三机配套矿井设计说明书

综工作面“三机”配套系前言1综工作面“三机”配套系第一章述一采煤工作面位置西安区工作面位于该矿第一水平该工作面上以40m等高线为界下以330m等高线；始采位于左边界保护煤柱右侧，终采位于盘区停采线处；工作面长200m，沿倾斜方向的推进长度为1630m。二采煤工作面与相邻已采盘区、煤层的关系该煤工作面与相邻已采盘区间留有15m隔离煤柱，相邻煤层的开采对该采煤工作面的开采无影响，且采空区内无积水和瓦斯，对本工作面采煤没有任何影响。三采煤工作面与地面相对位置的关系采煤工作面开采范围与地面相对位置范围内没有建筑物、水体、铁路，则无需保护地物。四煤层赋存情况该采区煤层走向为东西走向采1号煤层作面开采范围内煤层的走向长为300m，倾向长为1630m平均倾角约7煤层平均厚度为2m煤的密度13煤质中硬。五围岩的性质及对采煤的影响煤层顶板：无伪顶，直接顶为厚9.0m的粉砂岩，它具有粉砂结构，岩层较稳定；基本顶为厚20m的石灰岩，其主要成分是方解石，岩层稳定；底板为粗砂岩，硬度较小，老顶分类为Ⅱ，直接顶级别为1。六地质构造及水文地质情况该盘区右侧F断层为界，采区正常涌水量1岩浆侵入体。七瓦斯、煤尘和自然发火情况

