簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置的研究與應(yīng)用報(bào)告

1、河南煤化焦煤集團(tuán)趙固二礦簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置的研究與應(yīng)用趙固二礦綜采一隊(duì)2011年4月目 錄1研究背景31.1 11011工作面概況31.2 11011工作面試生產(chǎn)期間產(chǎn)量影響推進(jìn)的原因分析31.3研究主要內(nèi)容41.4技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)51.5項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)51.6技術(shù)路線51.7主要參加人員62工程地質(zhì)條件72.1煤層72.2煤層頂?shù)装?2.3地質(zhì)特征及地質(zhì)構(gòu)造82.3.1地層及地質(zhì)構(gòu)造82.3.2地質(zhì)構(gòu)造132.4水文地質(zhì)132.5影響回采的其他因素143巷道布置及采煤工藝163.1兩巷支護(hù)形式163.1.1上順槽支護(hù)形式163.1.2下順槽支護(hù)形式173.2采煤工藝183.2.1采煤方法183.2

2、.2落煤方法193.2.3采煤機(jī)進(jìn)刀方式193.2.4裝運(yùn)煤203.2.5移架方式203.2.6推溜方式213.2.7假頂鋪設(shè)214原PLM2000輪式破碎機(jī)參數(shù)及使用情況224.1PLM2000輪式破碎機(jī)簡(jiǎn)介224.1.1PLM2000輪式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)224.1.2與轉(zhuǎn)載機(jī)的連接234.1.3外廓尺寸234.2主要零部件235簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置原理及推廣應(yīng)用245.1 簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置工作原理245.2簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)255.3 簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置設(shè)計(jì)要點(diǎn)265.4外廓尺寸295.5簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置優(yōu)點(diǎn)295.6 簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置性能試驗(yàn)305.7簡(jiǎn)易新型高效破

3、碎裝置與轉(zhuǎn)載機(jī)的連接305.8結(jié)論336.技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析346.1技術(shù)效益分析346.2經(jīng)濟(jì)效益分析357項(xiàng)目應(yīng)用證明37河南煤化焦煤集團(tuán)趙固二礦簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置的研究與應(yīng)用1研究背景1.1 11011工作面概況11011工作面是趙固二礦首采工作面，走向長(zhǎng)度2266.9米，傾斜長(zhǎng)度180米，煤層平均厚度6.16米，采用走向長(zhǎng)壁傾斜分層采煤法，采高3.5米，工作面上分層可采儲(chǔ)量206萬(wàn)噸。該工作面煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主采二1煤，煤視密度大，實(shí)際生產(chǎn)中，礦山壓力顯現(xiàn)嚴(yán)重，普遍出現(xiàn)煤壁大面積片幫，產(chǎn)生的大塊炭較多，嚴(yán)重制約產(chǎn)量的提高。1.2 11011工作面試生產(chǎn)期間產(chǎn)量影響推進(jìn)的原因分析11011

4、工作面自2010年11月6日正式開(kāi)始回采。試生產(chǎn)期間制約推進(jìn)速度的原因主要有以下幾個(gè)方面：1、工作面所有設(shè)備都處于磨合期，運(yùn)轉(zhuǎn)不正常。2、熟練職工少，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能、操作方式不熟悉，經(jīng)常因設(shè)備檢修、維護(hù)不到位及操作失誤造成機(jī)電事故影響生產(chǎn)。3、工作面老塘涌水，影響推進(jìn)。4、頂板下沉明顯、底板鼓起嚴(yán)重，造成巷道高度變低，影響端頭支架的推移。5、割煤或拉架時(shí)煤壁片落的大煤塊較多，煤質(zhì)特別硬，經(jīng)常堵住運(yùn)輸機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)，嚴(yán)重影響開(kāi)機(jī)率，制約生產(chǎn)。前兩個(gè)方面的問(wèn)題隨著設(shè)備的逐步磨合，工作人員的專業(yè)技能水平不斷提高，已經(jīng)得到很大的改善；另外工作面采用“堵、疏、排”相結(jié)合的方式治水，也取得明顯成效，致使老塘

5、涌水已不成為制約推進(jìn)速度的主要因素；再者由于采取多項(xiàng)措施加強(qiáng)支護(hù)，頂板下沉及底鼓現(xiàn)象也有所緩解；隨著各項(xiàng)制約因素逐步減小或消除，大塊煤炭造成運(yùn)輸受堵成為制約生產(chǎn)的主要因素凸顯出來(lái)。1.3研究主要內(nèi)容針對(duì)趙固二礦11011工作面實(shí)際情況，我隊(duì)對(duì)大塊煤炭造成運(yùn)輸受堵問(wèn)題進(jìn)行了分析研究，提出了以下幾點(diǎn)改進(jìn)措施：1、改變采煤工藝。2、在工作面、轉(zhuǎn)載機(jī)處安裝大風(fēng)鎬，實(shí)施人工破碎。3、考慮在工作面第8架位置處加裝機(jī)械手。4、考慮在轉(zhuǎn)載機(jī)上加裝機(jī)械手。5、考慮在轉(zhuǎn)載機(jī)上加裝自制簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置。6、加強(qiáng)對(duì)11011工作面上下順槽超前支護(hù)的強(qiáng)度，確保安裝自制簡(jiǎn)易新型破碎裝置后11011工作面膠帶順槽的高度

