安全高效開采

1、高產(chǎn)高效礦井開采技術(shù)2 安全高效采煤技術(shù)2.1 概述 2.2 厚煤層安全高效綜采放頂煤開采技術(shù)2.1 概述 我國同世界主要采煤國家一樣，井工礦井安全高效主要技術(shù)措施是長壁工作面綜合機(jī)械化開采，我國機(jī)械化開采主要方法發(fā)展現(xiàn)狀如下: 緩傾斜單一長壁及分層長壁綜采技術(shù)己經(jīng)成熟; 緩傾斜厚煤層一次采全高綜采達(dá)到國際先進(jìn)水平; 緩傾斜厚煤層綜放開采技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。 薄煤層通過引進(jìn)國外先進(jìn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)全自動化開采。 大傾角煤層普通綜采及綜放開采在國內(nèi)普遍推廣。2.1.1 實(shí)現(xiàn)安全高效的主要采煤方法 目前我國井工開采礦并實(shí)現(xiàn)安全高效的主要采煤方法有:綜放開采、大采高綜采、單一長壁綜采及旺格維利采煤法。 由

2、于連續(xù)采煤機(jī)成套裝備國內(nèi)尚不能生產(chǎn)，適用條件有限，且采區(qū)采出率較低，因此旺格維利采煤法僅在我國少數(shù)礦區(qū)使用，我國實(shí)現(xiàn)安全高效的采煤方法主要為長壁開采方法。 (1) 厚及特厚綜放開采 自20世紀(jì)90年代起綜放開采得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了潞安、兗州、陽泉等以綜放開采為主的大型安全高效礦區(qū)。目前綜放隊(duì)最高年產(chǎn)量已超過7.OMt，根據(jù)有關(guān)學(xué)者研究，綜放開采在條件滿足的情況下具有年產(chǎn)10.OMt的能力。綜放開采己經(jīng)成為厚煤層礦區(qū)實(shí)現(xiàn)安全高效的主要途徑。 (2) 厚煤層大采高綜采 我國從1978年，從德國引進(jìn)了G320-20/37型、G320-23/45型等型號的大采高液壓支架及相應(yīng)的采煤運(yùn)輸設(shè)備，與此同時(shí)

3、我國也開始研制大采高液壓支架和采煤機(jī)。目前，我國部分生產(chǎn)礦井己經(jīng)采用大采高綜采進(jìn)行厚煤層的開采，并取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。2005年度，神華集團(tuán)神東煤炭分公司哈拉溝煤礦綜采隊(duì)年產(chǎn)量1064萬噸、上灣煤礦綜采隊(duì)年產(chǎn)量1048萬噸、連塔煤礦綜采一隊(duì)年產(chǎn)量1000萬噸。(3) 中厚煤層單一長壁綜采 普通綜采由于近年來大功率重型采礦設(shè)備(大功率電牽引采煤機(jī)、大功率大運(yùn)量長距離刮板輸送機(jī)及膠帶輸送機(jī)、高強(qiáng)度電液控制支架)、錨桿支護(hù)技術(shù)及無軌膠輪車等新型輔助運(yùn)輸技術(shù)的不斷發(fā)展，工作面可靠性得到明顯提高，鐵法曉南礦綜采隊(duì)煤層采高小于3.5m年產(chǎn)達(dá)2.233Mt，效率為127.59t/工。 (4) 薄煤層全自動

4、化開采 我國薄煤層開采主要采用長壁采煤法，2001年鐵法小青礦通過引進(jìn)德國DBT公司刨煤機(jī)、工作面輸送機(jī)及計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，在1.7米煤層厚度條件下，平均月產(chǎn)達(dá)到20.9萬噸、最高日產(chǎn)達(dá)到9188噸（配采、無人工作面）。鐵法小青礦全自動化刨煤機(jī)開采技術(shù)的成功，為我國薄煤層實(shí)現(xiàn)全自動化開采提供了新的途徑。 山西大同煤礦集團(tuán)公司晉華官礦綜采三隊(duì)采用全套國產(chǎn)綜采設(shè)備(MG2O0型滾筒采煤機(jī)在薄煤層1.3米條件下，全年生產(chǎn)原煤104.24萬噸、平均月產(chǎn)9.95萬噸、最高月產(chǎn)13.45萬噸、最高日產(chǎn)7166噸。 (5) 大傾角煤層綜放開采 甘肅華亭煤電股份公司硯北煤礦開采大傾角煤層，綜采一隊(duì)、綜采二隊(duì)

5、分別在工作面傾角430、350條件下，采用綜采放頂煤工藝，分別生產(chǎn)原煤254.4萬噸、167.3萬噸。2.1.2 我國長壁工作面裝備現(xiàn)狀 國外綜采單產(chǎn)效率的提高主要是增大工作面尺寸與截深、快速推進(jìn)和擴(kuò)展適用范圍，特別是不斷更新采用機(jī)電一體化重型設(shè)備的結(jié)果。如采用大功率電牽引采煤機(jī)、大運(yùn)力輸送機(jī)、電液控制液壓支架、不停機(jī)自移轉(zhuǎn)載機(jī)和膠帶機(jī)、工作面設(shè)備高壓供電以及微機(jī)控制的通訊系統(tǒng)等。 目前國產(chǎn)的綜采工作面裝備已基本上滿足我國安全高效礦井建設(shè)的需要，但與世界先進(jìn)采礦設(shè)備制造國家相比仍存在差距。 (1) 采煤機(jī) 我國采煤機(jī)自20世紀(jì)70年代起步，20世紀(jì)80年代生產(chǎn)的液壓牽引采煤機(jī)已能滿足1.5m到

6、4.5m煤層開采的需要，改變了大量依靠進(jìn)口的狀態(tài)。20世紀(jì)90年代，我國自行開發(fā)的采煤機(jī)已實(shí)現(xiàn)了大功率液壓牽引采煤機(jī)的批量生產(chǎn)，并開發(fā)了高性能電牽引采煤機(jī)。表2-1為我國電牽引采煤機(jī)代表機(jī)型和主要參數(shù)。 我國采煤機(jī)目前已基本滿足中厚煤層綜采、大采高綜采及綜放開采實(shí)現(xiàn)安全高效的需要，但適于薄煤層安全高效開采需要的采煤機(jī)或刨煤機(jī)仍是空白。 (2) 工作面液壓支架 我國液壓支架ZY，QY系列為支架主要架型系列，開發(fā)了適用于I，類基本頂板中等穩(wěn)定和一般不穩(wěn)定頂板條件下的輕型支架系列。同時(shí)也開發(fā)了適用堅(jiān)硬頂板、大采高、薄煤層、大傾角等特殊條件下的支架。 近年來隨著放頂煤開采技術(shù)的發(fā)展，放頂煤支架設(shè)計(jì)已達(dá)

7、國際先進(jìn)水平。在支架液壓控制系統(tǒng)方面，我國以高壓大流量快速移架系統(tǒng)為特征，形成了系統(tǒng)及相關(guān)閥組合，達(dá)到了平均移架速度小于12s/架的水平。 先進(jìn)采煤國家安全高效工作面液壓支架一般均配有電液控制系統(tǒng)，移架速度可達(dá)68s/架。我國綜采工作面除一小部分迸口液壓支架配備電液控制系統(tǒng)外，絕大部分工作面尚未使用這種控制系統(tǒng)。天地瑪坷公司采用德國技術(shù)，目前已生產(chǎn)出PM31電液控制系統(tǒng)，并在國內(nèi)開始推廣應(yīng)用(3) 工作面刮板輸送機(jī) 20世紀(jì)80年代中期，我國刮板輸送機(jī)基本形成槽寬為730mm和764mm兩種系列的刮板輸送機(jī)。 1994年研制出日運(yùn)輸7000t的SG7880/800型整體鑄焊溜糟、交叉?zhèn)刃妒焦伟?/p>

