煤矿综放工作面主要设备选型配套研究报告

根据xx集团公司2005年11月4日会议精神，确定xx煤矿二煤以后的开采工艺采用综采放顶煤工艺；为此xx煤矿根据现有工作面布置情况和所属井田内二号煤层赋存条件及集团公司11月4日会议精神，拟定二煤后续的工作面布置按照综放开采工艺布置，现就xx煤矿拟设综放工作面地质条件及相邻磁窑堡二矿综放工作面情况及其综放设备使用情况做如下分析，并初步确定xx煤矿综放设备的型式。

一、xx煤矿拟设综放工作面情况：

xx煤矿初步确定的综采放顶煤工作面位于xx井田11采区+1100～+1142m水平之间的110203及110204工作面，开采二号煤层，110203工作面位于14勘探线以南14米至17勘探线以南102米之间；110204工作面位于56勘探线以南318米至17勘探线以北98m之间。110203工作面位于首采工作面110201的倾斜方向下部，与110201工作面之间保留有30m的煤柱。110204工作面位于拟安装引进设备的110202工作面的倾斜方向下部，与110202工作面之间保留有30m的煤柱。工作面开采范围的地表为沙丘覆盖的自然地表，煤层埋藏深度221.6～263.6m。该两个工作面切眼长度均为250米左右，走向长度约为2400米。

xx煤矿范围内二号煤层为稳定的厚煤层，黑色，块状，半暗型煤，结构单一。110203工作面煤厚：7.2（1626#孔）-6.44m（1424#孔），平均7.0m。110204工作面煤厚：7.74（1913#孔）-6.7m（5425#孔），平均7.18m。二煤伪顶为碳质页岩（平均厚0.3m），直接顶岩性由北向南由细砂岩变成粉砂岩，老顶岩性由北向南由粗砂岩变成细砂岩。煤的硬度ｆ＝1.6～1.9，容重1.31t/m³。 根据勘探资料和已施工的巷道资料表明，本区段地质构造简单，总体为一单斜构造，但还发育有多个次级褶皱。受次级褶皱的影响，煤岩层走向变化较大，走向 210º变化到270º，倾向120º~180º，倾角9º-12º，平均11º。由于煤层走向变化较大，巷道施工过程中常有上下坡变化。二层煤老顶砂岩水及一层煤顶板直罗组砂岩水会通过节理、裂隙以淋、滴水方式涌入掘进巷道内，在巷道的低洼处汇集。掘进期间涌水量约在1-3m³/h左右。

二、磁窑堡二矿综采放顶煤情况：

磁窑堡二矿在2003年12月投产的综放试验工作面是灵武矿区第一个综采放顶煤工作面，该工作面位于xx井田北翼+1170～+1150m水平之间，开采二号煤层，北以13勘探线矿井保护煤柱为界，南以井筒保护煤柱线为界。工作面开采范围的地表为沙丘覆盖的自然地表，煤层埋藏深度100～150m。该矿二号煤层平均厚为10.04m，底部有0.50m的夹矸，夹矸以上煤厚平均8.54m，煤的硬度ｆ＝1.6～1.9，容重1.31t/m³。老顶厚度3.81m。直接顶厚度0.98m。伪顶厚度0.05～0.25m。直接底厚度0.72m。老底厚度2.35m。磁窑堡二矿综放试验工作面在开采过程中，局部有滴水～淋水现象，该区域正常涌水量为30～60m³/h。在工作面开采范围内有一斜交正断层F6，对工作面正常回采有较大影响。

该工作面支架选型时顶板的压力强度按8倍采高的上覆岩层的重量近似计算，工作面采用ZFS5800/18/32型液压支架管理顶板，其额定支护强度为0.73～0.76MPa，该套支架自2003年12月13日起在磁二矿井下使用，2004年2月份后支架较大面积出现问题，此时工作面平均推进110.25m。问题主要表现在如下九个方面：（1）底座开裂：表现为支架底座在连杆支座前沿处上封板焊缝开裂，少数底座主筋开裂。（2）立柱压坏：表现形式为立柱中缸缸口处被加长段连接卡环压堆破坏。压堆破坏是在顶板压力作用下，支架安全阀提前开启，工作阻力低。（3）支架顶梁开裂。（4）四连杆销轴剪断。（5）伸缩梁梁角开焊。（6）抬底千斤顶耳座损坏。（7）护帮板铰接座损坏。（8）四连杆销轴限位块开焊、销轴轴头限位板掰断、限位挡销断。（9）安全阀漏液和液控单向阀锁不住。