6、。7、改變11011工作面移架方式，提高移架時(shí)的工作強(qiáng)度。1.4技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)1、根據(jù)破碎理論，自制簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置。2、針對(duì)實(shí)際情況，提出了適合11011工作面支護(hù)方式。3、提出適合大埋深高水壓復(fù)雜地質(zhì)條件下工作面移架方式。1.5項(xiàng)目創(chuàng)新點(diǎn)1、改變?cè)谐爸ёo(hù)方式，由原設(shè)計(jì)單體液壓支柱叉子棚縱向支護(hù)改變?yōu)閱误w液壓支柱叉子棚橫向支護(hù)，大大降低了巷道圍巖變形量，有效控制了圍巖變形，改觀了巷道面貌，為高效安全生產(chǎn)創(chuàng)造了前提。2、在11011工作面、轉(zhuǎn)載機(jī)處安裝大風(fēng)鎬，人工破煤塊效率低和在工作面第8架位置處、轉(zhuǎn)載機(jī)上加裝機(jī)械手取得效果不佳情況下，仔細(xì)研究在轉(zhuǎn)載機(jī)上加裝“自制簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置”，

7、破碎效率高，安全靈活，大大提高了工作面開(kāi)機(jī)率。1.6技術(shù)路線首先對(duì)趙固二礦11011工作面具體條件進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研，進(jìn)行前期觀測(cè)，取得基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)。主要包括11011工作面巷道位移觀測(cè)、11011工作面支架壓力觀測(cè)、11011工作面煤壁片幫數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。在前期觀測(cè)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，進(jìn)行大膽革新，自制簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置，并在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了工業(yè)性試驗(yàn)，對(duì)破碎效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。通過(guò)反饋的信息不斷優(yōu)化破碎裝置，自制簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置得到了推廣應(yīng)用。1.7主要參加人員姓 名性別出生年月學(xué)歷職稱工作單位魏世義男1965.12本科高工趙固二礦黃玉東男趙固二礦李長(zhǎng)軍男趙固二礦陳新明男1970.11博士高工趙固二礦程 輝男本

8、科高級(jí)技師趙固二礦張振宏男1962.04大專助工趙固二礦何建波男1981.09大專技術(shù)員趙固二礦李國(guó)棟男1984.11本科助工趙固二礦李小磊男1986.04本科助工趙固二礦白易彬男1986.08大專技術(shù)員趙固二礦李新民男趙固二礦趙 磊男趙固二礦王正文男趙固二礦李武生男趙固二礦2工程地質(zhì)條件2.1煤層該工作面所采二1煤層位于山西組底部，厚度6.06.59m，平均6.29m，全區(qū)可采，屬較穩(wěn)定型厚煤層。煤層沿傾斜方向傾角0.23.8º，平均2°，沿推進(jìn)方向近似煤層走向。煤層節(jié)理、層理發(fā)育，局部含有薄層夾矸，而且性脆，煤的硬度f(wàn)=0.983.5，視密度1.52t/m3。煤層以塊煤

9、為主，上部有1m左右的糜堎狀、粒狀煤，局部含有夾矸及炭質(zhì)泥巖偽頂，煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。二1煤層為低中灰、特低硫、低磷、高熔融性、高強(qiáng)度、弱結(jié)渣性，不易破碎的高發(fā)熱量?jī)?yōu)質(zhì)三號(hào)無(wú)煙煤。其塊煤產(chǎn)率較高，塊煤可做化工造氣，末煤可用作高爐噴吹、動(dòng)力或民用燃料。2.2煤層頂?shù)装迕簩禹數(shù)装迩闆r見(jiàn)下表：煤層頂?shù)装迩闆r頂?shù)装迕Q巖石名稱厚度（m）巖性特征老頂大占砂巖13.73m深灰色，以石英為主，裂隙發(fā)育，呈塊狀。直接頂泥巖、砂質(zhì)泥巖04.73m灰黑色，致密，水平層理，厚度變化大。偽頂泥巖00.39m黑色，含植物化石及碳質(zhì)。直接底泥巖、砂質(zhì)泥巖12.88m灰黑色，致密，水平層理，含植物化石。老底L9灰?guī)r1.45m深灰

10、色，隱晶質(zhì)，具裂隙。2.3地質(zhì)特征及地質(zhì)構(gòu)造2.3.1地層及地質(zhì)構(gòu)造地層1、區(qū)域地層趙固二礦井田地層區(qū)劃屬華北地層區(qū)太行小區(qū)。據(jù)區(qū)域出露及鉆孔揭示，區(qū)域地層由前震旦系、震旦系、寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、第三系、第四系等地層組成，缺失奧陶系上統(tǒng)、志留系、泥盆系、石炭系下統(tǒng)、侏羅系和白堊系地層。2、井田地層趙固二礦井田屬第四系、第三系全覆蓋區(qū)。據(jù)鉆孔揭露，本區(qū)賦存地層主要有奧陶系中統(tǒng)馬家溝組、石炭系中統(tǒng)本溪組和上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組、第三系、第四系，其中石炭系上統(tǒng)太原組和二疊系下統(tǒng)山西組為主要含煤地層。地層從老到新分述如下：奧陶系中統(tǒng)馬家溝組（O2m）以深灰色、灰色厚層狀石

11、灰?guī)r為主，致密堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，多充填方解石。本組實(shí)際厚度大于400m，鉆孔揭露厚度6.3251.85m，平均15.24m，與下伏地層呈假整合接觸。 石炭系中統(tǒng)本溪組（C2b）底部為鋁質(zhì)泥巖，中部為灰色砂質(zhì)泥巖，上部為黑色泥巖和砂質(zhì)泥巖。本組厚4.4812.63m，平均7.70m。與下伏地層呈平行不整合接觸。石炭系上統(tǒng)太原組（C3t）由石灰?guī)r、砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖和煤層組成，為本區(qū)主要含煤地層。據(jù)其巖性組合特征可分為上、中、下三段。本組下起一21煤層底，上至太原組L9石灰?guī)r頂，地層厚度79.11105.91m，平均94.79m，與下伏本溪組地層整合接觸。下段：自一21煤層底至L4灰?guī)r頂，平均厚度