/h，盘区内无褶皱、煤陷落柱、盘区瓦斯相对涌出量1与瓦斯突出危险。

3

/t，煤层自然发火期6个月，煤尘具有爆炸性，没有煤2综工作面“三机”配套系第二章三机配套综采工作面采煤机、刮板输送机及液压支架的“三机”配套是整套综采设备的核心。采煤机和刮板输送机的生产能力应满足工作面产量要求，采煤机和液压支架调高范围要适应煤层厚度及其变化范围，支架移架速度要跟得上采煤机的牵引速度，采煤机要依靠刮板输送机导向并在其上移动，刮板输送机依靠液压支架推移，液压支架又要靠输送机支承而移动，因此为了实现综采工作面最大生产能力和安全生产，采煤机、刮板输送机和液压支架之间在性能、结构、采煤空间要求以及“三机”相互联接的形式、强度和尺寸等方面，必须互相适应和匹配。一明确煤层赋存条件、生产条件及工作面产量要求综合机械化采煤是一个多工序、多环节的采煤过程，工作面采煤(放煤)、运煤及支护(包括端头及过渡支护)构成了综采最重要的几个环节因此这些环节上主要设备的能、质量、生产效率与使用寿命是决定综采能否达到高产高效的关键，所以应依据煤层赋存及矿井选用可靠的具有良好使用效果的综采成套设备。为此在设备配套选型前应了解下列资料和要求。煤层赋存条件：煤层厚(最大、最小和平)煤层倾(大、最小和平)开采深度(最大、最小和平均)；煤层硬度；煤层顶、底板的厚度、岩性及其分类；煤质和储量等。矿井地质及水文条件：地质构造复杂程度、断层、褶曲等；瓦斯含量；煤层自燃倾向性，煤尘爆炸危险程度；矿井尺寸及盘区划分、采面长度、采高、推进长度等；水文地质条件(水源及涌水量等)。矿井能力及对工作面产量要求矿井生产能力wt／a)矿井开采计划矿井通风、排水、供水、供电、运煤、辅助运输等方式和能力；对工作面产量要求t／a)及年工作日数；分析确定可能的工作面生产能力及采煤参数。二采煤工作面三机配套选型(一)分析围岩条件，提出对架型、支架参数和支架结构选择的要求液压支架选型涉及采面顶板分类，要根据综采工作面的矿压特性选定液压支架支护阻力，并要考虑煤层赋存条件对支架结构的要求。对于高产高效工作面液压支架的选型中，液压控制方式和系统的选择尤为关键，因为它决定着工作面推进速度，影响着工作面高产高效。综采工作面矿压特性随不同的采煤方法及顶板类、级而异，因而对支架选型有相应要求。(1)1、2类直接顶与I、Ⅱ级基本顶综采工作面的基本顶来压步距小而稳定，强度较小、顶板岩石压力小且分布均匀，直接顶特别是端面不稳定，受移架影响严重。因而要求支架初撑力高，控制端面顶板能力强，护顶能力强，挡矸、护帮装置全，能快速从邻架操作移架，及时支护。（2）3、4直接顶与Ⅲ、Ⅳ级基本顶综采工作面基本顶来压步距大、强度高，顶板3综工作面“三机”配套系岩石压力大而且分布不均，直接顶稳定。要求支架支撑能力大、抗水平推力强、切顶性能好，在冲击压力下支架安全阀流量大。（）倾斜分层下行垮落长壁综采工作面的基本顶来压对各分层越向下越缓和，顶板压力分层越向下越小而不均，下分层支架易压死、歪斜倾倒，顶板易破碎，下分层移架和所需时间对顶板稳定性的影响大于上分层。因此，要求上、下分层支架应有区别。对于上分层，由于顶板为实体岩石，要求支架工作阻力较大；由于底板煤体强度较弱，则要求支架底座比压分布较均匀、接触比压较小；由于上分层要为下分层铺网，故要求支架设置铺网和洒水装置。对于下分层，由于顶板为破碎岩石，故要求支架工作阻力较小，并且除最下一个分层底板为岩层实体外，其余各下分层均是煤层，因此也要求支架底座比压分布较均匀、接触比压较小。对于大采高采煤工作面，随着采高加大，上覆岩层动压频繁，矿压显现强烈，支架应具有足够的支护阻力；采高加大后，要有相应的防片帮、漏顶装置，尽力保持支架稳定性，为此提高支架刚度是十分重要的。综采放顶煤工作面仍有明显基本顶来压，有时还较强烈。因此，支架应有足够的工作阻力，按其煤层赋存条件应比普通综采工作面阻力提高一些为好。放顶煤支架尽量采用单铰点及四连杆机构，以提高其抗扭能力和稳定性。由于放顶煤综采面的支承压力分布扩大，它可能使顶煤预先断裂和移动，因此放顶煤支架必须装备可伸缩前梁或可旋转180°。的挑梁，及时支撑刚刚暴露的顶板；并采用带压移架、初撑力保持阀，以提高初撑力，减少顶煤早期下沉和断裂，尽力保持其稳定性，防止顶板下落。放顶煤综采面顶板压力受多种因素影响，分布不均，因此它将导致支架和采面围岩工作状态不良。为使放顶煤支架能可靠地工作，要求支架的结构件及其连接件都要有足够的强度和刚度。为了保证放煤效果良好，要求放煤机构尺寸尽可能大，具有放煤、松动煤和关闭灵活的机构。