黃陵二號(hào)煤礦長壁開采綜采工作面設(shè)計(jì)

黃陵二號(hào)煤礦長壁開采綜采工作面設(shè)計(jì)

0黃陵東南角煤礦概況黃陵采礦集團(tuán)經(jīng)營的黃陵二號(hào)煤礦是黃陵煤礦集團(tuán)與江蘇省岳達(dá)集團(tuán)共同創(chuàng)建的大型現(xiàn)代有限公司煤礦。二號(hào)煤礦位于陜西省黃陵縣雙龍鎮(zhèn),井田面積375.6km2,地質(zhì)儲(chǔ)量9.75億t,可采儲(chǔ)量6.2億t。黃陵二號(hào)煤礦層位穩(wěn)定、斷層稀少、結(jié)構(gòu)簡單,首采區(qū)煤層厚度4.5～6.75m,屬厚煤層開采。被列為國家重大技術(shù)裝備研制和重大產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)專項(xiàng)的黃陵礦區(qū)年產(chǎn)600萬t裝備項(xiàng)目已進(jìn)入論證和準(zhǔn)備階段。1主要設(shè)備選型原則設(shè)備選型及參數(shù)的選擇,其主要目的就是在保證采礦機(jī)械可靠性、耐用性和先進(jìn)性的前提下,使礦井的產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益及社會(huì)效益達(dá)到最大化。黃陵二號(hào)礦井主要設(shè)備選型所遵循的依據(jù)即是:所有設(shè)備要滿足可靠、先進(jìn)、保證開機(jī)率;配套設(shè)備保證達(dá)到采運(yùn)平衡,適當(dāng)留有余地。為此,將選用大功率采煤機(jī),大運(yùn)量輸送機(jī),高工作阻力的電液控制液壓支架,超長距離帶式輸送機(jī)等,以確保綜采工作面實(shí)現(xiàn)快速連續(xù)開采。2采高的選取黃陵二號(hào)礦井的首采區(qū)工作面布置在一盤區(qū),一盤區(qū)可采面積34.34km2,可采儲(chǔ)量22149萬t。根據(jù)地質(zhì)資料顯示,采高應(yīng)在4.0～5.6m之間,按數(shù)理集合平均計(jì)算其平均采高為4.9m,宜采用一次采全高的長壁采煤工藝。根據(jù)煤層的可采儲(chǔ)量、開采規(guī)模及今后的發(fā)展,借鑒目前國內(nèi)、外高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井的成功經(jīng)驗(yàn),立足于國內(nèi)先進(jìn)、成熟技術(shù)和安全可靠的設(shè)備,以實(shí)現(xiàn)高安全、高可靠性、高產(chǎn)高效集約化生產(chǎn)為主要原則。(1)國產(chǎn)采煤機(jī)主要生產(chǎn)設(shè)備礦井達(dá)產(chǎn)時(shí)應(yīng)裝備2個(gè)長壁采全高綜采工作面,為保證礦井2個(gè)綜采工作面能夠按計(jì)劃、有序的接替,應(yīng)配套3個(gè)掘錨機(jī)綜掘工作面。長壁回采工作面至少具備600萬ta的生產(chǎn)能力,考慮到國產(chǎn)設(shè)備的穩(wěn)定性、可靠性、潛在的生產(chǎn)能力要達(dá)到800萬ta。平均日產(chǎn)>2萬t。采煤機(jī)為無鏈電牽引,總功率>1800kW,能適應(yīng)含夾矸的煤層,截割能力≥2500th,截深800mm,采高范圍3.5～5.6m,滾筒直徑D=3000mm,額定電壓3.3kV。還應(yīng)配套以微型計(jì)算機(jī)為核心的電控系統(tǒng),采用先進(jìn)的信息處理和傳感技術(shù),實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化,通過可編程軟件,對(duì)采煤機(jī)進(jìn)行控制、監(jiān)測、保護(hù)、故障查詢、診斷等多種功能。根據(jù)上述條件,國內(nèi)可選用西安煤機(jī)廠、天地科技上海分公司、雞西煤機(jī)廠、太礦等機(jī)型。(2)刮板輸送機(jī)運(yùn)輸能力選擇刮板輸送機(jī)的主要原則是以綜采面最大生產(chǎn)能力為基數(shù),保證綜采面運(yùn)煤能力和運(yùn)輸設(shè)備的可靠性和耐用性,兼顧設(shè)備起動(dòng)、保護(hù)和控制性能工作面刮板輸送機(jī)運(yùn)輸能力與雙滾筒采煤機(jī)生產(chǎn)能力相適應(yīng)。根據(jù)首采工作參數(shù),要求刮板輸送機(jī)運(yùn)輸長度為300m,運(yùn)輸能力≥3500th,能夠低速啟動(dòng)高速運(yùn)轉(zhuǎn)。