東北大學(xué)畢業(yè)論文孫志艷

1、東北大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 東北大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)院教務(wù)處 畢業(yè)設(shè)計(論 文) GRADUATE DESIGN (THESIS)設(shè)計（論文）題目 綜采工作面大采高采煤方法的應(yīng)用學(xué) 生 孫志彥學(xué)習(xí)中心 太原理工大學(xué)專 業(yè) 煤礦開采技術(shù)層 次 高起專 二一四年 八 月 十二 日摘 要 煤炭我國重要的基礎(chǔ)能源和重要原料，煤炭工業(yè)的發(fā)展支撐了國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重仍居前列近年來，隨著綜采設(shè)備制造技術(shù)的飛速發(fā)展，綜采設(shè)備走向重型化、強(qiáng)力化和自動化，使設(shè)備的可靠性得到保證，有力的推動了大采高綜采技術(shù)的發(fā)展，帶來了新一輪采煤技術(shù)的革命，目前在神東、晉城等礦區(qū)已率先在f=1.5

2、-5的厚煤層中使用大采高綜采設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)工效最高，噸煤成本最低的成果，極大地提高了煤炭市場的競爭能力。本文主要觀點(diǎn)有：在煤炭企業(yè)生產(chǎn)中地質(zhì)條件和煤炭賦存條件允許的情況下應(yīng)該優(yōu)先考慮使用大采高采煤方法。關(guān)鍵詞：大采高；綜采技術(shù)；目 錄摘要21.緒論41.1 研究的目的和意義41.1.1研究目的41.2.2研究意義41.2 本文的框架結(jié)構(gòu)52煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的主要挑戰(zhàn).62.1煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 .62.1.1改革開放以來煤炭工業(yè)取得顯著成績.62.1.2行業(yè)主要特點(diǎn).62.2、煤炭工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn).62.2.1資源保障問題.62.2.2煤礦生產(chǎn)能力與技術(shù)結(jié)構(gòu)問題 .82.2.3行業(yè)結(jié)構(gòu)

3、與企業(yè)發(fā)展問題.82.2.4煤礦安全與礦區(qū)環(huán)境治理問題 .102.2.5煤炭運(yùn)輸與燃煤污染問題 .103.大采高技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀.113.1我國大采高技術(shù)的應(yīng)用.113.2高效綜采的快速發(fā)展.124.綜采工作面大采高采煤方法在潞安王莊礦的應(yīng)用.144.1王莊煤礦概況.144.2工作面巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng).164.2.1工作面位置選擇分析.164.2.2工作面巷道布置.174.2.3生產(chǎn)系統(tǒng).204.3工作面設(shè)備選擇.214.3.1工作面設(shè)備選擇.264.4 采煤方法及回采工藝.274.4.1采煤方法.274.4.2回采工藝.274.4.3工藝說明.274.5大采高自動化綜放工作面取得的成就.284.

4、5.1、工作面單產(chǎn)、工效再創(chuàng)新高.284.5.2、提高了采高，優(yōu)化了采放比，提高了資源回收率295.研究結(jié)論建議.29參考文獻(xiàn).301. 緒 論1.1 研究的目的和意義1.1.1研究目的為了研究大采高綜采技術(shù)的可行性與必要性，詳細(xì)地分析王莊礦的煤層賦存和現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)狀況，并對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦進(jìn)行了現(xiàn)場考察，收集了各礦使用大采高綜采設(shè)備開采的有關(guān)技術(shù)資料，經(jīng)過分析對比認(rèn)為，目前大采高綜采工作面采用大功率，高可靠性設(shè)備，具有較強(qiáng)地適應(yīng)能力，在王莊礦使用是可行的，必將進(jìn)一步加快王莊礦以減隊減面，增產(chǎn)增效為主要內(nèi)容的集約化發(fā)展步伐，推動王莊乃至潞安的采煤技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)安全高效礦井的建設(shè)。1

5、.1.2研究意義經(jīng)過詳細(xì)地分析王莊礦的煤層賦存和現(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)狀況，并對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦進(jìn)行了現(xiàn)場考察，收集了各礦使用大采高綜采設(shè)備開采的有關(guān)技術(shù)資料，認(rèn)為目前大采高綜采工作面采用大功率，高可靠性設(shè)備，具有較強(qiáng)地適應(yīng)能力，必將進(jìn)一步加快王莊礦以減隊減面，增產(chǎn)增效為主要內(nèi)容的集約化發(fā)展步伐，推動王莊乃至潞安的采煤技術(shù)發(fā)展，促進(jìn)安全高效礦井的建設(shè)。在采煤機(jī)械化程度日益提高的今天，選用先進(jìn)的采煤技術(shù)已成為保障煤礦企業(yè)安全高效生產(chǎn)的必由之路。1.2 本文的框架結(jié)構(gòu)本文一共分為五章，第一章是緒論，對全文內(nèi)容進(jìn)行提綱性的概括，起到總領(lǐng)的作用。第二章是概述煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的主要挑戰(zhàn)。第三章是

