煤矿综合机械化采煤可行性报告

煤矿综合机械化采煤可行性报告目 录第一章 矿井概况 3第一节 井田概况 3第二节 矿井地质构造及煤层特征 7第三节 矿井开拓与开采现状 17第二章 国内外综采设备技术发展现状 20第一节 综采设备技术现状及发展趋势 20第二节 国内综采设备主要技术特点 24第三章 推广综采的可行性及配套工程 26第一节 推广综采的可行性 26第二节 综采开采方式特点 26第三节 综采相关配套工程 27第四节 XX煤矿推广综采应注意的问题 28第四章 综采面生产能力及设备选型 28第一节 综采面生产能力 28第二节 综采设备选型 30第五章 综采工程实施步骤 46第一节 综采实施步骤 46第二节 综采面设备配备 47第三节 确保综采使用成功的保障措施 49第六章 综采主要技术经济指标 512第一章 矿井概况煤矿（以下简称XX煤矿）系私人独资企业。矿井设计生产能力15万吨/年，为高瓦斯矿井，于2010年7月通过验收，取得煤矿生产全部合法证件。矿井管理机构健全，人员配备基本齐全，拥有各类工程技术 8名，其中高级工程师 2名。第一节 井田概况一、 位置与交通煤矿位于贵州省XX县城南西8km处，隶属XX县XX镇管辖。地理坐标：东经106°09′24～″106°11′50北″,纬28°15′07～″28°17′17。″XX煤矿经1.0km的矿区公路即可到达XX镇上，距XX县城8km，距川黔铁路线XX站百余公里，经赤水河船运可直达长江沿岸码头，矿山交通运输条件好。根据贵州省国土资源厅颁发的矿区范围拐点坐标， XX煤矿矿权范围由8个拐点圈定（见表 1－1），矿区面积为 2.3003km2，准采标高为+1207m～+900m，矿区走向长度为：3000m，倾斜长度为：860m。表1－1XX煤矿矿权拐点坐标北京坐标（54）拐点坐标X坐标(m)Y坐标(m)A3129460.0035614130.00B3129700.0035614130.003C3129700.0035613500.00D3130300.0035613500.00E3130300.0035615550.00F3130520.0035616250.00G3129730.0035616550.00H3129460.0035615550.00西安坐标（80）拐点坐标X坐标(m)Y坐标(m)A3129407.0035614141.00B3129653.0035614138.00C3129647.0035613512.00D3130232.0035613506.00E3130252.0035615550.00F3130474.0035616257.00G3129676.0035616537.00H3129420.0035615558.00矿区面积：2.3003Km2；开采深度：+1207m～+900m；二、自然地理、经济状况1、地形地貌本矿区位于云贵高原黔北地区，地貌为侵蚀、剥蚀、溶蚀的中山地貌，最高海拔位于矿区北西侧的麻窝顶 1476.6m，最低点位于井田南部工业场地附近，海拔约为970m，最低点分布有落水洞，相对高差506.6m。4矿区岩体大部裸露，地形坡角 5°～40°，一般15°～35°，有利于地表水排泄。地表水由北西向南东流入冲沟，落水洞，含煤地层总体上陡峻，煤层出露地段相对高差较大，矿区内煤层出露位于陡崖下方。工业广场位于矿区地势较为平缓的地段。总体来看，区内地形地貌条件中等。2、矿区地表水煤矿地处长江流域赤水河綦江水系赤水河上游临江河支流两岔河西岸，矿区内出露地表水有季节性冲沟，冲沟发育，临江河支流两岔河从矿区东侧通过，并于朝阳洞北侧400m落水洞处变为伏流流向临江河。当地最低浸蚀基准面为970m。区内支流及两岔河流经矿区内及附近标高在+1340m～+1000m间，而矿井开采标高在+1207—+900m之间，随着开采深度的增加，河水沿裂隙或隐伏断裂涌入矿井的可能性增大，但冲沟流量受季节性控制明显，大多在雨季时增大，旱季时减小甚至干涸，对其采矿活动的影响相对较小，但随着采矿深度的增加，两岔河河流对其采矿有一定的影响，两岔河河流流量一般为20L/s。3、气候矿区位于贵州省北部边缘，地处黔渝交界之边远山区，属亚热带湿润季风气候，夏季高温干燥多伏旱，秋季气温下降快而多绵雨，冬季多低温阴雨，春季气温回升慢而不稳，多夜雨，四季比较分明。根据 XX县气象站统计资料：年平均气温13.1度，极端最高气温34.4度，极端最低气温-8.3度。年无霜期平均253天，平均年降水量1142.2mm，最多年达1460.7mm，最少年为873.6mm。年平均风速1.4m/s，年平均相对湿度85%。54、地震根据《中国地震动参数区划图》（ GB18306－2001），矿区地震烈度为6度，地震动峰值加速度为 0.05g。5、经济状况矿产资源较为丰富，煤炭工业是该县的支柱产业，其次是建材、化工、冶金、轻工业。农作物以烤烟、小麦、水稻为主，另外畜禽资源也比较丰富，劳动力富余。近年来，以煤炭开采为基础，带动了全县地方工业的快速发展，火电、建材、化工、机械及食品加工等产业不断壮大，为地方经济的腾飞起到了推动作用。XX电厂的建成，年耗煤量较大。特别是2011年底开工建设的XX电厂，更大量增加了煤炭的需求，必将促使煤炭开采上规模、上台阶。煤炭工业的快速发展必将促进XX县的经济发展，人民生活的改善。6、供电电源、水源矿井供电电源为：双回路供电。I回：来自XX变电站10KV线路(专线，上一级电源为乌江电站和遵义电厂)(约7km)，为矿井主供电电源。回：来自临江变电站10KV线路(农网，上一级电源为XX电厂)(约8km)，为备用回路电源。目前正在建设的 XX35KV煤矿专用变电站，距矿区 3.5km左右，将于2012年3月底建成，此变电站的建成为矿井实现机械化开采提供了充足的电力保障。水源：距矿井工业场地约 400m处的龙洞坪有 30.18l/s的流量常年不6断的泉水，XX一号井及另两小矿皆以此泉为工业生活水源尚有很大富余，故XX煤矿工业及生活用水仍取自XX大泉。第二节 矿井地质构造及煤层特征一、矿井地质（一）矿井地层矿区出露的地层从老至新有：二叠系中统茅口组（ P2m）、二叠系上统龙潭组（P3l）、二叠系上统长兴组（ P3c）；三叠系下统夜郎组（ T1y）、三叠系下统茅草铺组（T1m）及零星分布的第四系（Q）。现由老至新分述如下：1、二叠系中统茅口组（P2m）：分布于矿区南东面，下段为灰至深灰色中厚层至厚层块状灰岩，上段以浅灰色厚层块状微晶灰岩为主， 夹少量白云质斑块及燧石灰岩。