12、28.02m。巖性以石灰?guī)r、煤層為主，夾砂質(zhì)泥巖、泥巖。含石灰?guī)r3層（L2L4），多為煤層頂板，其中L2石灰?guī)r普遍發(fā)育，平均厚度12.53m，為本區(qū)主要標(biāo)志層。本段含煤5層（一1 2、一2 2、一3 2、一3、一4），其中一1 2煤厚0.643.06m，平均1.54m；一2 2煤厚0.29-1.79m，平均1.21m，井田內(nèi)大部分地段可采。另外3層煤均不可采。中段：自L4灰?guī)r頂至L8灰?guī)r底，平均厚度51.14m。以砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，局部夾3層石灰?guī)r（L5L7）及薄煤6層（一5、一1 6、一2 6、一1 7、一2 7、一8）。中部常有一層中粗粒石英砂巖，L5、L6灰?guī)r有時(shí)相變?yōu)橹屑?xì)粒砂巖

13、或砂質(zhì)泥巖，所見(jiàn)6層薄煤均不可采。上段：自L8灰?guī)r底至L9灰?guī)r頂，平均厚度15.63m。以石灰?guī)r、砂質(zhì)泥巖、泥巖為主，夾薄煤1層（一9煤），不可采。含灰?guī)r2層（L8 、L9），多為煤層頂板。其中L8石灰?guī)r普遍發(fā)育，厚度6.77m14.78m，平均厚9.31m。L9石灰?guī)r厚度大，層位穩(wěn)定，為本區(qū)主要標(biāo)志層。二疊系下統(tǒng)山西組（P1sh）下起太原組L9石灰?guī)r頂界面，上至砂鍋窯砂巖底界面，地層厚度65.3496.50m，平均厚77.47m，與下伏太原組整合接觸。由砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖及煤層組成，為本井田主要含煤地層。根據(jù)其巖性特征自下而上分為二1煤層段、大占砂巖段、香炭砂巖段、小紫泥巖段。二1煤層段：

14、自太原組L9灰?guī)r頂界面至大占砂巖底，厚21.76m。以含菱鐵質(zhì)泥巖、條帶狀砂巖及煤層組成，含煤4層（二0、二1、二2、二3），其中二1煤層為本井田主要可采煤層，厚4.736.77m，平均6.16m，底部為細(xì)中粒砂巖，多夾泥質(zhì)條帶，具波狀、透鏡狀層理，稱“二1煤層底板砂巖”，為一輔助標(biāo)志層。大占砂巖段：自大占砂巖底至香炭砂巖底，含13層砂巖，厚26.36m。下部為中粗粒長(zhǎng)石、石英砂巖（大占砂巖），層面含較多白云母碎片及炭質(zhì)，具交錯(cuò)層理，局部含泥質(zhì)團(tuán)塊，平均厚7.46m，為主要標(biāo)志層。上部為深灰色砂質(zhì)泥巖、泥巖，偶夾不可采的二2、二3煤層。香炭砂巖段：自香炭砂巖底至小紫泥巖底，含12層砂巖，厚18

15、.50m。由中細(xì)粒砂巖及砂質(zhì)泥巖、泥巖組成。下部的香炭砂巖為深灰色細(xì)粒長(zhǎng)石石英砂巖，含泥質(zhì)包體與菱鐵質(zhì)團(tuán)塊，厚7.08m。上部的泥巖及砂質(zhì)泥巖呈灰、黑灰色，產(chǎn)植物葉部化石。小紫泥巖段：自小紫泥巖底至砂鍋窯砂巖底，屬本組頂部，厚10.85m。巖性以紫灰色泥巖為主，含鋁質(zhì)及菱鐵質(zhì)假鮞，局部夾深灰色砂質(zhì)泥巖。二疊系下統(tǒng)下石盒子組（P1x）下石盒子組地層直接沉積于下伏山西組地層之上，下起砂鍋窯砂巖底，上至基巖剝蝕面，受風(fēng)化剝蝕，該組地層井田內(nèi)保留不全。井田內(nèi)31個(gè)鉆孔，有5個(gè)鉆孔在二1煤層露頭外，其余26個(gè)鉆孔僅15個(gè)鉆孔揭露有該組地層，保留厚度22.79177.83m，平均89.67m，分兩個(gè)煤段，

16、即三煤段、四煤段。三煤段：由砂質(zhì)泥巖、細(xì)粒砂巖及鮞狀鋁質(zhì)泥巖組成。下部為中粗粒長(zhǎng)石、石英砂巖(砂鍋窯砂巖)，具交錯(cuò)層理，硅質(zhì)膠結(jié)，為一主要標(biāo)志層；中部為砂質(zhì)泥巖，含紫色斑塊及菱鐵質(zhì)鮞粒（俗稱大紫泥巖，也是標(biāo)志層之一）；上部為砂質(zhì)泥巖、泥巖夾細(xì)粒砂巖，具波狀層理。四煤段：主要由灰色、淺灰色中細(xì)粒砂巖、含紫斑泥巖、砂質(zhì)泥巖組成，頂部風(fēng)化，局部裂隙較發(fā)育。本煤段下起于四煤底砂巖。本組與下伏山西組地層整合接觸。第四系、第三系（Q+R）由坡積、洪積與沖積形成的褐紅、紫灰及雜色粘土、砂質(zhì)粘土、礫石、砂層等組成。井田內(nèi)鉆孔揭露厚度427.30（8801孔）946.37m（12605孔），平均666.25m，

17、且由北而南，自西向東逐漸增厚。斷層兩側(cè)新生界厚度差別較大。3、含煤地層井田內(nèi)含煤地層為石炭系上統(tǒng)太原組、二疊系下統(tǒng)山西組和下石盒子組。含煤地層共含煤19層，煤層總厚度10.83m。含煤地層總厚278.63m，分5個(gè)煤組段，含煤系數(shù)為3.89%。山西組和太原組為主要含煤地層，煤層總厚度10.71m，地層總厚172.26m，含煤系數(shù)為6.22%。山西組下部的二1煤層為主要可采煤層，太原組底部的一21、一22煤層為大部可采煤層，其余煤層偶見(jiàn)可采點(diǎn)或不可采，可采煤層總厚8.91m，可采含煤系數(shù)為5.17%。2.3.2地質(zhì)構(gòu)造該區(qū)地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，總體呈單斜構(gòu)造。根據(jù)送巷期間揭露資料顯示，有1組斷層DF4