6、大采高技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀。第四章是綜采工作面大采高采煤方法在潞安王莊礦的應(yīng)用。第五章是研究結(jié)論與建議。2煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀及面臨的主要挑戰(zhàn)2.1煤炭工業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源和重要原料，煤炭工業(yè)的發(fā)展支撐了國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重仍將占主體地位 2.1.1改革開放以來煤炭工業(yè)取得顯著成績 （1）煤炭產(chǎn)量持續(xù)增長 全國原煤產(chǎn)量由改革開放初期的6億噸左右提高到2011年產(chǎn)量35.2億噸，增長將近6倍，為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了能源保障。 （2）生產(chǎn)水平大幅度提高 大中型煤礦機(jī)械化水平、單產(chǎn)、單進(jìn)、原煤工效，都逐年增高。建成了一批國際領(lǐng)先、高產(chǎn)高效礦井，初步建全

7、了技術(shù)、設(shè)計、制造、培訓(xùn)比較完整的技術(shù)保障體系。 (3)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整取得重大進(jìn)展 政企分開邁出重大步伐，大多數(shù)國有大中型煤炭企業(yè)建立了現(xiàn)代企業(yè)制度。企業(yè)開始了跨地區(qū)、跨行業(yè)的產(chǎn)業(yè)聯(lián)合，煤、電、化、路、港、航產(chǎn)業(yè)鏈開始形成，一批劣勢企業(yè)退出市場。 (4)行業(yè)整體效益不斷增加 在經(jīng)歷三年嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)困難后，2001年煤炭行業(yè)開始走出低谷，呈現(xiàn)恢復(fù)性增長。2002年后步入快速增長周期，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行質(zhì)量不斷提高。2011年，全國規(guī)模以上工業(yè)企業(yè)實(shí)現(xiàn)利潤54544億元。 2.1.2行業(yè)主要特點(diǎn) (1)煤炭是資源性行業(yè) 煤炭是不可再生的資源。煤礦的壽命取決于其所擁有的煤炭儲量。我國大多數(shù)煤礦遠(yuǎn)離城市和經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地

8、區(qū)、社會負(fù)擔(dān)重，經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)差。地區(qū)條件不一，煤炭企業(yè)發(fā)展不平衡性在行業(yè)中十分突出。 (2)煤炭是高危行業(yè) 因煤礦生產(chǎn)條件所限，從歷史上看，在各國工業(yè)部門中，煤礦的事故死亡率是最高的。我國煤礦95%生產(chǎn)能力是井工開采。高瓦斯和雙突礦井在全國煤礦礦井比重高，90礦井有煤塵爆炸危險性。隨著開采深度增加，影響安全生產(chǎn)因素愈來愈多，條件愈來愈復(fù)雜。 (3)煤炭是投資高風(fēng)險行業(yè) 煤礦開采環(huán)節(jié)復(fù)雜，礦井建設(shè)投資大，周期長，見效慢，煤炭市場不確定因素多。因此，從建井到生產(chǎn)，經(jīng)營風(fēng)險大，多數(shù)煤炭企業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上的問題影響了企業(yè)市場適應(yīng)能力和抗災(zāi)能力。 ( 4)煤炭是為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展做貢獻(xiàn)的行業(yè) 煤炭屬于初級產(chǎn)品，煤礦

9、的效益向后續(xù)加工工業(yè)傳遞和輻射。單一的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益難以提高，我國煤炭開采的價值和效益體現(xiàn)在后續(xù)產(chǎn)業(yè)和對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支撐作用。 2.2、煤炭工業(yè)面臨的主要挑戰(zhàn) 2.2.1資源保障問題 我國煤炭品種齊全、資源比較豐富，但資源勘探程度低，經(jīng)濟(jì)可采儲量和人均占有量較少，資源破壞和浪費(fèi)嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境和水資源嚴(yán)重制約煤炭資源的開發(fā)。 我國煤炭資源區(qū)域分布不均衡。秦嶺、大別山以北，煤炭儲量占全國總儲量的90.7%，其中晉、陜、蒙三?。▍^(qū)）占全國的65%。 資源保證程度低。截止2000年末，我國尚未利用的精查儲量約為600億噸，目前可供大中型礦井利用的精查儲量僅300億噸左右。據(jù)估算，到2020年

10、，煤炭精查儲量需增加約1250億噸。 當(dāng)前我國資源破壞和浪費(fèi)嚴(yán)重。部分煤炭企業(yè)存在著"采厚棄薄"、"吃肥丟瘦"等浪費(fèi)資源現(xiàn)象，全國煤礦平均資源回收率為30%35%左右，資源富集地區(qū)的小型礦井資源回收率只有10%15%。我國適合建設(shè)大型煤炭基地的整裝煤田，隨意被分割肢解現(xiàn)象嚴(yán)重。 2.2.2煤礦生產(chǎn)能力與技術(shù)結(jié)構(gòu)問題 (1)煤礦生產(chǎn)技術(shù)水平低 全國采煤機(jī)械化程度僅為42，除部分國有大礦之外，大多數(shù)煤礦生產(chǎn)技術(shù)水平低，裝備差，效率低。特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦，基本上是非機(jī)械化開采。 (2)部分煤礦超能力生產(chǎn) 國有煤礦產(chǎn)量中，屬于超能力和無能力礦井生產(chǎn)的煤炭占國有煤礦產(chǎn)