产韦氏蜓、新希氏蜓、文氏珊瑚、长身贝、蕉叶贝等化石，与下伏栖霞组（ P2q）灰岩整合接触，与上覆龙潭组（ P3l）地层假整合接触，接触面附近茅口组灰岩质纯，性脆，色浅，岩溶发育。在溶槽、溶斗中常见次生淋积高岭土、褐铁矿。厚289-372m，平均约331m。2、二叠系上统龙潭组（P3l）：由浅灰到深灰色、灰黄色薄层状泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、炭质泥岩及煤组成。偶夹泥质灰岩及钙质粉砂岩，含煤14-20层，其中可采煤层3-6层。产大羽羊齿、鳞木、蕉叶贝等化石。厚96m。龙潭组是该区的含煤地层，属海陆交互之滨海泥沼相沉积，以含泥质高之浅灰至深灰色薄层泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩为主。夹少量细砂岩、粉砂岩及钙质粉砂岩，砂、泥岩比1:5—1:7，根据其沉积特征，将其分为7三段—铝质岩段、下含煤段、上含煤段。1）铝质岩段（无煤段）（P3l1）：厚11m，灰白色含黄铁矿铝土质粘土岩，全区稳定易于识别，是良好的标志层。2）下含煤段（P3l2）：厚40m，由灰、深灰、灰黄色薄层泥岩、砂质泥岩、粉砂岩及煤层组成，厚度及岩性均较稳定，其中可采煤层12号煤层。煤层相对稳定，煤层自上而下硫、灰分逐渐减低，发热量、固定碳逐渐增加。（3）上含煤段（P3l3）：厚45m，由黄灰、浅灰、深灰色薄至中厚层状细砂岩、粉砂岩、砂质泥岩、泥岩和煤层（煤线）等组成， C8、C5煤层可采。该段厚度变化大，最厚与最薄者比相差一倍多， 较下含煤段砂泥岩比增加，纵向、横向变化大，含煤层较多，而可采煤层少，煤质相对较差。3、二叠系上统长兴组（ P3c）：以深灰—灰色中厚层状、厚层状燧石灰岩、灰岩为主，底部夹薄层浅灰色钙质泥岩及泥质灰岩， 与下伏龙潭组地层整合接触。厚 40-60m。4、三叠系下统夜郎组（T1y）根据岩性组合共分三段。沙堡湾段（ T1y1）、玉龙山段（T1y2）、九级滩段（T1y3）。1）沙堡湾段（T1y1）：灰、紫灰色钙质泥岩与薄层状微晶泥灰岩互层，局部夹含粉砂质钙质泥岩，显水平层理及脉状层理，厚度6.9～10.0m。出露矿区南部。2）玉龙山段（T1y2）：浅灰、灰色、中厚层状细晶石灰岩、钙质泥8岩、微晶泥灰岩，断续夹泥质条带及次生方解石脉， 局部产小个体生物化石。厚度148.2～160.0m。出露于矿区南部。3）九级滩段（T1y3）：灰绿色、紫红、暗紫色中厚层状微晶泥质石灰岩、泥岩及粉砂质泥岩，夹少许泥灰岩、钙质条带及大量泥质条带。厚度22.9～140.0m。出露矿区南部。5、三叠系下统茅草铺组（ T1m）该组共分为两段，三叠系下统茅草铺一段（ T1m1）及茅草铺二段T1m2）。1）茅草铺一段（T1m1）：灰色薄至中厚层状微至细晶石灰岩，含泥质石灰岩；泥质石灰岩，从上到下泥质含量逐步增加，局部具鲕状，竹叶状，内碎屑及缝合线构造。厚度200～260m。2）茅草铺二段（T1m2）：浅灰色，灰色薄至中厚层状石灰岩，白云质石灰岩，泥质白云岩及白云岩，顶部和底部为杂色白云质溶塌角砾岩。厚度>200m。6、第四系（Q）：分布于缓坡地带或地形低洼处，以残坡积物为主，上部红色、黄色含少量砂砾粘土及腐植土，下部以岩石碎块为主；厚0～12m。（二）矿井构造矿井位于桑木场背斜西段，地层走向为北东——南西向，倾向北西，倾角较缓，一般8-13°，整体呈单斜产出。地层中见有自东向西展布的二级次生褶皱，断层不发育，构造复杂程度中等。1、褶皱9经1:5000地质填图和钻探工程控制，井田内存在小的起伏不大的背斜和向斜。2、断层在矿井内，经 1:5000地质填图和对施工的 4个钻孔及井巷的调查，未发现断距大于 5m的断层。根据《中国地震动参数区划图》 GB18306——2001，该区地震动峰值加速度为0.05g，地震动反应谱特征周期 0.35s，地震基本烈度为 6度；区域稳定性较好。综上所述，矿井地质构造复杂程度属中等类型。二、煤系地层该矿区含煤地层为二叠系上统龙潭组 （P31）：岩性为含泥质高至浅灰至深灰色薄层泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩及煤层，厚度 96m。分为铝质岩段（无煤段）（P3l1）、下含煤段（P3l2）、上含煤段（P3l3）。下含煤段（P3l2）含可采煤层有 C12煤层；上含煤段（P3l3）中仅C5、C8煤层可采。煤层厚度为9.69～17.36m，含煤系数14.09%，含可采煤层 3层，可采厚度为5.15m，可采率为5.36%。三、煤层（一）含煤岩系及含煤特征该矿区含煤地层为二叠系上统龙潭组 （P31）：岩性为含泥质高之浅灰至深灰色薄层泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩及煤层 ,厚度96m。分为铝质岩段（无煤段）（P3l1）、下含煤段（P3l2）、上含煤段（P3l3）。下含煤段（P3l2）含可采煤层有 C8、C12煤层；上含煤段（P3l3）中仅C5煤层可采。煤层10厚度为9.69～17.36m，含煤系数14.09%，含可采煤层 3层，可采厚度为5.15m，可采率为5.36%。（二）可采煤层特征结合矿区以往地质资料，矿区主要可采煤层为 C5、C8、C12煤层，各煤层主要特征由上至下分述如下：C5煤层：产于龙潭组三段（ P3l3）中部，以粉煤为主，结构单一，下距C8煤层约20m，当地俗称“糠煤”，煤层顶板为粘土岩、泥岩或粉砂岩，局部为细砂岩；底板为粘土岩、炭质泥岩。煤层厚0.95-1.94m，平均厚1.41m，厚度变化不大，全区可采。C8煤层：煤层产于龙潭组上段（ P3l3）底部，距C5煤层约20m，以块煤为主，结构单一，变化小，普遍夹三层含炭质粘土岩夹矸0.01-0.04m），易于识别，是良好的对比标志，全煤层厚2.00-2.65m，平均2.22m，当地俗称“高煤”，是全区主采煤层。煤层顶板为粉砂岩、泥质粉砂岩或细砂岩，厚2-5m，底板为粘土岩、泥岩或粉砂岩。厚1-4m。煤层顶板和底板多见0.10m以下的炭质泥岩伪顶及伪底。C8煤层为矿井内稳定的中厚可采煤层，自西向东厚度逐渐变薄，结构相对复杂的变化趋势。C12煤层：煤层由多个煤分层和1-6层厘米级夹矸组成，夹矸厚均小于0.05m。上距C8煤层约25m，下距茅口灰岩约12m。煤层夹矸为粘土岩、粉砂质泥岩、泥岩或泥质粉砂岩，横向变化大，极不连续。