中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院畢業(yè)設(shè)計范本

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1、中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院2009屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 摘 要 綜合機械化采煤工所面設(shè)備從選型到安裝的過程是煤礦生產(chǎn)經(jīng)營過程之中一個重要的組成部分，直接影響煤礦企業(yè)的經(jīng)濟效益、安全生產(chǎn)和生產(chǎn)秩序。隨著煤炭開采技術(shù)的發(fā)展，高產(chǎn)高效工作面不斷涌現(xiàn)，對工作面設(shè)備配套的要求也越來越高。提高綜采機電設(shè)備配套的科學(xué)性，增加設(shè)備布置的合理性，增強綜采設(shè)備全技術(shù)措施、工藝的同時，安裝組織管理工作也顯得十分重要。在不斷完善的安裝技術(shù)環(huán)境下的綜采設(shè)備適應(yīng)能力，是煤炭系統(tǒng)工程設(shè)計人員必須要解決的問題。 論文結(jié)合煤礦企業(yè)工作的實際，從理論上討論了綜采設(shè)備優(yōu)化與配套的基礎(chǔ)上，充分考慮到煤礦綜采工作面設(shè)備與

2、安裝的特點，總結(jié)了影響綜采設(shè)備安裝進度的各種因素，并運用系統(tǒng)工程的基本理論和方法對影響安裝的因素進行了深入分析，找出了影響進度計劃編制的主要因素。運用網(wǎng)絡(luò)計劃的方法，結(jié)合因素分析，在廣泛收集和分析各項基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和資料之后，對設(shè)備安裝項目的工序分解、工序間的邏輯關(guān)系、工序的時間參數(shù)、資源匹配、計劃的調(diào)整與優(yōu)化進行了深入細致的研究，并以泗河煤礦2326工作面綜采設(shè)備安裝為實例編制了安裝的進度計劃。針對方案的實施控制，在全面分析的基礎(chǔ)上，對可能出現(xiàn)的偏差進行了預(yù)測，指出了設(shè)備安裝實施階段的關(guān)鍵控制因素和保證措施。本文針對長期以來，綜采設(shè)備選型過程與安裝計劃編制方法落后，計劃的可操作性差等特點，運用網(wǎng)絡(luò)

3、計劃的方法進行了有益的探索。 關(guān)鍵詞：綜采工作面； 液壓支架； 設(shè)備安裝； 網(wǎng)絡(luò)計劃； 進度分析 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院2009屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 目 錄 1緒 論…………………………………………………………1 1.1 選題的背景………………………………………………………………1 1.2 課題的來源………………………………………………………………2 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀………………………………………………………2 1.4 研究內(nèi)容………………………………………………………………4 1.5研究方法………………

4、…………………………………………………5 2 綜采工作面設(shè)備確定配套分析………………………………… 6 2.1綜采工作面設(shè)備確定和配套的程序……………………………………6 2.2液壓支架的計算確定…………………………………………………9 2.3采煤機的計算確定……………………………………………………10 2.4刮板輸送機的計算確定………………………………………………15 2.5綜采工作面“三機”幾何關(guān)系的確定…………………………………16 2.6三機的性能及生產(chǎn)能力的確定………………………………………17 2.7本章小結(jié)………………………………………………………………18 3

5、 泗河煤礦綜采設(shè)備配套及工藝參數(shù)優(yōu)化…………………20 3.1 礦井概況………………………………………………………………20 3.2 泗河煤礦綜采設(shè)備配套關(guān)鍵技術(shù)的研究…………………………20 3.3 泗河煤礦綜采裝備配套的實現(xiàn)……………………………………22 3.4 工作面工藝參數(shù)優(yōu)化…………………………………………………23 3.5 工作面工序匹配的保障措施…………………………………………24 3.6 井下理論性工業(yè)試驗…………………………………………………26 3.7 本章小結(jié)………………………………………………………………28 4 綜采設(shè)備安裝原理與優(yōu)化應(yīng)用………………

6、………………30 4.1 網(wǎng)絡(luò)計劃中的設(shè)備安裝原理…………………………………………30 4.2 本章小結(jié)………………………………………………………………40 致 謝………………………………………………………………42 主要參考文獻………………………………………………………43 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院2009屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 緒論 1.1選題的背景 能源問題不僅關(guān)系到國家的經(jīng)濟安全，而且還涉及到國家的政治安全。根

7、據(jù)有關(guān)機構(gòu)統(tǒng)計與預(yù)測，在我國的能源消費結(jié)構(gòu)比例中化石能源的比重很大，而且我國的化石能源中煤炭資源則占據(jù)著極其重要的地位，結(jié)合我國的實際國情及廣大民眾的能源消費習(xí)慣和消費偏好，毋庸置疑，在未來相當(dāng)長的一段歷史時期內(nèi)，煤炭仍舊是我國能源消費結(jié)構(gòu)中的主要能源，煤炭產(chǎn)業(yè)仍將是我國一些地區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)中的支柱產(chǎn)業(yè)。但我國的煤炭資源在新的形勢下，受到了前所未有的挑戰(zhàn)。煤炭工業(yè)是中國重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。長期以來，煤炭在中國一次能源生產(chǎn)和消費構(gòu)成中均占2/3以上。中國煤炭資源豐富，在未來的相當(dāng)長的時間內(nèi)，以煤為主的能源供應(yīng)格局不會改變。隨著加工轉(zhuǎn)換和利用技術(shù)水平的提高，煤炭可以成為高效、清潔利用的能源。 在我國煤礦

8、中,薄煤層的儲量占煤炭可采儲量比例較大,在已探明的礦區(qū)中,有84%的礦區(qū)有薄煤層,儲量約620億t,占總儲量的17.5%。由于在開采技術(shù)上薄煤層屬于難采煤層,機械化水平一直比較低,在開采煤層中產(chǎn)量比例小。在薄煤層中,由于受煤層薄、人員活動空間小等限制,在采煤方法的選擇上是一個難題。目前，我國大多中小煤礦工作面采用普采、炮采為主的工藝方式，所引起的諸多問題己成為制約礦區(qū)安全、高效生產(chǎn)重大問題。由于普采工藝對頂板的控制能力較差，導(dǎo)致工作面經(jīng)常出現(xiàn)冒頂?shù)软敯迨鹿?，?yán)重地威脅著礦工的生命安全和礦井安全高效生產(chǎn)[1]。尤其是隨著生產(chǎn)不斷向后組煤和邊角采區(qū)拓展，生產(chǎn)安全條件更為困難。 要提高單產(chǎn)水平和工

9、作面效率,實現(xiàn)礦井安全、高效開采,必須采用綜合機械化開采。 1.2課題來源 目前，我國還存在大量的中小煤礦。據(jù)資料顯示，2005年，我國煤炭產(chǎn)量為21.9億噸，但大中型煤礦產(chǎn)量僅占54%，采煤機械化程度僅為45%；小型煤礦2.1萬處，數(shù)量多，裝備差，大多數(shù)仍處于炮采甚至手工作業(yè)水平，普遍缺乏技術(shù)、裝備、管理。在本課題研究過程中總結(jié)的經(jīng)驗，對眾多地方中小煤礦下一步的生產(chǎn)工藝改造能起到很大的借鑒作用。 1.3國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外綜采技術(shù)的發(fā)展主要以地質(zhì)條件相對簡單的煤層條件進行了研究應(yīng)用： 中厚煤層長壁綜采在我國煤礦生產(chǎn)中普遍使用，占綜采比例70%以上，技術(shù)、裝備和生產(chǎn)管理己經(jīng)成熟。長