11、量比例較大。煤礦超強(qiáng)度超能力生產(chǎn)滿足了國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對煤炭的需求，但其造成的負(fù)面影響，一是縮短煤礦開采年限，二是威脅煤礦安全生產(chǎn)。 (3)大中型煤礦煤炭供給能力不足 據(jù)預(yù)測，我國現(xiàn)有生產(chǎn)煤礦和在建煤礦的合計生產(chǎn)能力到2010年和2020年分別為17.7億噸和14.7億噸。要實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)需平衡，需要再建設(shè)一批新井和擴(kuò)大現(xiàn)有煤礦的生產(chǎn)能力。2.2.3行業(yè)結(jié)構(gòu)與企業(yè)發(fā)展問題 (1)煤炭產(chǎn)業(yè)集中度低 我國煤炭企業(yè)市場集中度偏低，遠(yuǎn)低于世界其它主要產(chǎn)煤國家。 ( 2)煤炭企業(yè)負(fù)擔(dān)過重 煤礦企業(yè)稅負(fù)比1994年稅制改革前提高了6個百分點(diǎn)；煤炭行業(yè)支出鐵路建設(shè)基金較多；國有重點(diǎn)煤礦企業(yè)辦社會問題突出。國有重點(diǎn)煤

12、礦在職人員較多，由于所在地區(qū)社會承受能力弱，難以減人提效。 部分煤礦資源枯竭，生產(chǎn)能力下降，生產(chǎn)成本上升，富余人員、工傷撫恤人員多，轉(zhuǎn)產(chǎn)困難。 2.2.4煤礦安全與礦區(qū)環(huán)境治理問題 (1)煤炭安全形勢嚴(yán)峻 2004年煤礦共死亡6027人，百萬噸死亡率為3.08，顯著高于世界其它主要國家。如美國為0.03，波蘭0.09；2011年仍然在2000人左右。 大多數(shù)煤礦生產(chǎn)和安全技術(shù)裝備落后，防災(zāi)抗災(zāi)能力差，重大、特大事故仍存在。 2)礦區(qū)環(huán)境治理問題 礦井生產(chǎn)中排放的煤矸石約占原煤產(chǎn)量的810%，現(xiàn)已累計堆存煤矸石30多億噸，占地超過15萬畝。 礦區(qū)地面塌陷、煤田自燃火災(zāi)、部分煤矸石自燃、煤礦瓦斯排

13、放對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重影響。 煤礦開采每年排出地下水約22億立方米，我國西北部主要煤炭產(chǎn)區(qū)，煤炭開采加劇了水資源的匱乏，對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成影響。 井下煤層氣年抽出量約100億立方米，90直接排放到大氣中。 2.2.5煤炭運(yùn)輸與燃煤污染問題 (1)煤炭運(yùn)輸制約 我國煤炭資源主要分布在西北部，而煤炭消費(fèi)重心在東南部，形成了"北煤南運(yùn)、西煤東調(diào)"的格局，運(yùn)輸距離長，運(yùn)輸費(fèi)用高，影響煤炭供應(yīng)能力和市場競爭力：鐵路運(yùn)力不足的問題將長期存在；港口吞吐能力滿足不了需要；公路長距離運(yùn)輸成本過高。 (2)煤炭消費(fèi)與環(huán)境保護(hù)問題 煤炭在利用過程中將產(chǎn)生大量的污染物和溫室氣體。特別是煤炭的不合理利

14、用，排放了大量煙塵和有害氣體，嚴(yán)重污染環(huán)境。隨著煤炭消費(fèi)量的增加，環(huán)境保護(hù)壓力將越來越大。 我國酸雨覆蓋區(qū)已擴(kuò)大到約占國土總面積的30%，SO2排放的75%以上來源于燃煤。酸雨污染加重。燃煤總量增加，煙塵排放總量仍居高。 3.大采高技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀3.1我國大采高技術(shù)的應(yīng)用我國國有重點(diǎn)煤礦厚煤層儲量占44，而厚煤層產(chǎn)量占45以上，絕大多數(shù)高產(chǎn)高效礦井是在以厚煤層開采為主的生產(chǎn)條件下實(shí)現(xiàn)的。目前，我國重點(diǎn)煤礦厚煤層開采方法主要有綜采放頂煤開采和大采高綜采兩種。放頂煤開采雖然已經(jīng)在我國發(fā)展成為一種厚煤層高產(chǎn)高效采煤方法，廣泛應(yīng)用于515m厚煤層一次采全高，但仍有許多難以解決技術(shù)難題。對于46m的穩(wěn)定厚