18、1斷層，落差在0.3m-1.3m，下順槽有兩個(gè)小斷層，落差為0.3m。斷層產(chǎn)狀見(jiàn)下表：構(gòu)造名稱走向傾向傾角性質(zhì)落差（m）對(duì)回采影響程度DF41265°277°355°7°70°正斷層0.31.3有一定影響2.4水文地質(zhì)1、工作面主要充水水源為底板L8灰?guī)r水。底板L8灰?guī)r平均厚8.7m，局部巖溶發(fā)育，富水性較強(qiáng)，上距二1煤底板平均26m，該區(qū)水位為-70m左右，水壓為47kg/cm2，突水系數(shù)為3.8kg/cm2*m，大于突水臨界值，工作面回采時(shí)底板突水可能性極大，必須進(jìn)行底板含水層改造和底板加固并經(jīng)驗(yàn)證達(dá)到加固效果方可回采。2、上順槽450m左

19、右為DF41斷層組，掘進(jìn)期間滯后出水，最大水量0.75 m3/min穩(wěn)定水量0.15 m3/min，雖然進(jìn)行了底板加固，但由于底板隔水層薄，受采動(dòng)影響底板遭到破壞后仍易引起出水，因此在采面推進(jìn)過(guò)程中，要加強(qiáng)水文地質(zhì)觀測(cè)工作，尤其在DF41范圍內(nèi)，若有異常情況應(yīng)立即采取有效措施現(xiàn)場(chǎng)處理，并及時(shí)向調(diào)度室匯報(bào)。3、按照底板加固后4060%的裂隙封堵率計(jì)算，預(yù)計(jì)底板L8正常涌水量為2.0m3/min,最大為9.24 m3/min。4、頂板大占砂巖和風(fēng)化帶水富水性較差，頂板探鉆時(shí)未發(fā)現(xiàn)基巖頂部風(fēng)化帶含水層有大的出水現(xiàn)象。 回采過(guò)程中要加強(qiáng)礦壓觀測(cè)，準(zhǔn)確預(yù)報(bào)頂板每次來(lái)壓時(shí)間，提前做好預(yù)防，防止頂板潰水、潰

20、沙以及底板出水造成傷人。5、初采過(guò)程中要采取強(qiáng)制放頂措施，避免大面積懸頂時(shí)對(duì)底板造成大的破壞。6、完善11011工作面排水系統(tǒng)，排水設(shè)備和排水管路必須滿足要求，當(dāng)工作面發(fā)生突水時(shí)，必須保證排水系統(tǒng)的供電線路、配電設(shè)備、排水管路、水泵都能立即投入運(yùn)轉(zhuǎn)，確保工作面回采安全。2.5影響回采的其他因素瓦斯：本礦井主采二1煤層處于CH4含量極低的瓦斯風(fēng)化帶中，屬低瓦斯礦井，根據(jù)煤層瓦斯含量，預(yù)計(jì)工作面回采時(shí)絕對(duì)瓦斯涌出量3m3/min，相對(duì)瓦斯涌出量0.815m3/t，對(duì)回采有一定影響，回采過(guò)程中要加強(qiáng)瓦斯監(jiān)測(cè)。煤塵爆炸性：煤塵無(wú)爆炸危險(xiǎn)性；地溫：工作面地溫正常；煤的自燃：煤層不自燃；裂隙發(fā)育情況：裂隙

21、較發(fā)育。3巷道布置及采煤工藝工作面位于一盤(pán)區(qū)中部，該盤(pán)區(qū)采用單翼開(kāi)采。工作面回采巷道均為沿煤層頂板掘進(jìn)煤巷，上下順槽均采用單巷布置，其中下順槽鋪設(shè)兩部DSJ-120/120/2×110膠帶輸送機(jī)，用于工作面煤炭運(yùn)輸兼作進(jìn)風(fēng)巷；上順槽采用無(wú)軌膠輪車運(yùn)輸兼作回風(fēng)巷；切眼垂直順槽布置用于安裝采煤機(jī)械和進(jìn)行煤炭開(kāi)采。3.1兩巷支護(hù)形式3.1.1上順槽支護(hù)形式1、巷道設(shè)計(jì)為矩形斷面，凈寬3800mm，凈高2800mm，錨網(wǎng)(索)聯(lián)合支護(hù)。錨桿采用無(wú)縱筋左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，規(guī)格20×2400mm，間排距800×800mm，頂部、幫部錨桿錨固長(zhǎng)度分別為1200mm（一卷快速的Z

22、2360錨固劑、一卷中速的Z2360錨固劑）、900mm（一卷快速的Z2345錨固劑、一卷中速的Z2345錨固劑），錨桿預(yù)緊力不小于200N·m，錨固力70kN。頂部錨桿托盤(pán)10×150×150mm、14圓鋼制作的鋼筋梯配合使用，錨桿、鋼筋梯均打在網(wǎng)片接茬處；幫部錨桿托盤(pán)為W型鋼帶、10×150×150mm托盤(pán)配合使用。網(wǎng)片采用5.6mm鋼筋冷拔焊接網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格為900×1700mm，網(wǎng)孔100×100mm，網(wǎng)片搭接寬度100mm，每隔100mm用14#鉛絲幫扎。2、頂部采用錨索組合梁加點(diǎn)錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。組合梁錨索規(guī)格為21.