为了减少移架对顶煤破坏的影响，应保证快速移架，其推移机构必须排矸性能好、推移输送机拉架力大。放顶煤支架要有利于顶煤软化、降尘、防火，因此支架选型时要考虑注水、洒水、喷雾、注氮等要求。液压支架控制方式有手动、液压及电液控制系统，我国多用手动控制。为了实现综采工作面高产高效，加快推进，我国试验并推广了型液压支架手动快速移架系统。在铁法晓南煤矿试验，经测试实现单架降、移、升共用时间10．25S。兖州鲍店煤矿采用快速移架系统，并配置流量为200L／rain和315Lmin的大流量乳化液泵，于2000年综放工作面实现年产351．万t。开滦钱家营煤矿采用大流量系统并提高泵的流量至／min，加快了移架速度1999年3月创月产27万t的好成绩。神华某矿引进了电液控制系统的液压支架，电液控制液压支架采用了电磁或微电机控制的先导阀、先进可靠的压力和位移等传感器、灵活自由编程的微处理机以及多：芒线和位处理等现代新技术，因此，与传统的手动液压控制液压支架相比较，其性能上具有许多显著的优点。总之，高产高效工作面需要选用大流量快速移架系统，有条件时应选用电液控制系统。4综工作面“三机”配套系(二)按煤层条件及工作面生产能力初选采煤机1采高、下切深度和截深采煤机的采高H应与煤层厚度的化范围相适应。采煤机产品说明书中所说的“采高”往往是滚筒的工作高度，而不是真正的采高，考虑到底板上的浮煤和顶板下沉的影响，工作面的实际采高要减少，一般比煤层厚度小．1～0．3m。为保证采煤机正常工作，采煤机的采高应有较大的可调范围。下切深度是滚筒处于最低工作高度时，滚筒截割到工作面输送机中部槽底以下的深度，要求一定的下切深度以适应工作面调斜时割平底板，或采煤机割到输送机机头和机尾时能割掉过渡槽的三角煤。下切深度也叫卧底量，一般取～300mm截深影响采煤机的截割功率(深大功率)还影响采煤机与液压支架和输送机的配套尺寸。截深的选择主要考虑煤层压酥效应，当被截割的煤体处于压酥区内时，截割功率明显下降。越靠近煤壁，煤被压得越酥。一般压酥深度为煤层厚度的0．～1．0倍。脆性煤取大值，韧性煤取小值。当滚筒截深为煤层厚度的1／时，截煤阻力比未被压酥煤的截割阻力小33％～50％。为了充分利用煤层压酥效应，中厚煤层截深一般05m左右。近年来大功率电牵引采煤机的截深向增大方向发展，截深为0．左右的已相当多，部分截深已达．0m和．2m。加大截深的目的是为了提高生产效率，减少液压支架的移架次数。但加大截深必然造成工作面空顶距加大，因此必须提高移架速度和牵引速度，并做到及时支护。2煤层倾角当倾角大于12°。时或潮湿底板倾角为8°。时，采煤机应有防滑措施。采用无链牵引与制动闸的配合，可以停车制动。一旦制动闸失灵或故障，将出现采煤机高速下滑而造成人身或设备的重大事故。为此，在电牵引调速系统中应采用回馈制动。在直流电牵引中可四象限运行，能实现回馈制动，电动机超速发电回馈电网，电磁力变为制动力矩，使采煤机下滑变慢牵引采煤机能适应的工作面倾角较大3LS可达30°EDW450／1000I。可达45°。在交流电牵引调速系统，若采用电能消耗在电阻上的能耗制动，制动力较小，如牵引采煤机适应的倾角才l5°；若倾角更大需采用四象限运行方式，实现回馈制动。为此，需在变频器中再反并联一套有源逆变电路，或者采用交一交变频器，以便实现四象限运行。制动闸的制动力距一般为最大工作力矩的／3，能有效地控制下滑，制动也较平稳。3煤层地质构造煤层地质构造包括断层、顶底板岩性、火成岩侵入体在煤岩中的宽度、煤层中坚硬夹杂物(矸石和硫化铁等)、煤岩的磨蚀性、煤层的层理和节理、煤的脆性和韧性等。对采煤机选型影响较大的是断层，大功率采煤机能强行通过落差小于的砂页岩、页岩断层。采煤机的实际生产率比理论生产率低得多，特别是机器的可靠性对生产率的影响更为突出。采煤机的生产率主要取决于采煤机的牵引速度，生产率与牵引速度成正比。牵引速5综工作面“三机”配套系度的快慢受到很多方面因素的影响，如液压支架移架速度、输送机的生产率等，同时还受瓦斯涌出量和通风条件的制约。在实际选取采煤机时，应按工作面生产能力确定采煤机牵引速度、牵引力、装机功率和滚简直径，初选采煤机。(三)根据工作面生产能力和采煤参数初选刮板输送机工作面刮板输送机生产能力的选择原则是保证采煤机采落的煤被全部运出，并留有一定备用能力。(四)“三机”配套选型应考虑的问题工作面“三机”的相互联系尺寸与空间位置配套关系，设备性能的协调性与适应性，各设备之间的生产能力配套是“三机”配套的重点问题，其中核心设备是液压支架。从具体配套程序来看，首先是将上述依条件及生产能力初步确定的采煤机和