15、煤層，大采高綜采具有更好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢， 近十年來，以神東礦區(qū)為代表的現(xiàn)代化礦井建設(shè)，依靠得天獨(dú)厚的厚煤層覆存條件和先進(jìn)的管理模式，采用國際一流裝備，進(jìn)行46m一次采全高，不斷刷新工作面高產(chǎn)高效紀(jì)錄，工作面年產(chǎn)超過1000萬t。晉城寺河煤礦采用國產(chǎn)大采高液壓支架，成功實(shí)現(xiàn)6元6.5m一次采全高，月產(chǎn)突破80萬t，創(chuàng)造了世界最大采高高產(chǎn)高效紀(jì)錄 國外主要產(chǎn)煤國家厚煤層開采主要采用一次采全高長壁開采，美國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家家的煤礦普遍采用高效集約化生產(chǎn)，最大采高45m；南非和捷克最大采高達(dá)到6m液壓支架向高工作阻力的兩柱掩護(hù)式支架發(fā)展，支護(hù)工作阻力達(dá)6 00012 000kN，支護(hù)高度3一6m，

16、支架立柱缸徑320440mm，支架中心距175m和2om，支架控制方式為環(huán)形供液及電液控制，支架的降、移、升循環(huán)時間小于10s，支架的壽命試驗(yàn)高達(dá)50 000次以上.3.2高效綜采的快速發(fā)展世紀(jì)之交的十多年間，以長壁高效綜采為代表的煤炭井工開采技術(shù)取得前所未有的新進(jìn)展。高效綜采發(fā)展主要體現(xiàn)在以下三方面：一是綜采工作面生產(chǎn)能力大幅度提高，采區(qū)范圍不斷擴(kuò)大，出現(xiàn)了“一礦一面”年產(chǎn)數(shù)百萬噸煤炭的高產(chǎn)高效和集約化生產(chǎn)模式；二是高效綜采裝備和開采工藝不斷完善，推廣使用范圍不斷擴(kuò)大，中厚煤層開采、厚煤層一次采全高開采和薄煤層全自動化生產(chǎn)等技術(shù)和工藝取得巨大成功；三是高效綜采裝備的研制開發(fā)取得新的技術(shù)突破，

17、年生產(chǎn)能力已經(jīng)達(dá)到10 Mt，并實(shí)現(xiàn)了綜采工作面生產(chǎn)過程自動化，大型綜采礦井技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)已經(jīng)達(dá)到大型先進(jìn)露天礦水平。鑒于我國煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)和當(dāng)前煤炭需求快速增長，高效綜采也將成為能源開發(fā)技術(shù)重要的競爭領(lǐng)域一次采全高工作面的循環(huán)進(jìn)度主要考慮采煤機(jī)的截深，放頂煤開采工作面的循環(huán)進(jìn)度.考慮采煤機(jī)截深和放煤步距。截深的確定首先是根據(jù)工作面整體生產(chǎn)能力進(jìn)行考慮，綜合機(jī)械化開采初期，工作面截深均選用o6m標(biāo)準(zhǔn)截深，隨著技術(shù)的進(jìn)步，工作面裝備能力的加大提供了采煤機(jī)足夠的截割功率和輸送機(jī)足夠的輸送能力，巷道支護(hù)技術(shù)的提高保證了大斷面巷道的掘進(jìn)和維護(hù), 給工作面加大截深提供了有力的技術(shù)支持，近年來，高產(chǎn)高效

18、礦井能夠普遍采用08m和 1om截深，有力保證了礦井生產(chǎn)能力的提高。 實(shí)際生產(chǎn)中，截深的確定首先考慮煤層地質(zhì)條件的影響，其考慮因素包括：工作面頂板的破碎程度、工作面煤質(zhì)(硬度、節(jié)理層理發(fā)育程度)、煤層的瓦斯含量等。其次要考慮工作面設(shè)備能力；截深的加大是伴隨著采煤機(jī)截割功率的增加而實(shí)現(xiàn)的，同時對采煤機(jī)截齒、截割部受力、整體結(jié)構(gòu)等因素有關(guān)，采煤機(jī)的能力增加一方面體現(xiàn)在截割功率的增加，另一方面體現(xiàn)在牽引速度的增加；同時截深的選取還應(yīng)考慮支架的支護(hù)強(qiáng)度和 防護(hù)能力以及輸送機(jī)的運(yùn)輸能力。采煤機(jī)截深不但要考慮傳統(tǒng)的截割功率大小，而且對于綜采放頂煤工作面還要考慮與放煤步距的協(xié)調(diào)統(tǒng)一。放頂煤工作面實(shí)踐證明合理