23、6×6250mm，每排3根，間排距1600×1600mm，每排錨索掛一根長(zhǎng)度3400mm的16#槽鋼梁。錨索墊板規(guī)格12×120×120mm、12×80×80mm的鋼板，50×120×120mm木墊板配合使用。點(diǎn)錨索規(guī)格為21.6×6250mm，每排2根，間排距1600×1600mm（組合梁錨索與點(diǎn)錨索呈三花布置）托盤(pán)采用12×400×400mm、16×200×200mm的鋼板，50×200×200mm木墊板配合使用。每根錨索使用4根Z

24、2360樹(shù)脂錨固劑（兩卷快速錨固劑，兩卷中速錨固劑），錨索預(yù)緊力不小于30Mpa，錨固力不低于200KN。3.1.2下順槽支護(hù)形式1、巷道設(shè)計(jì)為矩形斷面，凈寬4600mm，凈高2800mm，錨網(wǎng)(索)聯(lián)合支護(hù)。錨桿采用無(wú)縱筋左旋螺紋鋼高強(qiáng)錨桿，規(guī)格20×2400mm，間排距800×800mm，頂部、幫部錨桿錨固長(zhǎng)度分別為1200mm（一卷快速的Z2360錨固劑、一卷中速的Z2360錨固劑）、900mm（一卷快速的Z2345錨固劑、一卷中速的Z2345錨固劑），錨桿預(yù)緊力不小于200N·m，錨固力70kN。頂部錨桿托盤(pán)10×150×150mm、1

25、4圓鋼制作的鋼筋梯配合使用，錨桿、鋼筋梯均打在網(wǎng)片接茬處；幫部錨桿托盤(pán)為W型鋼帶、10×150×150mm托盤(pán)配合使用。網(wǎng)片采用5.6mm鋼筋冷拔焊接網(wǎng)，網(wǎng)片規(guī)格為900×1700mm，網(wǎng)孔100×100mm，網(wǎng)片搭接寬度100mm，每隔100mm用14#鉛絲幫扎。2、頂部采用錨索組合梁加點(diǎn)錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。組合梁錨索規(guī)格為21.6×6250mm，每排3根，間排距1600×1600mm，每排錨索掛一根長(zhǎng)度3400mm的16#槽鋼梁。錨索墊板規(guī)格12×120×120mm、12×80×80mm的鋼板，5

26、0×120×120mm木墊板配合使用。點(diǎn)錨索規(guī)格為21.6×6250mm，每排2根，間排距1600×1600mm（組合梁錨索與點(diǎn)錨索呈三花布置）托盤(pán)采用12×400×400mm、16×200×200mm的鋼板，50×200×200mm木墊板配合使用。每根錨索使用4根Z2360樹(shù)脂錨固劑（兩卷快速錨固劑，兩卷中速錨固劑），錨索預(yù)緊力不小于30Mpa，錨固力不低于200KN。3.2采煤工藝3.2.1采煤方法采用傾斜分層走向長(zhǎng)壁綜合機(jī)械化采煤工藝，全部垮落法管理頂板，本工作面沿煤層頂板回采，采高3.5

27、m，架后人工鋪設(shè)塑料網(wǎng)假頂。3.2.2落煤方法采煤機(jī)雙向割煤，即前滾筒割頂煤、后滾筒割底煤，往返一次進(jìn)兩刀。3.2.3采煤機(jī)進(jìn)刀方式采用工作面端部斜切進(jìn)刀割三角煤雙向割煤方式，根據(jù)采煤機(jī)機(jī)械特征，采煤機(jī)進(jìn)刀段長(zhǎng)度不應(yīng)小于35m，工作面上部進(jìn)刀段為934#支架，下部進(jìn)刀段為110125#支架。進(jìn)刀方式如下圖所示： 工作面端部割三角煤斜切進(jìn)刀(a)起始 (b)斜切并移直輸送機(jī) (c)割三角煤 (d)開(kāi)始正常割煤1-綜采面雙滾筒采煤機(jī)； 2-刮板輸送機(jī)當(dāng)采煤機(jī)割至工作面端頭時(shí)，其后的輸送機(jī)槽已移近煤壁，圖（a）；調(diào)換滾筒位置，前滾筒降下、后滾筒升起并沿輸送機(jī)彎曲段返向割入煤壁，直至輸送機(jī)直線段為止。

28、然后將輸送機(jī)移直，圖（b）；再調(diào)換兩個(gè)滾筒上下位置，重新返回割煤至輸送機(jī)機(jī)頭處，圖（c）；將三角煤割掉、煤壁割直后，再次調(diào)換上下滾筒，返程正常割煤，圖（d）；3.2.4裝運(yùn)煤采煤機(jī)割煤、裝煤配合工作面刮板輸送機(jī)前移裝運(yùn)煤，經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)和上順槽膠帶輸送機(jī)運(yùn)出。3.2.5移架方式采用及時(shí)支護(hù)方式, 本架操作,先降后移, 帶壓擦頂移架支護(hù)頂板。一般情況下，移架滯后采煤機(jī)后滾筒35架追機(jī)作業(yè)。頂板破碎時(shí),可滯后前滾筒12架追機(jī)移架或拉超前架,及時(shí)支護(hù)頂板。移架步距0.6m。移架順序?yàn)椋?.采煤機(jī)割透上（下）端煤壁，移架至4#（121#）架并及時(shí)將13#（124122#）支架的伸縮梁伸出護(hù)頂；采煤機(jī)上行吃刀