8、輸送機(jī)。 九五期間研制出我國第1套具備可伸縮機(jī)尾調(diào) 鏈 裝 置 的 綜 放 工 作 面 配 套 輸 送 機(jī) ， 即5G7960/750型綜放前部輸送機(jī)和SGZ900/750型綜放后部輸送機(jī)及配套的轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)，滿足了兗礦集團(tuán)日產(chǎn)100001300Ot煤的生產(chǎn)需要。 十五期間研制了SGZIO00/1200型和SG71900/1400型長運(yùn)距、高可靠性工作面前、后部刮板輸送機(jī)。SGZl200/1400型長運(yùn)距、高可靠性工作面后部刮板輸送機(jī)是目前我國開發(fā)研制的功率最大、槽寬最寬、鋪設(shè)長度最長的緩傾斜放頂煤綜采工作面超重型刮板輸送機(jī)，并首次采用自動伸縮機(jī)尾、液壓馬達(dá)緊鏈裝置、調(diào)速型液力偶合器及緊湊鏈

9、等國外先進(jìn)技術(shù)，其主要指標(biāo)及可靠性達(dá)到了20世紀(jì)90年代中期國際先進(jìn)水平 2.1.3 安全高效采煤方法發(fā)展前景展望(1) 機(jī)電一體化、自動化和計(jì)算機(jī)智能化控制高新技術(shù) 應(yīng)用機(jī)電一體化、自動化和計(jì)算機(jī)智能化控制等高新技術(shù)，工作面生產(chǎn)能力達(dá)到日產(chǎn)萬t以上。 工作面主要設(shè)備包括： 新型電牽引多電機(jī)驅(qū)動采煤機(jī)，總功率達(dá)15002000kW，裝備了以微型電子計(jì)算機(jī)為核心的電控系統(tǒng)，采用先進(jìn)的信息處理技術(shù)和傳感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化； 液壓支架普遍采用了微機(jī)電液智能化控制技術(shù)，工作阻力達(dá)800010000kN,移架速度達(dá)68s/架以上； 工作面刮板輸送機(jī)普遍采用可控起動和工況監(jiān)測技術(shù)，輸送能力一般為200

10、03000t/h，順槽轉(zhuǎn)載機(jī)裝機(jī)具備自移功能； 順槽膠帶輸送機(jī)普遍采用液粘差速或變頻調(diào)速及多電機(jī)功率均衡驅(qū)動技術(shù)輸送能力達(dá)到20003500t/h，輸送距離達(dá)到20004000m。 新型裝備采用大功率傳動技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)及一系列先進(jìn)結(jié)構(gòu)，單機(jī)設(shè)備實(shí)現(xiàn)工況監(jiān)測、故障在線診斷與預(yù)報(bào)、自動運(yùn)行、信息儲存和對外信息傳輸?shù)裙δ埽?完成綜采工作面自動化生產(chǎn)控制技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測監(jiān)控技術(shù)研究開發(fā)，總體達(dá)到國際20世紀(jì)九十年代末期同類產(chǎn)品先進(jìn)技術(shù)水平。 (2) 提高中厚煤層長壁綜采工作面推進(jìn)度 根據(jù)當(dāng)前國際先進(jìn)采礦設(shè)備能力，中厚煤層在裝備大功率、高可靠性設(shè)備的基礎(chǔ)上，提高工作面產(chǎn)量的關(guān)鍵是加快支架移架速度，

11、提高工作面推進(jìn)度。借鑒國外經(jīng)驗(yàn)，采用電液控制液壓支架，工作面可實(shí)現(xiàn)跟機(jī)即時(shí)移架，提高工作面推進(jìn)速度，初步估算3m左右中厚煤層工作面產(chǎn)量可以實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)5.OMt以上。 對于中厚煤層綜采工作面，配備大功率、高可靠性采運(yùn)設(shè)備及高強(qiáng)電液控制液壓支架，加大工作面尺寸是我國中厚煤層綜采工作面進(jìn)一步提高產(chǎn)量的主要途徑。 (3) 大采高綜采推廣使用電液控制兩柱掩護(hù)式支架 提高大采高工作面設(shè)備可靠性，根據(jù)美國學(xué)者研究成果，兩柱掩護(hù)式支架更適于大采高綜采，是進(jìn)一步提高大采高工作面單產(chǎn)水平的主要方法。 國內(nèi)神東礦區(qū)大采高綜采實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在條件適宜煤層大采高綜采工作面年產(chǎn)可達(dá)81OMt。隨著大采高綜采技術(shù)與裝備水平的提高

12、，大采高綜采將成為3.56.0m厚煤層實(shí)現(xiàn)安全高效開采的重要途徑。 (4) 大采高綜放開采 綜放工作面的產(chǎn)量在理論上具有超過大采高綜采面的可能性。根據(jù)綜放開采實(shí)踐，限制綜放工作面提高推進(jìn)速度和產(chǎn)量的原因主要為工作面長度加大后，在頂煤厚度較大的情況下，工作面循環(huán)放頂煤時(shí)間長，嚴(yán)重制約工作面的推進(jìn)速度，限制了工作面產(chǎn)量的進(jìn)一步增大。 為進(jìn)一步提高綜放工作面產(chǎn)量，國內(nèi)有關(guān)學(xué)者提出采用大采高綜放開采的思路。大采高綜放開采，工作面采煤機(jī)割煤高度大于3.5m的綜放開采，結(jié)合了綜放工作面和大采高綜采兩種采煤方法優(yōu)點(diǎn)。 由于大采高綜放工作面割煤高度加大，放煤高度相應(yīng)減小，不僅可縮短放煤時(shí)間、提高工作面采出率，

13、而且為工作面配備大功率后部輸送機(jī)提供了空間，為工作面增加放煤口數(shù)量提供了保證。因此大采高綜放開采可以有效地縮短工作面循環(huán)時(shí)間，加快工作面推進(jìn)速度，是綜放開采實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步高產(chǎn)的重要途徑。根據(jù)當(dāng)前工作面設(shè)備能力分析，在適宜的條件下，采用大采高綜放開采可以在7m以上厚煤層工作面實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)10.OMt。 (5) 實(shí)現(xiàn)薄煤層工作面自動化開采 薄煤層安全高效采煤方法的發(fā)展方向主要是提高長壁工作面自動化程度。由于薄煤層工作面內(nèi)作業(yè)困難，所以應(yīng)提高薄煤層工作面采、支、運(yùn)工序的自動化程度，減少工作面內(nèi)的操作人員。 薄煤層工作面刨煤機(jī)落煤比采煤機(jī)落煤易于實(shí)現(xiàn)自動化，由計(jì)算機(jī)控制的定量割煤刨煤機(jī)與配有電液系統(tǒng)的液壓支架

14、配套，是實(shí)現(xiàn)薄煤層工作面自動化開采重要的發(fā)展方向之一，工作面年產(chǎn)量可達(dá)1.02.0Mt。2.2 厚煤層安全高效綜采放頂煤開采技術(shù) 2.2.1 概述1) 國外綜采放頂煤技術(shù)的發(fā)展演變過程 放頂煤采煤法由來已久，早在20世紀(jì)40年代末和50年代初，法國、前蘇聯(lián)等國就開始使用放頂煤技術(shù)。20世紀(jì)70年代，法國瑪雷爾公司研制出支撐掩護(hù)式放頂煤支架，英國道梯公司為前南斯拉夫維雷耶煤礦研制出掩護(hù)梁開天窗式雙輸送機(jī)放頂煤支架。匈牙利于70年代末研制出單輸送機(jī)開天窗式放頂煤支架。 通過數(shù)十年的實(shí)踐，放頂煤開采技術(shù)逐步改進(jìn)完善，已成為開采62Om特厚煤層有效方法之一。法國和前南斯拉夫開采特厚煤層效果顯著，采煤工