額定電壓3.3kV,額定功率為3×855kW,槽寬1.2m,圓環(huán)鏈48mm×152mm,可滿足上述條件的生產(chǎn)商:張家口煤機(jī)廠、西北奔牛公司。(3)整體自動(dòng)普通研磨轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)除工作能力應(yīng)滿足工作面需要外,還可以實(shí)現(xiàn)整體自動(dòng)推移的功能,應(yīng)配有“MATILDA”裝置,生產(chǎn)能力均為4000th,裝機(jī)功率均為525kW,電壓3.3kV,滿足上述技術(shù)條件的廠商同上。(4)安全高效液壓支架液壓支架是綜采工作面頂板管理的重要支護(hù)設(shè)備,其投資占綜采設(shè)備總投資的50%以上。架型的選擇在技術(shù)上其工作阻力及支護(hù)強(qiáng)度與采面礦壓相適應(yīng)、支架結(jié)構(gòu)與煤層域存條件相適應(yīng),支護(hù)斷面與通風(fēng)要求相適應(yīng);在經(jīng)濟(jì)上能夠確保高產(chǎn)、高效、優(yōu)質(zhì)、低耗,生產(chǎn)上能夠保證安全。大采高強(qiáng)力電液控制液壓支架是液壓支架的高端產(chǎn)品,涉及到從設(shè)計(jì)、材料和加工技術(shù)等綜合技術(shù),本項(xiàng)目設(shè)計(jì)、研制開發(fā)滿足高產(chǎn)高效礦井4～6m,厚煤層一次采全高600萬ta工作面要求的高可靠性大采高、大流量的強(qiáng)力液壓支架,其架型為兩柱掩護(hù)式大采高強(qiáng)力液壓支架,支撐高度2700～5700mm,工作阻力8600～10000kN,推移行程800～1000mm,支架中心距為1750mm。考慮到高產(chǎn)高效工作面對(duì)支架控制的特殊要求,支架采用大流量電液控制系統(tǒng)。電液控制系統(tǒng)應(yīng)能顯示故障狀況、工作狀態(tài)、具有本(鄰)架操作及成組操作、遙控操作等功能,降移升循環(huán)時(shí)間≤8s?？紤]到二號(hào)礦井底板的特性,底座采用帶抬架油缸的剛性底座。為有效控制工作頭尾頂板,工作面頭尾配備一定數(shù)量的端頭支架和超前支護(hù)液壓支架。液壓支架設(shè)計(jì)是以天地科技股份公司北京開采所為主,國內(nèi)具備制造能力的生產(chǎn)廠商有:北京煤機(jī)廠、鄭州煤機(jī)廠、平陽機(jī)械廠等。(5)支架管路及水泵系統(tǒng)考慮到液壓支架為大流量系統(tǒng),乳化液泵站須具有相應(yīng)的能力,根據(jù)高產(chǎn)高效工作面的條件,予以選型配備大流量、性能穩(wěn)定、可靠性高的泵站系統(tǒng)。乳化液泵站流量為400Lmin,公稱壓力為31.5MPa,功率為250kW,液箱容積為2500L,配置為三泵二箱。由于電液控制系統(tǒng)對(duì)乳化液清潔度要求較高,因此在支架管路系統(tǒng)和泵站系統(tǒng)中應(yīng)特別注重乳化液過濾裝置的有效性和可靠性。噴霧泵站根據(jù)采煤機(jī)的要求,應(yīng)選用流量為315Lmin,公稱壓力為10MPa,功率為75kW,液箱容積為2500L,配置為三泵一箱,國產(chǎn)設(shè)備可滿足要求。生產(chǎn)廠商有:南京六合煤機(jī)廠、無錫煤機(jī)廠、平頂山煤機(jī)廠等。根據(jù)綜采工作面煤流系統(tǒng)運(yùn)輸和簡化設(shè)備管理環(huán)節(jié)的原則,順槽采用一部可伸縮帶式輸送機(jī),運(yùn)量確定為3500th,帶寬1600mm,輸送長度暫按4100m,提升高度30.5m,帶速為4ms,輸送帶選用整芯帶S1800,功率為5×560kW,啟動(dòng)方式采用CST系統(tǒng)。機(jī)尾應(yīng)采用自移式機(jī)尾。由于該機(jī)采用多點(diǎn)驅(qū)動(dòng),盡可能不提高輸送帶強(qiáng)度等級(jí)。該機(jī)應(yīng)該是一部單點(diǎn)多電機(jī)、軟啟動(dòng)、檢測監(jiān)控、保護(hù)系統(tǒng)完善、自動(dòng)化程度高的長距離、大運(yùn)量、大功率的可伸縮帶式輸送機(jī)。帶式輸送機(jī)的生產(chǎn)商較多,能夠滿足上述條件的有:煤科總院上海分院、西北煤機(jī)二廠、兗礦大陸公司、沈陽礦山機(jī)器廠等。