采礦工程案例教案

1、采礦工程案例教案課程名稱：采礦工程案例（第三篇 采煤方法 第11章 薄及中厚煤層綜合機(jī)械化采煤工藝實(shí)例）授課教師：王方田 博士適用專業(yè)：采礦工程年級(jí)：2012編寫時(shí)間：2015年10月20日教學(xué)目的：薄及中厚煤層儲(chǔ)量占煤炭資源總儲(chǔ)量比例70%以上，如何進(jìn)行薄及中厚煤層開采是采礦工程的重要內(nèi)容之一。本課程通過(guò)榆家梁礦44305自動(dòng)化綜采工作面（中厚煤層）、葛亭礦11604短壁綜采工作面（薄煤層）及小青礦刨煤機(jī)綜采W2-713工作面（薄煤層）具體工程案例的介紹，使學(xué)生加深對(duì)薄及中厚煤層主要開采工藝基本理論和工程實(shí)踐的認(rèn)識(shí)，彌補(bǔ)本科生實(shí)踐環(huán)節(jié)薄弱的不足，是采礦學(xué)教材的有效補(bǔ)充。通過(guò)本課程學(xué)習(xí)，增強(qiáng)學(xué)

2、生的實(shí)踐能力，深入學(xué)習(xí)掌握自動(dòng)化綜采、無(wú)人工作面等智能開采技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，引導(dǎo)學(xué)生根據(jù)具體煤層地質(zhì)條件，選擇合理的開采工藝、設(shè)備選型配套的能力，從而激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。教學(xué)內(nèi)容綱要：逐一講解榆家梁礦44305自動(dòng)化綜采工作面（中厚煤層）、葛亭礦11604短壁綜采工作面（薄煤層）及小青礦刨煤機(jī)綜采W2-713工作面（薄煤層）的地質(zhì)生產(chǎn)條件、主要綜采設(shè)備選型配套、工作面自動(dòng)化開采關(guān)鍵技術(shù)及勞動(dòng)組織。教學(xué)重點(diǎn)：1）自動(dòng)化綜采工作面設(shè)備選型配套、自動(dòng)化工作面關(guān)鍵技術(shù)（采煤機(jī)記憶割煤技術(shù)、液壓支架與采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)技術(shù)、液壓支架與采煤機(jī)的遠(yuǎn)程干預(yù)技術(shù)、工作面隨機(jī)成像系統(tǒng)及自動(dòng)化信息通信技術(shù)）；2）薄煤層滾

3、筒采煤機(jī)綜采工作面設(shè)備選型配套、含硬夾矸薄煤層順槽深孔預(yù)裂爆破技術(shù)；3）薄煤層刨煤機(jī)綜采工作面主要設(shè)備選型、刨煤機(jī)無(wú)人工作面割煤方式、刨煤機(jī)無(wú)人工作面自動(dòng)化控制技術(shù)教學(xué)難點(diǎn)：1）自動(dòng)化工作面關(guān)鍵技術(shù)（采煤機(jī)記憶割煤技術(shù)、液壓支架與采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)技術(shù)、液壓支架與采煤機(jī)的遠(yuǎn)程干預(yù)技術(shù)、工作面隨機(jī)成像系統(tǒng)及自動(dòng)化信息通信技術(shù)）；2）含硬夾矸薄煤層順槽深孔預(yù)裂爆破技術(shù)；3） 薄煤層刨煤機(jī)無(wú)人工作面割煤方式、刨煤機(jī)無(wú)人工作面自動(dòng)化控制技術(shù)。教學(xué)方法：PPT講授、板書、虛擬動(dòng)畫演示、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐講述、提出問(wèn)題請(qǐng)學(xué)生探究、學(xué)生換位思考法等相結(jié)合。參考書目與資料：1 屠世浩. 現(xiàn)代采礦工程案例M. 徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)

4、出版社，2012.2 楊景才，王繼生，李全生. 神東礦區(qū)1.52.0m煤層自動(dòng)化開采技術(shù)方案研究J. 神火科技，2009，7（2）：13-16.3 WANG Fang-tian, TU Shi-hao, BAI Qing-sheng. Practice and Prospect of Fully Mechanized Mining Technology for Thin Coal Seams in ChinaJ. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2012, 112(2): 161-170.4

5、 王平彥，梁振寧. 薄煤層自動(dòng)化刨煤機(jī)的配套與應(yīng)用J. 煤礦機(jī)電，2010（1）:90-92.教學(xué)進(jìn)程：1. 檢查復(fù)習(xí)：以提問(wèn)考查的形式回顧上節(jié)課（采煤方法及其類型）的重點(diǎn)內(nèi)容（包括采煤方法主要分類、回采巷道布置的主要類型等），檢查上節(jié)課布置的預(yù)習(xí)情況。2. 講授新課：課堂教學(xué)實(shí)施過(guò)程共分三節(jié)（一節(jié)一部分）。以下將課程的內(nèi)容逐節(jié)列入，在以下內(nèi)容體現(xiàn)不同教學(xué)方法，并將重點(diǎn)講解內(nèi)容以加粗和藍(lán)色字體等形式區(qū)別。第一節(jié) 榆家梁礦44305工作面自動(dòng)化綜采實(shí)例一、工作面地質(zhì)生產(chǎn)條件44305工作面位于神東礦區(qū)榆家梁井田中南部，開采4-3煤層。工作面推進(jìn)長(zhǎng)度為2298.1m，工作面長(zhǎng)度為300.5m，煤層

6、可采面積為690579.1m2，煤層厚度1.72.0m，平均厚度1.85m（引導(dǎo)學(xué)生回顧不同煤層厚度的分類，屬中厚煤層），傾角1°（引導(dǎo)學(xué)生回顧不同煤層傾角的劃分）。44305工作面內(nèi)上覆基巖厚度為1238m。4-3煤直接頂為1.5m的泥巖，基本頂為11m厚的細(xì)砂巖，直接底為粉砂質(zhì)泥巖。44305工作面北部為4-3煤集中大巷，西側(cè)為44304工作面，南側(cè)為4-3煤薄基巖區(qū)，上部17m處有44205和44206工作面采空塌陷區(qū)。通過(guò)介紹以上條件，特別是煤層厚度、傾角及頂?shù)装澹ㄗ詣?dòng)化工作面對(duì)地質(zhì)條件的要求）的介紹，請(qǐng)學(xué)生思考該進(jìn)行什么樣的設(shè)備配套及開采工藝（思考并提問(wèn)交流3min）？二、

7、工作面設(shè)備配套提出現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行的設(shè)備選型配套，其中參數(shù)加粗部分跟學(xué)生一起探討，為何設(shè)計(jì)這樣的參數(shù)，有什么作用？44305工作面主要設(shè)備參數(shù)如表3-13-7所示。表3-1 TAGOR(1.1/2.2)液壓支架主要技術(shù)特征型 式掩護(hù)式液壓支架單位備注高 度11002200mm中 心 距1750mm初 撐 力7140kNP=31.5MPa工作阻力10660kNP=47MPa移架步距1000mm表3-2 7LS-1A型雙滾筒采煤機(jī)主要技術(shù)特征采高范圍（m）1.5-3.021過(guò)煤高度（mm）-416供電電壓（V）3300總裝機(jī)功率（kW）1162滾筒直徑（mm）1600滾筒截深（mm）1000生產(chǎn)能力（t/