刮板输送机的机型进行配套，而后再据此配套横、纵断面与支架配套。1确定“三机”配套最低支架结构高度依采高要求确定“三机”配套的最低支架结构高度H为H式中A——采煤机机身高度、输送机高度和采煤机底托架高度之和，，其中采煤机底托架高度应保证机身下部空间大于过煤高度E一般E取250～300mm；C——采煤机机身上部空间高度，mm，不仅要考虑便于采煤机司机观察和操作，而且要考虑顶板下沉后不影响采煤机顺利通过；t——支架顶梁厚度，mm。2确定采煤机自开切口的“三机”纵向配套尺寸依采煤参数及巷道尺寸和采煤工艺要求，确定采煤机自开切口的“三机”纵向配套尺寸。目前综采高产高效工作面刮板输送机一般采用交叉侧卸式布置，为了采煤机能够自开切口，必须使输送机的机头、机尾延伸至平巷中，割煤滚筒在长摇臂的支撑下，可以实现自开缺口三机”尺寸要匹配，保证不丢底煤，且能割透上下煤壁，上下平巷顶底板符合设计要求，保证“三机”运行推移正常。3工作面断面应满足通风安全要求在采煤机行走机构与刮板输送机的承载和导向机构在结构尺寸上做到密切配合的前提下，由工作面各种设备确定的工作面断面应满足通风安全的要求特别是在高瓦斯煤矿和煤尘大的放顶煤综采工作面中更应满足通风安全的要求。4校核工作面“三机”性能的配套在“三机”横纵断面配套尺寸关系确定后，要校核工作面“三机”性能的配套。综采工作面“三机”性能的配套主要指各设备性能之间的互相匹配问题，在满足生产能力的前提下，要充分发挥各设备的性能，不使设备处于超负载状态或低效率运转。采煤机与液压支架经常发生配套问题。例如，兖州东滩煤矿通过采用大流量快速移架系统及采用间隔移架法改变了移架推输送机速度慢的现象，同时充分发挥了AM500采煤机的截割能力，将采煤机的平均牵引速度提高到．5m／rain上，最大限度地解决了采煤机牵引速度慢于放煤速度的矛盾，使每个生产循环有效地控制在以内，显著提高。600综工作面“三机”配套系第三章采煤机的择机械化采煤工作面的生产能力主要取决于采煤机的落煤能力。因此，根据不同的煤层条件，正确选用采煤机械，对提高工作面产量、节约能耗及安全生产是十分重要的。一对采煤机械的基本要求采煤机选型时应尽量满足以下基本要求：1功能方面的要求采煤机械主要完成此工作面落煤和装煤这两道工序。因此，采煤机械的工作机构必须具有足够的落煤和装煤能力、采高能调节、能量消耗少、采落下的煤块度大、截煤过程中的产生的煤尘少，能自开缺口等等。2适应性能方面的要求采煤机械必须适应给定的煤层厚度、硬度、煤层倾角、围岩条件等要求。3性能方面的要求采煤机械的性能应满足工作面设计的要求。如采煤机械的生产率必须满足工作面产量要求并具有足够的牵引力和牵引速度截割速度应满足煤的块度和降低煤尘含量的要求；截深应满足控顶距及支架移动步距的要求等。4安全及劳动保护方面的要求采煤机械要有可靠的喷雾降尘装置和完善的安全保护装置。如电动机恒功率自动调速、液压自动调速、高低压保护、回零保护、油温保护、冷却水保护等装置；电气设备必须防爆；当煤层倾角较大时，应有安全防滑措施等等。5经济性和可靠性的要求采煤机械是机械化采煤的关键设备，它的维护费用在吨煤成本中所占比例相当大，因此，采煤机必须有良好的可靠性和经济性，以保证安全、高效、经济的运行。综合上述的原则选用3MG200A型采煤机。此采煤机主要技术特征表如下表所示。3MG200A型采机主要术特征表技术特征