(7)u3000改造,增加網(wǎng)絡(luò)化引導(dǎo)主平峒1#帶式輸送機(jī)為全礦井煤炭的輸出口,運(yùn)力為3000th,帶寬1600mm,帶速4.6ms,電壓等級(jí)10kV,安裝長度為2938m,提升高度220m,裝機(jī)功率為4×1120kW。2#帶式輸送機(jī)將擔(dān)負(fù)2個(gè)長壁回采工作面,3～4個(gè)綜掘隊(duì)所生產(chǎn)原煤的運(yùn)輸任務(wù),運(yùn)力調(diào)整為4200th,帶寬1600mm,帶速調(diào)整為4.8ms,電壓等級(jí)仍為10kV,運(yùn)距2850m,提升高度120m,裝機(jī)功率為4×1120kW。考慮到上述2臺(tái)帶式輸送機(jī)的運(yùn)量、功率大、啟動(dòng)圓周力大,為降低啟動(dòng)的圓周力,使輸送帶在空(重)載情況下平穩(wěn)啟動(dòng),全部配備CST啟動(dòng)裝置。均采用礦用鋼絲繩芯輸送帶和液壓自動(dòng)拉緊裝置。同時(shí)按照新安規(guī)要求,配套了制動(dòng)器。(8)體化快速掘進(jìn)機(jī)綜掘設(shè)備擬采用進(jìn)口掘錨一體機(jī)。該掘錨是為了適應(yīng)長壁開采工藝的需要,加快巷道掘進(jìn)速度而設(shè)計(jì)的錨掘一體化快速掘進(jìn)機(jī)。它具有連續(xù)采煤機(jī)的寬截割滾筒,并且具有其獨(dú)特截割和裝載性能,該機(jī)布置頂板錨桿機(jī)和倒幫錨桿機(jī),使得掘錨機(jī)能同時(shí)掘進(jìn)和打錨桿工作。截割高度為3～4m,寬度為5m或5.5m,裝機(jī)功率510kW,電壓1140V。該機(jī)每班定員6人,30d掘進(jìn)進(jìn)尺1000～1300m。(9)綜采設(shè)備運(yùn)輸?shù)V井輔助運(yùn)輸通過副一平峒與井下輔助運(yùn)輸大巷實(shí)現(xiàn),運(yùn)輸工具采用無軌膠輪車。開采初期,井下所有人員、物件、設(shè)備均用防爆無軌車輛由主工業(yè)場地通過到副一平峒及井下各類輔助運(yùn)輸巷道直接運(yùn)至工作面或使用地點(diǎn),超重超寬大件的綜采設(shè)備由支架搬運(yùn)機(jī)運(yùn)輸,一般材料及設(shè)備用材料車或多功能車運(yùn)輸,工作人員用封閉箱式專用工車運(yùn)輸。具體參數(shù):人員運(yùn)輸車(20人/輛)·km·h-140材料運(yùn)輸車(3t)km·h-130自卸運(yùn)料車(3t)km·h-130支架搬運(yùn)車(40t)進(jìn)口支架托運(yùn)車(50t)進(jìn)口多功能運(yùn)輸車(10t)進(jìn)口(10)風(fēng)機(jī)葉片結(jié)構(gòu)礦井主要通風(fēng)設(shè)備為防爆對(duì)旋式通風(fēng)機(jī),能夠滿足礦井1000萬ta的通風(fēng)要求,該型風(fēng)機(jī)采用鋁質(zhì)葉片的葉輪結(jié)構(gòu),配用防爆電動(dòng)機(jī),具有防爆性能好、通風(fēng)效率高、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。其參數(shù)為電機(jī)功率kW2×500電壓kV10風(fēng)量m3·s-1179.3風(fēng)壓初期Pa1975后期Pa32163采煤機(jī)截煤時(shí)間t按綜采工作面初步設(shè)計(jì),工作面進(jìn)刀方式采用端部斜切進(jìn)刀雙向截煤方式,往返1次截2刀。移架推輸送機(jī)采用分工、分段追機(jī)作業(yè);采煤機(jī)截煤與其它工序盡量做到平行作業(yè)。工作面長度為300m,采高取4.5m,采煤機(jī)截深0.8m,工作面回收率95%。則循環(huán)產(chǎn)量為:300×4.5×0.8×1.4×0.95=1436t。采煤機(jī)截煤牽引速度8～12mmin,選定牽引速度為8mmin時(shí),采煤機(jī)輔助時(shí)間按截煤時(shí)間的30%計(jì),經(jīng)過計(jì)算,采煤機(jī)截割一刀煤的時(shí)間為49～52min。參考目前國內(nèi)外先進(jìn)礦區(qū)開機(jī)率指標(biāo),黃陵二號(hào)礦井綜采工作面開機(jī)率確定為80%,生產(chǎn)天數(shù)按300d計(jì),工作面采用四、六制作業(yè)方式,三班生產(chǎn)、一班檢修,班產(chǎn)量為7953t,日產(chǎn)量為23859t,年產(chǎn)量為715萬t。按以上指標(biāo)計(jì)算,綜采工作面年產(chǎn)量可達(dá)設(shè)計(jì)能力,2