15、作面產(chǎn)量比傳統(tǒng)式開采法翻了一番，工效提高23倍，掘進(jìn)巷道和維護(hù)工程量減少50%以上。 2）影響國外綜采放頂煤技術(shù)發(fā)展的幾個(gè)因素 綜采放頂煤技術(shù)在國外經(jīng)過了數(shù)十年的試驗(yàn)和發(fā)展，尤其是在法國、前南斯拉夫和匈牙利等國取得了較好效果，但由于受各方面因素的影響，從20世紀(jì)80年代中期開始，其發(fā)展勢頭逐漸衰弱，工作面越來越少，目前僅有東歐極少數(shù)礦仍在使用。其主要原因有: 受客觀條件的限制，適合放頂煤開采的煤層少。 受嚴(yán)格的安全規(guī)程和放頂煤技術(shù)自身弱點(diǎn)的制約，回收率、瓦斯、粉塵、防火等問題均未得到徹底解決。例如美國規(guī)定粉塵標(biāo)準(zhǔn)為井下最高允許濃度2mg/m3(一個(gè)工作班內(nèi))，英國井下工作地點(diǎn)最高允許濃度為ll

16、mg/m3，德國為2mg/m3。就目前的技術(shù)水平言，綜采放頂煤很難達(dá)到這些安全規(guī)程要求的。 環(huán)境保護(hù)方面的要求。綜采放頂煤勢必導(dǎo)致地表嚴(yán)重塌陷，危及自然環(huán)境。西方國家非常重視這個(gè)問題，德國即便目前開采中厚煤層也仍進(jìn)行采空區(qū)充填。 傳統(tǒng)綜采的效益優(yōu)勢。西方主要產(chǎn)煤國家的中厚煤層一次采全高綜合機(jī)械化采煤技術(shù)已成熟，安全、效益極好。3）我國綜放技術(shù)的發(fā)展歷程 放頂煤開采技術(shù)在我國的發(fā)展進(jìn)程可大致分為以下3個(gè)階段: 第一階段為探索試驗(yàn)階段 (1982一1990年底)。我國從1982年開始研究引進(jìn)綜放開采技術(shù)，1984年6月在沈陽蒲河礦開始試驗(yàn)。1988年12月，陽泉礦務(wù)局一礦開始試驗(yàn)掩護(hù)梁開天窗綜采放

17、頂煤工藝，取得了工作面月產(chǎn)58524t、效率25.lt/工的好成績。1990年下半年，該礦8603工作面月產(chǎn)突破1/t萬t，比該礦分層綜采工作面產(chǎn)量和效率高1倍以上，工作面煤炭回收率超過80%。 第二階段是成熟階段 (1990一1995年)。它標(biāo)志著我國綜放開采技術(shù)走上了成熟的獨(dú)立發(fā)展道路，不僅超過了分層綜采的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，并且在裝備上特別是在放頂煤支架的研制上擺脫了完全靠引進(jìn)國外技術(shù)的模式，取得了創(chuàng)新性的進(jìn)展。199l年研制出新一代低位放頂煤支架，實(shí)現(xiàn)了綜放技術(shù)的重大突破，使綜放技術(shù)在全國許多礦區(qū)開始推廣使用。 第三階段從1995年到現(xiàn)在，是完善提高階段。這一階段綜放開采巨大的技術(shù)優(yōu)勢引起了

18、廣大煤礦企業(yè)的高度重視;對 三軟、兩硬、大傾角、高瓦斯、易燃、較薄厚煤層等難采煤層的放頂煤開采技術(shù)有了長足的發(fā)展，并形成了各自開采特色。兗州、潞安、陽泉等礦區(qū)的一批綜放工作面的生產(chǎn)指標(biāo)已超過國外，處于世界領(lǐng)先水平。4）我國綜采放頂煤技術(shù)取得的成就（1）實(shí)現(xiàn)了低投入、高產(chǎn)出的安全高效 綜放工作面能實(shí)現(xiàn)安全高效是帶有普遍性的規(guī)律，與同等條件下的綜采分層工作面相比，絕大多數(shù)綜放工作面的產(chǎn)量和效率都可提高13倍;而工作面直接成本可降低30%50%; 有利于減少工作面數(shù)量，減少和簡化生產(chǎn)環(huán)節(jié)，減少井上下輔助工人數(shù)，有利于礦井實(shí)現(xiàn)集中化生產(chǎn); 在實(shí)現(xiàn)安全高效的同時(shí)，降低了資源的浪費(fèi)和巷道掘進(jìn)率。（2）研制

19、成功了適應(yīng)綜采放頂煤的系列架型 在綜放開采技術(shù)發(fā)展的最初階段，我國的放頂煤支架架型繁多，大多是模仿產(chǎn)品。其中既有仿制東歐的高位放煤支架，也有仿制西歐的多種類型中位及低位放煤支架。由于這些類型的支架存在一些重要的缺陷，在我國都沒有得到發(fā)展。 潞安礦務(wù)局和鄭州煤機(jī)廠研制出的新一代低位放頂煤支架得到應(yīng)用，并取得很好的效果后，放頂煤支架架型才逐漸統(tǒng)一定型。以后又陸續(xù)研究出了幾種新的低位放煤支架架型，形成了我國放頂煤支架自己的、也是國內(nèi)外最好的支架系列。（3）提高了放頂煤回采率 根據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國放頂煤開采工作面的回采率平均達(dá)到81%83%，并呈現(xiàn)增長的趨勢;區(qū)段之間不留護(hù)巷煤柱，采區(qū)回采率可以達(dá)到75%以

20、上，符合國家要求。（4）建立了綜放的安全保障體系 隨著礦井生產(chǎn)集中化、大型化、系列化的實(shí)現(xiàn)，因煤炭自燃、煤礦粉塵及礦井瓦斯帶來的安全隱患尤為突出，做好礦井瓦斯、煤礦粉塵和自然發(fā)火的防治工作就尤為重要。我國在放頂煤開采的瓦斯、煤礦粉塵及自燃發(fā)火的防治方面取得了可喜的成果。（5）綜放開采的基礎(chǔ)理論研究工作取得很大成績 生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展帶動了技術(shù)研究和基礎(chǔ)理論研究工作的發(fā)展，最主要成果有放頂煤開采工藝、放頂煤工作面礦山壓力及巖層控制、頂煤運(yùn)移和頂煤破壞規(guī)律、頂煤和直接頂冒落后的散體煤巖運(yùn)動規(guī)律、頂煤可放性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)、放頂煤開采瓦斯運(yùn)移特點(diǎn)等。5）我國綜采放頂煤技術(shù)發(fā)展趨勢 通過優(yōu)化工藝參數(shù)，合理加大工作

21、面長度，提高裝備的自動化程度，使工作面單產(chǎn)水平繼續(xù)提高，將工作面的年產(chǎn)量提高到600800萬t。 為滿足礦井大規(guī)模集中化生產(chǎn)的需要，大功率、高性能的設(shè)備是必不可少的。進(jìn)行綜放工作面成套裝備與技術(shù)研究，大幅度提高技術(shù)與裝備的生產(chǎn)能力、可靠性和自動化程度。 提高設(shè)備可靠性和壽命，解決大型設(shè)備中一些主要元件體積大、重量大、性能差的問題。 建立健全安全管理體系，提高礦井防范事故的能力，在傳統(tǒng)長壁開采方法已有安全技術(shù)體系基礎(chǔ)上，根據(jù)放頂煤開采特點(diǎn)建立與之相應(yīng)的安全技術(shù)體系。2.2.2 兗州礦區(qū)厚煤層安全高效綜采放頂煤開采技術(shù)1) 兗州礦區(qū)綜采放頂煤技術(shù)的發(fā)展歷程（1）試驗(yàn)、推廣階段(19921994年)