单位型号采高适应煤质硬度

3MG200A1.12-4

mkg/cm3

(或f)煤层倾角截深滚筒直径牵引方式

0-256301.6液压，双牵引，无链7

()mmm电动机

牵引力牵引速度链条规格滚筒中心距机面高度卧底量型号功率台数电压

综工作面“三机”配套系550-3250-7.7-12.8齿销9061305134DMB-300S45011140

KNm/minmmmmmmKw台V耗水量水喷雾灭尘方式控顶距最大不可拆卸件尺寸总重设计单位制造厂

内喷雾17502600×1000×70036西安煤矿机械厂

mm/tmmt8综工作面“三机”配套系第四章板输机的选刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续输送机械。它的牵引机构是刮板链，承载装置是溜槽。在综采工作面，为了与采煤机、液压支架配合使用，在溜槽的采空区侧设有挡煤板及挡煤底座。导向管（链牵引采煤机用齿条、销轨或埋链（无链牵引采煤机用刮板输送机在综采工作面中起着承载、运煤和采煤机导向以及液压支架推移、支撑等作用。是整套综采设备的“中坚其性能、可靠程度和寿命是综采工作面正常生产和取得良好技术经济效果的重要保证。工作面输送机选型原则刮板输送机输送能力应大于采煤机的最大生产能力，一般取倍。要根据刮板链的负荷情况，质较硬块度较大时优先选用双边链，煤质较软时可选用单链或双中链。输送机中溜槽的结构，一般应选用开底式，封底式一般用于煤层底板较松软的煤层条件。中部槽宽度尺寸尽可能选用通用尺寸，并应考虑能与采煤机底托架和行走机构尺寸想匹配；中部槽的长度与支架的宽度相匹配，中部槽要与液压支架的推移千斤顶连接装置间距结构相匹配，并能沿垂直和水平方向弯曲，尤其是液压支架的中心距不等于中心槽的长度时应更要注意。在传动装置布置方式、电动机台数和铺设长度方面，通常采用多电机驱动，一般为2-4。应优先选用双电机双机头驱动方式。为了便于采煤机工作，尽量将传动装置布置在采空区一侧。为了配合滚筒采煤机自开切口，应优先选用短机头架和机尾架，中板升角不宜过大以减少通过压链块的能量消耗。为了配合采煤机有链牵引的需要，在机头和机尾部应附设采煤机牵引链的张紧装置及其固定装置。而与总链牵引的采煤机配套时应附设结构型式相应的齿轮和销轨与采煤机的行走轮齿相啮合。为了防止重型刮板输送机下滑，应在机头、机尾安装防滑锚固装置。当工作面倾斜角较大时，选用工作面输送机防滑装置。刮板输送机中部槽两侧应附设采煤机滑靴或行走滚轮跑道，为防止采煤机掉道，还应设有导向装置。为了配合采煤机双向复杂采煤的需要，应在输送机靠煤壁一侧附设铲煤板，以清理机道的浮煤。为配合采煤机行走时能自动铺设拖移电缆和水管，应在输送机靠采空区一侧附设电缆槽。综合上述的原则选用SGB-630/180型刮板输送机刮板输送机主要技术特征表如下表所示。9综工作面“三机”配套系SGB-630/180型刮板输送主要技特征表项目

单位电动机液力偶合器减速器刮板链中部槽

型号设计长度出厂长度输送量刮板链速链条型式型号功率电压等级转速型号每台数量型号每台数量传动比单重链规格破断拉力中心距刮板距离每米重量型式规格（长*宽高）

SGB-630/1801501504000.92中双联KBY550-1322×9011401475YL5602ZJS-13221:32.677179326*9285010092057封底或不封底1500×630×222

mmt/hm/skWVr/min台台kgmmkNmmmmkgmm规长挡板种型号mm高）机头

开关型号卸载方式最大尺（长*宽高单件重

DQZBH300/1140端卸3342*2240*9106308

mmkg10采煤机牵引方式紧链装置机器总重

综工作面“三机”配套系无链牵引闸盘9.4t11综工作面“三机”配套系第五章压支的选择正确选择支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，实现高产高效，是一个很重要的要素。液压支架选型原则液压支架的选型其根本目的是使综采设备适用矿井和工作面的条件投产后能做到高产，并为矿井的集中生产，优化管理和最佳经济效益提供条件，因此必须根据矿井的煤层，地质，技术和设备条件进行选择。液压支架架型的选型首先要适合于顶板条件。根据老顶的级别为Ⅱ级，直接顶级别为1级，定出所需架型为掩护式。煤层倾角主要影响支架的稳定性,倾角大时易发生倾倒、下滑等现象当煤层倾角大于10

0

-15

0

时,应设防滑和调架装置.因此此盘区倾角平均为

0

，故不用设防盗防滑装置。当煤层为软煤时支架最大采高一般≤2.5m中硬煤时支架最大采高一般≤m，硬煤时，支架最大采高＜5m。在同时允许选用几种支架时，应优先选用价格便宜的支架。特殊架型的选择可根据特殊架型中各节的适用条件进行选择。综合上述的原则选用ZY2200/09/20L型液压支架液压支架主要技术特征表如下表所示。项目

