煤壁，完成进刀，然后下滚筒下降割底煤，上滚筒上升割顶煤，上行割煤移溜。面溜尾进刀方式1、煤机上行割煤至溜尾，上滚筒下降割底煤，下滚筒上升割顶煤，推移机体下部溜子。2、煤机反向斜切两个机身长，斜切至足够截深时，停止割煤。3、将煤机至溜尾的溜子推靠至煤壁，上滚筒上升割顶煤，下滚筒下降割底煤，上行割煤。4、煤机割煤至溜尾，上滚筒下降割底煤，下滚筒上升割顶煤，再次上行。5、煤机下行至吃刀茬，推移煤机上部溜子及溜尾至煤壁，完成进刀，然后下滚筒上升割顶煤，上滚筒下降割底煤，下行割煤移溜。33工作面设备配套要求。概述一下有配套，作用，在此要进行工作面设备配套技术研究及设计331综采工作面“三机”配套几何尺寸关系（描述采煤机、刮板输送机和液压支架之间横断面配套尺寸示意及何尺寸关系理论）图21液压支架、采煤机、刮板输送机几何关系示意图由图21可知，输送机的结构形式及附件必须与采煤机的结构相匹配。从顶板管理角度出发，支架前柱到煤壁的无立柱空间宽度越小越好。无支柱宽度的计算如公式（21）所示FBTX600150280式（31）1030式中F无立柱空间宽度，MM；B截深，600MM；T煤壁与铲煤板所留间隙，以防采煤机在输送机弯曲段工作时滚筒切割铲煤板，一般为150300MM；X支柱前柱与输送机电缆槽之间的间隙，以防输送机倾斜时前柱挤压电缆和便于司机安全操作，一般B200400MM；W输送机宽度，MM；WEGV1507303601240MME铲煤板宽度，视其结构和作用而定；当铲煤板兼作采煤机滚轮支撑导轨时，宽度要大一些，一般F150240MM；G输送机中部槽宽度730MM，由输送机型号确定SGZ730/400；V电缆槽和导向槽的宽度，一般V360MM。支柱前柱到梁端的顶梁悬臂长度L为LFBDX式（32）103060020028050MM式中D梁端到煤壁的距离，即端面距。一般端面距为200400MM，煤层薄取小值，煤层厚取大值。支架最小高度H为HAYT式（33）14281601801768MM式中A采煤机机身高度，输送机高度和采煤机底托架高度H之和，采煤机机身高度，输送机高度和采煤机底托架高度H之和，其中采煤机底托架高度应保证机身下部空间大于过煤高度E，一般E250300MM；Y采煤机机身上部空间高度，160MM；T支架顶梁高度，180MM。332综采工作面“三机”性能配套综采工作面“三机”性能应相互匹配，否则会相互制约，设备难以充分发挥其作用。其主要涉及的内容有1）采煤机底托架与输送机槽的匹配。2）采煤机摇臂与输送机头尾和自开切口的匹配3）支架性能与采煤机牵引速度的匹配，如果大采高支架不匹配大流量阀，则每架移架时间需2025S，这就使采煤机牵引速度限制在3545M/MIN的范围内，提高采煤机牵引速度，必须改进支架的供液系统和阀的性能，或采用电液控制液压支架，以提高移架速度。333综采工作面“三机”生产能力配套工作面小时生产能力取决于工作面的年产量，采煤机的生产能力依据工作面小时生产能力确定。其它配套设备的能力都应大于采煤机的生产能力。就“三机”而言，工作面输送机的生产能力应大于采煤机的生产能力，液压支架的移架速度应大于采煤机的工作速度。334工作面转载机和平巷可伸缩皮带式输送机与工作面刮板输送机的配套工作面转载机和平巷带式输送机与工作面刮板输送机的配套指的是运输能力上的配套，其原则是有里（工作面在）向外（平巷）的运输设备能力后者大于前者。335综采工作面“三机”寿命配套“三机”寿命配套是指综采工作面各单机设备的大修周期应该相互接近。高产高效要求工作面各种设备，特别是主要设备必须处于良好的运转状态。如果在工作面生产过程中，设备交替更换进行大修或“带病”运转，则必然影响高产高效的实现，也会对设备造成损坏。336工作面外围环节配套近年来综采设备高速发展，特别是液压牵引采煤机已被大功率多电机电牵引采煤机所取代，采煤机生产能力达2000T/H以上；工作面输送机最大达4000T/H；电液控制液压支架的应用实现了移架自动程序控制，保证了快速移架