煤层顶板为厚0.63-1.90m含炭质粉或细砂质（即“黑矿”）粘土岩；底板为粘土质硫铁矿（即“白矿”），局部见炭质泥岩伪底，间接底板为茅口组（ P2m）石11灰岩。煤层厚0.98-1.92m，平均厚1.52m，含硫较高，当地俗称“下烧磺煤”。以下是各可采煤层的主要特征，见表 1-2：表1-2矿区主要可采煤层特征一览表煤层厚度顶底板主要岩性煤层煤层倾角煤层煤层间距（m）煤层结构（m）名称（°）稳定性顶板底板平均厚度距C5煤层约11°Pc339.039m0.95-1.94简单，泥质粉砂岩粘土岩C511°较稳定1.41基本无夹矸20.02.00-2.65含三层夹矸，粉砂岩、粉砂岩C811°较稳定粘土岩2.22厚0.01-0.04m0.98-1.92含1-6层夹矸，25.0粉砂岩、粉砂岩C1211°较稳定粘土岩1.52厚度小于0.05m距C12煤层约12.0Pm212m（三）煤层对比矿区内煤层对比方法采用标志层法，辅以层间距法进行煤层对比；煤层对比的依据是岩性、古生物及煤层的自身特征；在煤层自身特征方面依据煤层的厚度、结构、煤质及煤层组合关系等对比煤层。1、标志层法：龙潭组有标志层（ B1、B2、B3），标志层一（B1）位于龙潭组三段，为深灰色钙质泥岩，见结核及星散状黄铁矿，产腕足类动物化石。标志层二（B2）为C12煤层顶部，龙潭组二段，为深灰色粉砂质，中下部含泥质，见结核状、星散状及粉晶状黄铁矿，显水平层理及透镜状层理，产植物根茎化石。为含黄铁矿质泥岩。标志层三（B3）12为C12煤层下部，龙潭组一段，灰白色含黄铁矿铝土质粘土岩，全区稳定易于识别，是良好的标志层。2、煤层间距法：矿区 C5、C8、C12煤层层间距较稳定，煤层层间距变化不大，层位较稳定。综上所述：结合各煤层的特征， C5、C8、C12煤层对比可靠，控制程度较高。四、煤质（一）物理性质C5煤层：黑色（粉末深黑色），半暗型-光亮型，以半亮型为主。半金属光泽，内生裂隙发育中等，阶梯状及参差状断口，性脆、易碎。C8煤层：黑色、粉末黑色，半亮型-光亮型。半金属光泽为主，丝绢关泽次之。具宽条带及少量细条带结构，内生裂隙发育，阶梯状断口为主，参差状、贝壳状断口次之，性较脆，硬度较大。简易燃烧试验无烟、无焰、仅发红。C12煤层：黑色、粉末为深黑色，半亮型煤为主。半金属光泽，具宽条带状结构。上部内生裂隙发育中等，裂隙面具黄铁矿薄膜。阶梯状及参差状断口。硬度可达4级莫氏硬度，为高强度煤。简易燃烧试验无烟、无焰、仅发红。（二）化学性质根据贵州省地矿局一〇六地质大队编制的《贵州省XX煤矿区XX煤矿二号井补充勘查地质报告》及2008年11月重庆地质矿产研究院提供的《贵州省XX县XX煤矿检验报告》，该矿井的C5、C8、C12煤层的煤炭13自燃倾向等级鉴定报告等资料：1、灰分（Ad）：根据煤质资料，C5煤层平均灰分15.47%，为低灰煤；C8煤层平均灰分10.22%，为低灰煤；C12煤层平均灰分14.55%，为低灰煤。2、挥发分（Vdaf）C5煤层平均挥发分为 9.40%、C8煤层平均挥发分 7.82%、C12煤层平均挥发分8.92%，各煤层均为无烟煤。3、硫分（St,d）C5煤层平均含硫量为 0.47%，为特低硫煤；C8煤层平均含硫量为1.01%，为中硫煤；C12煤层平均含硫量为 2.78%，为中高硫煤。4、水分（Hdaf）根据煤质资料，C5煤层水分为 1.60%；C8煤层水分为 2.22%；C12煤层水分为0.46%。5、发热量（Qgr,ad）根据煤质资料，C5煤层发热量为27.87MJ/kg，C8煤层发热量为28.71%，C12煤层发热量为27.95%，均为高热值煤。根据煤炭分类国家标准（GB/T15224－2004），确定矿区内C5煤为低灰(LH)特低硫(SLS)高热值(HQ)无烟煤(WY)；C8煤为低灰(LH)中高硫(MHS)高热值(HQ)无烟煤(WY)；C12煤层为低灰(LH)中高硫(MHS)高热值(HQ)无烟煤(WHS)。6、有害组分根据以往地质报告及区域地质报告资料，矿井有害组分为磷、砷等，14其中，原煤磷含量（ P）一般为 0.003～0.054%，属低磷煤；砷含量 (As)一般为0.000～0.012%，属含砷煤。表1－3矿区可采煤层煤质特征一览表煤质分析煤层原煤水分灰分挥发分全硫发热量编号精煤（Mad）（Ad）（Vdaf）（Std）固定炭（MJ/kg）粘结性C5原煤1.6015.479.400.4776.5827.87粉状C8原煤2.2210.227.821.0182.7628.71粉状C12原煤0.4614.558.922.7877.8327.95粉状（三）煤的工艺特性C5煤层发热量高，精煤回收率良好（55.68-66.13%），高灰熔点为（T31410-1430℃）。C8煤层化学活性（CO2分解率）：当温度在1000-1005℃时，气化平均值17.16-37.74%；机械强度77.7%（落下法）；热稳定性S+13%为83.59%，S-1%为0.58%。C12煤层机械强度中等，精煤回收率中等（43.9-48.6%），灰熔点较高T31300℃）。区内煤矿属于特低硫-中高硫高发热量、低灰分、难熔灰分无烟煤，精煤回收率高，机械强度高，热稳定性和化学活性好。煤质优良，是冶金、化工、玻陶、动力等部门的优质原料和燃料。（四）煤的用途贵州省地矿局一〇六地质大队编制《贵州省XX县XX煤矿区XX煤矿二号井补充勘查地质报告》及2008年11月重庆地质矿产研究院提供的《贵州省XX县XX煤矿检验报告》，对各煤层的煤质进行了分析研究，15确定了各煤层的工业指标，根据其指标特征，其具有如下工业用途：各煤层为半暗型至亮型煤，以半亮型为主，属低灰特低～中高硫高热值无烟煤，具有发电、锅炉、高炉喷吹、民用等用途。（五）煤层风氧化带及采空区边界线的确定根据对矿井、周边老窑的宏观鉴别，煤层风氧化带以煤层露头线沿煤层斜深方向平推30～50米圈定，但在矿区范围没有煤层露头，因此没有煤层风氧化带的划定；采空区根据实际测量数据及调查资料进行圈定。五、矿井水文地质条件预测矿井正常涌水量为 75.15m3/h；最大涌水量为 157.82m3/h。矿区水文地质类型为顶板裂隙水直接充水的裂隙充水矿床，水文地质条件属简单类型。六、其它开采技术条件1、瓦斯根据贵州省能源局文件，黔能源发 [2010]201号《关于遵义市工业和能源委员会<关于呈报2010年度煤矿瓦斯等级鉴定结果的报告 >的批复》，矿井瓦斯绝对涌出量 4.36m3/min，相对瓦斯涌出量为 27.21m3/t，二氧化碳绝对涌出量为1.67m3/min，二氧化碳相对涌出量为 10.42m3/t。鉴定结果为富泓煤矿属于高瓦斯矿井。