10、壁大采高(5m以下厚煤層)綜采和長壁綜放開采(5m以上厚及特厚煤層)技術(shù)是在改革開放近20年來迅速發(fā)展起來的兩種長壁綜采技術(shù)，且己基本成熟，解決了厚及特厚煤層開采在技術(shù)和管理上以往存在的而未能很好解決的一些問題，使采準(zhǔn)巷道工程大大減少、運輸系統(tǒng)簡化、管理集中，工作面單產(chǎn)高、效率高，噸煤生產(chǎn)成本下降(較分層開采成本一般降低10%左右，有的降低高達18%)，經(jīng)濟效果好。且生產(chǎn)能力大，如神東煤炭公司大柳塔礦大柳塔井依靠全套引進設(shè)備單原煤產(chǎn)量首次突破千萬噸，2002年綜采工作面年產(chǎn)量達到874萬t，刷新世界記錄。 據(jù)此，可以認為這是開采厚及特厚煤層行之有效的采煤法，而且隨著技術(shù)裝備的性能、可靠性和管

11、理水平的提高，技術(shù)組織措施的完善，綜合機械化的采煤工藝會更具優(yōu)越性和發(fā)展前途。 綜采工作面液壓支架的選型是綜采機械化采煤工藝的一個重要組成部分。綜采工作面設(shè)備的數(shù)量多、體積大、噸位重，通常每套設(shè)備包括液壓支架、采煤機、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機、膠帶輸送機及電控設(shè)備等，重量已達2000噸以上，井下運輸距離一般為2-3km，甚至更遠，工作面設(shè)備安裝和拆除一次，工序繁雜，需要較長一段時間，如果方法不對、措施不力、組織不嚴(yán)，不僅要消耗大量的人力、物力和財力，而且減少了工作面產(chǎn)量，甚至使整個礦井的采掘失調(diào)，經(jīng)濟效益受到影響。德國萊茵礦區(qū)的調(diào)查結(jié)果表明，平均每安裝一個工作面用工量多達10000個工，耗資480

12、萬馬克。該礦區(qū)每年有50個工作面搬遷，僅安裝費就達2.4億馬克。統(tǒng)計表明，工作面安裝費用約占生產(chǎn)費用的49%，可見安裝對生產(chǎn)和經(jīng)濟效益的影響是非常大的。安裝期間如不加快安裝速度或拆裝倒面設(shè)備，就會嚴(yán)重欠產(chǎn)，使礦井均衡生產(chǎn)受到影響。因此，如何合理組織好工作面設(shè)備的安裝和拆除工作，就顯得非常重要。 目前，我國綜采工作面設(shè)備安裝的實際效率與國外相比有一定差距，主要原因是： ⑴目前我國絕大多數(shù)礦井的階段內(nèi)都采用采區(qū)式布置，采區(qū)內(nèi)工作面采用后退式開采，工作面搬遷距離一般2km以上，設(shè)備安裝與運輸要經(jīng)過區(qū)段平巷、中部車場、采區(qū)上（下）山和新工作面的中部車場、平巷才能進入新工作面。其運輸距離長，線路復(fù)雜

13、，巷道條件差。如巷道起伏大、彎道曲率半徑小、斷面小、坡度大等，都使得安裝工作費工、費時。 ⑵目前我國輔助運輸基本上是軌道運輸，運載工具基本上是普通平板車、材料車；搬遷要從平巷到斜巷再到平巷，需要多次運轉(zhuǎn)；設(shè)備起吊、裝車、卸車都十分費事，安全性差，運轉(zhuǎn)速度低，延誤搬遷時間。 ⑶工作場地狹窄，照明條件差，職工隊伍的素質(zhì)尚有相當(dāng)?shù)牟罹唷? ⑷設(shè)備搬遷、安裝計劃不科學(xué)，用工不合理，窩工現(xiàn)象多。 根據(jù)目前我國綜采工作面設(shè)備安裝狀況，提高綜采設(shè)備的安裝速度和效率，是綜采發(fā)展急需解決的一個大問題。假設(shè)我國的綜采設(shè)備安裝時間降低到15天左右，那么綜采設(shè)備的利用率就可提高約10%，按全國使用290套綜采設(shè)

14、備計算，幾乎相當(dāng)與增加29套綜采設(shè)備，由此所產(chǎn)生的效益將是十分可觀的。 1.4研究內(nèi)容 綜合機械化采煤工作面設(shè)備配套是一個集地質(zhì)開采學(xué)、采礦工程學(xué)、礦壓及其控制學(xué)、機械工程學(xué)、采煤工藝學(xué)、安全工程學(xué)、電氣自動化、液壓傳動、通風(fēng)管理、環(huán)境保護和經(jīng)濟學(xué)等學(xué)科的綜合工程問題。本課題旨在解決目前采煤工作面設(shè)備配套中普遍存在的結(jié)果粗糙、經(jīng)驗主義泛濫的傾向，以提高綜采設(shè)備選型配套的科學(xué)性、準(zhǔn)確性，并對工作面設(shè)備的快速安裝進行研究，達到快速準(zhǔn)確地完成工作面設(shè)備選型和安裝任務(wù)。 根據(jù)煤層厚度一般將煤層劃分為4類:厚煤層(>3.5m)、中厚煤層(3.5～l.3m)、薄煤層(1.3～0.8m)和極薄煤層(<

15、0.8m)。為視區(qū)別，本論文將1.2～2.2m厚度的煤層統(tǒng)稱為較薄煤層。較薄煤層綜采工作面設(shè)備的三機配套是針對較薄煤層工作面的地質(zhì)開采條件和生產(chǎn)要求提出的設(shè)計問題，主要解決的問題有： ⑴薄煤層采煤方法的確定。 ⑵采煤設(shè)備的選型。割煤設(shè)備的選型要根據(jù)工作面要求的產(chǎn)量、工作面采高、煤質(zhì)硬度、煤層傾角等因素來確定。 ⑶設(shè)備配套幾何關(guān)系的研究。 ⑷網(wǎng)絡(luò)計劃中的綜采設(shè)備安裝原理分析。 ⑸較薄煤層工作面設(shè)備搬遷與安裝的實際應(yīng)用研究。 1.5研究方法 大型煤礦企業(yè)的管理工作千頭萬緒，本文所研究的綜采工作面設(shè)備優(yōu)化分析只是煤礦企業(yè)生產(chǎn)管理中的一個很小的部分。如果把生產(chǎn)管理界定為一個系統(tǒng)，則綜采工

16、作面設(shè)備分析就是一個子系統(tǒng)。這就決定了我們在分析問題時，必須運用系統(tǒng)分析的理論和方法；設(shè)備分析從性質(zhì)上看，屬生產(chǎn)技術(shù)管理范疇，現(xiàn)代生產(chǎn)管理的普遍的規(guī)律也同樣適用于設(shè)備分析項目；設(shè)備分析是煤礦企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營過程中一個重要環(huán)節(jié)，追求效益是生產(chǎn)活動的主要目標(biāo)，因此，在處理設(shè)備優(yōu)化分析中的各種矛盾時應(yīng)時刻不忘企業(yè)的效益宗旨。 對于本例來講，在煤礦企業(yè)的生產(chǎn)實踐中，對于綜采設(shè)備的綜合分析的技術(shù)與措施歷來較重視，但在生產(chǎn)管理上，由于受傳統(tǒng)習(xí)慣的影響，缺少深入細致的研究，再加上管理人員素質(zhì)不高，現(xiàn)場管理頭緒多，任務(wù)重，工作量大的矛盾比較突出，對工作計劃性差，作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)低。針對以上特點，本例重點從分析與管理的角

17、度入手，用定量與定性相結(jié)合的手法，首先用統(tǒng)計學(xué)原理確定影響計劃編制的因素，用系統(tǒng)工程的方法分析各因素，在應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)的過程中充分考慮各種因素的影響程度。把項目分解、邏輯關(guān)系、持續(xù)時間、計劃的調(diào)整與優(yōu)化等與因素分析結(jié)合起來，確定可行性計劃。在可行計劃的基礎(chǔ)上，著眼于設(shè)備優(yōu)化條件下的的實施控制，力求提高企業(yè)的綜合管理水平。 研究過程中，全文遵循了由普遍到特例再到普遍的原則，即網(wǎng)絡(luò)計劃方法、因素分析的運用從煤礦企業(yè)的普遍性入手，隨后以泗河煤礦2326工作面安裝為特例進行運用，最后從計劃控制的角度闡述了計劃實施控制的普遍方法。 第43頁 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院2009屆畢業(yè)設(shè)計

