100103综采工作面支护设计.docx
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100103综采工作面支护设计
100103综采工作面支护设计
第一节、工作面位置及概况
一、巷道位置
100103综采工作面地面相对位置位于旺岭村以南,地表为农田,地面无建筑物、河流、水库等。
井下位置位于矿井一采区,北为100101综采工作面采空区,南为10010运输顺槽和10#煤未采区,东为+640采区轨道大巷,上覆为020907回采工作面采空区。
二、地质特征
100103综采工作面为稳定的厚煤层,10#煤直接顶板为砂质泥岩,其底板为泥岩,上距9#煤平均间距5.8m,下距11#煤平均间距2.89m,10#煤煤层厚度1.3—5.87m,平均厚度3.84m,煤层结构中等,属可采煤层。
三、地质构造:
根据工作面设计范围内煤层底板等高线变化趋势分析,该工作面地层整体呈一单斜构造,倾向西北向,倾角3°~8°,一般5°左右;此外预计该工作面在掘进期间,无大的断层构造存在,但在各巷道施工过程中,由4处较小的陷落柱,有少量的裂隙水出现,会给顶板支护管理带来一定的影响。
第二节、设备配备
100103综采工作面设计走向长度1540m,倾斜长度182m,沿煤层底板一次采全高,工作面坡度随煤层倾角变化而变化。
一、采煤机主要技术参数如下:
1、适应煤层
采高范围:
2.5~4.7m
适应煤层倾角:
≤35°
煤质硬度:
中硬或中硬以下煤层
2、采煤机总体
机面高度:
1961mm
机身厚度:
676mm
过煤高度:
773mm
截深:
800mm
摇臂摆动中心距:
7980mm
行走轮中心距:
6290mm
3、切割部
摇臂结构形式:
分体、直摇臂
摇臂长度:
2780mm
摇臂摆角:
上摆40°、下摆18°
截割功率:
2×500KW
滚筒转速:
32.8r/min
截割电机型号:
YBCS-500
截割电机功率:
500KW
截割电机额定电压:
3300V
截割电机额定电流:
105A
截割电机额定转速:
1486r/min
4、牵引行走部
牵引形式:
开关磁阻电机调速、齿轮销排式电牵引
牵引功率:
2×60KW
牵引速度:
0-13.8m/min
牵引力:
620KN
电机型号:
KCB-60,功率60KW,额定电压380V,额定电流117A,额定转速:
1100r/min
5、调高电机
电机型号:
YBRB-30(G),功率30KW,额定电压3300V,额定电流6.9A,额定转速:
1462r/min
6、电缆
主电缆型号:
MCP-1.9/3.33×95+1×25+4×6
7、冷却和喷雾
冷却:
截割电机、牵引电机、调高电机、摇臂水套、电控箱分别水冷
喷雾方式:
内、外喷雾
供水压力:
3MPa
内喷雾3MPa、外喷雾1.5MPa
冷却0.5MPa
供水流量:
320(1/min)
二、刮板输送机、转载机
1、工作面刮板输送机选型需要满足以下四个方面的要求:
1)、运输能力与采煤机生产能力巷适应。
工作面刮板输送机、转载机、破碎机的小时能力计算,当采煤机截深为0.8米时,牵引速度达到4m/min,其各自的生产能力为1000t/h以上。
2)、外形尺寸和牵引方式与采煤机相匹配。
3)、运输机长度与工作面长度一致。
4)、支架宽度与刮板输送机的节距相一致。
2、刮板输送机
选用SGZ800/型,主要技术参数为:
运输能力(t/h):
1500
总装机功率(Kw):
800
供电电压(V):
3300
供电功率(Hz):
50
链速(m/s):
1.3(最终以进口厂家减速器数比计算为准)
槽内宽:
800mm(槽内宽)
链条形式:
φ34×126mm中双链
3、转载机
