第四章大巷运输及设备Word文档下载推荐.docx

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K—装料断面系数；

r—煤的松散容重；

v—胶带机运输速度，取2.0m/s；

C—倾角系数（≤4°

）取1。

B、按输送物料块度验算

Xmax—散装物料最大块度；

因此，选用标准系列带宽B=1.0m。

（2）预选PVG680S整芯胶带：

Sn=0.68×

103kN，q0=13.3kg/m。

（3）选用托辊直径Φ133mm；

承载分支三托辊组Gtz=18.9kg，ltz=1.2m；

回空分支平型托辊组Gtk=16.09kg，ltk=3m。

2）传动滚筒圆周力和轴功率计算

输送机布置示意图

（1）圆周力计算

负载工况运行

A、输送线路上主要阻力FH

B、各输送部件附加阻力FN

对于长距离输送机（机长＞80m），附加阻力明显小于主要阻力，可引入系数C来考虑阻力。

f—满载工况运行阻力系数，取0.012；

L—提升斜长；

q—输送物料单位长度质量，

β—巷道倾角；

C—附加阻力系数，取0.04。

C、输送物料的倾斜阻力Fst

D、特种阻力Fs

Fτ—托辊前倾阻力，

F1—物料与挡板间的摩擦阻力，

Fb—犁式卸料器摩擦阻力，该皮带无犁式卸料器；

B—皮带宽度，1.0m；

ld—导料板长度，2.5m；

n—各部件所安装组数。

输送机所需轴功率

输送机电动机驱动功率计算

二、辅助运输

矿井辅助运输系统在采用SQ-80/75B型无极绳绞车及机车牵引矿车运输。

主要担负井下材料、设备及矸石的运输。

轨道巷无极绳绞车

1）设备输送能力计算

运输设备即最大件

M—最大载重量，16200+1750kg；

M0—梭车质量，3000kg；

β—最大运行线路最大坡度5°

。

2）钢丝绳选择计算

无极绳运输钢丝绳一般选用6×

7圆型钢丝绳。

钢丝绳每米重量计算（按运输最大件重量计算）

G—运输最大件重量，16200kg；

G0—平板车自重，1800kg；

σβ—钢丝绳抗拉强度；

取155kg/mm2；

m—钢丝绳安全系数，《安全规程》规定无极绳绞车运输m≈5.5-0.001L=5.5-0.001×

2104=3.39，最小不得小于3.5，取3.5；

L—运输线路长度；

Smin—钢丝绳最小张力，其值不小于300kg，计算时取300kg；

ω—矿车运行阻力系数，取0.03；

fk—钢丝绳运行阻力系数，取0.3；

β—输送线路倾角，取5°

采煤方法

一、采煤方法的选择及依据

合理的采煤方法是建设高产高效矿井的关键。

影响采煤方法的因素很多，概括起来主要有地质构造、煤层埋深、煤层赋存状况、煤层厚度及硬度、煤层结构、顶底板条件、煤质条件及矿井生产能力等。

（一）依据

（1）各可采煤层开采技术条件

根据地质报告，该矿井田范围内待采煤层从上至下分别为9、15号煤层，各可采煤层的赋存特征如下：

①9煤层：

位于太原组中部K4灰岩之上，上距3号煤层底板约52.83m，下距15号煤层顶板约37.65m，煤层厚度1.10-1.72m，平均厚1.51m，厚度变异系数11.92%，可采系数100%，煤层结构简单，不含夹矸，顶板一般为砂质泥岩或泥岩，厚1.22-6.70m，底板为泥岩或砂质泥岩，厚约0.50-3.18m。