18、（論文） 2 綜采工作面設(shè)備確定配套分析 綜采工藝系統(tǒng)是一個復(fù)雜的動態(tài)系統(tǒng)，工作面處于不斷推移、動態(tài)發(fā)展和復(fù)雜多變的地下環(huán)境中，受多種隨機因素的影響，煤層地質(zhì)條件多種多樣，要使綜采工作面達到高產(chǎn)、高效、安全、經(jīng)濟等多個目標(biāo)，包括采煤、支護、運輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)可選用層次不同的開采設(shè)備。因此，如何正確、合理地進行綜采工作面設(shè)備選型及參數(shù)確定就成為十分重要而復(fù)雜的問題。 綜采工作面使用的設(shè)備主要有采煤機、刮板輸送機、液壓支架、端頭支護設(shè)備、順槽轉(zhuǎn)載機、破碎機、帶式輸送機、乳化液泵站等，它們不是簡單的拼湊，而是有機的結(jié)合。綜采工作面設(shè)備配套就是要正確確定綜采工作面設(shè)備的類型和參數(shù)。綜采工作面

19、設(shè)備在空間尺寸、能力之間存在聯(lián)系和匹配關(guān)系，彼此間要相互適應(yīng)和協(xié)調(diào)，最終使選用的綜采成套設(shè)備適合煤層賦存條件和礦井生產(chǎn)技術(shù)條件，獲得良好的使用效果。 影響設(shè)備選型的因素有很多，主要影響因素有煤層地質(zhì)條件、工作面及外圍煤流運輸系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)的配套能力等。 地質(zhì)條件的主要影響因素有煤層厚度、傾角、硬度、頂板穩(wěn)定性、周期來壓步距、底板能承受的比壓、煤層埋藏穩(wěn)定性、瓦斯含量、水文地質(zhì)條件等。 工作面及外圍煤流運輸系統(tǒng)是指從工作面到井底煤倉的各煤炭運輸環(huán)節(jié)。 輔助系統(tǒng)的配套包括輔助運輸系統(tǒng)、供電系統(tǒng)、供液系統(tǒng)及其他系統(tǒng)。 2.1綜采工作面設(shè)備確定和配套的程序 綜采工作面工藝方式選擇和設(shè)

20、備確定與配套過程如圖2.1所示[5]。 圖2.1 綜采工作面工藝方式選擇和設(shè)備確定與配套流程圖 綜采工作面設(shè)備選型的影響因素 綜采工作面采煤機、刮板輸送機和支架的選型及其相互之間的配套影響因素和相互關(guān)系如圖2.2所示。 圖2.2綜采工作面設(shè)備選型框圖 綜采工作面設(shè)備選型，除每一設(shè)備的選擇要考慮上述因素外，設(shè)備之間的性能參數(shù)、結(jié)構(gòu)參數(shù)、工作面空間尺寸以及相互連接部分的形式、強度和尺寸等方面，必須保證相互匹配協(xié)調(diào)和適用。工作面生產(chǎn)能力取決于采煤機落煤能力，工作面刮板輸送機結(jié)構(gòu)形式及其附件必須與采煤機的結(jié)構(gòu)相匹配，如采煤機的牽引機構(gòu)、行走機構(gòu)、底托架及滑靴的結(jié)構(gòu)、電纜及水管的

21、拖移方式以及是否連鎖控制等。要保證工作面高產(chǎn)，工作面輸送機的運輸能力就要大于采煤機的落煤能力，液壓支架移架速度就得大于采煤機運行速度，輸送機中部槽與液壓支架推移千斤頂連接裝置的間距要相互匹配，采煤機的采高范圍與支架最大和最小結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng)，采煤機截深與支架推移步距相適應(yīng)等。 2.2液壓支架的計算確定 2.2.1液壓支架架型的選取原則 液壓支架應(yīng)具有良好的結(jié)構(gòu)功能和支護性能，能及時維護頂板，防止端面頂板的冒漏，同時能有效地支撐頂板，適應(yīng)所開采煤層的賦存條件和礦壓特點[10]~[11]。 液壓支架選型要考慮的主要因素有：直接頂類型、老頂來壓等級、底板特性、采高、截深、煤層傾角、煤層強度

22、、礦井瓦斯涌出量、局部地質(zhì)構(gòu)造情況、頂板巖層含水情況、周圍和鄰近煤層的采動情況以及開采深度等。 直接頂?shù)念愋蛯χЪ苓x型起主導(dǎo)作用。研究表明，頂板破壞特征及其嚴(yán)重程度首先取決于頂板巖性和強度，即頂板類型。支架的合理選型就是使支架的特性適應(yīng)頂板的上述特征，包括頂板的接觸適應(yīng)性和支架隔離破碎頂板的能力。所謂接觸適應(yīng)性，包括支架對頂板阻力沿空間分布和隨時間的變化，支架合力作用點的調(diào)節(jié)能否適應(yīng)頂板變化等。不同支架對直接頂?shù)慕佑|適應(yīng)性差別很大，應(yīng)因地制宜地選取架型。直接頂在支架頂梁的反復(fù)支撐作用下容易形成離層和破壞，頂梁越長這種效應(yīng)就越明顯。對穩(wěn)定性差的直接頂應(yīng)優(yōu)先考慮采用頂梁較短的架型[8]。

23、目前，用于綜采的液壓支架主要有支撐式、支撐掩護式和掩護式三種。其中支撐式支架由于其穩(wěn)定性差、擋矸性能差，目前已被淘汰；其他兩種形式為常用架型。 支撐掩護式支架有兩排立柱，頂梁和底座都較長，通風(fēng)斷面大，支架的切頂能力強，底座對底板比壓均勻，且底座前端的比壓小，容易移架。該架型一般適用于堅硬頂板及部分中等穩(wěn)定頂板。 二柱掩護式支架單排立柱支撐，支撐合力距離煤壁較近，可有效防止端面頂板的早期離層和破壞；控頂距小、頂梁較短，對頂板的反復(fù)支撐次數(shù)少，減少了對直接頂?shù)钠茐?；支架能?jīng)常給頂板向煤壁方向以推力，有利于維護頂板的完整[6]。該架型適用于破碎頂板及部分中等穩(wěn)定頂板，且對煤層變化較大的工作面

24、適應(yīng)性較強。 2.2.2液壓支架參數(shù)的選取 支架工作阻力的方法主要有：載荷估算法、實測統(tǒng)計法、臨界阻力法及理論分析法四種。 2.3采煤機的計算確定 2.3.1采煤機類型的選取原則 目前，我國綜采工作面使用的采煤機種類很多，采煤機的選型要考慮煤層開采地質(zhì)條件、工作面實際生產(chǎn)能力、工作面設(shè)計生產(chǎn)能力、礦井系統(tǒng)配置能力及設(shè)備供應(yīng)狀況等因素。 煤層開采地質(zhì)條件好、礦井系統(tǒng)配套能力大、工作面設(shè)計生產(chǎn)能力大，可根據(jù)情況 選擇大功率采煤機；煤層地質(zhì)條件復(fù)雜、礦井系統(tǒng)能力小，可選用投資相對較少的采煤機組[15]。 2.3.2采煤機參數(shù)的確定 (1)采煤機割煤能力的確定 ①綜采工作面

25、采煤機割煤能力與工作面設(shè)計生產(chǎn)能力存在如下關(guān)系： (2.11) 式中 m——采煤機平均落煤能力， ； ——工作面日生產(chǎn)班時間，h； ——工作面生產(chǎn)系統(tǒng)有效度； ——設(shè)計工作面平均日產(chǎn)量，。 即： (2.12) 可推得： (2.13) 式中 ——采煤機割一刀煤所需時間，； ——采煤機截深，m； ——平均采高，m； ——實體煤容重，； ——采煤機割煤采出率，%； ——工作面長度，m。 當(dāng)采