选用SZZ800/250转载机,运量1800t/h,链速1.78m/s,装载机功率250kw;
破碎机。
4、选用PLM2000破碎机,主要参数如下:
a、破碎能力2000t/h
b、装机功率160KW;
c、最大输入块度800*800mm
输出块度300(250、200、150)mm
5、胶带输送机选用型号及参数如下:
_____型号SSJ1000/2*160
_____运量1000t/h
_____输送距离1500m
_____胶带速度2.5m/s
_____宽度1000mm
_____胶带阻燃输送带PVG
_____主电机型号功率2×160kw
三、具体工作面设备明细
表5根据工作面设备配套情况,工作面生产设备具体投入。
序号
设备名称
型号及主要
技术规格
数量
单价
合计
备注
使用
备用
小计
1
采煤机
MG500/1150-WDK总功率P=1150kw,截深0.8m
1台
1台
2
基本支架
ZY6800/24/50工作阻力6800KN,高度2.4—5.0m
122架
2架
125架
3
端头支架
端头支架(ZT13500/25/38)
一组
一组
4
乳化液泵站
BRW-315/31.5流量
315L/min
1台
1台
2台
1组(2泵1箱)
5
喷雾泵站
BPW250/10
1台
1台
2台
1组(2泵1箱)
6
刮板输送机
SGZ800/800整体铸焊封底,功率N=2×400KW
1台
1台
出厂长度180m
7
转载机
SZZ800/250(带自移机构)钢板焊接,N=250KW
1台
1台
出厂长度39m
8
破碎机
PLM2000,N=160KW
1台
1台
9
顺槽胶带输送机
SSJ1000/2*160,带宽1000m,功率2×160KW
1台
1台
10
电器控制及其他
第三节、支架主要技术参数及受力分析
一、基本支架主要技术参数
支架型式两柱掩护式支架
支架高度2400~5000mm
工作阻力6800KN(P=42.3MPa)
初撑力5066KN(P=31.5MPa)
支架中心距1500mm
支架宽度1430~1600mm
支护强度0.93~0.98MPa(f=0.2)
平均底板比压2.2MPa(f=0.2)
泵站压力31.5MPa
推移步距800mm
操纵方式本架手动操纵
支架重量约27±2%吨
1、立柱(双伸缩)2根
立柱内经φ320mm
中缸内径φ230mm
活柱外径φ210mm
初撑力2532KN(P=31.5MPa)
额定工作阻力3400KN(P=42.3MPa)
2、推移千斤顶1根
油缸内径160mm
活塞杆直径105mm
行程900mm
推溜力360KN(P=31.5MPa)
拉架力633KN(P=31.5MPa)
3、侧护板千斤顶(内走液)4根
油缸内径φ80mm
活塞杆直径φ60mm
行程170mm
推力158KN
拉力69KN
4、平衡千斤顶1根
油缸内径φ200mm
活塞杆直径φ140mm
额定推力1330KN(P=42.3MPa)
额定拉力677KN(P=42.3MPa)
5、伸缩梁千斤顶2根
缸径φ100mm
杆径φ70mm
6、一级护帮千斤顶2根
缸径φ100mm
杆径φ70mm
推力/拉力(P=31.5MPa)247/126KN
工作阻力(P=38MPa)298KN
7、二级护帮千斤顶2根
缸径φ63mm
杆径φ45mm
推力/拉力(P=31.5MPa)98/48KN
工作阻力(P=38MPa)109KN
8、抬底千斤顶1根
缸径φ125mm
杆径φ90mm
9、底调千斤顶1根
缸径φ125mm
杆径φ90mm
推力(P=31.5MPa)387KN
二、主要特点
1)、支架顶梁采用整体顶梁带伸缩梁及两级护帮板装置,支架顶梁侧护板和掩护梁侧护板均为双侧活动结构形式,使用时一侧活动,一侧用销轴固定,支架出厂时活动侧护板方向为面对煤壁右侧活动。