井田东北部已剥蚀，其余地段稳定可采。

②15煤层：

位于石炭系太原组下部，上距3号煤层底约93.43m，下距太原组底0-6.05m，平均4.02m，K1砂岩本井田未沉积。

15号煤层厚3.20-5.35m，平均厚3.99m，厚度变异系数为23.87%，可采系数100%。

煤层结构较简单，夹0-2层夹矸，矸石一般分布于上部和下部，单层夹矸厚度上部为0.25-1.00m，下部为0.20-0.30m。

煤层顶板为深灰色泥岩、砂质泥岩，局部直接与K2石灰岩接触，上距K2灰岩0-2.00m，底板为灰黑色泥岩或砂质泥岩，厚0.63-6.05m，为井田内稳定可采煤层。

（2）其它开采技术条件

井田构造总体为一走向近南北，倾向西的单斜，在此基础上井田西部发育轴向近南北的短轴向斜。

井田南部有一条正断层，风井附近发育一陷落柱。

9号煤层吸氧量为1.16-1.30cm3/g，自燃倾向等级为Ⅰ-Ⅲ类，属容易自燃-不易自燃煤层。

水文地质条件属中等类型；

无地温异常。

9号煤层赋存稳定，倾角平缓，一般3～6o，构造简单，顶底板条件较好。

（二）采煤方法的选择

针对煤层开采技术条件，根据国内外矿井发展趋势，国家的产业政策，9号煤层为薄及中厚煤层，设计9号煤层选用长壁综合机械化一次采全高采煤方法；

15号煤层为中厚及厚煤层，15号煤层煤厚大于4.0m时采用长壁综采放顶煤采煤方法，煤厚小于4.0m时，采用长壁综采一次采全高采煤方法。

顶板管理采用全部垮落法。

本次设计为先开采9号煤。

1）采煤方法的选择

针对煤层开采技术条件，根据国内外矿井发展趋势，国家的产业政策，设计选用长壁后退式一次采全高机械化采煤方法。

从设备配备及机械化程度考虑，能够满足的采煤方法有以下两种：

①综采②悬移支架高档机采。

①综采采煤法:

综采液压支架是综采机械化采煤的关键设备，目前已成为我国主要的采煤设备。

在许多大中型煤矿中已推广使用，并取得了明显的技术经济效益和社会效益。

综采采煤法工艺为：

工作面采用采煤机落煤，刮板输送机运煤，液压支架支护，全部垮落法管理顶板。

优点：

A.单产高，布置一个回采工作面即可满足设计的0.9Mt/a的生产能力要求，工作面巷道布置相对简单，生产集中，煤炭资源损失较少，回采率较高，安全及采动条件好。

B.结构简单，外形紧凑、操作方便。

C.选用高强度板焊接和窄架型设计，支护强度高，稳定性好、安全可靠，适合中等稳定以下顶板。

D.支架顶梁采用即时支护，顶梁又设有伸缩梁，能对机道进行及时支护，减少了机道空顶时间，保证了机道顶板的完整。

缺点：

较悬移支架高档机采初期投资高，成本高，辅助运输较困难。

②整体顶梁悬移支架普采采煤法：

高档普采采煤法工艺为：

工作面采用采煤机落煤，刮板输送机运输，悬移液压支架支护，全部垮落法管理顶板。

A.吨煤成本低、投资低。

B.因悬移支架工作原理与综采支架同出一门，其操作简单，自动化程度高，移架快且稳定性较好，减轻了工人劳动强度。

C.悬移支架主要适合中、小矿井，支架采用销轴联接，拆、卸、安装方便，便于运输、搬家，支架稳定性好，支护强度高，结构简单，可解体安装拆卸，操作维护方便，易过断层，整体性较好。

D.该支架重量轻，架间采用联架机构、两梁四支柱支撑结构，简化了原两梁六柱的结构，既改善了受力条件，又具有了足够的通风断面和操作空间。

分体顶梁工作面支架联片成网，安全可靠，价格便宜。

E.支架整体性能好，架与架之间由拉架及推架机构相联，使支架成为一个完整统一的网络系统，解决了倒架，下滑，摆头等现象因而具有更高的安全性。

F.该支架通风断面大，利于操作及行人。

G.系统均由液压控制，可做到升，降架，支架迈步前进（后退）架间距调整灵活运行，大大降低劳动强度。

和综采相比支架支护效率低，顶煤易窜入工作空间，安全性差；

工人劳动强度较大，稳定性较综采差，操作难度较综采大。

综上所述，从开采条件、支护安全、稳定性、操作难度等分析，对于本矿来说设计推荐选用综合机械化采煤法。

（一）工作面设备选型

本矿井布置一个综采工作面，工作面的年生产能力为0.9Mt/a。

据资料统计，国外安全高效工作面开机率一般在70%以上，最高达95%；

国内高效工作面的开机率平均先进水平在40-55%以上。

设计按照比国内平均先进水平有所提高，回采工作面机采采煤2727t/d，可达到设计能力0.9Mt/a需求。

在选择配套刮板机、转载机、顺槽可伸缩胶带输送机等运输设备时，考虑了生产矿井实际使用情况和计算的生产能力两方面因素，并遵循《综采综掘高档普采设备选型配套图集》中的“运煤系统的能力外部要大于采面20%为宜”的原则。