8、h）2000牽引速度（m/min）22-32機(jī)身尺寸：長(zhǎng)×寬×高（mm）15020×3394×1078機(jī)身高度（可調(diào)）mm1019/1078/1133牽引功率（kW）2×90截割功率（kW）2×480泵電機(jī)功率（kW）2×11整機(jī)重量（t）61.5表3-3 刮板輸送機(jī)主要技術(shù)特征型號(hào)2×1000鏈速（m/s）1.72輸送量（t/h）2000電機(jī)功率（kW）2×1000電機(jī)電壓等級(jí)（V）3300卸載方式交叉?zhèn)刃秷A環(huán)鏈規(guī)格42×128/164槽聯(lián)接方式啞鈴聯(lián)接中部槽：長(zhǎng)×寬×高1

9、750×2095×301整機(jī)重量T630溜槽內(nèi)寬mm1000生產(chǎn)廠家JOY公司表3-4 轉(zhuǎn)載機(jī)主要技術(shù)特征型號(hào)375鏈速（m/s）2.18輸送量（t/h）2500圓環(huán)鏈規(guī)格38×126電機(jī)功率（kW）375轉(zhuǎn)速（r/min）1489電壓（V）1140減速器速比19.58:1溜槽內(nèi)寬mm1350整機(jī)高度 mm1600整機(jī)重量 T105整機(jī)長(zhǎng)度 mm257500鉸接座上表面對(duì)地高度mm750上傾角度6刮板間距（mm）756生產(chǎn)廠家JOY公司表3-5 破碎機(jī)主要技術(shù)特征破碎能力（t/h）2500破碎物最大硬度F14最大輸出粒度（mm）300電機(jī)功率（kW）375適用槽寬

10、（內(nèi)寬mm）2286破碎錘頭數(shù)（個(gè)）8外形尺寸：長(zhǎng)×寬×高（mm）4955×3655×1941機(jī)器總重（t）27.26表3-6 乳化液泵主要技術(shù)特征表型 號(hào)K35055生產(chǎn)廠商KAMAT公司額定電壓（V）1140電機(jī)功率（kW）315額定電流（A）185.7額定轉(zhuǎn)速rpm1480流量（L/min）430乳化液箱總?cè)莘e（L）2×8000設(shè)計(jì)壓力（MPa）37.5表3-7 噴霧泵主要技術(shù)特征表型 號(hào)K16065生產(chǎn)廠商KAMAT公司額定電壓（V）1140電機(jī)功率（kW）160額定電流（A）95.7額定轉(zhuǎn)速rpm1480流量（L/min）500水箱有

11、效容積（L）8000設(shè)計(jì)壓力（MPa）14.3將以上設(shè)備選型配套的主要參數(shù)介紹后，請(qǐng)學(xué)生思考設(shè)備選型配套的思路是？應(yīng)該考慮哪些因素？然后PPT講解并板書：綜采工作面設(shè)備選型與配套程序綜采工作面設(shè)備選型配套內(nèi)容及主要影響因素三、工作面自動(dòng)化開采技術(shù)1）自動(dòng)化工作面實(shí)施方案44305工作面于2008年6月，先后試驗(yàn)了采煤機(jī)隨動(dòng)割煤、采煤機(jī)記憶割煤、采煤機(jī)記憶割煤加有線遠(yuǎn)程干預(yù)三種自動(dòng)化采煤工藝。經(jīng)過(guò)對(duì)比，三種工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：（1）采煤機(jī)隨動(dòng)割煤是指采煤機(jī)司機(jī)操作前滾筒割頂煤，后滾筒根據(jù)設(shè)定參數(shù)自動(dòng)化跟隨割底煤。該工藝必須有操作人員跟機(jī)作業(yè)，在1.8m采高條件下，當(dāng)采煤機(jī)速度超過(guò)6m/min時(shí)，

12、人員跟機(jī)操作困難，安全隱患多，勞動(dòng)強(qiáng)度大，采煤機(jī)割煤能力得不到充分發(fā)揮。（2）采煤機(jī)記憶割煤是指先由采煤機(jī)司機(jī)操作割煤，完成幾個(gè)循環(huán)后，設(shè)定參數(shù)，采煤機(jī)自動(dòng)化割煤。該工藝通過(guò)采煤機(jī)自動(dòng)重復(fù)示范刀割煤，該方式下不能有效對(duì)工作面內(nèi)的設(shè)備和巡視人員的安全狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，且示范刀后不能根據(jù)煤層變化自動(dòng)調(diào)整采高，難以保證煤質(zhì)要求。（3）采煤機(jī)記憶割煤加有線遠(yuǎn)程干預(yù)割煤工藝。該工藝通過(guò)采煤機(jī)上的攝像系統(tǒng)對(duì)工作面進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視，主要解決了工作面內(nèi)設(shè)備和人員的安全問(wèn)題，并可通過(guò)遠(yuǎn)程干預(yù)實(shí)時(shí)調(diào)整采高，適應(yīng)煤層變化。經(jīng)技術(shù)研討和論證，確定在榆家梁44305工作面采用采煤機(jī)記憶割煤加有線遠(yuǎn)程干預(yù)自動(dòng)化割煤工藝。結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)

13、案例指出，采礦技術(shù)的發(fā)展不是想當(dāng)然的，而是在不斷的實(shí)踐應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，提出解決措施，改革創(chuàng)新，從而不斷實(shí)現(xiàn)新的突破。引導(dǎo)同學(xué)們?cè)谟龅揭陨蠁?wèn)題的時(shí)候應(yīng)該怎么辦？跟現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比自己的想法，有何不足和值得夸耀之處？2）自動(dòng)化工作面關(guān)鍵技術(shù)（該部分是重點(diǎn)也是難點(diǎn)，通過(guò)PPT講授、板書、虛擬動(dòng)畫演示等相結(jié)合促進(jìn)學(xué)生理解）（1）采煤機(jī)記憶割煤技術(shù)采煤機(jī)通過(guò)示范刀學(xué)習(xí)，煤機(jī)中央控制器通過(guò)監(jiān)測(cè)搖臂傳感器的角度變化計(jì)算滾筒位置，記錄煤機(jī)在工作面內(nèi)任一位置對(duì)應(yīng)的滾筒高度參數(shù)，并根據(jù)左右牽引部D齒輪上的速度傳感器自動(dòng)計(jì)算煤機(jī)的位置和方向。記憶割煤時(shí)，煤機(jī)根據(jù)記錄的滾筒軌跡自動(dòng)調(diào)整滾筒高度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)割煤，且可通過(guò)參數(shù)設(shè)置對(duì)

14、工作面規(guī)律性的變化進(jìn)行補(bǔ)償。在完成示范刀后，通過(guò)激活自動(dòng)化切割程序，采煤機(jī)將根據(jù)示范刀割煤過(guò)程中所儲(chǔ)存的切割數(shù)據(jù)，按照示范刀時(shí)的采煤機(jī)歷史運(yùn)行狀態(tài)，反復(fù)進(jìn)行自動(dòng)割煤。需要在工作面參數(shù)中輸入：工作面零點(diǎn)、工作面長(zhǎng)度、慢行地段、最大速度以及采煤機(jī)當(dāng)前位置。在自動(dòng)化參數(shù)中輸入：最大采高、最大臥底量、最小臥底量、采高限制及臥底量限制不發(fā)揮作用地段。還可以選擇附加參數(shù)、校正、等待滾筒、采高和臥底量限制值等。完成設(shè)定后即可啟動(dòng)自動(dòng)化割煤功能，在工作面端頭，可選擇自動(dòng)化或手動(dòng)，如選擇手動(dòng)，可用手動(dòng)操作切割工作面端頭。在割完三角煤后，通過(guò)激活自動(dòng)化功能，進(jìn)入自動(dòng)化割煤程序。（2）液壓支架與采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)技術(shù)通過(guò)支