2)、支架前、后连杆均为双连杆。
3)、支架采用刚性整体底座,整体长推杆机构。
底座采用前端有过桥板,后端有箱体,中间底板全开裆结构。
推移千斤顶缸径为φ160mm倒装结构,拉架力可达633KN,保证支架的顺利前移。
4)、支架在底座过桥后面设有抬底装置,以保证支架的顺利前移。
5)、支架设有调底座装置。
6)、平衡千斤顶缸径为φ200mm,安全阀压力为42.3Mpa,增大平衡力,以提高支架的适应能力,顶梁与掩护梁在极限位置时,平衡千斤顶仍有富裕行程。
7)、支架预留防倒装置安装位置,需要时可进行安装,使支架适应工作面倾角的要求。
8)、每架支架安装一个双针防震压力表。
9)、液压支架颜色为:
结构件白色,立柱千斤顶红色,推杆黑色。
10)、过滤支架与中间支架相同,采用滞后支护形式。
三、液压系统配置
1)、支架操纵方式为本支架操作。
液压系统主要有手动操纵阀组、立柱、千斤顶、立柱液控单向阀组、单向锁、安全阀、截止阀、过滤器、回油断路阀及管路附件组成。
2)、架间主进胶管采用公称直径φ31.5D高压胶管,主回液管采用φ50高压胶管;喷雾主进液采用φ25mm高压胶管。
3)、每台支架上安装一个过滤器。
4)、每台支架顶梁前部配置喷雾装置。
5)、在支架的回液管路中安装一个回油断路阀。
6)、立柱安全阀采用500L流量,防止冲击来压损坏结构件。
7)、快速接头的尺寸均采用DN系列标准。
8)、支架立柱、推移采用400L/min流量主操纵阀片为200L/min。
所用阀均为郑煤机集团公司液压电控公司优质产品。
9)、所有立柱、千斤顶密封采用国产优质聚氨酯密封。
第四节、工作面支护技术要求
一、正常生产时期顶板支护方式
采用追机移架的方式对顶板进行及时支护。
在采煤机割煤后,先移支架,再移输送机,即割煤-移架-移输送机;采用带压擦顶移架方式移架,正常移架要滞后采煤机后滚筒3~4架,不得超过6架。
顶板破碎时要紧跟前滚筒移架或人工操作超前移架,即发现片帮严重时,不等采煤机割煤,就进行移架并及时只设护板,然后再进行其他操作,工艺为移架-割煤-移输送机;移架步距为0.8。
支护质量标准要求如下:
1、加强支架的支护强度,确保支护质量,支架初撑力不得低于泵站额定值的80﹪(24Mpa);工作面支架必须安装测压表。
2、工作面液压支架的中心距误差不得超过100mm;支架间间隙不得超过200mm;立柱前后偏差不超过-50-50mm;侧护板正常使用;支架不超高实用。
当支架间隙超过200mm的时候,支架上面架设长方木+菱形铁丝网进行支护,长方木的排距为500mm,方木的上面铺设菱形铁丝网。
3、液压支架接顶严实,顶梁平整,最大仰(俯)角不超过7°相邻支架错茬不超过顶梁侧护板高度的2/3;支架不挤不咬,无压死的支架。
4、工作面应做到“三直、二平、一净、两畅通”的质量要求。
工作面液压支架端面距符合作业规程规定。
工作面伞檐长度大于1m时最突出部分不得超过200mm,伞檐长度小于1m时最突出部分不得超过250mm
5、采煤机割煤后,要及时移架,移架与采煤机后滚筒的距离一般不超过6m,防止长时间空顶。
6、工作面出现冒顶时,要及时用木料接顶,并升实支架。
7、液压支架、支柱要编号管理,牌号清晰;操纵阀手有限位装置。
二、留顶煤开采时的安全技术措施
1、工作面按从两头向中间的顺序逐段分层将顶煤留住,顶煤厚度必须控制在1.0m以内。
在顶板压力显现相对较小的地段分次将顶煤厚度留到规定值,每次留顶煤的厚度应控制在300mm以内,防止造成相邻支架错差过大。
2、在顶板破碎处或煤壁片帮严重地段可以一次留500mm厚顶煤,若由于压力过大无法将顶煤留住,可以在该段范围内选择一处顶板相对较为完整的地段将顶煤留住,然后以此为基础向两边扩展,逐渐将顶板破碎处或煤壁片帮严重地段的顶煤留住。