19、的放煤步距為1 m左右。即采煤機(jī)截深為06 m時采用兩刀一放，采煤機(jī)截深為08m和10m時采用一刀一放。合理的放煤步距是提高回采率、降低含矸率的重要因素。放煤步距應(yīng)該滿足兩個條件，一是與支架放煤口的縱向尺寸的水平投影一致，二是與采煤機(jī)截深成整數(shù)倍關(guān)系。三、工作面生產(chǎn)能力工作面的生產(chǎn)能力與采煤機(jī)截深、牽引速度及設(shè)備開機(jī)率有關(guān)。國產(chǎn)綜采工作面裝備經(jīng)過近十幾年的發(fā)展，技術(shù)水平及可靠性得到了很大的提高，采煤機(jī)的牽引速度可以達(dá)到68mmin，綜采工作面的開機(jī)率已經(jīng)由50左右提高到70以上。4.綜采工作面大采高采煤方法在潞安王莊礦的應(yīng)用王莊煤礦自1988年探索綜放開采技術(shù)以來，經(jīng)過近二十年的發(fā)展，這種對厚

20、煤層的采煤技術(shù)日趨成熟,目前已經(jīng)成為我國厚煤層的主要開采方法之一。但近年來，隨著綜采設(shè)備制造技術(shù)的飛速發(fā)展，綜采設(shè)備走向重型化、強(qiáng)力化和自動化，使設(shè)備的可靠性得到保證，有力的推動了大采高綜采技術(shù)的發(fā)展，帶來了新一輪采煤技術(shù)的革命，目前在神東、晉城等礦區(qū)已率先在f=1.5-5的厚煤層中使用大采高綜采設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了國內(nèi)工效最高，噸煤成本最低的成果，極大地提高了煤炭市場的競爭能力。4.1王莊煤礦概況王莊煤礦于1966年12月建成投產(chǎn)，原設(shè)計能力為90萬噸/年，先后經(jīng)過兩次改擴(kuò)建和多次系統(tǒng)環(huán)節(jié)改造，礦井集約化程度、綜合生產(chǎn)能力和可持續(xù)發(fā)展能力大幅度提高，目前礦井安全生產(chǎn)許可能力達(dá)710萬噸/年。王莊礦井

21、田面積79.68Km2 （包括后備區(qū)28Km2），開采深度由+880米至+350米標(biāo)高. 礦井開拓:礦井開拓方式為立、斜井綜合開拓，現(xiàn)有+740和+630兩個生產(chǎn)水平，上下水平通過暗斜井溝通。目前，正在準(zhǔn)備+540水平的開拓延深。現(xiàn)有43、52、61、62四個生產(chǎn)盤區(qū)。主提升運(yùn)輸系統(tǒng):王莊礦有兩套主提升運(yùn)輸系統(tǒng)，+740水平為立井箕斗(7.5t/斗)提升，+630水平為斜井膠帶提升。主斜井膠帶年提升能力為537萬噸，主立井箕斗年提升能力為175萬噸，通過主提升運(yùn)輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)改造，溝通了兩水平的主運(yùn)輸提升系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了兩水平提升能力互補(bǔ)，礦井綜合提升能力超過710萬噸/年。輔助運(yùn)輸系統(tǒng): 輔助運(yùn)輸為

22、軌道運(yùn)輸,軌道軌距為900mm。斜井軌道提升方式為斜井串車提升。水平大巷均采用架線電機(jī)車牽引材料列車運(yùn)送生產(chǎn)材料、設(shè)備等。采區(qū)車場及采區(qū)軌道，采用無極繩絞車與小絞車接力運(yùn)輸方式運(yùn)送材料。工作面風(fēng)、運(yùn)巷軌道采用無極繩絞車與小絞車牽引運(yùn)輸方式。地質(zhì)概況：王莊煤礦現(xiàn)開采的3號煤層賦存于二疊系下統(tǒng)山西組地層的中下部，煤層厚度3.167.87m，平均厚度6.62m，硬度f=1-3,62、43采區(qū)稍硬，f=2-3，結(jié)構(gòu)一般較簡單，該煤層厚度變異系數(shù)10.59。其可采指數(shù)m，屬穩(wěn)定煤層。3號煤層直接頂板為砂質(zhì)泥巖、泥巖、局部為粉砂巖，厚0 10.75m。老頂為中粒砂巖、細(xì)粒砂巖，厚1.1013.60m。裂隙

23、發(fā)育，呈張開狀，無充填物充填。煤層上覆巖性,從直接頂?shù)嚼享敒檐浫鯃杂残?，堅硬堅硬型。上部覆巖為軟弱堅硬相間平行復(fù)合結(jié)構(gòu)。巖層傾角為311°。直接底板為炭質(zhì)泥巖、砂質(zhì)泥巖、粉砂巖，厚度05.33m。其下部為細(xì)粒砂巖和中粒砂巖?，F(xiàn)有儲量：截止2007年12月末，王莊煤礦現(xiàn)開采的3號煤層儲量/資源量為39584.4萬噸，其中現(xiàn)生產(chǎn)水平+740及+630水平16237.1萬噸，+540水平23347.3萬噸?，F(xiàn)生產(chǎn)水平工作面圈定儲量為3121.5萬噸，工作面可采儲量為2809.4萬噸。+540水平除去村莊及高速路壓煤，河下壓煤外，可供開采設(shè)計的儲量為7404.6萬噸。綜上所述，王莊礦在生產(chǎn)規(guī)