22、 試驗(yàn)階段 (1992年712月)以綜放工藝成功、單產(chǎn)水平突破100萬t為標(biāo)志。1992年兗州礦區(qū)在興隆莊煤礦采用綜合機(jī)械化放頂煤新工藝，并將原鋪底網(wǎng)用ZZP5200-1.7/3.5型液壓支架改造成ZFS5200-1.7/3.5型放頂煤支架，于1992年6月在興隆莊煤礦5306工作面試運(yùn)轉(zhuǎn)、試生產(chǎn)?；夭陕蔬_(dá)到81%，平均月產(chǎn)99750t，回采工效達(dá)到32.803t/工，實(shí)現(xiàn)了安全、高產(chǎn)。 推廣階段 (19931994年)以大面積推廣應(yīng)用、更新部分設(shè)備和單產(chǎn)首次突破200萬t為標(biāo)志。通過對刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和順槽膠帶機(jī)等煤流運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行了更新，1994年有2個(gè)綜采隊(duì)年產(chǎn)量突破20O萬t。（2）完

23、善提高階段(19951998年) 該階段以工藝參數(shù)優(yōu)化、設(shè)備更新和單產(chǎn)水平達(dá)到300400萬t為標(biāo)志，初步形成了適合礦區(qū)開采特點(diǎn)的專用放頂煤裝備和工藝技術(shù)。在這期間使用了以ZFS5600為代表的新型專用放頂煤支架，刮板輸送機(jī)等煤流運(yùn)輸設(shè)備升級上檔。1998年礦區(qū)有4個(gè)綜采隊(duì)達(dá)到年產(chǎn)300萬正以上的水平。（3）創(chuàng)新發(fā)展階段(19992000年) 該階段以加大截深，優(yōu)化工藝，設(shè)備升級，提高單產(chǎn)為目標(biāo)，以成功推廣應(yīng)用九五攻關(guān)專用型放頂煤設(shè)備為標(biāo)志。同時(shí)，加大截割深度，優(yōu)化工藝參數(shù)。進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，各設(shè)備之間、環(huán)節(jié)之間達(dá)到配套協(xié)調(diào)與優(yōu)化，系統(tǒng)的綜合能力得到了充分發(fā)揮。東灘綜采隊(duì)創(chuàng)造了年產(chǎn)513萬t的最好

24、成績。 19802004年兗州礦區(qū)綜采綜放單產(chǎn)指標(biāo)變化曲線2) 兗州礦區(qū)先進(jìn)的綜采放頂煤技術(shù) 綜放開采推動了兗州礦區(qū)的整體技術(shù)進(jìn)步，使各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。 解決放頂煤液壓支架改造和設(shè)計(jì)選型問題; 研制成功低位端頭放頂煤支架; 研制配套成功年產(chǎn)300萬t以上無煤柱綜放開采技術(shù); 提高綜放工作面、采區(qū)回采率的技術(shù); 完善和發(fā)展了防滅火技術(shù)，滿足了綜放防滅火的要求; 攻克了假頂下硬煤層、無煤柱孤島工作面和含夾矸煤層綜放開采技術(shù)難題; 具有世界領(lǐng)先水平的采煤機(jī)負(fù)壓二次降塵裝置及極難注水煤層注水降塵技術(shù)。 兗州礦區(qū)綜采放頂煤核心技術(shù)進(jìn)一步得到發(fā)展，陸續(xù)實(shí)施： “緩傾斜特厚煤層高產(chǎn)高效開采成套技

25、術(shù)及裝備研究” “600萬t綜放工作面設(shè)備配套與技術(shù)研究” “高效集約化綜放開采技術(shù)及關(guān)鍵裝備”等項(xiàng)目。 這些項(xiàng)目以綜采放頂煤技術(shù)為龍頭，集機(jī)械制造、自動控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)，專家系統(tǒng)和人工智能于一體的綜合性應(yīng)用技術(shù)，具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性、實(shí)用性和安全性相統(tǒng)一的特點(diǎn)。 這些研究工作完成，將使綜放工作面年生產(chǎn)能力達(dá)到600100O萬t，回采工效達(dá)到80010OOt/工;工作面生產(chǎn)高度自動化，每班作業(yè)人員由目前20人降810人;實(shí)現(xiàn)綜放工作面設(shè)備自動化，大幅度提高工作面的自動化水平和勞動工效，并通過相關(guān)產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)技術(shù)與裝備的出口。2.2.3 工作面塊段參數(shù)研究2.2

26、.3.1 工作面長度 從工作面內(nèi)部條件來看，在一定范圍內(nèi)加長工作面長度能夠?qū)崿F(xiàn)工作面安全高效，達(dá)到減人增效、降低成本的目的。但當(dāng)工作面過長時(shí)易導(dǎo)致推進(jìn)度下降，反而不利于穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)；反之當(dāng)工作面布置較短時(shí)，又會致使巷道萬噸掘進(jìn)率提高，獲得的煤量少，帶來工作面生產(chǎn)能力達(dá)不到充分發(fā)揮的弊端。因而有必要對回采工作面長度進(jìn)行分析研究，以確定合理的工作面長度范圍。 根據(jù)對兗州礦區(qū)的1992年到2004年綜采綜放工作面的調(diào)研，影響工作面長度的因素主要有地質(zhì)、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)三方面的因素。 地質(zhì)因素是確定回采工作面長度的主要因素。它主要包括地質(zhì)構(gòu)造、煤層厚度、煤層傾角、圍巖性質(zhì)、瓦斯含量以及礦山壓力等。 技術(shù)因素的影

27、響主要包括回采工藝、裝備條件和管理水平。我國目前刮板輸送機(jī)的設(shè)計(jì)長度一般為150200m，最長能達(dá)到300m。在綜放工作面，當(dāng)頂煤厚度大于5m時(shí)，要求后部輸送機(jī)輸送能力大，其鋪設(shè)長度不應(yīng)超過設(shè)計(jì)長度。 工作面工效是工作面日產(chǎn)量與工作面工人數(shù)量的比值。工作面的工人數(shù)量可以分為兩大部分，與工作面長度無關(guān)的固定數(shù)量和與工作面長度有關(guān)的工人數(shù)量，因此，工作面長度的確定也對工效構(gòu)成影響。 綜放工作面長度對端頭頂煤損失率的影響是顯而易見的。從端頭架到中間架一般安設(shè)23架過渡架，過渡架目前基本不放煤或少放煤，因此每個(gè)工作面都有約5架左右的頂煤丟失。若使端頭損失率降至2以下，則工作面長度應(yīng)大于160m。并且，

28、工作面長度的增加，相應(yīng)減少了護(hù)巷煤柱的煤炭損失，提高了煤炭資源的采出率。在這些因素中地質(zhì)和技術(shù)因素對工作面長度起制約作用，經(jīng)濟(jì)因素是確定工作面合理長度的目標(biāo)。 根據(jù)兗州礦區(qū)各個(gè)礦井19992003年綜采工作面長度與推進(jìn)度的統(tǒng)計(jì)資料進(jìn)行分析，得到采煤機(jī)工作面推進(jìn)速度V(m/d)與工作面長度L(m)之間的回歸表達(dá)式為： 2-1 圖2-1為L-V關(guān)系變化曲線(一階導(dǎo)函數(shù)曲線)。隨著工作面長度的增加，工作面推進(jìn)度單調(diào)遞減：在180210m之間曲線陡直，210315m之間曲線較平緩?？梢哉J(rèn)為，220m左右是推進(jìn)度隨長度變化的分界點(diǎn)。放頂煤綜采普通綜采03.2517.16531.6465.14269. 1