3、留设顶煤时不卧底,割煤时采煤机后滚筒平走,将工作面采高降低到3.5m。
顶煤留住后继续向前平走,待工作面推过两个周期来压步距后,观察顶煤留设情况,若顶煤较为稳定则再通过卧底的方法将该段的采高调整到4.0m,卧底时每刀的卧底量必须控制在100mm。
4、若工作面留的顶煤在周期来压作用下离层、脱落,且冒落高度超过500mm,必须对该段范围内的顶板进行维护,同时必须采取留底煤的措施,每次的留底量必须控制在100mm内,防止支架超高使用。
5、冒落高度在300~500mm之间时,在支架前梁上用2.0m板梁将顶背实,背板梁时人员必须站在支架斜上方,支架工操作前梁千斤操纵阀将待维护支架的前梁稍稍降低,将板梁沿走向从支架前梁上方穿过将顶背实,然后将支架前梁升起。
6、冒落高度超过500mm时,必须采取措施对冒顶区进行处理。
处理冒顶前,当班工长必须仔细观察冒顶区周围的情况,组织人员预备好足够的支护材料和工具(2.0m长板梁),指派一名有经验的老工人指挥并负责观察冒顶区顶板、煤帮的变化情况。
在处理冒顶之前,必须先清理好退路,将周围顶板维护好,待冒顶区顶板稳定后,方可进行处理。
7、处理冒顶事故时,必须首先加固冒顶区附近的上下支护,然后从冒顶区上口开始按由上向下顺序进行处理。
处理冒顶时,将支架前后立柱降低,在支架上刹好“#”字型木剁,再将支架升起。
刹顶时,只准一人站在冒顶区斜上方作业,并随时进行敲帮问顶,防止发生二次冒顶伤人。
作业时必须听从指定的老工人统一指挥,发现异常(如顶板响动、漏矸等)情况,由老工人通知作业人员立即停止工作,迅速撤出冒顶区。
8、处理冒顶时,必须有瓦检员先检查冒顶区空间的CH4浓度,如CH4浓度超过规定,必须停止作业,采取措施进行处理。
9、处理冒顶时,应将冒顶区内的支架操纵手把打到零位,并派专职支架工看护,以防发生意外。
10、发生冒顶后,采煤机司机在冒顶段割煤时必须控制好前滚筒割煤高度和进度,确保支架能挑住煤壁留有的顶煤,且工作面必须加快推进度,尽快将冒顶区甩到采空区内。
11、采煤机司机割煤时必须将前滚筒距顶板距离调整在500mm以上,确保采煤机割过煤后煤壁留有不低于100mm、不超过500mm厚的顶煤。
采煤机割过煤后支架工必须及时将支架伸缩梁打出并相应降低前梁高度将顶煤托住,然后滞后采煤机前滚筒2~3架稍稍降低前、后立柱及前梁,迅速将支架移设到煤壁。
下一循环割完煤移架时,将支架前、后立柱稍稍降低,前梁不降快速将支架拉移过去,待支架顶梁托住顶煤后,在已留设顶煤厚度的基础上再留一定厚度的顶煤,直到顶煤厚度达到1.0m。
12、当工作面顶煤厚度超过1.0mm时,支架工在采煤机返机前提前将顶煤厚度超过规定地段的刮板机向煤壁推出200~300mm,同时采煤机司机必须将采煤机前滚筒割煤高度适当调高,将超过规定厚度的顶煤割掉,确保顶煤厚度不超过1.0m。
13、工作面片帮严重地段必须提前将支架移设到煤壁,并及时伸出伸缩梁、打出护帮板,采煤机在经过顶板破碎段时,必须放缓采煤机速度,减小对顶板的采动影响,同时将采煤机滚筒割煤高度调整到距顶板不少于800mm的位置。
14、留顶煤期间,每循环采煤机割煤前支架工必须对工作面支架支设状况进行检查,发现端面距超宽必须及时将伸出伸缩梁、打出护帮板或实施超前移架,前梁或顶梁不接顶的支架必须重新调整。
15、回采过程中严格执行带压移架、及时移架方法。
距采煤机前滚筒1.5m时将收回伸缩梁,前滚筒割过煤壁后,滞后前滚筒1.5m及时伸出伸缩梁,距前滚筒3~5m追机移架,控制好顶板。
移架时,支架降幅不得超过100mm,并及时将支架一次性移到位,前梁接实顶板,伸出伸缩梁,打出护帮板,将前后立柱升平升紧升牢。
16、减少调整支架次数,防止因反复升降造成顶煤破碎、脱落。