26、用單向采煤割煤方式時，采煤機割一刀煤所需時間可簡化為： (2.14) 式中 ——采煤機平均割煤速度，m/min； ——采煤機返回時間，min； ——工作面由于采煤工藝因素引起的平均每個割煤循環(huán)的停機時間和無效開機，min； ——工作面進刀段長度，m； ——采煤機割煤速度與空刀牽引速度之比，。 由于采煤機割煤能力與割煤速度之間存在如下關(guān)系： (2.15) 所以有： (2.16)

27、 (2.17) 當(dāng)采用雙向采煤割煤方式時，采煤機每割一刀煤所需時間為： （ 2.18） 式中 —— 采煤機等待處理機頭、機尾時間，min。 同理可推得： 　　　　　　　　　　　　(2.19) 　　　　　　　　　　　　 (2.20) 放頂煤綜采工作面 放頂煤綜采時，采煤機割煤能力與工作面設(shè)計生產(chǎn)能力、放煤產(chǎn)量之間存在如下關(guān)系： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(2.21) 式中 ——工作面單位時間的平均放煤能力，。 即： 　　　　　　　　　　　　　　(2.22) 式中——平均放頂煤厚度，m； —

28、—頂煤放出率，%； ——沿工作面方向放頂煤工作面長度，m。 可推得： 　　　　　　　　　　　　　　　　(2.23) 同理可推得，放頂煤綜采工作面采用單向采煤割煤方式時： 　　　　　　　　　　 (2.24) 　　　　　　　　　　　 (2.25) 當(dāng)采用端部斜切進刀雙向采煤割煤方式時： 　　　(2.26) (2.27) ⑵采煤機最大割煤速度的確定 由于采煤機采煤過程受人為各種因素和客觀條件的影響，采煤機在正常割煤過程中總是處于時快時慢、時停時開的狀態(tài)，通過現(xiàn)場實測及大量統(tǒng)計資料的分析和檢驗已證明采煤機割煤牽引速度服

29、從正態(tài)分布。 由采煤機運行特點及客觀實際條件，可得采煤機最大截割速度為： 　　　　　　　　(2.28) 實際應(yīng)用中可簡化為： 　　　　　　　　　　　　　　　 (2.29) 式中——采煤機平均割煤速度，m/min； ，——標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布關(guān)于、上側(cè)分位數(shù)； ——實測采煤機割煤速度樣本數(shù)； ——采煤機割煤速度不均衡系數(shù)； 要保證采煤機的最大截割速度及生產(chǎn)能力，要求選擇采煤機的最大牽引速度大于。 ⑶采煤機截割功率的確定 按采煤機單位能耗計算采煤機截割功率為： 　　　　　　　　　　　　 (2.30) 式中——采煤機截割功率，； —

30、—備用系數(shù)，取1.2； ——采煤機截深，m； ——采煤機割煤單位能耗，根據(jù)煤層的硬度、煤的粘性確定，kWh/m3。。 根據(jù)上述計算結(jié)果，結(jié)合國內(nèi)外可選采煤機類型，確定出工作面采煤機型號。 另外，采煤機機身長度選擇以工作面的長度和頂板穩(wěn)定性為主要參數(shù)指標(biāo)。工作面長度大，直接頂允許暴露面積大，選取的采煤機機身可長一些；否則，應(yīng)選擇機身短一些的采煤機。 采煤機機身高度的選擇以煤層厚度（采高）為主要參數(shù)指標(biāo)。煤厚大，可選擇采煤機機身略高的機型；否則，應(yīng)選擇機身相對較矮的采煤機。 滾筒直徑根據(jù)煤層采高和采煤機割煤方式確定。滾筒截深根據(jù)工作面產(chǎn)量、煤層硬度和頂板的穩(wěn)定性

31、為主要指標(biāo)確定，同時還要與支架的推移步距相適應(yīng)。目前，國內(nèi)外采煤機截深有進一步加大的趨勢。 2.4刮板輸送機的計算確定 綜采工作面刮板輸送機的選擇要與工作面采煤機的生產(chǎn)能力相適應(yīng)，工作面選用的是大功率采煤機，大多選擇重型刮板輸送機，以滿足采煤機生產(chǎn)能力要求等；工作面刮板輸送機的結(jié)構(gòu)形式及附件必須能與采煤機的結(jié)構(gòu)相匹配，如根據(jù)所選采煤機的行走部寬度選取刮板輸送機的機槽寬度、根據(jù)工作面長度選擇刮板輸送機的長度，同時還要與支架拉架力，推移千斤頂連接裝置間距及結(jié)構(gòu)相匹配。 刮板輸送機主要參數(shù)的確定原則如下: ⑴單位時間運輸能力：應(yīng)與采煤機生產(chǎn)能力匹配； ⑵電機功率：視輸送機運輸能力及鋪設(shè)長度

32、而定； ⑶結(jié)構(gòu)：與采煤機和液壓支架相匹套。 放頂煤綜采工作面后部刮板輸送機參數(shù)的確定原則如下： ⑴單位時間運輸能力：以放頂煤能力為依據(jù)； ⑵電機功率：以輸送機運輸能力和工作面長度為依據(jù)； ⑶結(jié)構(gòu)：與放頂煤支架后部空間和支架結(jié)構(gòu)相匹套。 工作面刮板輸送機能力與采煤機生產(chǎn)能力之間應(yīng)該滿足如下關(guān)系。 2.5綜采工作面“三機”幾何關(guān)系的確定 采煤機、刮板輸送機和液壓支架間的配套尺寸關(guān)系如圖2.3所示。 圖2.3 三機配套尺寸關(guān)系 從安全角度出發(fā)，支架前往到煤壁的無立柱空間寬度F愈小愈好，它的尺寸組成為: 　　　　　　　　　　　　　 (2.39) 式中 ——采煤機截深

33、，即采煤機滾筒的寬度，mm； ——煤壁與鏟煤板之間的空隙距離，為了防止采煤機在輸送機彎曲段工作時滾筒切割鏟煤板，e＝100～200mm； ——立柱斜置產(chǎn)生的水平增距，可按立柱最大高度的投影計算，mm； ——輸送機寬度，其組成為：。其中，為鏟煤板的寬度，一般為150～240mm；為輸送機中部槽的寬度；為電纜槽和導(dǎo)向槽的寬度，通常為360mm；為立柱與電纜槽之間的距離，為了避免輸送機傾斜時擠壞電纜和保證司機的操作安全，此距離應(yīng)大于200～400mm。 由于底板槽截割不平，輸送機產(chǎn)生偏斜，為了避免采煤機滾筒截割到頂梁，支架梁端與煤壁之間應(yīng)留有無支護的間隙，此間隙

34、約為200～400mm。煤層薄時取小值，厚時取大值。 從前柱到梁端的長度應(yīng)為： 　　　　　　　　　　　 (2.40) 在空間高度上，支架最大高度可表示為： 　　　　　　　　　　　　 (2.41) 式中——支架頂梁厚度，mm； ——采煤機機身高度、輸送機高度和采煤機底托架高度（自輸送機中部計算起）之和，但底托加高度要保證過煤高度>250～300mm； ——采煤機機身上方的空間高度，按便于司機操作及留有頂板下沉量確定，mm。 2.6“三機”的性能及生產(chǎn)能力配套 “三機”性能配套主要解決各設(shè)備性能間互相制約的問題,從而充分發(fā)揮設(shè)備性能，以滿足生產(chǎn)的需要。

35、 “三機”生產(chǎn)能力配套工作面生產(chǎn)能力取決于采煤機落煤能力，而工作面輸送機、液壓支架和其它設(shè)備的生產(chǎn)能力都要大于采煤機的生產(chǎn)能力。 綜采工作面的生產(chǎn)能力，可按下列程序計算[13-14]： （1）確定綜采工作面所需的生產(chǎn)能力。工作面所需的小時生產(chǎn)能力可按下式計算： 　　　　　　　　　　　　　 (2.42) 式中——生產(chǎn)不均衡因數(shù)，可取1.1～1.25； ——工作面產(chǎn)量，； ——時間利用系數(shù)，目前一般為0.3～0.5。 （2）采煤機課實現(xiàn)的生產(chǎn)能力?？砂聪率接嬎悖? 　　　　　　　　　　　　(2.43) 式中——采煤機可實現(xiàn)的生產(chǎn)能力，； ——采煤機牽引速度，； ——平均采