该套支架出现以上问题后，经组织对该工作面矿压进行测定和观察分析发现其平均初撑力为2603KN,最大平均初撑力为3951KN，分别为设计初撑力的56.5%和81.5%；平均工作阻力为3023KN，占其额定工作阻力(5800KN)的50.5%；最大工作阻力为6810KN，最大工作阻力平均值为5659KN，分别为额定工作阻力的117.4%和97.7%。上述实测数据表明，实验工作面的大部分综放支架的实际工作阻力偏低。在2004年磁窑堡二矿在第二套综放（综采）支架选型时，充分考虑以上因素后，将支架工作阻力提高至6800KN,所选架型为ZFS6800/18/35型液压支架，该套支架在2004年10月安装在该矿第二个综放工作面C122综放工作面使用该工作面收尾，支架基本性能稳定，全部克服了第一套支架所存在的问题。

三、xx煤矿现有综采设备情况：

xx煤矿现有配套综采支架两套，均为大采高支架，其中110201综采工作面所用支架为平顶山煤机厂生产的ZZ6300/21/42型大采高综采支架 ，从该套支架在110201工作面使用两个多月的情况看，性能基本稳定，但在周期来压时个别支架安全阀有开启现象；另外一套设备为全进口设备，支架型号为2 – Leg Shield /2柱掩护式支架，工作阻力为7608 kN，该套设备准备在110202综采工作面安装。

四、xx煤矿综放设备的初步选型：

根据以上比较，分析认为xx煤矿与相邻的磁窑堡二矿所采煤层均属于xx井田内的二层煤，井田范围相接，地质条件相近，煤种相同，只是xx煤矿范围内的二煤厚度较磁窑堡二矿薄，埋深大。按照磁窑堡二矿综放试验工作面及该矿C122综放工作面液压支架使用情况和xx煤矿现有110201综采工作面的大采高配套设备情况，本着主要设备配置统一、提高备品备件的互换性，另外考虑在综放开采时，尽可能提高煤炭回收率的原则；结合xx煤矿二层煤赋存厚度等条件，一次采放全高。初步确定将xx煤矿综采放顶煤开采工艺确定为采3米放4米，这样正常情况下可使煤炭回收率达到75％以上；另外，经调研目前郑州煤机集团公司和北京煤矿机械厂均有即兼顾大采高并可实现低位放顶煤的支架设计方案，为此初步提出xx煤矿综放工作面主要设备按以下参数进行配置：

一：液压支架：

（一）基本支架：

1）：架　　型：支撑掩护式，液压支架既能满足大采高分层铺网、单一煤层开采，又能满足放顶煤开采工艺。采煤机截深为800MM。

2）：工作阻力：7800KN

3）：高 度：1.8—3.5米

４）数　　量：170架

（二）：　过渡支架：

1)：工作阻力：8000KN，

2)：高　　度：1.9-3.6米

3）：数　　量：６架

（三）：端头支架：

１）：选用二架一组型式

2)：工作阻力：１5０００KN，

3)：高　　度：1.9-3.6米

4)：数　　量：一组

二：采煤机：

（一）：技术参数

１）：型　　号：MG-450/1020—QWD

２）：数　　量：一台

３）：控制形式：:四象限控制，交流电牵引。

４）：过煤高度：不小于700毫米

５）：截 　深：800毫米

６）：卧　底量：大于400毫米

７）：滚筒直径：2240毫米，要求采用镐形截齿．

８）：煤层倾角：8～35度．

９）：牵引　力：700ＫＮ，

１０）：牵引速度：0-----12.26米/分

１１）：电压等级：3300Ｖ

三：工作面前、后刮板机：

（一）：技术参数

１）：型　　号：SGZ960/1050

２）：运　　量：１8００吨/小时

３）：调节方式：液压伸缩机尾

４）：长　　度：260米

5）：卸载方式：端卸

6）：紧链方式：液压紧链

（二）：配双速电机及电器控制设备（生产厂由矿方提供确保配置可靠产品）

（三）：数量：二台套

（四）：电压等级；3300Ｖ

四：桥式顺槽转载机，破碎机：

（一）桥式顺槽转载机：

１）：型　　号：SZZ1000/400

２)：输送　量：:2200吨/小时

３)：爬坡角度：６----１５度

４）：长 度：40米

５）：紧链装置：液压紧链，伸缩机头链条微调．

６）：数　　量：一台

６）：配双速电机

（二）：破碎机：

１）：型　　号：PLM2500

２）：破碎能力：２5００吨/小时

３）：最大入口断面：１０００*１０００毫米

４）：出口粒度：５００毫米以下

５）：数　　量：一台

（三）：电压等级：3300V

五：顺槽胶带输送机：

（一）：技术参数

１）：驱动方式：电机配调速型液力偶合器驱动

２）：运　　量：1500～18００吨/小时

３）：长　　度： 2500 米

４）：倾　　角：０～１５度

５）：储带长度：１５０米

６）：卷带长度：１００米

７）：转载机搭接长度；２１米

８）：带自移机尾装置

（二）：配电器控制设备，带25米电器平台，平台过煤空间不小于8００毫米．

（三）：数 量：一台套

（四）：电压等级：3300Ｖ

六：综放工作面其他配套设备，待工作面设备最终定型后，再另行优化设计上报技术参数及具体数量。