1、采煤机截深

截深的选取与煤层厚度、煤层软硬、顶板岩性以及支架移架步距有关，设计选用采煤机截深为600mm。

2、采煤机

（1）选型原则

①适合特定的煤层地质条件，并且采煤机采高、截深、牵引速度等参数选取合理，有较大的实用范围；

②满足工作面开采生产能力要求，采煤机实际生产能力要大于工作面设计生产能力10%～20%；

（2）影响采煤机选型的主要因素

煤层的力学特性、厚度和倾角，工作面生产能力。

（3）采煤机性能参数的确定

1）采高：

采煤机的机采高度Ht应与煤层机采高度的变化范围相适应，该煤层机采厚度变化按1.1m—1.72m考虑，由于浮煤和顶板下沉的影响，工作面的实际高度会在开采过程中可能变小，为保证采煤机能够正常工作，采高Ht与煤层厚度M应保持下列关系：

Mmin＝1.1Htmin＝1.1×

1.1＝1.21m

Mmax＝0.95Htmax＝0.95×

1.72＝1.63m

Htmin、Htmax——采煤机最小、最大采高，m。

2）截深：

截深的选取与煤层厚度，煤层软硬，顶板岩性以及支架移架步距有关，选取600mm。

3）工作面日循环数

工作面日循环数可用下式计算：

N=Qr/（KlLHBγC）

Qr—工作面日产量，9号煤层采掘工作面年产量为0.90Mt/a，按330d计算，日产量为2727t；

Kl—工作面正规循环率，K=0.85；

L—工作面长度，L=180m；

H—工作面采高，H=1.51m；

B—循环进尺，B=0.60m；

γ—煤的容重，γ=1.48t/m3；

C—工作面回采率，C=95%。

N=2727/（0.85×

180×

1.51×

0.60×

1.48×

0.95）=13.99，取15个。

4）牵引速度：

这主要根据工作面设计生产能力来选择。

Vg——采煤机所需平均牵引速度，m/min；

L——为工作面设计长度，180m；

L1——工作面生产时采用斜切进刀开机窝方式，开机窝长度取30m；

T——工作面开机时间，12h；

n——昼夜循环数，取13；

T1——开机窝时间，取45min。

工作面采煤机牵引速度V=4.75m/min≥1.4Vg=1.4×

3.33=4.66m/min。

5）装机功率：

W——需要的采煤机功率，kW；

v——采煤机所需平均牵引速度，m/min；

B——工作面截深，取0.6m；

H——采高，取1.51m；

k——破岩能力系数，取1.4；

Hw——能耗系数，取0.8。

3、工作面刮板输送机

工作面刮板输送机选型需满足三个方面要求：

一是运输能力与采煤机生产能力相适应，采煤机生产能力为：

Q——采煤机小时割煤量，t/h；

V——采煤机牵引速度，取4.75m/s；

M——割煤厚度，厚度取1.72m；

B——截深，取0.60m；

γ——煤的视密度，1.48t/m3；

η——有效截割系数，取0.9。

5、喷雾泵站

喷雾泵站为向采煤机提供内外喷雾灭尘和冷却用水的动力设备，选择型号为：

WPZ-320/6.3,公称压力6.3MPa公称流量为320L/min，N=45kW，U=1140V。

6、顺槽胶带输送机

顺槽为可伸缩带式输送机运输，水平运输距离1136m，提升斜长1137m，巷道坡度-2°

，提升高度为40m。

工作制度330d/a，16h/d，设备最大生产能力630t/h。

顺槽胶带输送机要与工作面推进长度相适应，小时运量应与工作面生产能力相匹配，取输送机带速V=2.0m/s。

主要参数确定

根据以上计算，选用1台DSJ100/63/132型固定式带式输送机于带式输送机巷，电动机为YB2-315M1-4型,功率为132kW。

配YOXSJVⅡZ500型液力耦合器（水介质）、DCY400-40型减速器、YWZ5-400型制动器等组成。

根据计算选用可伸缩胶带输送机主要技术参数见表5-1-5。

表5-1-5可伸缩胶带输送机技术特征表

型号

输送能力

（t/h）

输送长度（m）

带速

（m/s）

带宽

（mm）

电机功率（kW）