15、架與采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)通過(guò)后，支架滯后一定距離按照設(shè)定的程序完成自動(dòng)移架和自動(dòng)推移刮板輸送機(jī)；并在工作面兩端頭，支架配合采煤機(jī)實(shí)現(xiàn)斜切進(jìn)刀。 支架與采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)的基本條件。采煤機(jī)和支架之間的信息傳輸、電液系統(tǒng)的控制功能是實(shí)現(xiàn)支架與采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)的關(guān)鍵。即實(shí)現(xiàn)煤機(jī)支架聯(lián)動(dòng)需保證能準(zhǔn)確獲取采煤機(jī)位置信號(hào)、支架電液系統(tǒng)工作與信號(hào)傳輸正常和主控制計(jì)算機(jī)參數(shù)配置正確3個(gè)基本條件：采煤機(jī)與液壓支架的信息傳輸方式。采煤機(jī)與液壓支架的信息傳輸，目前采用紅外線傳輸方式和脈沖碼傳輸方式。紅外線方式相對(duì)簡(jiǎn)單，但受環(huán)境如煤塵狀況、設(shè)備狀態(tài)、底板變化等影響較大。脈沖碼方式不受使用環(huán)境影響，但技術(shù)要求較高，傳遞過(guò)程較復(fù)雜。

16、電液控制系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。要實(shí)現(xiàn)液壓支架與采煤機(jī)的聯(lián)動(dòng)作業(yè)，需將支架電液控制裝置在全工作面形成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在該網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，工作面支架上都裝有支架控制器，工作面機(jī)頭安設(shè)主控裝置。主控裝置可控制整個(gè)工作面設(shè)備的運(yùn)行，并形象化地顯示支架在工作面的位移情況、系統(tǒng)的主要參數(shù)、采煤機(jī)行走方向和位置等。電液控制系統(tǒng)具有全自動(dòng)、成組工作、鄰架操作和手動(dòng)操作等工作方式。支架控制裝置通過(guò)控制電磁閥來(lái)操作功能閥，實(shí)現(xiàn)支架的各種操作功能。紅外線接收器接收來(lái)自采煤機(jī)的紅外線信號(hào)，檢測(cè)采煤機(jī)的位置和方向，提供支架與采煤機(jī)聯(lián)動(dòng)信息。通過(guò)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)支架與采煤機(jī)的聯(lián)動(dòng)。（3）液壓支架與采煤機(jī)的遠(yuǎn)程干預(yù)技術(shù)為進(jìn)一步優(yōu)化采煤自動(dòng)化的

17、方式，確保支架自動(dòng)移架時(shí)的人員安全，減小工人勞動(dòng)強(qiáng)度，在實(shí)現(xiàn)記憶割煤的前提下，在工作面控制系統(tǒng)中加裝一套遠(yuǎn)端控制系統(tǒng)，通過(guò)光纜將采煤機(jī)遙控器移至控制臺(tái)處，將人員從工作面移至控制臺(tái)處，操作者可以根據(jù)主控制臺(tái)視頻監(jiān)視計(jì)算機(jī)及JOS和支架主控制器提供的數(shù)據(jù)和相關(guān)信息，對(duì)采煤機(jī)和支架實(shí)施遠(yuǎn)程干預(yù)。采煤機(jī)遠(yuǎn)程操作技術(shù)。通過(guò)采煤機(jī)攝像系統(tǒng)傳輸?shù)墓ぷ髅鎴D像，操作人員根據(jù)煤層變化情況、滾筒截割情況、支架狀態(tài)等信息，必要時(shí)對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程干預(yù)，干預(yù)操作功能與操作人員跟機(jī)作業(yè)時(shí)操作范圍相同，可實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)所有動(dòng)作的干預(yù)。液壓支架遠(yuǎn)程控制技術(shù)。為實(shí)現(xiàn)對(duì)工作面支架的手動(dòng)遠(yuǎn)程操作，在液壓支架主控機(jī)上設(shè)置一個(gè)控制器，通過(guò)采

18、煤機(jī)攝像系統(tǒng)圖像信息，支架主控器上支架狀態(tài)等信息，操作人員可實(shí)現(xiàn)對(duì)支架的遠(yuǎn)程干預(yù)。有效解決了支架拉架不到位、推溜不到位、頂梁傾角過(guò)大、初撐力不足等問(wèn)題出現(xiàn)時(shí)需要操作人員進(jìn)入工作面操作的問(wèn)題，大大提高了自動(dòng)化工作面安全高效運(yùn)行，保證采煤機(jī)正常割煤。（4）工作面隨機(jī)成像系統(tǒng)在煤機(jī)上安裝高清晰低光攝像頭，隨機(jī)監(jiān)視煤機(jī)滾筒位置，并將視頻信號(hào)通過(guò)隨機(jī)光纜傳至順槽控制臺(tái)監(jiān)視計(jì)算機(jī)，操作人員在工作面運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭通過(guò)監(jiān)視計(jì)算機(jī)監(jiān)視采煤機(jī)割煤情況。（5）自動(dòng)化信息通信技術(shù)煤機(jī)與JOS之間的通訊：有二套通信系統(tǒng)，其中一套為煤機(jī)主控計(jì)算機(jī)將所有煤機(jī)運(yùn)行狀態(tài)信息經(jīng)過(guò)處理后通過(guò)煤機(jī)隨機(jī)電纜，以載波方式傳輸至JOS控制計(jì)算

19、機(jī)并顯示。第二套是通過(guò)工作面隨機(jī)多模光纜，傳輸煤機(jī)視頻及煤機(jī)遠(yuǎn)程遙控信號(hào)，此系統(tǒng)有效解決了載波傳輸時(shí)間延遲的問(wèn)題，可快速實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)遠(yuǎn)程干預(yù)，防止意外事故出現(xiàn)。JOS與支架主控計(jì)算機(jī)之間通過(guò)4芯通訊電纜傳輸信號(hào)、視頻監(jiān)視計(jì)算機(jī)；支架主控計(jì)算機(jī)與支架之間、相鄰兩架之間通過(guò)4芯通訊電纜傳輸信號(hào)；視頻監(jiān)視計(jì)算機(jī)之間通過(guò)單模光纜組成局域網(wǎng)絡(luò)；所有信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)上傳系統(tǒng)傳輸至地面調(diào)度室。講解完以上內(nèi)容后，請(qǐng)學(xué)生及時(shí)回顧，并說(shuō)出實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的要求、設(shè)備的功能、如何實(shí)現(xiàn)？四、工作面勞動(dòng)組織44305自動(dòng)化綜采工作面勞動(dòng)組織采用“三八制”作業(yè)，早班6h檢修，2h生產(chǎn)；四點(diǎn)班、零點(diǎn)班8h生產(chǎn)。循環(huán)圖表如圖3-8所示。