29、49. 1LLeeV 圖2-1 工作面長度與推進(jìn)度關(guān)系 綜采工作面基于推進(jìn)度的日產(chǎn)量表達(dá)式為： Q=hLCV 2-2式中 Q綜采工作面日產(chǎn)量，td； h工作面煤層厚度，m； L工作面長度，m； 煤的容重，tm3； C 工作面采出率，。則基于工作面日推進(jìn)度的日產(chǎn)量計(jì)算公式為： 2-2放頂煤綜采普通綜采03.2517.16531.6465.14269. 149. 1LLeChLeChLQ 礦區(qū)內(nèi)普通綜采工作面平均采出率為93，放頂煤綜采工作面采出率為81，煤的容重在1.301.35t/m3之間，將數(shù)據(jù)代入上式，得到不同煤層厚度下工作面長度與日產(chǎn)量的關(guān)系曲線如圖2-2(注：圖中的日產(chǎn)量只能作為變化趨

30、勢來討論，不能作為工作面產(chǎn)量預(yù)測)。 從圖中可以看出，工作面日產(chǎn)量與工作面長度之間為非線性關(guān)系，并且存在極值點(diǎn)。在220m左右工作面長度對工作面推進(jìn)度的影響作用不同。當(dāng)工作面長度在170210m之間時(shí)，工作面產(chǎn)量隨著工作面長度的增加而減少；當(dāng)工作面長度210300m之間時(shí)，工作面產(chǎn)量隨著工作面長度的增加而增加。 160 180 200 220 240 260 280 300 320 340 圖2-2 放頂煤綜采工作面長度與日產(chǎn)量關(guān)系2.2.3.2 工作面推進(jìn)長度分析 工作面推進(jìn)長度的合理確定對于保證設(shè)備在較長時(shí)間內(nèi)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，減少搬家次數(shù)，合理集中生產(chǎn)具有十分重要的意義。 (1) 地質(zhì)影響因素

31、煤層的地質(zhì)構(gòu)造，如斷層、褶曲以及煤層傾角或厚度的急劇變化等地質(zhì)因素對推進(jìn)長度有重要影響。 煤層頂?shù)装鍘r石很破碎時(shí)，如果推進(jìn)長度很大，順槽巷道增加巷道的維護(hù)費(fèi)用。自然發(fā)火期短的煤層，要求其工作面回采期不宜過長。(2)技術(shù)因素 綜采工作面推進(jìn)長度的技術(shù)因素主要考慮膠帶輸送機(jī)的鋪設(shè)長度、可靠度以及其他工作面設(shè)備大修期限。我國生產(chǎn)的可伸縮帶式輸送機(jī)一般為8001000m，多段驅(qū)動的帶式輸送機(jī)的長度可以達(dá)到20003000m。 工作面設(shè)備的大修期以采煤機(jī)為最短，一般為一年，因此工作面推進(jìn)長度一般不超過2500m，但隨著設(shè)備可靠性的加大，大功率、快速推進(jìn)的實(shí)現(xiàn)，工作面推進(jìn)長度有加大的趨勢。 放頂煤綜采工作

32、面，初采時(shí)，因支承壓力小，頂煤不易冒落，或者冒落的塊度過大，不易放出，大多數(shù)工作面都有812m的頂煤被丟失在采空區(qū)。放頂煤綜采工作面的末采收尾要鋪設(shè)頂網(wǎng)，一般丟失12m的頂煤，因此初末采造成頂煤損失。初末采的損失率隨著工作面推進(jìn)長度的增加而減小。若使初末采頂煤的損失率降至1.0以下，工作面推進(jìn)長度一般在1500m以上。 工作面搬家時(shí)間隨工作面推進(jìn)長度的加大而增加，工作面推進(jìn)長度過長也會給供電、通風(fēng)和輔助運(yùn)輸造成困難。 綜合以上分析，合理的工作面推進(jìn)長度應(yīng)在15002500m之間，在不受地質(zhì)條件限制的情況下，一般不應(yīng)少于800m。2.2.4 安全高效綜放開采的設(shè)備配套 綜合機(jī)械化開采設(shè)備配套作為

33、實(shí)現(xiàn)普通綜合機(jī)械化開采和綜采放頂煤開采的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，是工作面達(dá)到安全高效和安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。隨著機(jī)械化設(shè)備機(jī)型的日益增多，國產(chǎn)和引進(jìn)設(shè)備交叉互配使用，設(shè)備間可形成多種匹配，只有選型合理、配套適當(dāng)?shù)某商自O(shè)備才能獲得良好的使用效果。要發(fā)揮工作面成套設(shè)備的最大生產(chǎn)潛力，就必須在性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作面空間尺寸以及相互連接的形式、強(qiáng)度和尺寸等方面互相匹配，只有這樣才能保證工作面發(fā)揮出最佳綜合性的整體技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。2.2.4.1 兗州礦區(qū)工作面設(shè)備發(fā)展回顧 兗州礦區(qū)采掘綜合機(jī)械化設(shè)備發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段從1985年到1991年，普通綜采提供創(chuàng)新、全面豐收階段；第二階段從1992年到1998年，

34、普通綜采更新?lián)Q代，綜放設(shè)備試驗(yàn)推廣階段；第三階段從1999年到2003年，提升技術(shù)檔次階段。 第一階段，對引進(jìn)的綜機(jī)設(shè)備從掌握使用到消化吸收，并對其不適合生產(chǎn)的部分進(jìn)行了改造。提高了液壓支架液壓系統(tǒng)的可靠性，采煤機(jī)開始由有鏈牽引向無鏈牽引轉(zhuǎn)變，提高了刮板輸送機(jī)連接件的強(qiáng)度，配套性能有了明顯改善。設(shè)備事故率大大降低，綜采最高單產(chǎn)達(dá)到120萬t。 第二階段，實(shí)現(xiàn)了綜機(jī)設(shè)備第一次更新?lián)Q代，完成了綜采放頂煤設(shè)備與工藝的調(diào)研、實(shí)驗(yàn)與推廣。20世紀(jì)90年代初期，通過3年時(shí)間地努力，完成了采煤機(jī)無鏈化，輸送機(jī)功率由264kw提高到500kw，設(shè)計(jì)過煤量達(dá)到150萬t。綜采單產(chǎn)創(chuàng)出315萬t的好成績，平均單產(chǎn)

35、達(dá)到200萬t以上。同時(shí)，1993年取得了綜放實(shí)驗(yàn)成功，進(jìn)而于1994年在礦區(qū)推廣。 第三階段，礦區(qū)從國外引進(jìn)了先進(jìn)的電牽引采煤機(jī)、大功率輸送機(jī)，在南屯煤礦初次使用綜采單產(chǎn)就創(chuàng)出350萬t年的好成績。放頂煤開采工藝由全面推廣到不斷改善并創(chuàng)出獨(dú)到的技術(shù)。 以國家“九五”重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目綜合機(jī)械化放頂煤開采成套技術(shù)與裝備為核心，發(fā)展到綜放設(shè)備第四代：液壓支架工作阻力達(dá)到6500kN，電牽引采煤機(jī)在礦區(qū)全面使用，刮板運(yùn)輸機(jī)裝機(jī)功率達(dá)到750kw，運(yùn)輸能力達(dá)到1200t/h，膠帶輸送機(jī)的運(yùn)量達(dá)到2000t/h，成套設(shè)備的生產(chǎn)能力可以達(dá)到年產(chǎn)400萬t以上。通過“十五”攻關(guān)項(xiàng)目的完成，礦區(qū)成套設(shè)備的生產(chǎn)