29、，開(kāi)始移13#（124122#）支架，移架的順序?yàn)椋合纫?#（123#）架，再移1#（124#）架，最后移3#（122#）架；采煤機(jī)上（下）行割完三角煤后下（上）行，緊跟采煤機(jī)后滾筒3架自4#（121#）架開(kāi)始向下（上）移架。 2.在采煤機(jī)割煤時(shí)，超前采煤機(jī)前滾筒3架將護(hù)幫板收回。3.2.6推溜方式正規(guī)循環(huán)作業(yè)時(shí)先拉架后推溜，推溜滯后移架1015m。推移彎曲段不小于15m（10節(jié)溜槽），溜槽水平彎曲角度小于1°，垂直彎曲角度小于3°，推移步距0.6m，推溜由一端向另一端逐節(jié)推移。3.2.7假頂鋪設(shè)1、鋪設(shè)方法及材料假頂鋪設(shè)材料礦用塑料網(wǎng)材料規(guī)格1400×3000m

30、m鋪設(shè)方法支架后鋪底網(wǎng)，長(zhǎng)邊沿傾斜方向鋪設(shè)，短邊沿推進(jìn)方向鋪設(shè)。2、鋪設(shè)要求：（1）鋪網(wǎng)時(shí)要將網(wǎng)鋪平鋪展；（2）沿傾斜方向網(wǎng)片搭接50mm，并用塑料假頂帶或連網(wǎng)繩將網(wǎng)邊逐孔穿接。（3）鋪網(wǎng)后要及時(shí)對(duì)鋪網(wǎng)段進(jìn)行灑水。4原PLM2000輪式破碎機(jī)參數(shù)及使用情況4.1PLM2000輪式破碎機(jī)簡(jiǎn)介4.1.1PLM2000輪式破碎機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)PLM2000輪式破碎機(jī)是綜合國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)并結(jié)合我國(guó)煤礦的具體情況而研制的一種新型破碎機(jī)。具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、整機(jī)破碎能力大，強(qiáng)度高，剛性好，安全可靠，能連續(xù)破碎大塊煤及矸石。2、動(dòng)力傳遞系統(tǒng)采用液力耦合器，皮帶傳動(dòng)，增加了設(shè)備的平穩(wěn)性和耐沖擊性，降低了電動(dòng)機(jī)的

31、起動(dòng)時(shí)間。3、破碎槽與底座通過(guò)定位銷定位，兩側(cè)螺栓與底座連接緊固，使其更換方便、安全、省力。4、破碎粒度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)采用手壓泵千斤頂墊塊結(jié)構(gòu)，可在不拆除破碎箱和不使用外部起重設(shè)備的情況下進(jìn)行調(diào)節(jié)作業(yè)，操作方便、安全、可靠、省時(shí)、省力。5、破碎機(jī)的小皮帶輪組采用儲(chǔ)油箱稀油潤(rùn)滑，破碎軸組上的軸承采用手動(dòng)干油站集中潤(rùn)滑，延長(zhǎng)了加油周期，減少了加油工作量，且潤(rùn)滑可靠，消除了一些不安全因素。6、破碎機(jī)兩側(cè)設(shè)置了與轉(zhuǎn)載機(jī)共同配套使用的自移系統(tǒng)的安裝位置。PLM2000輪式破碎機(jī)由動(dòng)力部、破碎箱、破碎槽、破碎軸組、出入口防塵簾等組成。4.1.2與轉(zhuǎn)載機(jī)的連接本破碎機(jī)是與順槽轉(zhuǎn)載機(jī)配套使用的。在破碎機(jī)箱體的輸入、

32、輸出端布置了與轉(zhuǎn)載機(jī)擋板相連接的連接孔，通過(guò)螺栓與轉(zhuǎn)載機(jī)連接。這樣使破碎機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)形成剛性連接，便于安裝與拆卸。4.1.3外廓尺寸總長(zhǎng)：4300mm 總寬：2128mm總高：1760mm 破碎機(jī)一般安裝在轉(zhuǎn)載機(jī)中間，它與轉(zhuǎn)載機(jī)溜槽連接的破碎槽的有效長(zhǎng)度為4.05m，破碎機(jī)的原煤是由轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)至破碎機(jī)破碎后，再經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)運(yùn)走。4.2主要零部件主要由破碎箱、破碎軸組、破碎槽、動(dòng)力部、皮帶傳動(dòng)、噴霧系統(tǒng)、出口、入口防塵簾組成。5簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置推廣應(yīng)用的背景由于趙固二礦工作面的煤層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，煤層密度大，煤質(zhì)屬低灰、特低硫、低磷、較高熱穩(wěn)定性、高強(qiáng)度、高發(fā)熱量的二號(hào)優(yōu)質(zhì)無(wú)煙煤。在實(shí)際生產(chǎn)中，礦山壓力嚴(yán)

33、重，普遍出現(xiàn)煤壁大面積片幫，產(chǎn)生的大塊炭較多，這些大煤塊通過(guò)刮板機(jī)運(yùn)輸至轉(zhuǎn)載機(jī)的過(guò)程中時(shí)，在轉(zhuǎn)載機(jī)機(jī)頭經(jīng)常發(fā)生擁堵現(xiàn)象。必須停產(chǎn)對(duì)大塊煤用大風(fēng)鎬進(jìn)行人工破碎才能保證煤塊的正常運(yùn)輸，嚴(yán)重地影響了生產(chǎn)效率制約著產(chǎn)量的提高。本文針對(duì)這些現(xiàn)狀,進(jìn)行了分析和研究，運(yùn)用單輥高速?zèng)_擊破碎的原理設(shè)計(jì)了一套新型高效碎煤裝置。今年4月份進(jìn)行安裝投用以來(lái)，取得了非常明顯的使用效果。既保證了綜采設(shè)備的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，又增加了礦井的原煤產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益。5.1 簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置工作原理破碎機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。電機(jī)通過(guò)皮帶輪，經(jīng)三角皮帶帶動(dòng)轉(zhuǎn)筒高速旋轉(zhuǎn)。大煤塊通過(guò)轉(zhuǎn)載機(jī)進(jìn)入破碎區(qū)，大煤塊即在該區(qū)內(nèi)受到刀齒的沖擊而被破碎，此時(shí)已