20、圖3-8 榆家梁礦44305工作面循環(huán)作業(yè)圖表結(jié)合工作面循環(huán)圖表講解工作面如何進(jìn)行勞動(dòng)組織？結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)說(shuō)明“三八制”與“四六制”的優(yōu)缺點(diǎn)，請(qǐng)一兩位同學(xué)到前面大致畫出循環(huán)作用圖表，并解釋各區(qū)域要說(shuō)明的內(nèi)容。通過(guò)該節(jié)的介紹，與學(xué)生探討，請(qǐng)學(xué)生置身為煤礦管理人員換位思考，激發(fā)學(xué)生向自動(dòng)化、智能化開采努力學(xué)習(xí)實(shí)踐創(chuàng)新。第二節(jié) 葛亭煤礦11604工作面含硬夾矸薄煤層短壁綜采實(shí)例淄博礦業(yè)集團(tuán)葛亭煤礦11604工作面煤層平均厚度1.22m（典型薄煤層），采區(qū)地面有村莊等建筑物，且底板巖層內(nèi)含奧灰水，存在突水危險(xiǎn)。為保護(hù)地表建筑物免受采動(dòng)破壞和防止底板突水（對(duì)薄煤層開采的制約，指出短壁工作面的原因），設(shè)計(jì)工作面

21、長(zhǎng)34 m。在煤層含有硫化鐵結(jié)核硬夾矸條件下（對(duì)開采有什么影響和要求？），對(duì)采煤機(jī)等綜采設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，并采取順槽深孔預(yù)裂爆破技術(shù)（關(guān)鍵技術(shù)）實(shí)現(xiàn)了含硬夾矸薄煤層安全高效綜采。一、工作面井上下開采條件1）煤層頂?shù)装鍡l件11604工作面所采16號(hào)煤層，煤層厚度1.21.4m，平均1.22m，屬穩(wěn)定煤層。煤層傾角017.5°，平均12.0°。煤層頂板為十下灰?guī)r石，平均厚度為5.35m，灰?guī)r抗壓強(qiáng)度平均為82.3MPa，最大達(dá)98.4 MPa，屬堅(jiān)硬頂板。底板以泥巖和粉砂巖為主，次為細(xì)砂巖，巖體強(qiáng)度較低。2）地面建筑物11604工作面所在1160采區(qū)地面有4個(gè)村莊、2個(gè)造紙廠及1

22、個(gè)中學(xué)等地面建筑物，在工作面尺寸設(shè)計(jì)時(shí)需保障地表建筑物免受采動(dòng)破壞。3）底板奧灰水16號(hào)煤層底板巖層內(nèi)含有奧灰水，水壓較大，水文地質(zhì)條件較復(fù)雜，存在底板突水危險(xiǎn)。11604工作面下距奧灰含水層63.3568.76m，平均65.8m，其間主要由泥巖、粉砂巖及少量薄層灰?guī)r和煤層組成，11604工作面奧灰最大突水系數(shù)0.060MPa/m。綜上所述，由于既要保護(hù)地表建筑物免受采動(dòng)地表沉陷破壞，又要防止底板突水，因此，設(shè)計(jì)11604工作面走向長(zhǎng)度為863m，傾斜長(zhǎng)度為34m，是典型薄煤層短壁綜采工作面。結(jié)合自己在煤礦的見聞介紹以上條件，請(qǐng)學(xué)生思考該進(jìn)行什么樣的設(shè)備配套及開采工藝（思考并提問(wèn)交流3min）

23、？ 二、工作面綜采設(shè)備配套及改進(jìn)1）主要綜采設(shè)備配套根據(jù)11604工作面地質(zhì)條件，對(duì)采煤機(jī)、液壓支架及刮板輸送機(jī)等綜采設(shè)備進(jìn)行選型配套，主要配套設(shè)備及技術(shù)參數(shù)見表3-8表3-11。表3-8 MG200/456-QWD型交流電牽引采煤機(jī)技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目參 數(shù)項(xiàng)目參 數(shù)截割高度（m）1.12.4 滾筒轉(zhuǎn)速（r/min）44.4煤層傾角（°）35截深（mm）600總功率（kW）455.5 搖臂長(zhǎng)度（mm）1943截割功率（kW）2×(2×100) 機(jī)面高度（mm）853牽引功率（kW）2×25 搖臂擺動(dòng)中心距（mm）5170泵站功率（kW）5.5 調(diào)速方式交流變

24、頻調(diào)速電壓等級(jí)（V）1140 牽引方式齒輪銷軌式最大截割高度（mm）2262牽引力（kN）440/220滾筒直徑（mm）1100 牽引速度（m/min）0610表3-9 綜采面液壓支架主要技術(shù)參數(shù)表序號(hào)項(xiàng)目參 數(shù)附注1ZY2800/09/18型中部液壓支架型式兩柱掩護(hù)式高度（mm）900-1800中心距（mm）1500寬度（mm）1400初撐力（kN）15572116P=31.5MPa工作阻力（kN）2800P=40.4MPa支護(hù)強(qiáng)度（MPa）0.350.46對(duì)底板比壓（MPa）底座前端最大1.2平拉，f=0.2泵站壓力（MPa）31.5操縱方式本架控制2ZTZ4800/16/26端頭液壓支架

25、型式兩架一組端頭支架高度（mm）16002600單架寬度（mm）440整架寬度（mm）1900-2520初撐力（kN）3786P=31.5MPa工作阻力（kN）4800P=39.8MPa支護(hù)強(qiáng)度（MPa）0.28P=39.8MPa底板比壓（MPa）1.06泵站壓力（MPa）31.5表3-10 SGZ730/2×132型刮板輸送機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)輸送能力（t/h）600刮板鏈型式中雙鏈供貨長(zhǎng)度（m）60刮板鏈中心距（mm）120裝機(jī)功率（kW）2×132中部槽型式整體鑄焊封底結(jié)構(gòu)刮板鏈速（m/s）1中部槽規(guī)格1500×690（內(nèi)寬）×

26、263電動(dòng)機(jī)型號(hào)KBY550-132A槽間聯(lián)接啞鈴電壓（V）1140/660牽引方式齒輪銷軌式減速器型式圓錐-圓柱齒輪行星減速卸料方式單速、端卸傳動(dòng)比1:30槽間聯(lián)接強(qiáng)度（kN）1800表3-11 SZZ-630/75型轉(zhuǎn)載機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目技術(shù)參數(shù)輸送能力（t/h）600刮板間距（mm）640供貨長(zhǎng)度（m）30中雙鏈規(guī)格（mm）18×64裝機(jī)功率（kW）75最小破斷負(fù)荷（kN）850鏈速（m/s）0.86中部槽規(guī)格1500×630×190以上設(shè)備關(guān)鍵是采煤機(jī)和液壓支架，其中采煤機(jī)的截割能力最為重要。請(qǐng)學(xué)生思考為什么、應(yīng)該怎么做？（2min）2）綜采

27、設(shè)備技術(shù)改進(jìn)（1）采煤機(jī)改進(jìn)對(duì)MG200/456-QWD型電牽引采煤機(jī)主要改進(jìn)的部件為：采煤機(jī)截齒、采煤機(jī)滾筒。滾筒采用凱南麥特鎬型齒強(qiáng)力滾筒、加強(qiáng)型截齒，截齒頭是碳化鎢合金，截齒的材質(zhì)是42CrMo合金，直徑是19mm，能夠高效截割含硫化鐵硬結(jié)核薄煤層，截齒為加強(qiáng)型截齒，增強(qiáng)了電控和滾筒的抗沖擊能力，滾筒增加了截齒數(shù)量，減少了滾筒線速度，以保證采煤機(jī)能在煤層中含硬度大的硫化鐵結(jié)核條件下仍具有較強(qiáng)的截割能力，由于夾矸及部分煤質(zhì)較硬，截深不宜過(guò)大，采用0.6m截深。凱南麥特采煤機(jī)滾筒具有強(qiáng)度大、可靠性高、耐久性好、截齒消耗低的特點(diǎn)，其葉片、齒座、截齒的設(shè)計(jì)與制造能夠適應(yīng)各種地質(zhì)條件，特別是在煤質(zhì)