36、能力可以達(dá)到年產(chǎn)600萬t以上。 從1992年到2003年，礦區(qū)在生產(chǎn)實(shí)際中逐漸形成了79種綜放設(shè)備配套模式，剔除設(shè)備配套中的某個(gè)設(shè)備在礦區(qū)只使用過一次的設(shè)備模式，還有61種綜放設(shè)備配套模式。形成了“高可靠性低位放頂煤支架、電牽引采煤機(jī)、大功率大運(yùn)量刮板輸送機(jī)和強(qiáng)力膠帶輸送機(jī)”裝備系統(tǒng)優(yōu)化模式，取得了設(shè)備配套及單機(jī)設(shè)備性能的創(chuàng)新和突破，見表2-2。表2-2 兗州礦區(qū)綜采綜放機(jī)械化設(shè)備配套特點(diǎn) 第二階段 第三階段 階段時(shí)間 1992-1994 1995-1998 1999-2000 2001-2003 采煤機(jī) AM500（二牽引） EDW600L AM500（三牽引） MCLE600-DR102

37、102 MGTY400/900-3.3D MGTY400/930-3.3D SL300 液壓支架 ZZP5100/17/35 ZFS5200/17/35 ZY560K/17/35 FDT4*550K ZFP5400/17/32 ZFP5400/17/35 ZFP5600/17/32 ZFP5600/17/35 ZFS6200/18/35 ZFS6200/17/32 ZY6400/18/38 ZFS6800/18/35 前部刮板運(yùn)輸機(jī) SGB764/264 SGB764/400 SGB764/400S SGB764/500 SGZ830/500 SGZ800/630 SGZ830/630 SGZ

38、960/630 SGZ960/750 SGZ960/800 SGZ1000/750 SGZ960/1050 SGZ1000/1200 SGZ1000/1050 LAD1000/2525 后部刮板運(yùn)輸機(jī) SGZ764/320D SGZ764/400D SGZ830/500 SGZ764/630 SGZ830/630 SGZ960/750 SGZ960/630H SGZ900/1050 SGZ1200/1400 轉(zhuǎn)載機(jī) SZB764/132 SZZ764/160 SZZ830/200 SZZ830/250 SZZ960/250 SZZ1000/375 SZZ1000/400 SZZ1000/375

39、 SZZ1200/525 LAD1200/300 破碎機(jī) LPS1000 LPS2000 PCM110 LPS1800 PCM200 LPS3000 LPS2200 PLM2200 PLM3500 皮帶機(jī) DSP763/1000 SSJ1000/4160 SDJ150 DSP1080/1000 SSJ1200/2200 SSJ1000/2315 SSJ1200/3200 DSP1080/1000 SSJ1200/4200 SSJ1400/3400 LADYZ12004/3375 2.2.4.2 放頂煤液壓支架1）綜放液壓支架 工作面設(shè)備的重點(diǎn)是“三機(jī)”，其中液壓支架是核心。正確選用液壓支架，創(chuàng)

40、造一個(gè)安全和穩(wěn)定的工作空間，是實(shí)現(xiàn)工作面安全高效的前提條件。 礦區(qū)經(jīng)過二十多年的綜采綜放開采，使用綜采和綜放液壓支架共40種之多剔除使用次數(shù)不超過1次的設(shè)備，剩余20種液壓支架應(yīng)用較多，如表2-3所示。從表中可以看出，液壓支架的支護(hù)阻力從起初的5100kN提高到了近期的6800kN；液壓支架高度變化不大，保持在17003500mm范圍內(nèi)，最小高度為1300mm(ZY6200/13/28)，最大高度3800mm(ZY6400/18/38)。表2-3 兗州礦區(qū)液壓支架使用情況匯總序號 液壓支架 使用次數(shù) 開始使用年份 1 FDT4457 2 1995 2 FDT4550K 21 1992 3 ZF

41、P5400/17/32 13 1998 4 ZFP5400/17/35 4 1998 5 ZFP5600/17/32 4 1999 6 ZFS5100/17/32 5 1994 7 ZFS5100/17/35 7 1994 8 ZFS5200/17/32 3 1995 9 ZFS5200/17/35 13 1995 10 ZFS5400/17/32 6 1996 11 ZFS5400/17/35 6 1998 12 ZFS5600/17/32 5 1998 13 ZFS5600/17/35 3 1998 14 ZFS6200/18/35 23 2000 15 ZFS6800/18/35 2 2

42、002 16 ZY400 2 1998 17 ZY560K 13 1993 18 ZY6200/13/28 2 2003 19 ZY6400/18/38 3 2002 20 ZZ560K 7 1994 圖2-3為綜放液壓支架工作阻力與工作面平均生產(chǎn)能力的對應(yīng)關(guān)系，支護(hù)能力為6200kN的綜放配套設(shè)備適應(yīng)能力最強(qiáng)，工作面平均生產(chǎn)能力達(dá)到了27.5萬t/月： 支護(hù)能力為5400kN和6800kN的配套設(shè)備，其工作面平均生產(chǎn)能力也達(dá)到了20萬t/月以上；支護(hù)能力為5600kN的配套設(shè)備，其工作面平均生產(chǎn)能力也接近20萬t/月。 圖2-3 兗州礦區(qū)綜放配套設(shè)備支護(hù)能力與生產(chǎn)能力關(guān)系 綜合考慮液壓支架使

43、用次數(shù)、支架工作阻力適應(yīng)性和產(chǎn)量增長的需要，能夠較好適應(yīng)礦區(qū)各個(gè)礦井生產(chǎn)需要及煤層地質(zhì)條件的液壓支架優(yōu)選結(jié)果為：綜放液壓支架：ZFS5400/17/32(35)、ZFS5600/17/32(35)、ZFS6200/18/35、ZFS6800/18/35，其主要技術(shù)特征見表2-4。表2-4 綜放液壓支架技術(shù)特征技術(shù)特征 ZFS5400/17/32（35） ZFS5600/17/32（35） ZFS6200/18/35 ZFS6800/18/35 最小最大高度（m） 1.7-3.2（3.5） 1.7-3.2（3.5） 1.8-3.5 1.8-3.5 初撐力（KN） 5630-5274 5707 工

44、作阻力（KN） 5400 5600 6000-6250 6800 支護(hù)強(qiáng)度（MPa） 0.8 0.8 0.8-0.86 0.80-0.83 推溜力（KN） 212 223 223 223 拉架力（KN） 636 578 578 578 重量（t） 16.5 18.8 24.5 23 使用礦井 鮑店、 東灘、 南屯、興隆莊、濟(jì)二 鮑店、 東灘、 南屯、興隆莊、濟(jì)二 東灘、興隆莊、濟(jì)二、濟(jì)三 興隆莊 2）排頭放頂煤液壓支架排頭放頂煤支架的設(shè)計(jì)與工作面中間支架相比難度較大，其一是工作面兩端為輸送機(jī)的機(jī)頭和機(jī)尾，它們位置較高，要想把頂煤放在輸送機(jī)槽內(nèi)，要求支架后部空間特別大。其二是兩端頭為工作面與上、