2、煤尘根据重庆煤炭质量监督检验站重庆地质矿产研究院 2008年11月提供的矿井 C5、C8、C12煤层的煤尘爆炸性鉴定报告，矿井 C5、C8、C12煤层的煤尘均无煤尘爆炸性危险。163、自燃倾向根据重庆煤炭质量监督检验站重庆地质矿产研究院 2008年11月提供的“富泓煤矿煤炭自燃倾向等级鉴定报告 ”：富泓煤矿 C5煤层及C8煤层为III类（不易自燃煤层），C12煤层为I类（容易自燃煤层）。4、地温在实际生产过程中区内从未发生过地温异常现象，目前本矿井地温正常，本矿区范围内未发生过冲击地压，目前矿井地压正常。七、矿井资源储量截止2010年12月31日，在采矿权范围内 +1207m～+900m累计煤炭资源总量为 :957万吨。保有资源总量为 917.36万吨，其中：332资源量为 407.04万吨，333资源量为 388.31万吨。334？资源量为122.02万吨，采空消耗量为 39.64万吨。在采矿权范围外 +900m以下；累计总资源量为 23.20万吨；其中332类资源量为 23.20万吨。第三节 矿井开拓与开采现状煤矿为一新建生产矿井。平硐开拓，三个井筒分别为主平硐、行人平硐和回风平硐；主平硐坐标为：X=3128673,35615524，Z=+973.72，方位角113°，倾角3‰；行人平硐坐标为：X=3128705，Y=35615532，Z=+973.63，方位角113°，倾角3‰；回风平硐坐标为：X=3128660，Y=35615491，Z=+1006.59，方位角153°，倾角3‰。矿井沿C12煤层底板茅口灰岩布置有三条暗斜井，斜井倾角均为 12°，分别为提升暗斜井，行人暗斜井和回风暗斜井，三条暗斜井掘至一采区边界与 +916底部联络17巷贯通，并在该处布置矿井主副水仓。根据矿区具体条件，原设计矿井内不设置水平，不设置岩层运输大巷。根据井田范围、主采煤层数及矿井开拓方式，本矿只沿煤层走向划分为四个采区，一采区布置为双翼采区。首采区为井田南部靠井田边界的采区，即为该矿一采区。该采区走向长约1425m，倾斜长约260m。各采区均为联合布置采区。本井田用1个采区1个工作面保产，采区间的开采顺序为一采区、二采区、三采区、四采区。采区内划分为区段，区段间的开采顺序为下行式。每个区段含可采煤层三层，煤层间的开采顺序为 C5、C8、C12。同一区段内工作面为走向长壁后退式回采，由采区两翼向中部上（下）山方向推进。现矿井主要开采的煤层为C8煤层，采区运输巷、回风巷主要布置在C8煤层中。矿井主平硐现采用5t机车，一吨翻斗式矿车运输。暗斜井安装有JTKB-1.2×1.0绞车1台。矿井采用中央并列抽出式通风方式，安装 2×132KW风机两台，矿井总进风量3500m3/min左右。矿井安装有高低负压瓦斯抽放系统，并可正常运行。矿井安装有KJ90型安全监控系统，并按要求安装了各类监测探头。矿井地面安装有 22m3和13m3空压机各一台，入井压风主管路为100mm，支管路为50mm，压风管路接至采掘头面。18矿井供水系统50mm管路接至采掘头面。矿井通讯系统畅通，井下各采掘头面和相关工作地点均安装有与调度室的直通电话。矿井采掘现状为：一个C8煤层炮采工作面：工作面长度 100m，单体液压支柱配 1.0m铰接顶梁支护，支柱排距 1.0m，柱距0.8m，见四回一，全部垮落法管理顶板。工作面产量在 1万t/月左右。两个C8煤层掘进工作面：均为炮掘工艺。巷道上净宽 1.8m，下净宽2.8m，净高2m，11#矿工钢架梯形棚支护，棚距 0.8m。掘进的煤炭运输实现了皮带、溜子连续化运输。但由于原设计原因，导致掘进巷道无轨道运输系统，现有掘进需用材料、设备等运输均采用人工运输。开采设计优化：根据XX煤矿上综采的实际，需对矿井开采方案进行优化， 取消原设计方案的采区划分，矿井按一个采区进行布置，采区长度3000m左右，按双翼布置，在井田中部布置主干巷道，工作面分别由西向东和由东向西后退式回采，工作面长度按 200m设计。优化后的C8煤层开采设计方案见附图 1。19第二章 国内外综采设备技术发展现状中国是世界上最大的煤炭生产和消费国，保障国家经济社会平衡健康发展和国家能源安全需要煤炭的安全高效开采。综合机械化采煤（以下简称综采）是回采工艺的一个跃进。就是把采煤工作面采煤工艺中的破煤、装煤、运煤、支架和控顶全部实现机械化，把回采工序的机械设备联合起来，进行综合机械化作业。从而改善了工人的劳动条件和回采工作面的工作状况。第一节 综采设备技术现状及发展趋势采煤机、刮板输送机、掘进机和液压支架（俗称“三机一架”）是井下煤矿采掘工作面的主要生产设备。它们的技术装备水平，直接关系着生产效率和安全环保，是煤矿装备发展的核心问题。业内已形成共识，井下煤矿综采工艺及其设备是企业实现高产高效和安全环保的最给力手段；世界主要产煤国家都在不断增大井下煤矿综采生产的比例。目前俄罗斯是85.9%，波兰是92.3%，而美国、英国、德国、日本都在98%以上。但我国井下煤矿综采比例还较低，国有煤矿的综采比例仅为52.5%，地方煤矿更低一些，私人煤矿刚刚起步。据统计，按照全国井下煤矿的总产量计算，综采产煤量只占 28%左右。这种落后的生产技术水平，与世界产煤大国极不相称，近几年，行内企业审时度势，找出差距，综采设备正朝着成套化、大型化、机电一体化的方向大步前进。二、采煤机20在国外煤矿的采煤工作面，目前使用的采煤机主要有滚筒采煤机和刨煤机。我国的大中型煤矿的综采工作面，绝大多数使用滚筒采煤机，并以电牵引采煤机为主，刨煤机开采方法和装备技术还未得以广泛应用。近年研制的滚筒采煤机多采用“积木式结构”，各单元之间没有机械动力传动，工作系统简单可靠，主要部件和电机可以左右互换使用。特别是现代最新滚筒采煤机，截割电机在摇臂上横向布置，机身为框架结构，各主要部件安装在框架内，摇臂铰接在框架的两端，通过控制液压系统和调节液压缸行程，即可改变截割滚筒的工作调度，而且给设备拆装和维修带来极大方便。电牵引采煤机采用的调速系统主要有直流传统调速系统、 交流变频调速系统、电磁滑差离合器调速系统和开关磁阻电机调速系统 （简称SRD）。它们的调速原理不尽相同，但基本都可分为控制部份和牵引电机部份，简化了调速系统结构，提高了精确性和可靠性。在这几种电牵引调速系统中，交流变频调速技术在采煤机上的应用已趋向成熟，SRD技术在采煤机上的应用日益广泛。新型的电牵引采煤机，应具有基于微处理机的监测保护系统，可实现交互式人机对话、无线电随机控制、远程控制、工况自行监测及状态显示、故障诊断及预警、数据采集存储及传输等多种功能，以保证采煤机滚筒沿工作面煤层自动调节采高，并具有最低维修工作量和最高利用率，始终处于最佳工况。