28、較硬和地質(zhì)構(gòu)造變化較大的煤層中使用，優(yōu)越性更為突出，經(jīng)濟(jì)效益更加顯著。（2）液壓支架改進(jìn)對(duì)ZY2800/09/20掩護(hù)式液壓支架的改進(jìn)設(shè)計(jì)主要包括：采用整體頂梁結(jié)構(gòu)，前端下側(cè)設(shè)有可拆卸的翻轉(zhuǎn)擋板裝置；支架底座為前端開底式，底座后端設(shè)有內(nèi)藏式底調(diào)千斤頂；支架推移機(jī)構(gòu)采用正裝短推桿形式，便于拆裝更換。（3）刮板輸送機(jī)改進(jìn)對(duì)SGZ730/2×132型刮板輸送機(jī)的改進(jìn)設(shè)計(jì)為：減少了過(guò)渡槽，降低了機(jī)頭、機(jī)尾、中部槽的高度。詳細(xì)介紹采煤機(jī)等設(shè)備的改進(jìn)設(shè)計(jì)，為什么要這么改？改后會(huì)有什么效果？請(qǐng)學(xué)生思考自己遇到類似的問(wèn)題該怎么辦？三、采煤工藝11604工作面采用后退式綜采采煤法，全部垮落法管理頂板。

29、工作面采高為1.3m，沿頂破底回采，循環(huán)進(jìn)尺為0.6m，移架步距為0.6m。雙滾筒采煤機(jī)單向割煤，在工作面端部斜切進(jìn)刀，往返一次進(jìn)一刀。斜切進(jìn)刀段長(zhǎng)度25m左右，截深0.6m。工藝過(guò)程如下：采煤機(jī)自上向下下行正常割煤到割透機(jī)頭煤壁后，返機(jī)上行割三角煤；距離采煤機(jī)不小于15m頂溜，使得刮板輸送機(jī)彎曲段為不小于15m。采煤機(jī)進(jìn)刀方式如圖3-9所示。圖3-9 采煤機(jī)進(jìn)刀方式示意圖2）采煤工作面正規(guī)循環(huán)生產(chǎn)能力工作面正常生產(chǎn)時(shí)，每天生產(chǎn)20個(gè)循環(huán)，循環(huán)進(jìn)尺0.6m，日推進(jìn)度12m。循環(huán)產(chǎn)量33t，正規(guī)循環(huán)率95%，日產(chǎn)量627t，月產(chǎn)量18810t，年產(chǎn)量20.7萬(wàn)t。3.3.2.4含硬夾矸薄煤層順槽

30、深孔預(yù)裂爆破技術(shù)詳細(xì)講解含硬夾矸薄煤層開采的現(xiàn)狀，請(qǐng)學(xué)生思考更先進(jìn)的技術(shù)，提問(wèn)24位同學(xué)，聽聽他們的解決思路，結(jié)合自己的思路給予點(diǎn)評(píng)（多激勵(lì)、少批評(píng)）。目前，含硬夾矸薄煤層開采主要有采煤機(jī)組、機(jī)炮聯(lián)合開采、采煤機(jī)組與截煤機(jī)機(jī)頭部連接組成聯(lián)合機(jī)組及打眼放炮落煤開采技術(shù)。其中采用順槽深孔預(yù)裂爆破技術(shù)配合強(qiáng)力采煤機(jī)可實(shí)現(xiàn)含硬夾矸薄煤層高效綜采。根據(jù)11604綜采面現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)結(jié)果，薄煤層內(nèi)的硫化鐵結(jié)核硬夾矸，多分布在煤層上部，嚴(yán)重影響了工作面正常開采。此外，煤層頂板強(qiáng)度高，與泥巖等巖性較弱頂板相比，受爆破影響較小。因此，工作面含硫化鐵結(jié)核硬夾矸較多區(qū)段，必須采用預(yù)裂爆破技術(shù)以降低采煤機(jī)滾筒及截齒的消耗。

31、葛亭煤礦原采用工作面內(nèi)鉆孔爆破方法，鉆孔參數(shù)為40mm×1200mm。工作面硫化鐵夾矸及頂?shù)装遄兓瘒?yán)重時(shí)，須沿工作面傾斜方向打大量爆破鉆孔，最多達(dá)40個(gè)。該方法雖然降低了采煤機(jī)滾筒和截齒的消耗，工作面產(chǎn)量有了一定提高，但依然存在以下不足：（1）工作面鉆孔作業(yè)空間小，工人操作不便，鉆孔耗時(shí)較多，勞動(dòng)強(qiáng)度大；（2）鉆孔時(shí)采煤機(jī)無(wú)法繼續(xù)正常割煤，造成工作面推進(jìn)速度較慢，制約了工作面產(chǎn)量；（3）崩落的矸石或煤體易對(duì)設(shè)備造成一定損壞，安全隱患多。鑒于上述工作面鉆孔爆破方法的不足，為充分發(fā)揮改進(jìn)后的滾筒采煤機(jī)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)采煤和鉆眼爆破平行作業(yè)，加快推進(jìn)速度，在含硫化鐵結(jié)核硬夾矸較多區(qū)域采用順槽深孔

32、預(yù)裂爆破技術(shù)，可有效促進(jìn)綜采工作面安全高效生產(chǎn)。根據(jù)自己在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐基礎(chǔ)上的總結(jié)，提出有效的解決思路。同時(shí)啟發(fā)學(xué)生，采礦工程是個(gè)系統(tǒng)工程，需要掌握的知識(shí)和技能很多，比如爆破工程等，根據(jù)遇到的問(wèn)題進(jìn)行學(xué)習(xí)提高（問(wèn)題驅(qū)動(dòng)型），在實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題、學(xué)習(xí)新知識(shí)、提出新見識(shí)、解決新問(wèn)題、總結(jié)新理論。1）爆破工藝設(shè)計(jì)在順槽內(nèi)實(shí)施薄煤層硬夾矸深孔預(yù)裂爆破技術(shù)，打鉆與成孔工藝、裝藥與封孔工藝直接關(guān)系到深孔預(yù)裂爆破的安全和效果。在實(shí)施深孔預(yù)裂爆破技術(shù)時(shí)，為取得預(yù)期爆破效果，保證爆破過(guò)程中不造成頂板大面積破裂失穩(wěn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況布置爆破孔，并且要求其成孔質(zhì)量好、定向準(zhǔn)確和達(dá)到設(shè)計(jì)深度。鉆機(jī)采用ZDY1200S(MK-