45、下順槽的交叉口，空頂面積較大，頂板難以維護(hù)，要求支架的穩(wěn)定性好。 兗礦集團(tuán)公司結(jié)合自身實(shí)際情況，開發(fā)出后部過煤空間大、滿足機(jī)頭、機(jī)尾安裝，又具放煤的高可靠性放頂煤排頭液壓支架，其耐久試驗(yàn)由6000次提高到20000次。（1）排頭放頂煤支架的特點(diǎn) 工作面兩端部所需支護(hù)面積較大，要求支架具有較強(qiáng)的支護(hù)力和較高的可靠性，當(dāng)沿空掘巷時(shí)支架的支護(hù)能力更應(yīng)加強(qiáng)； 工作面兩端部設(shè)備多、體積大、空間緊張，要求加大前、后輸送機(jī)機(jī)頭(尾)安裝及工作空間； 放頂煤排頭支架工作時(shí)，一般尾梁處在較高位置(與水平線夾角較小)，垮落的頂煤作用在尾梁上，對支架形成了較大的附加外載，并增大了移架阻力，因此在確定支架工作阻力及移

46、架力時(shí)應(yīng)充分考慮尾梁附加外載的影響； 由于前、后輸送機(jī)機(jī)頭(尾)較重，受結(jié)構(gòu)限制支架頂梁較長，底座較短，造成底座前端的底板比壓較大，因此要求支架具有可靠的推移機(jī)構(gòu)及足夠的推移力； 通常放頂煤排頭支架處的工作順序?yàn)橄韧屏?、后移?即滯后支護(hù))。（2）架型確定 排頭放頂煤支架支護(hù)和管理輸送機(jī)機(jī)頭機(jī)尾區(qū)域頂板，冒落頂煤，隔離采空區(qū)，并能自動移置和推拉輸送機(jī)。它與工作面支架、采煤機(jī)、輸送機(jī)等設(shè)備配合使用，實(shí)現(xiàn)采煤綜合機(jī)械化。（3）排頭放頂煤支架的主要技術(shù)參數(shù) 在不配用端頭支架的放頂煤工作面，放頂煤排頭支架工作阻力應(yīng)高于工作面支架工作阻力。在配用端頭支架的綜采放頂煤工作面排頭支架工作阻力可與工作面支架工

47、作阻力相同。 由于輸送機(jī)過渡段設(shè)備升高，一般放頂煤排頭支架最大高度不小于工作面支架高度，也不大于端頭支架高度。放頂煤排頭支架最小高度的確定原則與工作面支架相同。 放頂煤排頭支架一般應(yīng)采用正推式推移機(jī)構(gòu)，移架力應(yīng)大于3倍的支架重量，推溜力應(yīng)大于1.5倍移架力。拉后溜力也應(yīng)大于中部架拉后溜力。（4）排頭放頂煤液壓支架架型及放煤機(jī)構(gòu) 依據(jù)支架穩(wěn)定機(jī)構(gòu)形式，可將排頭放頂煤液壓支架分為反四連桿式及單擺桿式2種。依據(jù)尾梁支撐形式，可將排頭放頂煤液壓支架分為懸伸尾梁式、兩級懸伸尾梁式、托梁式及輔助支撐式4種。依據(jù)支架放煤口及放煤機(jī)構(gòu)形式，可將排頭放頂煤液壓支架分為天窗式和插板式2種。組合后，使用較多的有以下

48、幾種架型： 反四連桿輔助支撐天窗式； 反四連桿托梁天窗式； 反四連桿懸伸尾梁插板式； 反四連桿兩級懸伸尾梁插板式； 單擺桿懸伸尾梁插板式。表2-5為幾種排頭放頂煤液壓支架的主要技術(shù)參數(shù)排頭放頂煤液壓支架見圖2-4。表2-5 典型排頭放頂煤液壓支架技術(shù)特征參數(shù) 型號 ZTF5400/19/32 ZTF6500/19/32 ZTF7000/19/32 高 度(mm) 19003200 19003200 19003200 寬 度(mm) 14281598 14901660 14901660 中心距(mm) 1500 1570 1660 初撐力(kN) 4985 6157 6157 工作阻力(kN)

49、5400 6577 7000 支護(hù)強(qiáng)度(MPa) 0.695 0.75 0.725 底板比壓(MPa) 1.699 2.05 2.86 適應(yīng)煤層傾角() 20 20 操作方式 重 量(t) 24 26 28 圖2-4 ZTF6500/19/32排頭放頂煤液壓支架 3）端頭支架 綜采工作面端頭是指工作面與回采巷道的交匯處，端頭區(qū)是采運(yùn)設(shè)備的交接點(diǎn)，設(shè)備布置密集，而且是行人、輸煤的咽喉，端頭管理和支護(hù)的好壞，是決定工作面能否正常運(yùn)轉(zhuǎn)、工作面安全程度的關(guān)鍵。 據(jù)不安全統(tǒng)計(jì)，在使用木支護(hù)、摩擦式金屬支柱或單體液壓支柱維護(hù)端頭時(shí)，因支護(hù)狀況不佳而在綜采工作面端頭出現(xiàn)的人身傷亡事故占綜采事故的53。因而，

50、改善綜采工作面端頭支護(hù)狀況，實(shí)現(xiàn)綜采工作面端頭作業(yè)的機(jī)械化自動化，是提高綜采工作面安全程度的重要途徑。 端頭支護(hù)狀態(tài)不佳，多臺設(shè)備得不到維護(hù)，多項(xiàng)工序不能正常進(jìn)行，那么提高工作面單產(chǎn)是不可能的。而且綜采工作面端頭作業(yè)勞動量相當(dāng)大，據(jù)有關(guān)資料介紹，德國的綜采工作面端頭勞動消耗占工作面用工總數(shù)的25，我國一些使用較好的局、礦端頭勞動消耗在30以上，個(gè)別達(dá)到40，因而，實(shí)現(xiàn)端頭作業(yè)的機(jī)械化，是減少工人笨重的體力勞動，降低事故率，提高工作面的推進(jìn)速度，實(shí)現(xiàn)安全高效的關(guān)鍵因素。 （1）端頭支架架型選擇端頭支架有三種類型：三架一組；二架一組(前、后架型式)；主架一組，付架一組。 這幾種架型在不同局礦均有使

51、用，使用效果均不理想，主要是端頭支架重量太重，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，移架不順利。結(jié)合興隆煤礦的地質(zhì)條件及端頭區(qū)的頂?shù)装寰S護(hù)情況，通過調(diào)研、對比分析和專家組多次討論分析、確定端頭支架架型為兩架一組，簡易式端頭。（2）工作原理 端頭支架布置在綜采工作面與工作面運(yùn)輸巷的交匯處，端頭支架與綜采工作面第一架過渡相鄰，轉(zhuǎn)載機(jī)布置在端頭支架中間，前、后運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭布置在端頭支架左架前部和后部頂梁下端。 端頭支架相鄰的第一架過渡當(dāng)采煤機(jī)割煤后，前移支架，再拉后部運(yùn)輸機(jī)到位，工序完成后，轉(zhuǎn)載機(jī)靠自移機(jī)構(gòu)和端頭支架前部二個(gè)推移油缸向前行走一個(gè)步距，然后操作端頭支架左架控制閥，降端頭左架前、中、后立柱使左架離頂，通過與轉(zhuǎn)載機(jī)聯(lián)接