24、模、地質(zhì)條件和煤層儲量等方面上具備應(yīng)用大采高綜采設(shè)備的能力和條件。4.2工作面巷道布置及生產(chǎn)系統(tǒng)4.2.1工作面位置選擇分析根據(jù)本次對神東上灣、晉城寺河及趙莊等礦大采高工作面現(xiàn)場調(diào)研情況，綜合分析王莊礦各采區(qū)煤層賦存、礦壓特征和生產(chǎn)條件，認(rèn)為將大采高工作面布置在6207較為合理：1、6207所在的62采區(qū)為2006年新投入運(yùn)行的采區(qū)，儲量豐富，安排銜接容易；另一方面62采區(qū)進(jìn)風(fēng)6450m3/min，6207工作面回采時，風(fēng)量也容易滿足。2、6207工作面埋藏深度為260米左右，煤質(zhì)為f=2-3，構(gòu)造簡單，與晉城寺河礦相似，同時根據(jù)相鄰6205已采工作面的礦壓資料分析，62采區(qū)的礦壓顯現(xiàn)不明顯。

25、3、6207工作面為下山回采，可以適當(dāng)緩解大采高開采帶來的煤墻片幫現(xiàn)象，有利于煤墻和頂板管理。4.2.2工作面巷道布置（1）、工作面巷道布置6207工作面沿煤層傾斜方向布置，俯斜開采。工作面切眼長度230m ,沿推進(jìn)方向風(fēng)、運(yùn)巷長970m。6207工作面巷道布置見圖21。圖21 6207工作面巷道布置圖(2). 巷道斷面與支護(hù)形式巷道斷面、支護(hù)形式及用途6207工作面風(fēng)、運(yùn)兩巷及開切眼均采用錨網(wǎng)支護(hù)， 運(yùn)巷主要用于運(yùn)煤、進(jìn)風(fēng)及列電、皮帶、轉(zhuǎn)載機(jī)等設(shè)備布置。風(fēng)巷主要用于運(yùn)料、回風(fēng)。巷道斷面確定巷道寬度的確定運(yùn)巷按我礦設(shè)備列車與帶式輸送機(jī)中間部分并列布置，人行道與設(shè)備檢修道合并考慮，所需的巷道凈寬

26、L應(yīng)滿足：LL1+K1+K2+K3+L2L巷道凈寬；L1列電設(shè)備的最大寬度，m；取1.85mK1列電至煤墻間隙，m；取0.3mK2人行道及檢修空間寬度，m；取0.7m即可滿足要求K3皮帶架至煤墻間隙，m；取0.5mL2皮帶架寬度，m；取1.95m因此，L1.85+0.3+0.7+0.5+1.95=5.3m運(yùn)巷寬度確定為5.3m。風(fēng)巷風(fēng)巷為安裝和回采期間運(yùn)輸巷道，為滿足運(yùn)輸要求，對照寺河礦巷道設(shè)計選取風(fēng)巷寬度為5.0m。開切眼寬度的確定按支架安裝要求，開切眼寬度應(yīng)滿足：B（L2+w2）1/2+S+KB切眼寬度，mL支架的運(yùn)輸長度，m；取7.0mw支架寬度，m；取2.0mS安全間隙，m；取0.7m

27、K輔助支護(hù)的支柱所需空間，m；取0.4m因此，B（72+22）1/2+0.7+0.4=8.38 m綜上所述，開切眼寬度可以取8.5m。巷道高度大采高工作面端頭架的支撐高度為3.05.5m，采煤機(jī)滾筒直徑3.5 m，綜合考慮，各巷的高度選為4.0m，開切眼選為3.8m。目前王莊礦使用的150掘進(jìn)機(jī)可掘最大斷面為5.5×4.8 m，可滿足其要求，不需增加掘進(jìn)設(shè)備。4.2.3生產(chǎn)系統(tǒng)(1)、運(yùn)煤系統(tǒng)采煤機(jī)落煤 工作面刮板運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn)載機(jī)6207運(yùn)巷皮帶630/3#皮帶630/2#皮帶630/1#皮帶61煤倉630強(qiáng)皮51煤倉51強(qiáng)皮主皮帶煤倉主皮帶地面。運(yùn)煤系統(tǒng)的瓶頸為630/3#皮帶，帶速4