33、4)型全液壓鉆機(jī)，鉆機(jī)具用解體性好、自動(dòng)化程度高、工作效率高、安全性能好等優(yōu)點(diǎn)。裝藥工藝是深孔預(yù)裂爆破的重要問(wèn)題，為此在鉆孔后采用抗靜電阻燃PVC管快速裝藥，雷管為煤礦許用毫秒延期電雷管，使用該類電雷管，有利于提高炮孔利用率、降低炸藥和電雷管的消耗、減小地震和提高爆破效率等優(yōu)點(diǎn)。采用反向爆破，裝好藥后，用炮泥封孔，封泥長(zhǎng)度為5m，且要搗實(shí)封孔段，防止靠順槽處煤巖體爆出。炮眼裝藥結(jié)構(gòu)如圖3-10所示。圖3-10 炮眼裝藥結(jié)構(gòu)示意圖2）爆破參數(shù)確定（1）炮眼間距通過(guò)應(yīng)力波模擬計(jì)算及裂隙區(qū)半徑計(jì)算，可確定炮眼間距在5.5m左右。炮眼間距越大，回采單位煤體的鉆孔工作面量越小，但是爆破產(chǎn)生的預(yù)裂效果越差

34、。在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了6m炮孔間距試驗(yàn)，實(shí)踐結(jié)果較好驗(yàn)證了前述理論分析，因此最終確定的炮眼間距為6m。（2）炮眼深度綜合考慮工作面長(zhǎng)度、硬夾矸狀況及鉆眼效率和良好的爆破效果，以及施工設(shè)備和施工技術(shù)水平、勞動(dòng)組織等因素，工作面傾斜長(zhǎng)34m，為便于施工組織和管理，減少對(duì)生產(chǎn)班的影響，確定在檢修班實(shí)施兩順槽內(nèi)鉆孔爆破，炮眼深度為18 m左右，裝藥段長(zhǎng)13m。（3）炮眼裝藥量計(jì)算預(yù)裂爆破必須控制藥量，以達(dá)到既能松動(dòng)好巖體，又不致于破壞頂板的效果，裝藥量與待爆破的體積、巖體的可爆性、炸藥的類型、炮眼填塞情況等因素有關(guān)。爆破炸藥選用二級(jí)煤礦許用乳化炸藥，每孔裝藥量在8.4kg左右。具體爆破參數(shù)設(shè)計(jì)見表3-12所示

35、。表3-12 爆破設(shè)計(jì)參數(shù)表炮孔名稱孔深/m裝藥長(zhǎng)度/m封孔長(zhǎng)度/m裝藥量/kg孔徑/mm藥卷長(zhǎng)度/mm藥卷直徑/mm藥卷質(zhì)量/g軌道巷1、3、5181358.47523027150膠帶巷2、4、6181358.475230271503）炮眼布置方式設(shè)計(jì)炮眼布置方式的確定，應(yīng)考慮鉆眼效率和良好的爆破效果，考慮施工設(shè)備和施工技術(shù)水平、勞動(dòng)組織等因素，還要便于施工組織和管理，考慮到工作面超前支護(hù)20m，一般把爆破作業(yè)點(diǎn)設(shè)在20m外，若超前支護(hù)對(duì)爆破影響較小，也可在工作面煤壁前方1015m設(shè)置深孔預(yù)裂爆破。因此，根據(jù)實(shí)際情況，將松動(dòng)爆破炮眼布置在11604綜采工作面軌道順槽和膠帶順槽薄煤層中，各布置

36、一層炮眼，3孔一組，且緊貼夾矸帶。炮眼高度隨夾矸帶的變化而變化，順槽深孔預(yù)裂爆破炮眼布置方式如圖3-11所示，剖面圖如圖3-12所示。一次引爆3個(gè)炮眼，減少了單孔爆破作業(yè)時(shí)間，同時(shí)減少了對(duì)頂板破壞影響。圖3-11 兩順槽預(yù)裂松動(dòng)爆破炮眼布置圖圖3-12 炮眼布置剖面圖結(jié)合虛擬仿真動(dòng)畫給學(xué)生講解炮孔的設(shè)計(jì)、爆破效果等，加深學(xué)生的理解，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)新知識(shí)的欲望。4）爆破效果分析通過(guò)在綜采工作面兩順槽實(shí)施深孔預(yù)裂爆破，實(shí)現(xiàn)采煤機(jī)連續(xù)化運(yùn)轉(zhuǎn)，有利于工作面安全高效生產(chǎn)。順槽爆破時(shí)工作面的正規(guī)循環(huán)圖表見圖3-13。圖3-13 順槽深孔預(yù)裂爆破循環(huán)圖表從圖3-13可以看出，采用順槽預(yù)裂爆破減少了工作面打眼時(shí)

37、間，提高了采煤機(jī)的開機(jī)率，減少了工作面的工序，簡(jiǎn)化了工作面的開采工藝。在順槽深孔預(yù)裂爆破硬夾矸后，采煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)及截齒消耗情況統(tǒng)計(jì)見表3-13。表3-13采煤機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)情況及截齒消耗情況記錄表爆破地點(diǎn)采煤機(jī)走向推進(jìn)度/m.d-1平均/m.d-1采煤機(jī)割煤速度/m.min-1平均/m.min-1滾筒截齒消耗率/個(gè).(kt）-1平均/個(gè).(kt）-1非爆破區(qū)(夾矸較薄)8.48.82.02.313.712.69.02.512.19.02.411.9工作面爆破區(qū)(夾矸較厚)9.610.03.84.01.81.710.23.91.710.24.21.5順槽爆破區(qū)(夾矸較厚)16.216.63.53.62.22

38、.017.43.71.816.23.62.1采用順槽深孔預(yù)裂爆破后，松動(dòng)了硬夾矸，降低了煤巖體抗壓強(qiáng)度，使得采煤機(jī)得以安全高效運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)統(tǒng)計(jì)，順槽預(yù)裂爆破區(qū)采煤機(jī)走向推進(jìn)度分別是工作面爆破區(qū)的和薄夾矸非爆破區(qū)的1.7、1.9倍；采煤機(jī)割煤速度是薄夾矸非爆破區(qū)的1.6倍；順槽預(yù)裂爆破區(qū)截齒損耗較工作面薄夾矸非爆破區(qū)減少了84%。由統(tǒng)計(jì)可知，順槽深孔爆破后工作面日推進(jìn)度達(dá)17.4m，日產(chǎn)量達(dá)981.6t，平均日推進(jìn)度為16.6m，平均日產(chǎn)為936.5t。請(qǐng)學(xué)生認(rèn)真消化吸收順槽深孔預(yù)裂爆破硬夾矸這部分內(nèi)容，談?wù)剬W(xué)生自己的想法和改進(jìn)思路等，促進(jìn)學(xué)生掌握并激發(fā)創(chuàng)新意識(shí)。請(qǐng)學(xué)生回顧已學(xué)薄煤層開采工

39、藝（采礦學(xué)已講過(guò)），除了剛講過(guò)的滾筒采煤機(jī)，還有一種重要的工藝就是刨煤機(jī)綜采采煤工藝。第三節(jié) 小青礦W2-713工作面刨煤機(jī)綜采采煤工藝實(shí)例鐵法礦區(qū)探明煤炭?jī)?chǔ)量22.59億t，其中薄煤層儲(chǔ)量為6.2億t，占礦區(qū)煤炭?jī)?chǔ)量的26%，采用傳統(tǒng)的炮采工藝，不僅產(chǎn)量低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，而且不易保證安全，采用薄煤層長(zhǎng)壁機(jī)械化開采難度大，投入產(chǎn)出比高，經(jīng)濟(jì)效益差。如果放棄不采，又造成資源的極大浪費(fèi)，縮短礦井的服務(wù)年限。為了安全、高效開采薄煤層資源，鐵法礦區(qū)積極尋求高產(chǎn)高效的薄煤層開采途徑，在廣泛調(diào)研、科學(xué)論證的基礎(chǔ)上，以實(shí)現(xiàn)薄煤層全自動(dòng)化無(wú)人工作面安全高效開采為目標(biāo)，采用多種先進(jìn)技術(shù)集成和配套整合創(chuàng)新，成功