ZY2200/09/20L型压支架要技术特征单位支架整体性能立柱

标准型号高度中心距工作阻力初撑力支护强度对底板比压长宽重量工作压力型式缸柱

ZY2200/09/20L900-20001250220019800.5f=0.2H=1000mm）1.95.34×4.5031.4双伸缩200/190，160/130

mmmmKNKNKN/mMPamtMPamm

12行程工作阻力初撑力

综工作面“三机”配套系868+88222001980

mmKNKN推移千斤顶侧推千斤顶护帮千斤顶前梁千斤顶

型式缸柱行程推移输送机力拉架力型式缸柱行程工作阻力拉力型式缸柱行程推力拉力型式缸柱行程初撑力工作阻力制造厂

框架125/85800207286双作用单伸缩63/4018010065双作用单伸缩90/7039018595双作用单伸缩160/95160527北京煤机厂

mmmmKNKNmmmmKNKNmmmmKNKNmmmmKNKN13综工作面“三机”配套系第六章定“机”综能力工作面生产能力取决于采煤机落煤能力，而刮板输送机、液压支架及转载机、可伸缩带式输送机等设备能力都要大于采煤机的生产能力。一确定工作面所需要的生产能力工作面小时生产能力Q=K*Q/(A-B)*C*D=1.2×3600/(2.5-0.5)×8×90%=300t/h1B式中Q—1Q—BK—————

工作面需要的生产能力，t/h;日生产能力，日;生产不均衡系数，K=1.1-1.25；日工作班数，2.5；每日检修班数，0.5；每班工作时间，8h;时间利用系数，90%。二核算采煤机可实现的生产能力Q=60*V*H*B*r=60×7×1.1×0.63×21式中Q—2V—1H—B—r—

采煤机可实现的生产能力，t/h;牵引速度,7m/min;平均采高，1.1m；截深，0.63m;煤的容重，1.33t/3。三核算刮板输送机可实现的生产能力Q=3600*F**V=3600×0.4×0.7×0.85×0.92=788t/h32

式中Q—3F—

输送机可实现的生产能力，t/h;货载断面积，2—装满系数=0.65-0.9；γ

—货载的散集容重γ=0.85-1.0t/m

3

；V—刮板输送机链速，0.92m/s.2四核算工作面“三机”的生产能力因Q>>,所以工作面的“三机”配合能满足工作面的生产要求。32114综工作面“三机”配套系第七章套特一性能配套的要求工作面“三机”性能配套，主要解决采、支、运三种设备性能间的相互配合，避免运转时的相互制约问题以充分发挥设备性能的效用最大程度地满足综采生产能力的求。为此，需要通过逐一对照液压支架、采煤机和刮板输送机各自的功能和性能进行研究、调整和局部改进，使它们之间的性能能够完全匹配和相适应。二性能配套上应注意的问题采煤机自开切口的摇臂长度与刮板输送机机头、机尾的长度相适应。采煤机卧底深度要求与刮板输送机机头、机尾高度相适应。采煤机底托架的型式规格参数与刮板输送机的中部槽及其铲煤板挡煤板的导向方式与其强度相适应。采煤机的牵引机构、行走机构与刮板输送机间的联系和啮合方式及其强度相适应。5液压支架的底座和推移装置与输送机的机头、机尾和中部槽的连接及其运用方式（如立即支护还是滞后支护们间的连接位置设置以及性能强度相适应。液压支架的移架速度与采煤机的割煤速度相适应。刮板输送机、液压支架的防滑性能与煤层倾角大小相适应。刮板输送机与转载机的连接应满足相互间移动和转动的要求。采煤机的才高与液压支架的高度相适应。采煤机的截深与液压支架的步距相匹配。15综工作面“三机”配套系第八章作面三机”几何寸配套采煤机、刮板输送机和液压支架之间的配套尺寸关系如图所示。从安全角度出发支架前柱到煤壁的无立柱空间宽度F应愈小愈好它的尺寸组成如下式：F=B+e+G+b+X=630+150+980+875=2635mm式中B—

截深，即采煤机滚筒的宽度；—煤壁与铲煤板之间的空隙距离了防止采煤机在输送机弯曲段