36、高，m。 （3）刮板輸送機可實現(xiàn)的生產(chǎn)能力?？砂聪率接嬎悖? 　　　　　　　　　　　　(2.44) 式中——刮板輸送機可實現(xiàn)的生產(chǎn)能力，； ——溜槽貨載截面積，； ——裝滿因數(shù)，一般為0.65～0.90； ——裝載的松散容重，； ——刮板機鏈速，。 各單機可實現(xiàn)的生產(chǎn)能力與工作面生產(chǎn)能力的關(guān)系應(yīng)滿足： (2.45) 2.7本章小結(jié) 本章主要分析了在綜采工作面處于動態(tài)發(fā)展和復(fù)雜多變的地下環(huán)境中，受多種隨機因素的影響，煤層地質(zhì)條件多種多樣等條件下，包括采煤、支護、運輸?shù)榷鄠€環(huán)節(jié)可選用層次不同的開采設(shè)備的選型及配套情況。 綜采工作面使用的設(shè)備繁多，它們不是簡單的拼湊，而是有機

37、的結(jié)合。綜采工作面設(shè)備配套就是要正確確定綜采工作面設(shè)備的類型和參數(shù)。本章考慮綜采工作面設(shè)備在空間尺寸、能力之間存在聯(lián)系和匹配關(guān)系，彼此間要相互適應(yīng)和協(xié)調(diào)等原因，最終使選用的綜采成套設(shè)備適合煤層賦存條件和礦井生產(chǎn)技術(shù)條件，以期獲得良好的使用效果。 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院2009屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 泗河煤礦綜采設(shè)備配套及工藝參數(shù)優(yōu)化 3.1礦井概況 泗河煤礦主采4#煤層厚度在O～3m，平均厚度1.5，從已開采揭露情況看，現(xiàn)在正在開采煤層為復(fù)合頂板。直接頂為灰黑色泥質(zhì)粉砂巖，厚度一般在0.5～2m，其上一般有2個小煤層，厚度0～1.6m，復(fù)合頂總厚

38、度4.5m，開采中頂板極難控制，頂板管理難度大。底板一般為粘土巖，有時為砂頁巖互層和細砂眼。中間含小煤層厚度在0～1m，底板總厚度3～5m，受壓時極易出現(xiàn)底板變形，造成支柱鉆底，從而影響工作面的支護質(zhì)量。煤層傾角一般不大于25度。落差在3以內(nèi)的斷層及破碎帶分布較多，采面的涌水量一般在0.5m3/min。 3.2泗河煤礦綜采設(shè)備配套關(guān)鍵技術(shù)的研究 3.2.1解決滾筒裝煤裝備配套技術(shù) 由于薄煤層的特點，滾筒直徑的選擇要小，由此帶來了一系列問題。要使?jié)L筒裝煤達到良好效果，必須解決3個方面的技術(shù)問題。 ⑴滾筒直徑、過煤高度、臥底量對裝煤效果的影響。 ⑵滾筒的轉(zhuǎn)速與滾筒裝煤效果關(guān)系。 ⑶滾筒

39、裝煤與滾筒結(jié)構(gòu)的關(guān)系。 3.2優(yōu)化配套，降低最小采煤高度 在薄煤層綜采機械化裝備配套中，機身高度、輸送機高度與過煤高度的選擇是薄煤層最低開采高度的決定因素。機身高度即采煤機上平面到地平面的高度；過煤高度是指輸送機中板到采煤機機身下平面的高度，是煤流及矸石通過的空間；機面高度取決于輸送機高度、過煤高度與采煤機機身厚度。薄煤層采煤機為了降低機身高度，采用去掉底托架、機身各部件間用拉桿相連的結(jié)構(gòu)，驅(qū)軌輪改為突出機身布置，從而達到了降低機身厚度的目的。輸送機高度在選擇時，采用鑄造封底結(jié)構(gòu)，鏈環(huán)形式為中雙鏈，對刮板及中部槽結(jié)構(gòu)進行了特殊設(shè)計，也使其高度大大降低[16]。采煤機和輸送機一經(jīng)選定，厚度和

40、高度無法改變，只有選擇合理的過煤高度，使機面高度進一步降低。過煤高度的選擇，通過對煤塊和矸石塊度大小的統(tǒng)計來選擇，保證其從采煤機身下順利通過。只有這樣，才能使配套后的機面高度降到最低，從而保證配套設(shè)備達到最低采煤高度的要求。 3.2薄煤層輸送機特點和對裝備配套的要求 用于薄煤層的輸送機，有著與中厚煤層輸送機不同的特點。首先要求中部槽高度要低；其次，由于采煤機機身厚度變薄，從而使機身寬度加大，這要求輸送機的寬度相應(yīng)增加，保證輸送機的縱向重心線與采煤機重心線相吻合，否則，采煤機割煤或矸石時，產(chǎn)生的震動會使配套設(shè)備工作不穩(wěn)定。另外，輸送機的加寬，需要解決:①在電纜架滿足存放電纜水管的前提下，結(jié)構(gòu)

41、盡可能低且窄，以增加行人空間；②由于電纜架也需要降低，要防止支架底座非正常情況下與電纜架干涉；③支架設(shè)計時頂梁相應(yīng)加長；④支架底座的設(shè)計時要較?。虎葜Ъ苌喜倏v閥的設(shè)置要為增加行人空間提供便利。 3.2薄煤層特點對采煤機的要求 薄煤層對采煤機除了降低厚度要求外，還要求整機長度應(yīng)盡可能縮短，以適應(yīng)工作面高低起伏的條件，同時也是為了保證配套裝備的最低工作高度。另外，由于薄煤層賦存條件變化較大(斷層、夾矸、變薄帶較多)，薄煤層采煤機截割堅硬矸石的機會比中厚煤層要多，帶來的震動、沖擊也要比中厚煤層頻繁和劇烈，因此，對整機的結(jié)構(gòu)提出了更強更高的要求，截煤部的結(jié)構(gòu)強度與截割功率要求較高，采煤機要有較高的

42、整體結(jié)構(gòu)強度和穩(wěn)定性，以滿足薄煤層開采的特點。 3.3泗河煤礦綜采裝備配套的實現(xiàn) 3.3.1液壓支架 根據(jù)泗河煤礦薄煤層開采的特點，采用計算機對支架四連桿機構(gòu)進行運動分析尋優(yōu)與強度設(shè)計，滿足工作條件，優(yōu)化了支架結(jié)構(gòu): ⑴支架為支撐掩護式，采用了整體頂梁，二柱支撐滿足了大伸縮的要求； ⑵主要結(jié)構(gòu)件用Q550高強度結(jié)構(gòu)鋼板制作，減輕了支架重量。采用焊前預(yù)熱，焊后人工時效的焊接工藝，保證結(jié)構(gòu)件焊接質(zhì)量； ⑶選用大流量液壓元件，提高支架的響應(yīng)速度； ⑷合理布置液壓管路系統(tǒng)，加大了人、機空間。 選用的ZY5200/9/20型液壓支架的技術(shù)特征如下:兩柱支撐掩護式，支撐高度0.9 m～2.