40、實(shí)施了從德國(guó)DBT公司引進(jìn)核心技術(shù)與國(guó)產(chǎn)配套技術(shù)相結(jié)合的方案。對(duì)國(guó)內(nèi)無(wú)法加工制造的刨頭及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)等核心技術(shù)及裝備進(jìn)行了引進(jìn)，而與之相配套的液壓支架等設(shè)備均由國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)配套，試驗(yàn)成功了我國(guó)第一套薄煤層刨煤機(jī)組，并于2000年率先在小青礦W-703工作面成功投入使用。這使我國(guó)成為繼德國(guó)、美國(guó)之后，世界上第三個(gè)擁有這種先進(jìn)開采技術(shù)的國(guó)家，小青礦W-703工作面也成為我國(guó)第一個(gè)薄煤層全自動(dòng)開采工作面，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)薄煤層高產(chǎn)高效機(jī)械化開采的空白。經(jīng)過(guò)10余年的不斷發(fā)展，鐵法礦區(qū)薄煤層開采技術(shù)水平有了進(jìn)一步的提升，本章以小青煤礦W2-713工作面為例，主要介紹薄煤層全自動(dòng)化工作面的采煤方法、設(shè)備

41、選型及無(wú)人化控制技術(shù)。一、工作面概況小青礦W2-713工作面位于-447m水平的西二采區(qū)，地表標(biāo)高+67.8+69.1m，井下標(biāo)高-440-410m，南部為西二期集中軌道運(yùn)輸巷、西二期集中運(yùn)輸巷、西二期集中回風(fēng)巷；北部為小青礦井田與大明礦井田技術(shù)邊界；西側(cè)為F76斷層；東側(cè)為W2-712工作面。W2-713工作面走向長(zhǎng)度1775m，傾斜長(zhǎng)度225 m，開采的7煤層厚度1.11.70m，平均1.39m，煤層傾角210°，平均4°。工作面布置情況如圖3-14所示。圖3-14 W2-713工作面布置W2-713工作面頂板發(fā)育一層灰色、灰黑色泥巖偽頂，其厚度最小0.10m，最大1.

42、4m，平均0.8m，水平層理，松軟易碎，易冒落。工作面直接頂為中、粉砂巖互層，夾泥巖層；基本頂為粉砂巖、粗砂巖、砂礫巖為主的砂巖互層；直接底為5m以上的粉砂巖。煤層頂?shù)装迩闆r見表3-14。表3-14 煤層頂?shù)装迩闆r頂?shù)装鍘r石名稱厚度/m巖性特征基本頂粉砂巖、粗砂巖、砂礫巖為主的砂巖互層，及4-1、4-2煤層20m以上灰白色，泥質(zhì)空隙型膠結(jié)，弱含水，石英、長(zhǎng)石為主直接頂中、粉砂巖互層，夾泥巖層平均5m灰白色、灰黑色，泥質(zhì)孔隙型膠結(jié)，石英、長(zhǎng)石為主偽頂泥巖0.11.4m松軟易碎，易冒落，節(jié)理、裂隙發(fā)育偽底泥巖0.10.6m松軟易碎，節(jié)理、裂隙發(fā)育，吸水性強(qiáng)直接底粉砂巖5m以上石英長(zhǎng)石為主，泥質(zhì)孔隙

43、型膠結(jié)工作面正常涌水量36 m3/h，最大涌水量40 m3/h。瓦斯相對(duì)涌出量15m3/t，絕對(duì)涌出量33m3/min，煤層屬自燃煤層，自然發(fā)火期為36個(gè)月。本工作面有五條斷層，其中W2F25小斷層位于本工作面回風(fēng)順槽側(cè)，在本工作面回風(fēng)順槽P47點(diǎn)前30m47m范圍內(nèi)實(shí)見含水裂隙帶。本工作面采用走向長(zhǎng)壁后退式一次采全高全部垮落法的刨煤機(jī)機(jī)械化采煤方法。簡(jiǎn)要介紹薄煤層的地質(zhì)生產(chǎn)條件，請(qǐng)學(xué)生思考提出自己的選型配套方案（3min）。二、工作面主要設(shè)備選型1）刨煤機(jī)本著“降低創(chuàng)新成本、縮小國(guó)內(nèi)外差距、爭(zhēng)取投資收益最大化”的原則，能國(guó)產(chǎn)化的設(shè)備堅(jiān)決國(guó)產(chǎn)化，首次提出“引進(jìn)德國(guó)刨煤機(jī)核心技術(shù)與國(guó)產(chǎn)設(shè)備相配套

44、”的投資方案。國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)與國(guó)外刨煤機(jī)主要差距：部分元部件的可靠性低；過(guò)載保護(hù)裝置落后；刨頭調(diào)向裝置的靈敏度不高；刨頭終端限位裝置的可靠性不高；國(guó)內(nèi)刨煤機(jī)刨硬煤的能力差。主要國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)技術(shù)參數(shù)見表3-15。表3-15 主要國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)技術(shù)參數(shù)型號(hào)參數(shù)煤層厚度/m煤層傾角/o工作面產(chǎn)長(zhǎng)度/m刨鏈規(guī)格/mm刨速/m·s-1刨頭功率/kWBT24/2×400.71.3<2520024×860.422×40BT24/2×750.71.7<2520024×860.672×75BH26/2×750.81.5<25

45、20026×920.672×75BH30/2×900.81.8<2520030×1080.792×90BH30/2×1320.71.8<2520030×1081.522×132國(guó)產(chǎn)刨煤機(jī)與國(guó)外相比存在的差距是我國(guó)綜合裝備制造與世界先進(jìn)國(guó)家差距的一個(gè)表現(xiàn)，在此與學(xué)生一起探討差距的表現(xiàn)、產(chǎn)生的原因、改進(jìn)的途徑、突破的思路刨煤機(jī)刨頭如圖3-15（a）所示，建立刨煤機(jī)刨頭受力分析模型，如圖3-44（b）。 （a） 刨頭實(shí)照 （b） 刨頭受力圖3-15 刨煤機(jī)刨頭受力分析模型斜度角；刨刀楔角；Sp刨刀刨面（接觸煤

46、壁）；Fr刨刀空面；S刨頭截深；PH牽引鏈拉力；PA刨頭橫向反力；PR液壓千斤頂推力；PS刨煤阻力；PL刨刀的浮煤阻力經(jīng)計(jì)算，選取9-38Ve/GH5.7型號(hào)刨煤機(jī)，刨煤機(jī)的主要技術(shù)特征見表3-16。表3-16 刨煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)刨煤機(jī)型號(hào)9-38Ve/GH5.7滑行刨額定生產(chǎn)能力/t·h-1735刨頭導(dǎo)軌型號(hào)9-38/Ve刨體類型單刨頭刨體幾何尺寸長(zhǎng)度/mm2700高度/mm800-1585中心頂刨刀架最大調(diào)整高度/mm250底刨刀調(diào)整水平/mm位置1，+12；位置2，-10；位置3，-28；位置4，-34驅(qū)動(dòng)裝置機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部功率/kV400/200電壓/V1140雙速水冷頻率/Hz