2011年8月31日，一台世界最大的综采煤机在神东设备维修中心维修一厂二部车间组装完成，进入调试阶段。这台型号为 7LS08的综采煤21机是美国久益公司专门为神东定制的，采高和总装机功率等指标均为世界最大。三、刮板输送机在综采设备系统中，刮板输送机不但是采煤工作面担负运煤的运输设备，还是采煤机的运行轨道和液压支架的移动支点。在综采设备的运行过程中，还要悬挂工作设备的电缆、水管及信号网线等。所以刮板输送机是否稳定可靠和高效运行，直接影响着煤矿企业的生产能力和经济效益。目前国内研制的刮板输送机主要有双边链、双中链和单条链3种；在重型刮板输送机上，多数采用双边链结构型式。刮板输送机中部槽结构已由传统的挡板结构改进成框架结构、C型槽结构或整体焊接结构，中板厚度为45～50mm。大功率和大运量的刮板输送机，中部槽的两侧帮分别与档、铲板铸成一体，再采用高强度无螺栓连接。在中部槽上配有铸造侧开口槽，不但简化了维护检修，并可与多种采煤机、掩护式液压支架配套使用。近年来，随着矿业装备技术的不断进步，一些新技术也已不断地应用于刮板输送机。例如将液力耦合器、限矩摩擦离合器、调速耦合器等软起动技术用于设备的过载保护；将液压紧链器、自动伸缩机尾等“机电一体化”技术用于设备的自动化控制；而且，针对速度、温度、电流及探伤等现代监控检测装置也在不断地用于刮板输送机。目前国内生产的刮板输送机，已普遍采用新结构、新工艺和新材料，使产品不断更新，技术性能日趋完善，可靠性和使用寿命显著提高。四、掘进机22经过10余年的引进消化、鉴别吸收和积极自主研发，我国已形成年产1000～1200台掘进机整机制造能力，根据不同煤矿的地质条件和回采工艺特点，研制出20多种机型，其截割功率从30～200kw，已形成系列产品。特别是近几年研制的以EBJ－160TP型掘进机为代表的换代机型，可满足煤巷和半煤巷掘进作业要求。它以中型和重型设备为主，可截割的岩石硬度为f6～f12，截割功率在160～170kw范围，整机重量为35～36t。随着岩巷掘进工艺技术的发展，重型悬臂式大断面岩巷掘进机也已研制成功。例如EBH315型掘进机，其截割功率从可达 315～320kw最大截割断面38～40m2，截割破岩压力可达100～120Mpa，其主要技术指标均已接近世界先进水平。五、液压支架目前，我国井下煤矿液压支架的品种和类型比较齐全，基本能够满足不同地区不同地质条件的煤矿生产需求。最大液压支架的支护高度已超过7m，中心距为2m；最大工作阻力为13000KN，支护强度为1.0～1.1Mpa，多数为两柱或四柱掩护式；支架工作寿命循环次数超过35000次；快速移架的液压系统已将支架完成“降、移、升”循环时间缩短至10～12S；可满足采煤机截深800～1000mm的工作需求。国内生产的中厚煤层液压支架，其设计制造技术已经比较成熟；具有整体顶梁简化结构、较大工作阻力、可靠性和电液控制性能较好等特点。特别是对于中厚煤倾角超过35°和大采高的长壁采煤工艺，其综采装备技术已经处于世界领先地位。对于“工作面端头与平巷的超前支护”这一回采难题，我国现已开发了多种型式的端头液压支架和平巷超前支架，实现了23工作面端头平巷的超前机械化支护。煤矿要实现综采工艺高产高效，只有“截割煤层快－煤流输送及时－移架推槽迅速－煤巷掘进超前”才能达到这一目的。综采工艺要求井下煤机必须是“三机一架”齐步前进，以系统工程的观点指导煤机装备制造业的发展状大。第二节 国内综采设备主要技术特点目前，我国煤矿综采设备的主要技术特点是： 新型电牵引采煤机总功率为1200kW，多采用PLC控制系统，牵引电机功率55kW，最大牵引速度为14.6米/分，设备生产能力达到了400万吨/年左右；工作面刮板输送机的输送量为2000－2500吨/小时，装机功率2×700kW，整机寿命（过煤量）600万吨左右，关键元件过煤量多在300万吨以下；液压支架支护工作阻力多在5000kN左右，最大达10000kN，支架控制方式采用两泵并联大流量环行供液系统，流量在400l/min，电液控制系统的可靠性差；顺槽带式输送机目前装机功率为4×250kW，运输能力为2000－2500吨/小时，最大铺设长度达3000米；我国煤矿支架电液控制技术起步较晚，还没有自主知识产权的支架电液控制系统产品，工作面自动化监控技术刚刚起步；综采工作面的设备的供电电压多是1140V等级，使采区电网和工作面大功率电气设备的运行工况受到影响。近年来，国内企业在吸收消化国外引进装备先进技术的基础上，单机生产能力和可靠性都大大提高，成套装备生产能力已达到1500～2000吨/小时，在适宜的煤层和矿井条件下，综采工作面最好水平可实现年产300～400万吨，并已经在大同煤矿集团、淮南煤业集团、潞安煤业集团等大型矿井投入生产运行。目前，我国生产24能力最大的综采成套设备 MG600/1400-WD型电牵引采煤机总功率1400kW、输送能力最大的SGZ1200/1575型刮板输送机总功率：1575kW，两柱掩护式液压支架高度已达5.5-6米，工作阻力达到8600kN以上，已有20多个综采工作面采用了先进的电液控制系统。总之，我国现在能生产各类煤层需用的综采设备，并且设备可靠性有较大提高，完全能满足各类煤炭企业上综采的需要。25第三章 推广综采的可行性及配套工程第一节 推广综采的可行性综采是采煤技术发展史上的一次重大革新， 从二十世纪五十年代问世以来，经过几十年的发展，已非常成熟。世界上各主要产煤国家都争先采用，大力推广，迅速发展。随着综采技术的发展和日趋成熟， 综采已由大、中型矿井向小型矿井推广，特别是在贵州省提出各类矿井均应实现采掘机械化的要求后， 推广采掘机械化已成为小型煤矿的重点工作。煤矿是一个15万t/a的生产矿井，采掘机械化程度低。目前矿井采掘接替非常紧张。煤矿煤层赋存条件简单，煤层根据区内钻孔资料及巷道揭煤：C5煤层厚度为0.95m-1.94m，平均厚1.41m；C8煤层厚度为2.00m-2.65m，平均厚度为2.22m；C12煤层厚度为0.98m-1.92m，平均厚度为1.52m。同此可以看出矿井C8煤层稳定，厚度中等，煤层倾角11°左右，非常适宜采用综采。因此富泓煤矿推广综采是可行的，是适应贵州省对小煤矿的发展要求的，也是解决矿井当前采掘接替紧张，提高效益的重要举措。第二节 综采开采方式特点综采的发展不仅促进回采工作面的生产，而且也使矿井和采区的生产系统和巷道系统发生了变化，使矿井的整体开采布局得到了显著改善。