34、被破碎的大煤塊在轉(zhuǎn)載機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)的強(qiáng)烈沖擊下，經(jīng)過(guò)自制簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置進(jìn)入PLM2000輪式破碎機(jī)中進(jìn)行二次破碎。圖1 破碎機(jī)結(jié)構(gòu)圖5.2簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(1)轉(zhuǎn)載機(jī)高速拉運(yùn)大煤塊，大煤塊超出自制簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置刀齒以上部分在刀齒高速同向旋轉(zhuǎn)下，使大煤塊受到?jīng)_擊、相互撞擊、剪切和反擊等多次作用，被充分破碎。其中，大煤塊在破碎機(jī)內(nèi)受到筒體內(nèi)壁強(qiáng)烈的沖擊作用被反彈，與后續(xù)高速物料相遇而發(fā)生高速碰撞破碎，實(shí)現(xiàn)真正的“料打料”，有效地降低了能耗。(2)確定合適破碎高度，對(duì)大煤塊進(jìn)行大、小自動(dòng)分離，經(jīng)分離后的較小煤塊不經(jīng)破碎自動(dòng)拉出，通過(guò)PLM2000輪式破碎機(jī)中進(jìn)行二次破碎排出，不能

35、通過(guò)的大煤塊則在高速?zèng)_擊作用下接受擊打作用進(jìn)行破碎。這樣，既避免了這一部分小煤塊還要經(jīng)過(guò)PLM2000輪式破碎機(jī)中導(dǎo)致過(guò)粉碎，也為破碎機(jī)減輕負(fù)擔(dān)，減少了不必要的能量損耗。(3)部分煤塊在高速?zèng)_擊的作用下貼在外轉(zhuǎn)筒內(nèi)襯上形成料墊，使內(nèi)襯可以得到很好保護(hù)，從而減少了易損件的磨損，延長(zhǎng)了使用壽命。(4)刀齒采用機(jī)械夾緊結(jié)構(gòu)牢固定于內(nèi)轉(zhuǎn)盤(pán)上，轉(zhuǎn)子部分動(dòng)平衡性能易于控制。轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有很大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，適應(yīng)破碎較堅(jiān)硬的物料。(5)破碎機(jī)機(jī)架部分為三分體結(jié)構(gòu)，打開(kāi)破碎機(jī)側(cè)部機(jī)殼，即可進(jìn)行檢修維護(hù)作業(yè)。備件更換簡(jiǎn)便，維護(hù)費(fèi)用相應(yīng)減少。5.3 簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置設(shè)計(jì)要點(diǎn)5.3.1傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)從破碎機(jī)結(jié)構(gòu)和工作原理

36、中可以看出，傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)和保證適宜的轉(zhuǎn)速是碎煤裝置正常運(yùn)轉(zhuǎn)的重要工藝條件。主軸的轉(zhuǎn)速需要滿足破碎頭對(duì)煤塊有足夠的沖擊力。5.31.1設(shè)計(jì)功率 式中，為滿足破碎頭對(duì)煤塊有足夠的沖擊力需要的額定功率，kW；為工礦系數(shù)，可查表得到。5.3.1.2選定帶型根據(jù)設(shè)計(jì)功率 和電機(jī)轉(zhuǎn)速，又由于破碎時(shí)，設(shè)備所承受的振動(dòng)也比較大，確定采用聯(lián)組窄V型帶，這種帶型在傳動(dòng)中各根V帶載荷均勻，可減少運(yùn)轉(zhuǎn)中振動(dòng)和橫轉(zhuǎn)，而且還具有結(jié)構(gòu)緊湊、壽命長(zhǎng)、節(jié)能等特點(diǎn)，并能適用于高速傳動(dòng)。5.3.1.3帶輪的設(shè)計(jì)帶輪的極限轉(zhuǎn)速式中，B為帶輪輪緣寬度,mm; d為帶輪直徑（基準(zhǔn)直徑或有效直徑），mm。帶速式中，為小帶輪的基準(zhǔn)直徑,m

37、m;帶輪材料常采用灰鑄鐵、鋼、鋁合金或工程塑料等。當(dāng)時(shí)用HT200，時(shí),宜采用孕育鑄鐵或鑄鋼，也可以用鋼板沖壓-焊接帶輪，這里考慮到設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的實(shí)際現(xiàn)狀，采用輻板鑄鋼帶輪。5.3.1.4軸承的選擇機(jī)器中的軸一般都是用滾動(dòng)軸承支撐的，軸承的合理選擇對(duì)于保證軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，發(fā)揮軸承的工作能力起著重要的作用。不同結(jié)構(gòu)的軸承具有不同的工作特性，不同的適用場(chǎng)合和安裝部位對(duì)軸承的結(jié)構(gòu)和性能有不同的要求。需要軸承既能滿足外載荷的要求，又應(yīng)精良發(fā)揮軸承本身的承載能力。根據(jù)工作條件選用d=150mm的調(diào)心滾子軸承，該軸承主要用在負(fù)荷作用下彎曲較大的傳動(dòng)軸，以及支承座孔不易保證嚴(yán)格同心的地方，承載能力大，額定動(dòng)載荷比

38、2.35.2，主要承受徑向載荷，也能承受任一方向的軸向載荷，特別適用于重載或振動(dòng)負(fù)荷下工作。基本額定動(dòng)載荷查表得：各系數(shù)分別為： 根據(jù)式 式中：為基本額定靜負(fù)荷，N；為當(dāng)量靜負(fù)荷，N; 對(duì)于調(diào)心滾子軸承 為安全系數(shù) 取通過(guò)計(jì)算，選24130W33軸承能滿足要求。采用手動(dòng)干油站集中潤(rùn)滑。5.3.2破碎頭選擇原則破碎裝置上的破碎頭在破碎時(shí)因?yàn)橐惺芨叩膲簯?yīng)力、剪切應(yīng)力和沖擊負(fù)荷，由于摩擦、沖擊還會(huì)造成溫度升高，在如此復(fù)雜工況條件下工作的截齒，因此在保證表面足夠的耐磨性的同時(shí)，還要材料的韌性，提高其綜合機(jī)械化性能，才能避免磨損、彎曲、破裂、斷損等失效形式。相關(guān)研究表明，稀土元素加入硬質(zhì)合金，能夠強(qiáng)化