52、的推移千斤頂使左支架前移一個(gè)步距。 行走過程中為了防止支架倒架及歪斜，在支架前、中、后頂梁及掩護(hù)梁上設(shè)有拉架千斤頂以便及時(shí)調(diào)整頂梁、掩護(hù)梁，支架行走一個(gè)步距后，同時(shí)升前、中、后立柱及時(shí)撐頂，完成左架動作后，操縱右架控制閥，降右架前、中、后立柱使右架離頂，通過右架前端推移千斤頂使右架前移一個(gè)步距，右架行走過程中，及時(shí)調(diào)整頂梁及掩護(hù)梁拉架千斤頂使頂梁不歪斜，底座偏離時(shí)通過調(diào)整三個(gè)底座側(cè)推千斤頂，使底座保持直線行走，右架到位后同時(shí)升前、中、后立柱使右架及時(shí)撐頂，完成一個(gè)循環(huán)。（3）端頭支架主要技術(shù)參數(shù)的選取 興隆莊煤礦4301綜放工作面，上順槽為膠帶運(yùn)輸順槽、巷道斷面規(guī)格為，巷道上凈寬4000mm，

53、下凈寬4600mm，凈高3000mm，均為錨網(wǎng)，錨索聯(lián)合支護(hù)。端頭支架工作阻力為9800KN，支護(hù)長度14000mm，前架高度為1.83.5m，后架高度為1.63.0m。端頭支架的主要技術(shù)參數(shù)如下：型號 ZT9800/16/30 型式 二架一組前架高度 1800-3500mm 后架高度 1600-3000 mm初撐力 7912KN 工作阻力 9800KN支架面積 17.7m2 支護(hù)強(qiáng)度 0.53MPa底板平均比 0.9MPa 泵站壓力 31.5MPa立柱數(shù)量 8根（4）端頭支架的特點(diǎn)： 該支架型式為：簡易式兩架一組的端頭支架。 端頭支架由兩組單獨(dú)支架組成，結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、移架方便。 兩組單獨(dú)

54、支架均有四連桿機(jī)構(gòu)，穩(wěn)定水平位移。 每架最前頂梁帶鉸接前梁，適應(yīng)前端頂板的變化。 兩架頂梁處設(shè)置四組拉架千斤頂，防止支架拉移時(shí)支架歪斜，起穩(wěn)定作用。 在其中一架底座上，設(shè)置調(diào)底千斤頂，以便調(diào)整底座。（5）端頭支架的組成端頭支架主要由金屬結(jié)構(gòu)件、執(zhí)行油缸和液壓控制元件三大部分組成，如圖2-5。 主要金屬結(jié)構(gòu)件有：左右前梁、左右前頂梁、左右中頂梁、左右后頂梁、左右掩護(hù)梁、左右連桿、左右后底座、左右中底座、左右前底座等。 執(zhí)行油缸有：前、中立柱(6根)，后立柱(2根)，推移千斤頂(2根)，前架防倒千斤頂(3根)，后架防倒千斤頂(2根)，底座側(cè)推千斤頂(3根)，前梁千斤頂(2根)。 液壓控制元件主要有

55、：液壓控制閥、操縱閥、單向鎖、安全閥、截止閥及液壓輔助載元件。 圖2-5（a） ZT9800/16/30端頭支架 圖2-5(b) ZFTZ19200/19/30S中置式放頂煤端頭支架2.2.4.3 采煤機(jī) 采煤機(jī)按牽引控制方式可以分為機(jī)械牽引采煤機(jī)、液壓牽引采煤機(jī)和電牽引采煤機(jī)。礦區(qū)由液壓牽引向電牽引采煤機(jī)過渡。 在二十多年的綜采綜放生產(chǎn)中，采煤機(jī)由早期使用液壓牽引變化為目前較多采用的電牽引，采高范圍從2.23.5m加大到1.83.62m，電壓等級由1140V過渡為3300V，牽引力不斷提升(350512kN)，臥底量也持續(xù)加大(200560mm)，其技術(shù)特征見表2-6。 表2-6 采煤機(jī)技術(shù)

56、特征 AM500 技術(shù)特征 二牽引 三牽引 MGTY400/900-3.3D MG420/965-WD SL300 機(jī)面高度（mm） 1480 1593 1338 500 采高范圍（m） 2.2-3.5 2.2-3.5 1.8-3.62 1.8-3.5 傾角（0） 0-12 0-35 0-25 0-16 0-25 滾筒直徑（mm） 1800 1800 1800 1800 截深（mm） 660 800 800 800 滾筒轉(zhuǎn)速（r/min） 42 32.7 35.34 36 臥底量（mm） 200 250 325 560 牽引力（KN） 350 529 500-300 612-360 477 裝

57、機(jī)功率（KW） 750 900 965 859 電壓（v） 1140 3300 3300 3300 重量（t） 40 44 52 50 41 由礦區(qū)開采實(shí)踐來看，能夠滿足目前生產(chǎn)能力要求的采煤機(jī)有AM500(三牽引)、MGTY400/900-3.3D以及近期投入使用的SL300和MG420/965-W1)。見表2-7。表2-7 兗州礦區(qū)采煤機(jī)應(yīng)用效果AM500 MGTY400/900-3.3D SL300 應(yīng)用效果（萬 t/月） 綜采 綜放 綜采 綜放 綜采 綜放 最好 13.19 31.09 14.07 33.16 15.98 37 最差 2.71 4.6 5.49 9.89 10.0 25

58、.24 平均 8.51 16.25 10.52 23.89 13.09 29.28 (1) AM500采煤機(jī)應(yīng)用 AM500(三牽引)采煤機(jī)1995年首先在興隆莊煤礦2304工作面使用，工作面平均月產(chǎn)量11.24萬t/月，AM500在綜采工作面使用效果最好的是東灘煤礦2000年生產(chǎn)的143上02-2西工作面，平均月產(chǎn)量13.2萬t/月；AM500在綜放工作面使用效果最好的是東灘煤礦1998年生產(chǎn)的43上08綜放工作面，平均月產(chǎn)量31.1萬t/月。(2) MGTY400/900-3.3D采煤機(jī)應(yīng)用 MGTY400/900-3.3D采煤機(jī)1999年首先在興隆莊煤礦5318綜放工作面使用，工作面平均

59、月產(chǎn)量27.5萬t/月。MGTY400/900-3.3D在綜采工作面適用效果最好的是南屯煤礦2001年生產(chǎn)的73下05工作面，平均月產(chǎn)量14.71萬t/月， MGTY400/900-3.3D在綜放工作面使用效果最好的是的店煤礦2002年生產(chǎn)的23上08工作面，平均月產(chǎn)量33.2萬t/月。(3) SL300采煤機(jī)應(yīng)用 SL300采煤機(jī)2000年在濟(jì)寧三號煤礦開始使用。SL300采煤機(jī)在濟(jì)寧三號井4301綜采工作面創(chuàng)造了平均月產(chǎn)15.98萬t/月的成績，2001年在興隆莊4326綜放工作面應(yīng)用，平均月產(chǎn)達(dá)到了37萬t/月。2.2.4.4 工作面運(yùn)輸設(shè)備 礦區(qū)19922004年共使用了刮板輸送機(jī)近2

60、0種，刮板輸送機(jī)的中部槽寬度由764mm增大到1000mm，電動機(jī)功率由264kW增大到1200kW，運(yùn)輸能力由700t/h增大為2000t/h，設(shè)計(jì)長度也有200m增大為305m；除了技術(shù)參數(shù)的加大，刮板輸送機(jī)的性能和使用壽命也大幅上升，滿足了礦區(qū)安全高效工作面生產(chǎn)發(fā)展的要求。 礦區(qū)的主力刮板輸送機(jī)SGB830/630、SGB960/750、SGZl000/1050(1200)和SGZl200/1400，其技術(shù)特征見表2-8。表2-8 兗州礦區(qū)主力刮板輸送機(jī)技術(shù)特征 技術(shù)參數(shù) SGZ830/630 SGZ960/750 SGZ1000/1200 SGZ1200/1400 設(shè)計(jì)長度(m) 20