综采矿井的产量大，生产连续性强，以及大型采掘设备的运送量大，26对提升能力要求高。为了提高综采的开机率，设置井底缓冲煤仓，实现连续化运输是综采矿井普遍采用的技术措施。按照综采要求，XX煤矿只有通过优化矿井设计和部署，改进采区和巷道布置，同时改造不适应综采的矿井巷道及运输等系统，才能真正提高矿井采掘机械化程度，实现综采、综掘，提高矿井产能。第三节 综采相关配套工程煤矿为了实现综采，首先应对矿井开采方案进行优化，按综采高产高效的要求进行综采设计和系统改造。按综采开采方式，XX煤矿矿区范围内不再划分采区，按一个采区进行布置，分东西两翼开采，沿南北方向在井田中部布置采区主干巷道。巷道系统改造：对人行暗斜井进行刷扩，新安装大功率提升绞车，改为辅助提升暗斜井。运输系统改造：新作井下C8千吨煤仓，从煤仓下口开始安装3台皮带运输机，实现从工作面到地面及洗选厂的皮带连续化运输，井口不见煤，显著改善矿井环境污染状况。提高煤质，增加煤炭产值，建设地面洗选厂，设计能力与矿井综采生产能力配套。27第四节 XX煤矿推广综采应注意的问题煤矿具备上综采的客观条件，但XX煤矿的综采不能向全国大中型矿井的高大综采看齐，而应结合自身实际，选择适应矿井条件的合适的综采设备，做到设备选择既不浪费，也不落后，能力足够，略有富裕。第四章综采面生产能力及设备选型第一节 综采面生产能力按照XX煤矿的井田范围，通过优化设计，将矿井按一个采区进行设计，分东西翼开采，采区走向长度2920m。煤矿C8煤层综采工作面设计参数选择为：工作面长度200m，工作面走向推进长度1350m。采区主干巷道保护煤柱留设为110m。巷道断面：运输巷大于10m2，回风巷大于10m2，切割巷大于12m2。巷道支护方式：11#矿工钢架梯形棚支护，棚距500mm。巷道上净宽3.2m，下净宽4.3m，净高2.2m，毛断面：10.53m2，净断面：8.6m2。C8煤层平均采高2.2m，综采面年设计生产能力按 60万吨计算。1.1、工作面年产量、日产量工作面年产量：60万吨工作日：25天/月，300天/年日产量：600000/300=2000吨/日1.2、工作面割一刀煤产量割一刀煤产量：Qg=L·B·H·r·K28其中：L——工作面长度，200m；B——采煤机截深，按0.6m；H——采高，平均2.2m；r——煤的密度，1.4t/m3；K——回收率，0.95；Qg＝200×0.6×2.2×1.4×0.95＝351吨1.3、生产安排按日产量和一刀煤产量计算，日进刀数：n＝2000/351=5.7(刀)。工作面采用“三.八”制作业，两班生产一班检修，在正常工作条件下，为便于生产管理，每生产班割煤数为 3刀，每刀平均用时140min。日进刀数6刀。按60％的开机率计算，每刀煤的有效用时为84min。采煤机的牵引速度200/84=2.381m/min；此牵引速度下的单个工作面采煤机每小时产量能达到为 60×2.381×0.6×1.4×2.2×0.95＝250.8t/h。以上应作为采煤机和刮板输送机选型的依据。1.4、年生产能力核定根据日进刀6刀计算，工作面的生产能力为：日产量：6×351=2106t月产量：25×2106=52650t年产量：12×52650=631800t>60万吨，符合设计要求。29第二节 综采设备选型一、液压支架1、设计依据本方案针对C8煤层，兼顾C12煤层条件设计。1.1地质条件C8煤层：煤层产于龙潭组上段（ P3l3）底部，距C5煤层约20m，以块煤为主，结构单一，变化小，普遍夹三层含炭质粘土岩夹矸(0.01-0.04m)，实际揭露全煤层厚 1.6-2.5m，平均2.2m，实际揭露部分局部达2.8m。煤层倾角10°左右，煤层走向倾角也在 10°左右。煤层顶板为粉砂岩、泥质粉砂岩或细砂岩，厚 2-5m，可随采随冒，来压不明显。底板为粘土岩、泥岩或粉砂岩。厚 1-4m。煤层顶板和底板多见 0.10m以下的炭质泥岩伪顶及伪底。煤层巷道有底鼓现象。C12煤层：煤层由多个煤分层和 1-6层厘米级夹矸组成，夹矸厚均小于0.05m。上距C8煤层约25m，下距茅口灰岩约 12m。煤层顶板为厚0.63-1.90m含炭质粉或细砂质粘土岩；底板为粘土质硫铁矿（即 “白矿”），局部见炭质泥岩伪底，间接底板为茅口组（ P2m）石灰岩。煤层厚0.98-1.92m，平均厚1.52m，含硫较高。1.2目前支护情况目前C8煤层布置有炮采工作面，单体液压支柱支护，排距 1m，柱距0.8m，见四回一，全部垮落法管理顶板。1.3国家相关法规及标准2010版《煤矿安全规程》30GB25974‐2010《煤矿用液压支架》MT/T556-1996《液压支架设计规范》MT554‐1996《缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类》MT/T587‐2011《液压支架结构件制造技术条件》等。2、支架总体方案设计液压支架架型和参数的选择决定于开采煤层的地质条件、 生产能力规模以及相配套的采煤机和刮板输送机等设备。 在此选用一次采全高掩护式液压支架架型。根据矿采煤工作面的地质条件，直接顶在工作面推进时可随采随落，确定采用二柱掩护式液压支架。二柱掩护式液压支架主要特点：单排立柱支撑，立柱工作阻力得以充分发挥，支撑效率高，加上平衡千斤顶的作用，使支架对各种围岩顶板适应能力强。顶梁较短，控顶距小，对顶板的反复支撑次数少，减少了对直接顶的破坏。由于立柱较少，液压控制系统较简单，支架升、降速度快，有利于实现工作面的快速推进。同等参数条件下较四柱式略轻，投资少，便于运输、安装和拆卸。易于提高移架速度，实现工作面的高产高效。3、工作阻力的确定一般采用矿压理论计算、实际采场矿压观测和相似类比的方法确定工作阻力和支护强度的大小。实际采场矿压观测和相似条件的类比方法更能31准确可靠地提供液压支架设计所需的矿压数据。 根据地质资料，煤层按岩石容重法计算支架的工作阻力。按现行较通用的岩石容重法计算支架的支护强度：hrPnKp1式中：P—支架支护强度 kN／m2h—采高2.4mγ—顶板岩石容重24.5kN／m3Kp—岩体碎胀系数，取 1.3n—安全系数，综采工作面取 2P=2*2.4*24.5/(1.3-1)=392KN/m2工作阻力：Q＝P·BC·SC／KS式中：Q—液压支架额定工作阻力 kN／架Sc—支架中心距1.5mBc—控顶距取4mKs—支撑效率，掩护式支架取 0.85，支撑掩护式支架取 0.9计算得支架额定工作阻力为掩护式支架：Q＝392×4×1.5/0.85＝2352kN/架按经验估算法按支架围岩相互作用关系，可将工作面支架受力的情况简化为图1所示的形式，即支架受力分为两部分：一是直接顶的载荷Q1，二是老顶通过直接顶作用于支架的载荷 Q2。现分述如下：32Q2hl Q1LL1图1 回采工作面的顶板压力直接顶载荷Q1Q1h?L1?（kN/m）式中： h--直接顶厚度；L1--悬顶距； --体积力。将悬顶距 L1可视为支架的控顶距L，则：Q1 h?L?其载荷为：q1 h? （kPa）老顶载荷Q2以直接顶载荷的倍数估算老顶的载荷，这在一般情况下还是可行的。例如：在多数矿井的测定中，以一般工作面为准，周期来压时形成的载荷不超过平时载荷的两倍。因此，可得出下述关系：p q1 q2 n? h?式中：p--考虑直接顶及老顶来压时的支护强度； n--老顶来压与平时压力强度的比值，称为增载系数，取 2。取 h M