28、m/s,能力3000t/h，不重載起動是可行的，要上大采高設(shè)備對630/3#皮帶進(jìn)行擴(kuò)容即可。(2)、輔助運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)料：材料副斜井暗斜井630大巷62材料車場630南軌6207風(fēng)運(yùn)車場 6207工作面運(yùn)人：副立井暗斜井630大巷火藥庫通道630/3#皮帶6207運(yùn)巷6207工作面(3)、通風(fēng)系統(tǒng) 西進(jìn)風(fēng)井- 630/3#皮帶-6207運(yùn)巷 -6207工作面-6207工作面風(fēng)巷-62專用回風(fēng)巷 - 62風(fēng)井- 地面 (4)、供電系統(tǒng)：6207工作面由62/1#變電所供電，62/1#變?yōu)殡p回路供電電源分別來自62總變I、II回路，地面電源為62風(fēng)井35KV變電所，互為備用。(5)、通訊系統(tǒng) 在62

29、07運(yùn)巷機(jī)頭和工作面轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭分別安設(shè)一部程控電話，用于井下及井下與井上的通話聯(lián)系。在6207工作面安設(shè)一套工作面通訊控制系統(tǒng)，用于工作面的通訊控制。(6)、排水系統(tǒng)：6207風(fēng)運(yùn)巷低洼處通過水泵排至630/3#皮帶2#水倉62水倉地面(7)、照明系統(tǒng) 運(yùn)巷皮帶機(jī)頭、三岔口安裝127V隔爆日光燈，工作面每隔5架安裝一盞隔爆燈。4.3工作面設(shè)備選擇4.3.1工作面設(shè)備選擇根據(jù)對神東集團(tuán)上灣煤礦、晉城煤業(yè)寺河煤礦和趙莊煤礦使用大采高支架及其配套設(shè)備情況，結(jié)合我礦煤層賦存特點(diǎn)、工作面礦壓資料和運(yùn)輸條件，滿足高產(chǎn)高效、經(jīng)濟(jì)、安全的要求的前提下，盡量考慮設(shè)備的可拆卸性，而且要達(dá)到采煤工藝簡化、原煤回收率

30、大幅提高、設(shè)備運(yùn)行可靠之目的，王莊煤礦大采高工作面設(shè)備配套選型如下：(1)、液壓支架（鄭煤集團(tuán) 估價150萬/架）我礦煤層厚度平均為6.65米，如果考慮一次采全高，就我國目前支架生產(chǎn)現(xiàn)狀來看，沒有最適合我礦煤層厚度的架型，針對這一問題，我們與鄭煤集團(tuán)進(jìn)行了深入交流，通過聯(lián)合開發(fā)，可以設(shè)計出適合我礦地質(zhì)條件的采高在6.8米的液壓支架，設(shè)計制造周期估計在8-10個月，估價150萬/架。大采高液壓支架主要技術(shù)特征架 型 兩柱掩護(hù)式底座寬度 約1880mm最低支護(hù)強(qiáng)度：大于1.1MPa工作阻力 約15000kN推移步距 1000mm(2)、采煤機(jī)（西安煤機(jī)廠，1200萬/臺）目前情況下，德國艾可夫生產(chǎn)

31、的采煤機(jī)最大采高為6.3米，美國久益公司生產(chǎn)的采煤機(jī)最大采高為6.5米，均不適應(yīng)我礦煤層條件，根據(jù)我礦多年使用西安煤機(jī)廠生產(chǎn)的采煤機(jī)經(jīng)驗(yàn)，對此廠生產(chǎn)的采煤機(jī)質(zhì)量和使用情況均比較滿意，因此我們選西安煤機(jī)廠生產(chǎn)的MG900/2210-GWD型采煤機(jī)。MG900/2210-GWD型采煤機(jī)主要技術(shù)特征生產(chǎn)能力：5500t/h滾筒直徑：3500mm截深：1000mm截割功率：2×900KW牽引功率：2×110KW 最大牽引力：1000KN最大牽引速度：23m/min破碎機(jī)功率：150KW泵電機(jī)：40KW裝機(jī)總功率：2210KWMG900/2210-GWD型采煤機(jī)主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)MG900

32、/2210-GWD型交流電牽引采煤機(jī)是一種多電機(jī)驅(qū)動，電機(jī)橫向布置，交流變頻調(diào)速無鏈雙驅(qū)動重型超大功率電牽引采煤機(jī)?？傃b機(jī)功率2210KW，并配有破碎裝置，機(jī)面高度2710mm，適合用于采高3.5米6.8米，煤層傾角15°，可以截割堅硬煤層并可以強(qiáng)行通過矸石斷層。(3)、刮板輸送機(jī)（山西煤礦機(jī)械制造有限公司，1600萬/部）為與MG900/2210-GWD型采煤機(jī)配套，我們選用SGZ1200/2×700型刮板輸送機(jī)SGZ1200/2×700型刮板輸送機(jī)主要技術(shù)特征輸送能力：2200t/h鏈 速：1.31m/s功 率：2×700/3.3KV聯(lián)軸節(jié)形式：限矩