17、移架时,只准将护帮板收回,移架后及时将前梁升紧升平,前梁接顶严密,防止顶煤受压脱落。
18、工作面托顶煤开采后,采煤机司机必须严格控制好采煤机割煤高度、按层位将顶板割平。
19、工作面留顶煤工作从工作面周期来压过去后开始。
20、留顶煤开采期间,泵站出口压力控制在30MPa,支架初撑力不得小于规定值。
21、留顶煤开采后人员严禁进入煤壁侧作业。
22、留顶煤开采时,工作面刮板输送机机头、机尾处不留顶煤,同时将刮板机机头、机尾过渡槽范围内的顶煤平缓过渡到刮板机机头、机尾处。
23、留顶煤开采后通风队必须编制专项防灭火措施。
24、留顶煤开采后工作面采高必须控制在3.5m,不得超过4.0m。
25、留顶煤开采期间,必须控制好开采层位,当采煤机采到距二煤底板1.2m的夹矸层时,采煤机司机必须及时留底。
26、留顶煤开采后工作面回风巷必须备有一定数量的板梁。
三、特殊时期的顶板控制
(一)、来压及停采前的顶板控制
1、工作面基本顶初次来压前必须编制专门安全技术措施。
2、工作面基本顶初次来压和周期来压期间,应加强来压的预测预报。
3、该工作面基本顶初次来压步距为5m-15m,当工作面推进到15m时,基本顶还没有垮落,将采区强制放顶方式,届时编制专项措施。
4、工作面支架初撑力不低于24Mpa,使用液压单体支柱时,所有单体柱初撑力不低11.5Mpa;特别注意工作面中部、两端头支架的初撑力及支架状态,确保整体支护强度,预防冒顶。
5、工作面停采前时要编制停采措施,加强顶板控制。
(二)、过断层、陷落柱及顶板破碎时的顶板控制
根据地质资料分析,本工作面共揭露断层3条,必须加强过断层、陷落柱回采时的顶板控制工作,要控制好采高,断层处、陷落柱处的支架要保证达到初撑力(不小于24Mpa),届时必须编写有针对性的补充措施。
当工作面局部地段片帮超过0.6m时,可超前采煤机移架,及时支护顶板;在顶板破碎的地段,为了有效地防止顶板冒落、控制煤壁片帮,要带压移架。
四、端头和超前支护要求
(一)、工作面端头及安全出口的管理
1、端头液压支架主要技术参数
型号ZT13500/21/38型端头支架
形式两架一组
支架高度(mm)2100—3800
额定工作阻力(KN)13500(P=36.6Mpa)
初撑力(KN)5066(P=31.5Mpa)
平均支架强度(Mpa)0.67(f=0.2)
平均底座比压(Mpa)平均2(f=0.2)
推移步距(mm)800
泵站压力:
31.5Mpa
支架重量:
约72吨
控制方式手动控制
2、端头支架立柱、千斤顶规格数量
立柱6根缸径φ280/φ260双伸缩
推移千斤顶2根缸径φ200/φ105行程900mm
前梁千斤顶2根缸径φ160/φ105
调架千斤顶3根缸径φ100/φ70
侧帮千斤顶9根缸径φ80/φ60
3、顶部出现冒顶时,要及时用木料接顶,并升实支架。
4、液压支架、支柱要编号管理,牌号清晰;操纵阀手有限位装置。
5、确保安全出口的畅通,安全出口范围内不得存放物料等杂物。
(二)、超前支护要求
1、超前范围采用单体支柱+π型钢梁+木料进行顶板支护,超前支护长度不得≤20米。
2、π型梁的长度为3.5米,π型梁要垂直与顺槽方向,两组π型梁的间距为1米。
3、π型梁上方采用长方木、圆木、背板和木楔接顶并过实,下方打设单体支柱,每根π型梁打设三根单体支柱,做到“一梁三柱”。
4、回风顺槽:
由南向北第一排支柱由南壁向外量0.5米打设,由第一根向外1.25米打设第二根,由第二根向外1.25米打设第三根。
5、运输顺槽:
由于运输顺槽超前段设备较多,由北向根据现场情况进行支设,但是必须做到一梁三柱,必须保证行人道畅通,支设的点柱不影响设备的正常运转。
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