39、硬質(zhì)相，強(qiáng)化粘結(jié)相，并能凈化晶界，從而起到提高斷裂韌性、抗彎強(qiáng)度與硬度的效果。破碎頭的材質(zhì)選用添加稀土元素的錘用硬質(zhì)合金，其選擇時(shí)以沖擊失效的激勵(lì)為主要依據(jù)，并兼顧切削磨損的問(wèn)題。5.4簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置外廓尺寸長(zhǎng)×寬×高（mm）: 2860×1314×800 5.5簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置優(yōu)點(diǎn)1、整機(jī)破碎能力大，強(qiáng)度高，剛性好，安全可靠，能連續(xù)破碎大塊煤及矸石。2、動(dòng)力傳遞系統(tǒng)采用皮帶傳動(dòng)，增加了設(shè)備的平穩(wěn)性和耐沖擊性，降低了電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)時(shí)間。3、破碎機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)通過(guò)定位銷定位，兩側(cè)螺栓與轉(zhuǎn)載機(jī)連接緊固，使其更換方便、安全、省力。4、破碎機(jī)的小皮帶輪組采用

40、儲(chǔ)油箱稀油潤(rùn)滑，破碎軸組上的軸承采用手動(dòng)干油站集中潤(rùn)滑，延長(zhǎng)了加油周期，減少了加油工作量，且潤(rùn)滑可靠，消除了一些不安全因素。5.6 簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置性能試驗(yàn)以大煤塊為試驗(yàn)物料進(jìn)行性能試驗(yàn)，打大煤塊時(shí)間統(tǒng)計(jì)表見(jiàn)表1，開(kāi)機(jī)率對(duì)比表見(jiàn)表2，工作面出煤量對(duì)比表見(jiàn)表3。5.7簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置與轉(zhuǎn)載機(jī)的連接簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置是與順槽轉(zhuǎn)載機(jī)配套使用的，安裝在PLM2000破碎機(jī)前方。在破碎裝置箱體的輸入、輸出端布置了與轉(zhuǎn)載機(jī)擋板相連接的連接孔，通過(guò)螺栓與轉(zhuǎn)載機(jī)連接。這樣使破碎機(jī)與轉(zhuǎn)載機(jī)形成剛性連接，便于安裝與拆卸。表1 破碎裝置安裝前后人工打大煤塊時(shí)間統(tǒng)計(jì)表各月份打大煤塊影響時(shí)間分析表 月份時(shí)間統(tǒng)

41、計(jì)安裝前安裝后1月份2月份3月份4月份大塊碳影響時(shí)間（min）5567498652141329刀煤總數(shù)246242279341刀煤平均影響時(shí)間（min）22.6320.6018.693.90分析：通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)采用簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置后，工作面大塊煤影響時(shí)間顯著減少。表2 破碎裝置安裝前后開(kāi)機(jī)率對(duì)比表開(kāi)機(jī)率對(duì)比表 月份時(shí)間統(tǒng)計(jì)安裝前安裝后1月份2月份3月份4月份總開(kāi)機(jī)時(shí)間（min）25116228992556824892刀煤總數(shù)246242279341刀煤時(shí)間（min）102.1094.6291.6473.00分析：通過(guò)對(duì)2011年1至4月份開(kāi)機(jī)時(shí)間的統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)安裝了簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置后刀煤所

42、用時(shí)間顯著減少。表3 破碎裝置安裝前后各月份出煤量統(tǒng)計(jì)表各月份出煤量分析表 月份時(shí)間統(tǒng)計(jì)安裝前安裝后1月份2月份3月份4月份回采天數(shù)（min）31283130刀煤總數(shù)246242279341總產(chǎn)量（t）158706157483181156222865平均日產(chǎn)量（t）5119.555624.395843.747428.83分析：通過(guò)對(duì)2011年前4個(gè)月各月份產(chǎn)量對(duì)比比較分析，雖然隨著回采技術(shù)的日臻成熟產(chǎn)量是在呈現(xiàn)一個(gè)遞增的過(guò)程。但是在安裝了簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置之后，4月份的產(chǎn)量不管是在總產(chǎn)量還是在日產(chǎn)量上均實(shí)現(xiàn)了大的飛躍。5.8結(jié)論1.成功解決了趙固二礦井深地壓大、水壓高、地質(zhì)條件復(fù)雜帶來(lái)的煤壁片幫嚴(yán)重，工作面大塊煤炭經(jīng)常性堵死采煤機(jī)及轉(zhuǎn)載機(jī)的難題。實(shí)現(xiàn)了安全、高效、快速回采。2.該破碎機(jī)具有獨(dú)特的工作機(jī)理及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特點(diǎn)。通過(guò)多次性能試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其在提高煤塊破碎效果、控制煤塊塊炭率和降低能耗等方面，均有較好的效果。3.破碎頭的成功選擇，較好地發(fā)揮破碎功能，提高產(chǎn)量和能量利用率。該破碎機(jī)有利于從節(jié)能、高效等方面綜合提高工作面的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。6.技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益分析簡(jiǎn)易新型高效破碎裝置在趙固二礦綜采隊(duì)全體工程技術(shù)人員刻苦鉆研，不斷調(diào)整優(yōu)化，采基礎(chǔ)材料收集、方案的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)優(yōu)化、安裝工藝到現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，基本解決了趙固二礦井深地壓