（M为采高，K为碎胀系数），则：p 2

K 1MK 1K值一般取刚破碎时的碎胀系数，取 1.3，可得：p 2 3.3 M 6.6 M33首采煤层平均可采厚度为 2.4m，顶板岩层平均密度取 2450kg/m3，24500kg/s2m2；支架的合理支护强度为：p 6.6 2.4 24500 0.388MPa计算得支架额定工作阻力为掩护式支架：Q＝388×4×1.5/0.85＝2739kN根据实际井下工作面单体支撑数量和面积对顶板压力进行计算 ，据资料显示，工作面采用φ100单体支柱，纵向布置间隙为1000mm，横向布置间隙为800mm，经计算：单体提供的支护压力为80KN/根，支护强度为0.1～0.2Mpa，按此计算支架的有效工作阻力600～1200KN，按工作阻力70%～80%计算，则支架的工作阻力为 750～1714KN。为了确保首采工作面的成功，提高安全性和可靠性，支架工作阻力初步确定为2800kN。根据以上参数的确定，液压支架的型号为： ZY2800/13.5/304、支架选型设计4.1支架基本型式及参数支架最小采高 1700mm时状态34支架最大采高2800mm时状态表4-1支架基本参数表序号项目ZY2800/13.5/30备注支架形式两柱掩护式液压支架支架高度1350~3000mm工作阻力2800kN（P=40.4MPa）支初撑力2180kN（P=31.5MPa）支架宽度1420~1590mm架支护强度约0.45MPa（f=0.2）H=1.7~2.8m技底板比压（前端）≤2MPa（f=0.2）H=1.7~2.8m术适应工作面倾角≤15°参适应走向倾角±10°数推移步距600mm操作方式本架手动控制泵站压力31.5MPa支架重量约9.8吨配套采煤机MG170/410-WD35设备刮板运输机数量形式立缸径柱柱径初撑力工作阻力推数量形式移缸径/柱径千行程斤推溜力顶拉架力侧数量推形式千缸径/柱径斤行程顶推力/拉力平数量衡形式千缸径/柱径斤推力/拉力顶工作阻力(推/拉)护数量帮形式千缸径/柱径斤推力/拉力

SGZ630/400根双伸缩210/φ160mm200/φ130mm1090kN（P=31.5MPa）1400kN（P=40.4MPa）根普通双作用125/φ80mm700mm228kN（P=31.5MPa）386kN（P=31.5MPa）根普通双作用63/φ45mm170mm98/48kN（P=31.5MPa）根普通双作用125/φ70mm386/265kN（P=31.5MPa）461/316kN（P=37.6MPa）根普通双作用100/φ70mm247/126kN（P=31.5MPa）36顶工作阻力(推)295kN（P=37.6MPa）抬数量1根底形式普通双作用千缸径/柱径φ100/φ70mm斤推力/拉力247/126kN（P=31.5MPa）顶伸数量2根缩形式普通双作用千缸径/柱径φ80/φ60mm斤推力/拉力158/69kN（P=31.5MPa）顶4.2支架适应性设计4.2.1顶板适应性设计C8煤层顶板为粉砂岩、泥质粉砂岩或细砂岩，厚2-5m，可随采随冒，来压不明显。按照行业标准 MT554-1996《缓倾斜煤层采煤工作面顶板分类》规定，直接顶属于Ⅰ ~Ⅱ类直接顶。因此对于直接顶而言，如何有效控制架前（机道上方）顶板是控制好直接顶的关键。为了适应软弱破碎顶板，同时考虑三机配套以及便于实现小采高，最终选取整体顶梁加伸缩梁和可反转护帮板结构。整体顶梁前端支护力大，适应软弱破碎顶板，另外还从以下几个方面做了优化：1) 减短顶梁长度，顶梁长度初步设计为 2890mm，减少了对顶板的反复支撑次数；选取两根φ125mm平衡千斤顶，加大了平衡千斤顶的调节能力。加强了顶梁前端的支护力，可有效维护端面顶板；37设置双向侧护板，使用时一侧固定，一侧活动，可根据工作面倾斜方向调整活动侧方向。加长侧护板长度，最大范围封闭支护空间；采煤机过后可及时伸出伸缩梁，支护破碎顶板，可有效防止架前冒顶。在采高较大或仰采时煤壁容易片帮，故顶梁前端设置护帮板，可有效防止煤壁片帮。在断层处顶板一般较破碎，护帮板可挑平，超前支护顶板。顶梁和掩护梁铰接处使用圆弧包裹设计，实现工作范围段全区域封闭不漏矸；顶梁与掩护梁在成夹角178°时设置机械限位装置；支架在最高位时，顶梁可下俯15°，在最低采高时，顶梁可上仰10°，加大了对地质条件的适应性；从采煤工艺出发，在顶板特别破碎时，建议采用小截深、多循环，快速移架，减少架前顶板暴露时间。2.2.2对底板的适应性设计C8煤层底板为粘土岩、泥岩或粉砂岩。厚1-4m。煤层顶板和底板多见0.10m以下的炭质泥岩伪顶及伪底。有底鼓现象。按照行业标准MT553-1996《缓倾斜煤层采煤工作面底板分类》 规定，属于Ⅱ~Ⅲ类底板。在支架设计时需遵循支架前端对底板的载荷强度应小于底板允许的载荷强度。针对以上特点，我们做了以下设计：合理优化支架参数，适当增大掩护梁投影面积，减小支架前端对地板的载荷，有效减少支架前端对底板的比压，正常工作范围内支架前38端对底板的比压小于 2MPa。支架底座配置缸径100mm抬底装置，抬底力158kN，抬底力为支架重量的1.7倍。可在支架前端下陷时将支架抬起，保证顺利移架。推移装置采用长推杆加倒装推移千斤顶结构形式，与抬底千斤顶配合支护效果好，拉架力为386kN，为架重量的4倍。长推杆强度高，对输送机的防滑效果好，适应于倾斜或缓倾斜煤层。2.2.3支架的稳定性设计液压支架实际工况是十分复杂的，经常受到非对称载荷、横向或纵向的作用力。承受这些力并决定其稳定性的唯一机构就是四连杆机构。所以往往四连杆机构的强度、刚度也就决定了支架的稳定性及使用寿命。