电压等级（V）

DSJ100/63/132

630

1137

2.0

1000

132

660

（三）其他设备

除上述主要设备外，各水平均配备有40WQ15-15-1.5型小水泵，ZDY-800（原MYZ-200）型探水钻机，JH2-14型回柱绞车等设备。

三、回采工作面顶板管理方式及支护设备选型

（一）回采工作面顶板管理方式及支护设备选型

1、支架选型

支架支护强度的计算：

（1）按估算法确定支架支护强度：

支架的支护强度按下式计算：

P——支架支护强度，kN/m2；

N——支架载荷相当采高岩重的倍数，取6～8；

h——煤层采高，取1.72m；

γ—顶板岩层容重，取2.5t/m3。

支架工作阻力实际上反映了支架在工作过程中所需承受的顶板载荷。

而顶板载荷与煤层厚度近似成直线关系增长，以此来确定支架的工作阻力为：

S为支架的支护面积，取5.06m2。

即根据估算法计算支架的支护强度为337.12kN/m2。

根据支架选型计算结果，选用ZY4000/09/21型液压支架，其主要技术参数见表5-1-6。

表5-1-6ZY4000/09/21型液压支架特征表

名　称

单位

基本支架参数

备　注

支架高度

mm

900～2100

支架中心距

1500

移架步距

600

工作阻力

kN

4000

初撑力

3092

支护强度

kN/m2

640～710

该矿所选支架支护强度为640kN/m2，远大于支架的实际支护强度，故所选支架支护强度满足安全支护要求。

2、支护形式

工作面液压支架宽度为1420～1500mm，支架中心距为1500mm，移架步距600m，端面距取300m，工作面最小控顶距3.69m，最大控顶距4.29m。

3、乳化液泵站

①乳化液泵的压力

Pb—乳化液泵的压力，MPa；

PZ—立柱的初撑力，kN；

D1—立柱缸内径，该支架为0.23m。

②乳化液泵的流量：

Fhu—立柱活柱腔的环形面积：

Fyi—移架千斤顶移架时的作用面积：

Fhuo—立柱活塞腔面积：

；

D1—立柱缸内径，该支架为0.23m；

D2—立柱活柱外径，该支架为0.18m；

D3—千斤顶缸的内径，该支架为0.14m；

D4—活塞杆的外径，该支架为0.085m；

Lji—降架距离，本矿为0.05m

Lyi—移架距离，本矿为0.6m

Lsh—升架距离，本矿为0.61m；

v—采煤机工作牵引速度，4.75m/min；

S—支架中心距，1.5m。

根据所需泵站工作压力，选用的乳化液泵型号为BRW-400/31.5型，三泵两箱。

技术规格为：

压力31.5MPa；

流量400L／min；

功率250kW；

电压1140/660V。

4、工作面、端头、超前及顺槽支护

（1）工作面顶板支护

工作面顶板支护采用ZY4000/09/21轻型液压支架。

支架中心距1500mm。

采用全部垮落法管理顶板。

工作面最小控顶距3.69m，最大控顶距4.29m。

图5-1-1最大最小控顶距

（2）工作面排头支护

工作面上下排头采用ZY4400/09/21型掩护式液压支架，上排头二架，下排头二架。

ZY3400/09/21型液压支架支护，其技术要求如下：

支架高度900～2100mm

工作阻力4400kN

支架中心距1500mm

支护强度0.55～0.64MPa

（3）顺槽超前支护

工作面顺槽巷20m范围内的超前支护采用单体液压支柱加π型梁。

运输顺槽、回风顺槽高度分别为2.3m、2.2m，故顶板下沉量为：

SL=ηLmaxMmax=0.04×

4.29×

2.3=0.38m=380mm

η——顶板下沉指数，取0.04；

Lmax——最大控顶距，为4.29m；

Mmax——为最大高度，取2.3m。

支柱最大高度应为

Hmax=Mmax-b=2200-96=2104mm

支柱最小高度应为

Hmin=Mmin-SL-b-a=2200-380-96-50=1674mm

b—顶梁高度，