43、0 m，支架寬度1.43 m～1.6 m，中心距1.5 m，工作阻力5200 kN，支護強度0.97 MPa，適應(yīng)傾角不大于15，操作方式為鄰架控制，支架重量13600 kg。 3.3.2采煤機 結(jié)合薄煤層開采的技術(shù)特點，對采煤機以下幾個方面進行了改造: ⑴改進設(shè)計泵箱，解決發(fā)熱問題，以滿足綜采開機率高的工況需要； ⑵專門設(shè)計一組錐形軸搖臂，使?jié)L筒圈直徑減小，相應(yīng)增大葉片高度，滿足臥底量要求； ⑶優(yōu)化滾筒設(shè)計，合理增大葉片螺旋升角，改善裝煤效果； ⑷適當(dāng)減低機身高度(824 mm)，采煤機各大連接處作了相應(yīng)改進。 選用的MG2100/465-W型采煤機的技術(shù)特征如下:采高范圍1.

44、2 m～2.0 m，適應(yīng)傾角不大于25，適應(yīng)硬度系數(shù)f≤4，滾筒直徑800 mm/1 000 mm，機面高度824 mm，最小臥底量180 mm，牽引方式為無鏈牽引，牽引力295 kN，牽引速度0 m/min～5.9 m/min，電動機功率4100 kW+165 kW，電壓等級1140 V，機器總重18 t，機器總長7 858 mm。 3.3.3刮板輸送機 對刮板輸送機主要在以下幾個方面進行了改造: ⑴采用了薄煤層刮板輸送機中雙鏈傳動結(jié)構(gòu)，輸煤條件得以改善； ⑵國內(nèi)首次在薄煤層刮板輸送機上采用了22E型中部槽型鋼，整機剛性、強度有較大提高； ⑶降低機頭、機尾過渡槽高度(為430 mm

45、)，改善了采煤機對機頭、機尾煤壁的截割條件； ⑷加強了鏟板、電纜槽架、牽引排銷等處的連接。選用的SGZ764/264-W型刮板輸送機技術(shù)特征如下:出廠長度170 m，輸送量450 t/h，裝機功率2132 kW，刮板鏈速1.0 m/s，緊鏈方式為閘盤緊鏈。 3.4工作面工藝參數(shù)優(yōu)化 工作面合理工藝參數(shù)的確定，是綜采配套設(shè)備實現(xiàn)工作面高產(chǎn)的基礎(chǔ)。 3.4.1截深的選擇 綜合考慮采煤機功率、煤質(zhì)硬度系數(shù)、煤層厚度及采高、頂板節(jié)理發(fā)育情況、支撐壓力壓酥煤壁深度、支架支護方式等因素來確定截深。通過認真分析工作面地質(zhì)條件和設(shè)備配套情況，確定截深為0.6 m。當(dāng)頂板節(jié)理發(fā)育、片幫嚴(yán)重時，每刀拉架

46、時進行超前支護，以提高循環(huán)單產(chǎn)。 3.4.2支護與移架方式 采用鄰架操作，及時支護。在采煤機割過后，先移支架撐住頂板，然后再移輸送機。結(jié)合煤層厚度掌握加長桿伸縮范圍，以便以合理架位及高度支護頂板[19]。頂板情況允許時，順序移架與隔架移架相結(jié)合，保證移架速度滿足采煤機割煤速度，以實現(xiàn)連續(xù)快速割煤。 3.4.3采煤機進刀方式 采用MG2100/465-W型采煤機落煤，單向采煤，中部斜切進刀，前滾筒割頂煤，后滾筒割底煤，自開缺口。 3.5工作面工序匹配的保障措施 薄煤層綜采工作面合理工藝參數(shù)的有效保障，主要包括工作面各運輸環(huán)節(jié)的相互協(xié)調(diào)及過載保護、長距離通訊指揮、工作面“三直一平”及過

47、地質(zhì)構(gòu)造的控制措施。為此，泗河煤礦采用了國內(nèi)最先進的TK-200通訊控制系統(tǒng)，強化了工作面生產(chǎn)管理，保證了工作面各工序的最佳匹配，大幅度降低了工作面故障率，使工作面開機率達到90%以上。 3.5.1TK-200通訊控制系統(tǒng)的應(yīng)用 TK-200通訊控制系統(tǒng)由TK110型工作面控制器、TK120型電源、TJ100型礦用電流檢測裝置、TK130擴音電話、TK130C多功能電話、TK150型智能終端、TK150E型智能耦合器和TK130-X型五芯帶屏蔽礦用拉力電纜組成。 TK-200通訊控制系統(tǒng)的應(yīng)用，充分發(fā)揮出其通訊控制一體化功能，大幅度降低了工作面設(shè)備的故障，最大限度地實現(xiàn)了各工序間的協(xié)調(diào)運

48、作，極大地提高了工作面的工時利用率，有力地保證了薄煤層工作面高產(chǎn)高效[20-21]。 ⑴由于TK-200通訊控制系統(tǒng)在工作面布置了12部TK130系統(tǒng)電話，在電氣列車上設(shè)有控制臺，工作面所有電話及控制臺之間均可任意通話，控制臺可實現(xiàn)工作面所有設(shè)備的集中控制，大幅度降低了機電故障率。 ⑵由于工作面擴音電話能實現(xiàn)工作面沿線全線擴音，所以極大地方便了跟班隊長、班組長的生產(chǎn)指揮，改變了以往人員來回跑動指揮、晃燈發(fā)信號、喊話聯(lián)系的方式，加強了工作面各生產(chǎn)工序之間的協(xié)調(diào)與統(tǒng)一，使各工序之間密切配合，充分發(fā)揮單位時間內(nèi)正規(guī)循環(huán)作業(yè)的有效性，大大提高了工作效率。 ⑶由于采用了集中控制和工作面沿線閉鎖方式

49、，使工作面沿線操作人員只能停機，不能開機；如要開機，通知控制臺?？刂婆_在開機時，均要進行語言報警，并且設(shè)有延時裝置，避免了以往盲目起車而損壞機電設(shè)備或造成安全事故的現(xiàn)象。如工作面沿線有故障，操作人員可以迅速閉鎖停機，并通知所有作業(yè)人員，這樣將事故消滅在萌芽狀態(tài)，從而保證了安全生產(chǎn)。 ⑷TK-200通訊控制系統(tǒng)本身配備了TJ100型電流檢測報警裝置，能隨時不間斷地對工作面電流進行檢測。一旦檢測到工作電流超過設(shè)定值，便進行報警，則操作人員可以及時調(diào)整割煤速度和減少采煤量，避免了因過載而造成的壓溜、燒電機、損壞減速器等事故現(xiàn)象的發(fā)生，不但方便了生產(chǎn)，提高了效率，而且大大地降低了材料和配件的消耗。

50、 ⑸2326工作面運輸巷布置3部帶式輸送機和斜巷1部刮板輸送機，運輸環(huán)節(jié)直接制約著工作面開機率。使用該系統(tǒng)后，通過精心計算最合適的斜巷刮板輸送機和帶式輸送機負荷，對工作面刮板輸送機的工作電流進行了報警設(shè)定，從而減少了斜巷刮板輸送機和帶式輸送機的過載和空轉(zhuǎn)時間，不但節(jié)約了電能，而且提高了工作面開機率。 3.5.2工作面地質(zhì)條件適應(yīng)性控制措施 確保工作面“三直一平”是實現(xiàn)薄煤層綜采工作面正常生產(chǎn)的有效手段。尤其工作面過斷層或褶曲等地質(zhì)構(gòu)造時，工作面設(shè)備難以適應(yīng)地質(zhì)條件，必須強化工作面生產(chǎn)管理，采取有效的控制措施，降低設(shè)備故障率，提高工作面開機率。 ⑴確保工作面“三直一平”的措施工作面實行拉線

51、管理；工作面懸掛照明燈具作參照物；推溜時，確保頂溜千斤頂?shù)男谐踢_到標(biāo)準(zhǔn)要求；工作面出現(xiàn)局部不直現(xiàn)象時，應(yīng)及時移架或移溜；提高職工操作水平，增強責(zé)任心。 ⑵工作面過斷層措施調(diào)整工作面與斷層間夾角；采煤機割煤過后及時移架，管理好頂板；工作面支架進行超前支護；控制好工作面周期來壓；端部出現(xiàn)局部冒頂時，要及時挑頂護頂；帶壓擦頂移架；煤壁打設(shè)障率。 ⑶工作面過褶曲措施調(diào)整褶曲軸向兩側(cè)的坡度。軸向兩側(cè)坡度較大時適當(dāng)留底煤，軸向兩側(cè)坡度較小時應(yīng)適當(dāng)破底，確保軸向兩側(cè)坡度平緩；隨時調(diào)整支架，防止支架歪斜；加強褶曲段工作面頂板管理。 ⑷防止刮板輸送機躥動措施采煤機司機、移架工、推溜工應(yīng)密切配合，確保工作面