本方案采用了前单后双四连杆机构。该型式结构紧凑，前后连杆及平衡千斤顶可交错布置，重量轻，稳定性好。大量选用Q550高强度钢板，以提高四连杆机构的强度。采用优化的工艺控制，减小四连杆运动副的配合间隙，支架结构件采用时效处理后，再选用专用数显对面整体镗加工四连杆各铰接孔，孔和轴间隙控制在0.75mm以内，同轴度控制在0.5mm以内。通过上述处理和工艺保障，提高支架稳定性和使用寿命。2.2.4人性化设计初步设计行人空间宽504mm（推溜前），符合《煤矿安全规程》及设计规范的要求。行人空间处结构件边缘全部圆角过渡圆滑处理，防止磕碰伤人。支架设置内嵌式喷雾装置，既保证喷雾效果，又减小了占用空39间。为方便更换，支架中所有大于30kg的部件均焊接有吊装环。所有结构件上均留有吊装孔，同时在底座前端留有牵引孔，在底座后部预留调头孔，方便支架在工作面安装和撤架时使用。为了避免底座呛底煤，支架底座设计为底分式刚性底座，中部设计全开档不封底结构，便于支架排除浮煤。后连杆设计有侧翼，可与掩护梁一起封闭采空区空间，防止老塘矸石涌入支架内部。支架预留内嵌式挂灯装置。二、 采煤机根据煤层条件（煤质硬度、煤层厚度）所要求的采煤机牵引速度2.381m/min、小时产量250.8t/h。采煤机装机功率为截割电机、牵引电机、泵站电机等功率之和，由下式计算：P=Qh×Hw式中：P---理论装机功率，KW；Qh---采煤机小时生产能力，250.8t/h；Hw---能耗比，一般0.6-0.7，取0.7；P=250.8×0.7=175.56KW实际生产中，采煤机的装机功率比正常割煤进刀所需的功率要多出30～50%，即实际装机功率 N＝(1.3～1.5)P，以增强采煤机过地质构造时的破岩能力。因为煤层本身容易截割，但直接顶底板岩性坚硬且地质构造复杂，采煤机的装机容量应有较多的富裕系数，以确保工作面推进速度。N=1.5Nf，计算得N=1.5×175.56=263.34kW40需说明的是，上述方法仅是一种概算方法。 由于影响采煤机的功率的因素很多，并且很复杂，目前尚无一种精确计算采煤机功率的方法。 通常采用类比法，即根据煤质、采高、滚筒个数、煤层倾角、生产能力等要求，与使用条件大致相同的正在使用的采煤机进行比较， 参照有关资料来确定采煤机的功率。由于该工作面为中厚煤层工作面， 考虑在工作面推进过程中有断层等结构构造，此时要求采煤机割矸石，保证综采设备尽快通过，就要求采煤机的质量及稳定性要好， 并加大截割功率，最好采用高质量高性能的采煤机。考虑经济性，结合上面概算结果，在此推荐一种方案，采煤机选用国产MG170/410－WD型交流电牵引型双滚筒采煤机，其主要技术参数为：采高范围（m）：1.4-2.9工作面倾角（o）：≤35煤质硬度:f≤4生产能力(t/h)500总装机功率（kw）：411机面高度（mm）：1133过煤高度（mm）：412卧底量（mm）：309滚筒直径（mm）：φ1600截深（mm）：600电压（V）1140整机重量（t）2541牵引方式：无链电牵引，机载交流变频调速（双电机）牵引力（kN）：408牵引速度（m/min）：0～7；摇臂形式：整体弯摇臂冷却：壳体水套冷却滚筒转速（r/min）：46滚筒数量：2个；电控部控制系统及控制方式 :控制方式:变频器选用瑞士ABB主板，电控系统选用PLC控制器，大屏幕中文显示、具有手控、电控、遥控功能。并且具有过载、过流、以及漏电等综合保护功能。牵引方式采用“一拖二”形式。主要技术要求：1、关键部位采用进口轴承 ,截割部行星机构处浮动密封采用进口产品。2、变频器采用瑞士 ABB公司主板（由青岛天讯公司生产），一拖二型式。3、截割机械传动链设有扭矩轴过载保护装置。4、电动机选用抚顺电机厂电机，全部横轴布置，所有机械传动都是圆柱直齿轮传动，安装、维护简单、传动效率高。5、机身采用一组液压螺母长丝杠配合高强度 T型螺栓进行连接紧固，连接形式安全可靠。6、采煤机具有瓦斯超限断电装置。42三、 刮板输送机选择工作面刮板输送机的主要原则是保证工作面的运输能力。因此，选择刮板输送机应以采面最大生产能力为基数。所选用的刮板输送机应具备以下几个方面要求：①输送量应与采煤机最大生产能力相适应，并有一定备用能力；②结合煤质硬度、块度、运量选择链子结构形式(双边链、双中链等)；③综采工作面刮板输送机通常采用多电机驱动，一般2～4台，应优先选用双电机双机头驱动方式；④与无链牵引采煤机配套时，机身应附设结构型式相应的齿条或销轨；⑤为配合采煤机双向往复采煤的需求，应在输送机靠煤壁一侧附设铲煤板，以清理机道的浮煤。根据生产能力计算所要求的采煤机小时产量250.8t/h，考虑1.2的装载不均匀系数，以及与采煤机相匹配等因素，刮板输送机与国产采煤机配套选用SGZ630/400型，电机平行布置，其主要参数为：1）结构形式为铸焊结构2）配套采机： MG170/410-WD采煤机3）出厂长度：209m4）输送量：450t/h5）电动机：200KW双速电机，电压 660/1140V，冷却方式为水冷6）传动方式:电机+半联轴器+减速器。437）刮板链：中双链形式，φ26×92mm圆环链，破断拉力≥850KN，刮板间距1104mm8）中部槽：整体EPC铸焊封底结构形式、规格1500×588(槽内宽)×252mm、中板材质为NM360、板厚25mm，底板板厚16mm，连接方式哑铃销联接。9）整机弯曲性能：水平弯曲 ≤1o，垂直弯曲≤3o。10）0.5米1.0米调节槽各1节四、 桥式转载机根据生产能力基本按“喇叭口”形式扩展，确定转载机选型如下：型号：SZZ630/90转载机运输能力：500t/h设计长度：30m装机功率：90kW中部槽内宽：588mm刮板链形式：中双链圆环链规格：Φ26×92mm圆环链五、液压系统设计支架液压系统的设计要本着 “大流量、高可靠性 ”的原则，以实现快速移架和及时支护暴露顶板的目的。设计工作面泵站流量200L/min，要求两泵一箱配置，详细设计如下：44液压系统操纵阀组中立柱和推移千斤顶均采用流量200L/min片阀,其余千斤顶采用125L/min片阀，主要完成立柱升降、推溜、移架、平衡千斤顶伸缩、侧护板伸缩等动作。操纵阀进、回液胶管采用Φ16、Φ19的高压胶管，立柱、推移千斤顶进、回液胶管采用Φ13，其余千斤顶管路为10高压胶管。工作面主进胶管采用公称直径Φ32mm多层钢丝缠绕高压胶管，主回液管采用Φ40mm胶管。进回液管的管径加大，增加了乳化液的流量，减少了乳化液的压力损失，加快了液压支架动作速度。液