a—支柱卸载高度,一般取50mm。

故顺槽选用DW25-250/100型单体液压支柱及π型钢梁戴帽点柱支护顶板。

运输顺槽、回风顺槽超前支护顶梁均选用0.6mπ型钢梁。

表5-1-7DW25-250/100型单体液压支柱技术参数

最大高度

最小高度

工作行程

额定工作阻力

额定工作压力

油缸直径

2500mm

1430mm

1070mm

250kN

34.6MPa

108.5kN

100mm

（4）顺槽支护

1）工作面运输顺槽沿煤层顶板卧底掘进，用于煤炭运输、进风及布置设备列车。

断面形状为矩形，采用树脂锚杆支护，运输顺槽净宽4.4m，净高2.3m，净断面积9.68m2；

铁托板，锚杆直径φ=18mm，顶锚杆长度L=2.0m。

巷邦锚杆长度　L=1.85m，排距800m，间距800m，同时，顶板增设两排锚索，长度L=6.3m，间距1500m，排距3000m。

靠近巷邦的顶板锚杆安设角度与铅垂线成20度角。

2）工作面回风顺槽沿煤层底板挑顶掘进，敷设轨道，用于进料回风。

断面形状为矩形，采用树脂锚杆支护，净宽3.5m，净高2.2m，净断面积7.7m2。

铁托板，锚杆直径φ=18mm。

顶锚杆长度L=2.0m，巷邦锚杆长度　L=1.85m，排距800m，间距800m，同时，顶板增设一排锚索，长度L=6.3m，排距3000m。

四、工作面回采方向与超前关系

首采工作面采用走向长壁后退式采煤，工作面上部不存在压茬关系。

五、回采工艺

1、采煤机割煤方式

采煤机割煤方式采用双向割煤；

即煤机从上部进刀处上行割三角煤，再反刀由上向下割煤；

割煤至下出口后斜切进刀，煤机从进刀处下行割三角煤，再反刀由下向上割煤；

割煤至上出口后斜切进刀，再进行下一循环的割煤。

2、进刀方式

采煤机采取端部自开缺口、斜切进刀的方式；

斜切进刀段长度不少于20m，进刀深度0.6m。

①当采煤机割至工作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身处尚留有一段下部煤，如图（a）所示；

②调换滚筒位置，前滚筒降下、后滚筒升起并沿输送机弯曲段返向割入煤壁，直至输送机直线段为止。

然后将输送机移直，如图（b）所示；

③再调换两个滚筒上下位置，重新返回割煤至输送机机头处，如图（c）所示；

④将三角煤割掉，煤壁割直后，调换上下滚筒，返程正常割煤，如图（d）所示。

3、割煤顺序

采煤机运行方向的前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤、扫浮煤。

（1）综采回采过程为：

割煤→移架→推溜。

完成一个循环。

1）割煤、装煤方式

双滚筒采煤机割煤，采煤机滚筒和刮板输送机铲煤板配合装煤。

割三角煤斜切进刀工艺过程图

（a）起始；

（b）斜切并移直输送机；

（c）割三角煤；

（d）开始正常割煤

1—机采面双滚筒采煤机；

2—刮板输送机

2）移架

采煤机前滚筒割过顶煤后，移动前探梁掩护采煤机上滚筒割后所暴露顶板。

同时,距后滚筒3-5m，操纵液压支架控制阀，一边收回前探梁，一边前移支架。

移架工作追机作业。

3）推移输送机

滞后移架10～15m推移输送机，输送机弯曲段长度不得小于15m，推移步距0.6m。

六、采煤工作面主要参数确定

（一）采煤工作面主要参数确定

1、采高

设计投产的9号煤层，煤层厚度1.10-1.72m，平均厚1.51m，采用长壁式液压支架综采采煤方法，顶板管理方式为全部跨落法。

设计机采高度为1.51m。

2、回采工作面长度

工作面长度与地质因素和机械设备能力、顶板管理等技术因素关系密切，直接影响生产效益，加大工作面长度，不仅可以减少工作面的准备工程量，提高回采率，而且还相对减少了端头进刀等辅助作业时间，保证工作面高产高效。

而增加工作面推进方向长度，可以减少搬家倒面次数，为工作面连续稳产、高产创造条件。

根据本矿实际情况，结合当地生产实践经验，以及本矿井生产能力及上下煤层开采，设计确9号层工作面长度为1