33、摩擦離合器溜槽內(nèi)寬：1200mm鏈條規(guī)格：42×146mmSGZ1200/2×700型刮板輸送機(jī)主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1）采用高強(qiáng)度合金鋼制造，并經(jīng)淬火處理的鍛造刮板。2）緊湊型行星齒輪傳動減速器，可滿足任何工作面配套設(shè)計要求。3）具有伸縮功能的輸送機(jī)機(jī)尾，可保證刮板鏈在適度張緊的狀態(tài)下工作。4）輸送機(jī)配置液壓馬達(dá)低速傳動裝置，可用于刮板鏈的緊鏈操作。(4)、順槽其他配套設(shè)備轉(zhuǎn)載機(jī)（山西煤礦機(jī)械制造有限公司，260萬/部）選用SZZ1200/400型中雙鏈轉(zhuǎn)載機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如下：設(shè)計長度：60m輸送能力：2500t/h鏈 速：1.56m/s驅(qū)動功率：400KW/3.3KV溜槽內(nèi)寬：1

34、200mm鏈條直徑：38×137mm破碎機(jī)（山西煤礦機(jī)械制造有限公司，40萬/臺）選用PCM315型破碎機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如下：破碎能力：2500t/h驅(qū)動功率：315KW/3.3KV入料粒度：1200×800mm出料粒度：不大于300mm聯(lián)軸節(jié)形式：液力偶合器自移裝置（山西煤礦機(jī)械制造有限公司，75萬/套）選用ZY2700皮帶機(jī)自移機(jī)尾，如果我礦運(yùn)輸條件不能滿足皮帶機(jī)自移機(jī)尾的運(yùn)輸，我礦將不采用皮帶機(jī)自移機(jī)尾，其技術(shù)參數(shù)如下：自移最大推力：2×910KN行程：2700mm適應(yīng)皮帶機(jī)寬度：1400mm主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：配置ZY2700皮帶機(jī)自移機(jī)尾可實(shí)現(xiàn)工作面回采期間皮帶

35、機(jī)機(jī)尾的前移和皮帶運(yùn)行姿態(tài)的調(diào)整，可實(shí)現(xiàn)工作面不間斷連續(xù)生產(chǎn)，機(jī)尾滾筒采用螺旋滾筒，可以實(shí)現(xiàn)自行清煤。皮帶機(jī)（西北二廠，1500萬/部）考慮到我礦現(xiàn)主運(yùn)輸運(yùn)輸能力，選用SSJ140/3×400型順槽皮帶機(jī)，其技術(shù)參數(shù)如下：運(yùn)輸能力：Q2500-3000t/h帶寬：B=1400mm額定帶速：V=3.5-4m/s膠帶型號：PVC阻燃整芯帶，帶強(qiáng)1800S電機(jī)功率：3×400KW減速裝置：CST乳化液泵站（無錫煤礦機(jī)械廠，45萬/套）選用BRW400/31.5型乳化液泵站，配置4泵2箱。4.3.2供電設(shè)計(1)、工作面總的裝機(jī)容量為：采煤機(jī)2210KW、刮板輸送機(jī)1400KW、轉(zhuǎn)

36、載機(jī)400KW、破碎機(jī)315KW、乳化液泵站4*250KW、噴霧泵2*45KW，皮帶機(jī)3*400KW，風(fēng)運(yùn)巷低壓34KW，漲緊裝置55KW，卷帶裝置45KW。(2)、根據(jù)工作面的設(shè)備配置情況：（1268萬）配置三臺4000KVA負(fù)荷中心，兩用一備，負(fù)荷中心出線為：3.3KV電壓五路出線，1.14KV電壓五路出線，127V電壓出線兩路。2#負(fù)荷中心出線為：3.3KV電壓出線五路出線，1.14KV電壓出線四路出線，0.69KV電壓兩路出線，127V電壓兩路出線。皮帶機(jī)配備一臺1600KVA移變,風(fēng)運(yùn)巷低壓配500KVA移變一臺報價：4000KVA負(fù)荷中心3臺1185萬，1600KVA移變1臺65萬

37、，500KVA移變1臺18萬，總計1268萬。(3)、電纜截面的選用：負(fù)荷中心電源電纜用150MM2/6KV高壓橡套電纜，采煤機(jī)電纜用150MM2/3.3KV，破碳器電纜用50MM2/3.3KV，轉(zhuǎn)載機(jī)電纜用50MM2/3.3KV，輸送機(jī)電纜用70MM2/3.3KV，乳化液泵電纜用50MM2/1.14KV，噴霧泵電纜用25MM2/0.69KV。低壓電纜用70MM2。(4)、所需電纜及接線盒：（1140.87萬）6KV接線盒40個13萬，3.3KV進(jìn)口快速插頭10個30萬，1.14KV接線盒10個0.62萬，0.69KV接線盒30個0.6萬?？傆?4.22萬。6KV高壓/150MM2電纜6500米442萬，3.3KV/50MM2電纜1500米48.75萬，3.3KV/70MM2電纜1000米43.5萬，1.14KV/50MM2電纜1000米21萬，0.69KV/70MM2電纜4500米127.8萬，機(jī)組電纜3.3KV/150MM2電纜1000米360.6萬，1.14KV/