47、50機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部與機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部相同減速比21：1電動(dòng)機(jī)/臺(tái)2機(jī)頭架型號(hào)MR25/30機(jī)尾架型號(hào)MR25/30機(jī)頭減速器配置P-30UEL-R型正齒輪減速箱機(jī)尾減速器配置P-30UEL-R型正齒輪減速箱無(wú)極鏈鏈環(huán)規(guī)格/mm×mm38×137鏈速/m·s-10.96/1.922）刮板輸送機(jī)考慮刨頭運(yùn)行速度、工作面輸送機(jī)鏈速和刨深的配合，工作面選用PF3/822刮板輸送機(jī)。表3-17 PF3/822刮板輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)總長(zhǎng)度/m230水平彎曲度/°5垂直彎曲度/°7溜槽分類類型中間標(biāo)準(zhǔn)型變線特殊型調(diào)節(jié)備用型規(guī)格/mm×mm×mm1505

48、×822×549無(wú)755×822×549載貨板厚度/mm30封底板厚度/mm20天窗位置每隔五個(gè)溜槽安裝一個(gè)帶天窗的溜槽機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部電動(dòng)機(jī)型號(hào)400/200雙速水冷電壓/V1140頻率/Hz50機(jī)架型號(hào)KSKR1000型（端卸式）減速器型號(hào)KP25/35（行星傘齒輪減速器）減速比33機(jī)尾驅(qū)動(dòng)部與機(jī)頭驅(qū)動(dòng)部相同鏈條規(guī)格/mm ×mm34×126鏈速/m·s-11.32刮板間距/mm756鏈中心距/mm150連接銷破斷力/kN2000啞鈴式連接銷破斷力/kN20003）液壓支架（1）支架型號(hào)本工作面采用兩柱掩護(hù)式液壓支架支護(hù)工作面

49、頂板，用端頭支架支護(hù)工作面兩端頭，支護(hù)設(shè)備型號(hào)及其參數(shù)見表3-18、3-19。中間液壓架表3-18 中間液壓支架主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)中間架型號(hào)ZY4800/06/1.65使 用 編 號(hào)4#153#最大高度1650mm最 小 高 度600mm中 心 距1500mm最大推移行程750mm初 撐 力3344kN工 作 阻 力4800kN供液壓力31.5MPa支 護(hù) 強(qiáng) 度0.50.66MPa支架重量11.6t/架使 用 數(shù) 量150架 端頭液壓支架表3-19 工作面端頭液壓支架主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)端頭液壓架型號(hào)ZT6200/18/32使 用 數(shù) 量5組最大高度3200mm最 小 高

50、度1800mm架 寬1500mm最大推移行程7500mm供液壓力31.5MPa工 作 阻 力6200kN（2）液壓支架支護(hù)強(qiáng)度驗(yàn)算 計(jì)算支護(hù)強(qiáng)度P0=K×H××cos=9.8×8×1.39×2.5×cos3°= 272 kN /m2式中： P0頂板載荷，kN /m2； K冒落高度影響系數(shù)，取8； H采高，取1.39m； 直接頂巖石容重，取2.5t/m3。 參照同煤層頂?shù)装鍡l件極相似的礦壓觀測(cè)資料，最大平均支護(hù)強(qiáng)度542kN /m2。 選擇工作面支護(hù)強(qiáng)度272 kN /m2<542 kN /m2，因此工作面支護(hù)

51、強(qiáng)度符合要求。 支護(hù)設(shè)備選擇工作面選用ZY4800/06/16.5D型支架，從機(jī)頭到機(jī)尾依次編號(hào)1151號(hào)支架；端頭支架選用ZT6200/18/32型支架，運(yùn)輸順槽3組支架，回風(fēng)順槽2組支架。根據(jù)工作面條件與支架適應(yīng)條件對(duì)照表3-20可以看出，選用ZY4800/06/16.5D型支架，在滿足頂板支護(hù)強(qiáng)度需要的同時(shí)，也能滿足底板比壓值要求。表3-20 工作面條件與支架適應(yīng)條件對(duì)照項(xiàng)目工作面條件支架適應(yīng)條件采高1.39m0.61.65m（可加200 mm柱帽）傾角<4°<15°煤厚11.70m0.61.65m（可加200 mm柱帽）煤硬度2最大3底板比壓18.5MP

52、a14.2MPa支護(hù)強(qiáng)度490kN/m2647kN/m2頂板種類二級(jí)二類通過(guò)對(duì)比、驗(yàn)算，證明選用ZY4800/06/16.5D式液壓支架能滿足要求。4）轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)結(jié)合礦上實(shí)際使用情況，工作面選用SZZ-800/315型轉(zhuǎn)載機(jī)、PCM-160型破碎機(jī)。轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)等技術(shù)特征見表3-21和表3-22。表3-21 轉(zhuǎn)載機(jī)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)型號(hào)SZZ-800/315鏈條規(guī)格/mm×mm34×126運(yùn)輸能力/t·h-11200刮板間距/mm1210鏈速/m·s-11.52電動(dòng)機(jī)功率/kW315（雙速水冷）表3-22 破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)項(xiàng)目參數(shù)型號(hào)P

53、CM-160最大輸入塊度/mm×mm800×800破碎能力/t·h-12000主軸轉(zhuǎn)速/r·min-1370破碎方式錘式錘頭沖擊速度/m·s-120錘頭數(shù)/個(gè)8電機(jī)功率/kW1605）乳化液泵站（1）泵站選型、數(shù)量本工作面選用LRB400/31.5型乳化液泵（2臺(tái)）、RX-400/25型乳化液箱串聯(lián)供液，乳化液泵站到工作面采用32（回液）、25（進(jìn)液）的高壓膠管；工作面內(nèi)采用雙回路向支架供液，一路位于支架內(nèi)，另一路安置在電纜槽內(nèi)，進(jìn)回液分別采用25、32的高壓膠管，兩路每隔9個(gè)支架用25的高壓膠管連通一次。表3-23 乳化液泵主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目參

54、數(shù)項(xiàng)目參數(shù)乳化液泵型號(hào)LRB400/31.5公稱流量/L·min-1400電機(jī)功率/kW250公稱壓力/MPa31.5（2）泵站位置乳化液泵站置于運(yùn)輸順槽變電列車中，隨列車一起移動(dòng)。（3）泵站使用規(guī)定加強(qiáng)泵站設(shè)備、管路的維修和保養(yǎng)，保持液壓系統(tǒng)完好，杜絕跑、冒、滴、漏、竄現(xiàn)象。保證泵站壓力不小于30MPa，乳化液配比濃度為35，采用自動(dòng)配液的方式配制，乳化液配比濃度每班必須檢測(cè)一次，經(jīng)常清洗泵箱。6）工作面設(shè)備匯總工作面所用采煤設(shè)備為9-38Ve/GH5.7滑行刨，運(yùn)輸機(jī)為PRT-GH-PF3/822型端卸式運(yùn)輸機(jī)，SZZ-800/315型轉(zhuǎn)載機(jī)，PCM-160型破碎機(jī)和ZY4800/06/16.5D型液壓支架，全自動(dòng)刨煤機(jī)工作面設(shè)備配備見表3-24，布置情況如圖3-16所示。表3-24 全自動(dòng)刨煤機(jī)工作面設(shè)備配備序號(hào)名稱規(guī)格型號(hào)備注1液壓支架ZY4800/06/16.5D國(guó)產(chǎn)端頭支架ZT62