52、“三直一平”；控制好工作面上、下兩巷的推進度；工作面支架傾斜時，要及時擺正；工作面刮板輸送機有滑動趨勢時，應(yīng)及時甩刀或趕溜；利用支架側(cè)護板，調(diào)整刮板輸送機，阻止其上躥下滑；埋設(shè)地銷或安設(shè)千斤頂，防止刮板輸送機躥動；采用合理進刀方式，防止刮板輸送機上竄下滑。 3.6井下理論性工業(yè)試驗 較薄煤層綜采工作面配套設(shè)備均為新研制的設(shè)備，在出廠前各制造廠家均根據(jù)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)做了實驗室型式試驗，井下工業(yè)性試驗在泗河煤礦2326工作面進行。該項試驗的目的主要在于通過工作面生產(chǎn)實踐來檢驗該套綜采裝備的合理性與科學(xué)性，驗證工作面綜采設(shè)備——液壓支架、采煤機、刮板輸送機、轉(zhuǎn)載機與破碎機等順槽設(shè)備的主要技術(shù)參數(shù)是

53、否合理、設(shè)備性能是否可靠。除此之外，井下工業(yè)性試驗的目的還在于通過井下工業(yè)性實踐來全面考核該套設(shè)備在較薄煤層綜采工作面是否能夠完成本項目最初提出的年產(chǎn)100萬t的高效開采要求，并通過工業(yè)性試驗來全面檢測該套技術(shù)裝備中可能存在的問題，為今后進一步改進提供依據(jù)[22-23]。 通過的井下工業(yè)試驗證明，項目總體設(shè)計適應(yīng)本工作面地質(zhì)條件，能滿足礦井生產(chǎn)工藝要求。在工業(yè)性試驗期間，最高日產(chǎn)3796噸，平均日產(chǎn)2510噸；最高工效84t/工，平均工效50.8t/工；工作面回采率達98%。 各種實踐證明，在解決生產(chǎn)中的棘手問題方面，項目的關(guān)鍵技術(shù)研究和應(yīng)用發(fā)揮了巨大作用。生產(chǎn)區(qū)隊記錄表明，全套設(shè)備在試驗

54、期間各設(shè)備運行正常，可靠性高，狀態(tài)良好，設(shè)備富裕能力較大，可以預(yù)測在外部條件正常情況下，日產(chǎn)量還會穩(wěn)步增長，生產(chǎn)能力將會超過100萬t/年。工業(yè)性試驗階段各工作面主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)如表3.1、3.2所示。 表3.1 較薄煤層綜采工作面主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo) 時 間 產(chǎn)量(萬t) 進尺(m) 生產(chǎn)天數(shù) 日產(chǎn)(t) 回采工效(t/工) 工作面 05.8.6～9.5 10.8 259 30 平均3600 最高4880 平 均52.2 最高70.7 240 05.9.6～9.21 6.0 188 16 平均3750 最高4780 平 均54.3 最高69

55、.3 06.2.1～2.28 9.6 250 28 平均3429 最高5796 平 均49.7 最高84.0 2326 06.3.1～3.18 5.9 212 18 平均3278 最高5708 平 均47.5 最高82.7 表3.2 月份故障影響時間持續(xù)表舉例 項 目 2月1日～1月28日 3月1日～3月18日 所占比例 煤機事故時間(分) 1540 1120 58.9% 電器事故時間（分） 540 360 19.9% 皮帶事故時間（分） 40 0 0.8% 輸送機事故時間（分） 90 60 3.3% 轉(zhuǎn)

56、載機事故時間（分） 240 180 9.3% 破碎機事故時間（分） 45 30 1.66% 支架事故時間（分） 90 30 2.2% 其它影響時間（分） 120 30 3.3% 合計事故時間（分） 2705 1810 100% 萬噸事故時間（小時/萬噸） 11.2 3.02 　 生產(chǎn)天數(shù)（天） 15 30 　 開機率 53.5% 70% 　 3.7 本章小結(jié) 本章在分析了泗河煤礦采區(qū)綜采工作面具體情況的基礎(chǔ)上，在設(shè)備配套與參數(shù)優(yōu)化方面主要解決了：泗河煤礦綜采工作面滾筒裝煤裝備配套問題；在薄煤層綜采機械化裝備配套中，機身高度、

57、輸送機高度與過煤高度的選擇問題，從而保證了配套設(shè)備達到最低采煤高度的要求；用于與中厚煤層輸送機不同的特點，薄煤層輸送機特點和對裝備配套的要求的問題；為滿足薄煤層開采的特點對采煤機的要求的問題。還有，分析了TK-200通訊控制系統(tǒng)在泗河煤礦的具體應(yīng)用，充分發(fā)揮出其通訊控制一體化功能，大幅度降低工作面設(shè)備的故障，最大限度地實現(xiàn)各工序間的協(xié)調(diào)運作，提高工作面的工時利用率。最后，分析了工作面地質(zhì)條件適應(yīng)性控制措施，確保工作面“三直一平”，以實現(xiàn)薄煤層綜采工作面的正常生產(chǎn)。 中國礦業(yè)大學(xué)成人教育學(xué)院2009屆畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 綜采設(shè)備安裝原理與優(yōu)化 綜采設(shè)備的正確選型是下一步進行設(shè)備安

58、裝的基礎(chǔ)，在上一章討論完綜采工作面設(shè)備的選型與相關(guān)配套方法及理論的基礎(chǔ)上，本章重點研究基于網(wǎng)絡(luò)計劃原理基礎(chǔ)上的綜采設(shè)備在采煤工作面上的優(yōu)化安裝。研究中，引入了網(wǎng)絡(luò)計劃理論，安裝計劃的控制理論，以及在比較分析了安裝工序特性及時差對安裝工期的影響下的在具體采面安裝實例中的優(yōu)化過程。 4.1煤礦綜采設(shè)備安裝進度計劃的制定 4.1.1煤礦綜采設(shè)備安裝進度計劃編制的現(xiàn)狀分析 以泗河煤礦現(xiàn)行的安裝計劃編制為例，主要采取以下編制程序： 圖4.3 現(xiàn)行安裝計劃編制程序 泗河煤礦現(xiàn)行的綜采設(shè)備安裝計劃根據(jù)每年年初的采掘銜接計劃的要求，在工程準(zhǔn)備結(jié)束之后，首先由機電管理部門作出安裝決定，并提出安

59、裝工期要求，安裝工區(qū)負責(zé)編制安裝計劃并實施。 這種計劃編制方法的優(yōu)點是： ⑴表達方式直觀，清晰。 ⑵易于被人們掌握，理解和運用。 但這種方法存在較大的不足： ⑴這種計劃的適應(yīng)性差，工序分解粗糙，實施過程中對操作者的指導(dǎo)性不強，給安排工作實施造成難度。 ⑵無法對計劃的實施進行有效的控制。易使計劃的實施陷入盲目的狀態(tài)。 ⑶不便于管理部門對區(qū)隊的監(jiān)督、考核與協(xié)調(diào)。 ⑷對管理部門來講，發(fā)揮其服務(wù)職能不具備約束性。 ⑸不利于對進度進行管理，無法優(yōu)化工程，對于工程效率也無法提高。 ⑹無法實現(xiàn)計算機管理，提高工作效率。 4.1.2影響綜采設(shè)備安裝進度計劃編制的因素 影響煤礦綜采工作面

60、設(shè)備安裝進度計劃編制的因素很多，這些因素充分體現(xiàn)了煤礦企業(yè)作業(yè)的特點，如何確定這些因素可采用下列過程： 圖4.4 因素的確立過程 針對安裝過程中預(yù)定的46個過程因素組織相關(guān)：機電、生產(chǎn)、安全、調(diào)度等部門，按因素的類別進行歸類，最后總結(jié)出6大類因素，見圖3-3：因素分析的層階結(jié)構(gòu)圖。 圖4.5 因素分析的層階結(jié)構(gòu)圖 從圖中可以看出，除“事故影響”因素外其他的因素都為確定性因素。這種因素?zé)o論在編制計劃還是在計劃實施過程中都能給以充分的考慮。由于“事故影響”為不確定因素，在整個的安裝過程中事故可能發(fā)生，也可能不發(fā)生，編制計劃時，為了提高計劃的抗風(fēng)險性，也必須對該因素給已足夠的重

61、視。 因素分析的目的是為了在計劃的編制過程中充分給予考慮，使計劃更合理、更有效。從圖3.1網(wǎng)絡(luò)計劃技術(shù)的應(yīng)用步驟可以看出，前四步為關(guān)鍵性的步驟，必須和因素分析緊密結(jié)合起來。每一步需考慮的因素如表4.2實施步驟與影響因素對應(yīng)表。 4.1.3綜采設(shè)備安裝進度計劃編制的原則 按照煤礦企業(yè)生產(chǎn)的特點，結(jié)合泗河礦內(nèi)部管理程序，每年的12月份，本礦根據(jù)情況要給所屬區(qū)隊下達下一年度的采掘生產(chǎn)計劃及煤炭產(chǎn)品的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)計劃；各區(qū)隊根據(jù)集團公司的采掘生產(chǎn)計劃及煤炭產(chǎn)品結(jié)構(gòu)計劃指標(biāo)結(jié)合井下工作面布局編制本單位的年度采掘銜接計劃。在年度的銜接計劃中就基本確定了一個年度內(nèi)需要安裝的綜采工作面?zhèn)€數(shù)及大概的安裝時

62、間區(qū)間。在一年的生產(chǎn)實施過程中，當(dāng)一個綜采工作面的工程準(zhǔn)備工作結(jié)束時，煤礦機電部門和設(shè)備安裝工區(qū)根據(jù)銜接工期要求及工程狀況分別編制各自的安裝進度計劃及相應(yīng)的控制措施[29]。設(shè)備安裝進度計劃編制時，必須遵循保證安裝質(zhì)量、保證安裝工期。 4.1.3.1保證安裝質(zhì)量 綜采設(shè)備的安裝過程是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程。保證綜采工作面設(shè)備安裝完成之后能夠安全、高效、正常投入生產(chǎn)與使用是設(shè)備安裝的根本目的。在實際的工作中，不能保證質(zhì)量而延誤工期，以及投產(chǎn)后不能保證安全生產(chǎn)的教訓(xùn)并不罕見。 綜采設(shè)備安裝的質(zhì)量形成是一個有序的系統(tǒng)過程，在這個過程中，由于設(shè)備的單件數(shù)量多（上千件），每一件發(fā)生問題都會給日后的安全

63、運行埋下隱患，因而在安裝的過程中，需要進行一系列的作業(yè)技術(shù)和活動，其目的在于監(jiān)視項目實施過程中所設(shè)計的各種影像質(zhì)量的因素。因此，安裝的進度安排上，要遵循有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、措施，不能盲目趕工期而隨意刪掉必要的施工工序和環(huán)節(jié)；更不能違反操作規(guī)程，野蠻操作，而應(yīng)越是趕進度越要注意質(zhì)量的控制。實踐證明，為了趕進度而忽視質(zhì)量，由此發(fā)生質(zhì)量事故所造成的返工，往往會大大拖延工程進度，造成巨大經(jīng)濟損失。嚴(yán)重的還可能釀成人身事故，危及職工生命安全。 4.1.3.2保證安裝工期 綜采工作面設(shè)備安裝工期是是綜采隊組實現(xiàn)順利接替的前提和保證，負責(zé)設(shè)備安裝的管理部門和實施部門必須按照年度采掘銜接計劃的要求，認真的去

64、組織和配置各項資源，千方百計地計劃好、控制好安裝進度，保質(zhì)保量的按時完成任務(wù)。 4.1.4煤礦綜采設(shè)備安裝進度的網(wǎng)絡(luò)計劃編制方法 煤礦企業(yè)受各種因素的影響較多，網(wǎng)絡(luò)計劃的應(yīng)用有其特殊性，其核心的內(nèi)容必須解決好工序分解，邏輯關(guān)系，時間參數(shù)。在解決這些問題時要喝上一節(jié)的因素分析緊密結(jié)合起來。 4.1.4.1網(wǎng)絡(luò)計劃編制安裝進度計劃的程序 按下列程序進行計劃的編制的工作，如圖4-6所示。 圖4.6 安裝進度計劃的編制程序 4.1.4.2確定工作項目及分解 對于一些簡單的工程，我們也許能直接將其分解，列出工作項目。但是對于復(fù)雜的情況，直接列出工作項目較困難，我們可以

65、采取逐級逐層分解的辦法將復(fù)雜的情況加以細化。也就是說，將復(fù)雜的情況看做一個系統(tǒng)，然后將系統(tǒng)分解成幾個子系統(tǒng)，對于子系統(tǒng)再將其分解成幾個三級子系統(tǒng)。由此分下去，直至下一級子系統(tǒng)的情況較簡單。最后形成一棵樹型的系統(tǒng)細化圖。 針對煤礦綜采工作面的安裝而言可以看做一個系統(tǒng)，它又可以分為：①支架安裝、②工作面溜子安裝、③采煤機安裝、④轉(zhuǎn)載破碎機安裝、⑤進風(fēng)巷運輸機安裝、⑥泵站及電氣設(shè)備安裝、⑦設(shè)備調(diào)試，共計七個子系統(tǒng)，除設(shè)備調(diào)試外其它每個子系統(tǒng)又可分為設(shè)備裝運和設(shè)備安裝兩個二級子系統(tǒng)，設(shè)備裝運又可以分為設(shè)備裝車和設(shè)備運輸兩個三級子系統(tǒng)，繼續(xù)分解就需要考慮下列因素： ⑴由于煤礦企業(yè)多為24小時不間斷連

66、續(xù)作業(yè)，通常采用三.八制或四.六制，因而因素分解要盡可能以班為單位，便于實施過程中班班安排工作，班班考核與控制。 ⑵設(shè)備運輸可以把設(shè)備的裝車和運輸一并考慮，也可以分開考慮，每次運輸?shù)能嚁?shù)要考慮井下車場的長度，調(diào)車線的長度；人員素質(zhì)中人員的數(shù)量；運輸問題中礦車、卡車、支架專用車的數(shù)量及車輛的周轉(zhuǎn)。然后再確定每次的運輸量。 ⑶安裝設(shè)備的工序分解要與每次運輸?shù)脑O(shè)備相配套，以每次運輸?shù)臄?shù)量為一個安裝單元，避免工序分解的繁雜，分解過細會給網(wǎng)絡(luò)圖的繪制和優(yōu)化帶來難度。如：把“往井下運1---16號支架”作為一個工序，那么安裝時通常也要把“安裝1---16號支架”作為一個工序。 圖4.7 支架安裝的WBS圖 注：泗河煤礦現(xiàn)有支架平車48輛，必須保證周轉(zhuǎn)，井下車場長度120m；調(diào)車線長度32m，最多能放16個支架車。 4.1.4.3確定工作之間的邏輯關(guān)系 工作項目確定后，我們必須確定這些工作的邏輯關(guān)系，即確定該工作的緊前工作和緊后工作是哪些。一般來說，首先從工藝要求上確定工作的工藝關(guān)系，然后從組織關(guān)系上由時間、工程的資金和設(shè)備等方面來考慮該工作的安排，合理確定其緊后工作。