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1、川煤集团广旺能源公司石洞沟煤矿综采方案四川华蓥山广能集团嘉华机械有限责任公司二一四年四月目录第一章 工作面基本地质条件11.1 煤层地质情况11.1.1 地层11.1.2 构造21.2工作面基本情况：31.2.1 煤层31.2.2 煤质31.2.3 K13煤层4第二章 综采可行性分析52.1 我国大倾角煤层综采简况52.1.1 大倾角煤层综采的突破52.1.2 第二代大倾角煤层综采62.1.3 第三代大倾角煤层综采82.2石洞沟煤矿上综采成功的可能性152.2.1、上综采的主要难点152.2.2、石洞沟煤矿能否克服上述难点的分析162.2.3 、 石洞沟煤矿上大倾角大采高综采的有利因素172.
2、2.4、 成功的可能性结论17第三章 设备配套选型情况183.1 方案配套原则183.2 采煤机的选型183.2.1 工作面日进尺按如下公式计算183.2.2 采煤机的日切割总长度核算193.2.3 采煤机切割速度的选择和开机率193.2.4 采煤机小时生产能力核算203.2.5 采煤机割煤功率计算203.2.6 采煤机选型213.2.7 采煤机主要技术参数213.2.8 采煤机主要特点223.3 刮板输送机选型233.4 转载机选型243.5 破碎机选型263.6胶带输送机及其参数27第四章 支架方案284.1 液压支架工作阻力的计算284.1.1 液压支架高度284.1.2 支架支护强度计
3、算284.1.3 支架工作阻力的确定304.2 液压支架技术参数304.3 支架的结构特点324.4 端头支架334.5 工作面主要配套设备及预算表364.6相关图纸374.7 本配套的主要特点394.8 电液控系统394.8.1 电液控整体介绍394.8.2产品指标414.8.3 电液控系统主要功能454.8.4本套电液控484.8.5使用电液控的要求48第五章 综采技术服务方式50第六章 急倾斜综采工作面产量预计51第七章 效益分析52第八章 结论53第一章 工作面基本地质条件1.1 煤层地质情况1.1.1 地层区内出露地层由老到新为：三叠系上统须家河组第六、七段（T3xj6、T3xj7）
4、，侏罗系下统白田坝组（J1b），侏罗系中统千佛岩组（J2q）及下沙溪庙组（J2xs）。地层走向北75东左右，倾向南东，倾角3159，煤层均含于须家河组第七段中。现将区内地层由新到老分述如下： 第四系（Q）厚010m为地表岩石风化后形成的坡积、残积碎石、砂土、亚砂土等。主要分布于山间冲沟两侧及地势低洼处。 侏罗系中统下沙溪庙组（J2xs）岩性为灰色厚层状细至中粒砂岩、紫红色泥岩夹灰绿色中厚层状粗粉砂岩及灰色中厚层状细粒砂岩。 侏罗系中统千佛岩组（J2q）厚277m灰色薄至中厚层状粗粉砂岩，夹细粒砂岩及泥岩，顶部夹紫红色泥岩和灰绿色粗粉砂岩，底部为一层灰白色中厚层状石英细粒砂岩。 侏罗系下统白田坝
5、组（J1b）厚357m为含菱铁矿地层，按岩性不同分为四段，分述如下：第四段（J1b4）：灰色、暗灰色薄层至中厚层状粗粉砂岩夹细粒砂岩和泥岩。下部泥岩含煤及煤透镜体，底部为一层灰色厚层状细至中粒石英砂岩，平均厚274m。第三段（J1b3）：浅灰色厚层状砾岩，砾石成分主要为石英和少许燧石，硅质胶结，砂质充填，半滚圆状，平均厚20m。第二段（J1b2）：灰色薄至中厚层状粗粉砂岩夹泥岩及中至厚层状细至中粗砂岩，含菱铁矿层及菱铁矿结核115层，底部23层较稳定，平均厚20m。第一段（J1b1）：浅灰色厚层状砾岩，砾石成分主要为石英和少许燧石，硅质胶结，砂质充填，半棱角状至半滚圆状，平均厚43m。 三叠系
6、上统须家河组（T3xj）为含煤地层，岩性主要是砂岩、页岩、砂质页岩及砾岩，含煤、菱铁矿。按岩性不同分为七段，矿区出露第六、七段分述如下：第七段（T3xj7）：灰色薄至中厚层状钙质粗粉砂岩、深灰色中至厚层状细至中粗砂岩、浅灰色粗砂岩夹细砂岩，含煤六层（K5、K9、K10、K11、K12、K13），顶部夹12层透镜状菱铁矿，平均厚149m。第六段（T3xj6）：浅灰色、灰色厚层状中至粗粒砂岩，中下部含细砾岩，含黑色矿物及白云母片，平均厚度40m。1.1.2 构造 褶曲井田位于大两会背斜南翼，为简单单斜构造。井田内沿走向和倾向都有一定程度的舒缓波状起伏变化。在冯家塘37勘探线以西，地层倾角浅部为51
7、左右，深部变缓至45左右，37勘探线以东、地层倾角浅部47左右，深部变陡至59左右。此外，由西向东，还分别在二平井西煤巷16至18石门、6至7石门、石洞沟东坡地表、二平井煤东巷900m处，见到次一级小型褶曲，并依次向南东10、35、56方向倾伏。 断层井田内仅发现如下四条断层：F4断层：位于文城寨北，地表延伸方向北21东，长490m，东盘南移，西盘北移，具右旋性质，断层面走向北52东，倾向南东，倾角55。水平地层断距60310m。F3断层：位于石洞沟西坡，地表延伸方向北66西，长320m，东盘北移，西盘南移，具左旋性质，断层面走向北68西，倾向南西，倾角5666。水平地层断距30m。F2断层：
8、位于石洞沟东坡，地表延伸方向北80东，长210m，东盘南移，西盘北移，具右旋性质，断层走向北50东，倾向南东，倾角60左右。水平地层断距12m。F1断层：位于碗厂沟西坡，地表延伸方向北69东，长140m，东盘南移，西盘北移，具右旋性质，断层面走向北37东，倾向南东，倾角67。水平地层断距20m。上述断层都分布在煤系顶部的千佛岩统第一层内，且均为正性平移断层。从小型褶曲和平移断层的分布位置来看，它们之间存在着一定的内部联系，两者在空间位置上几乎相伴而生，不过小型褶曲形成于塑性岩石的须家河统第七层地层内，平移断层则形成于脆性岩石的千佛岩统第一层地层内，显示出塑性岩石和脆性岩石在同一应力作用下产生不
9、同性质构造变动的特点。从井田开采的角度看，本区虽存在一些小型褶曲和平移断层，但规模很小，且断层仅破坏了煤层上部的菱铁矿，不影响煤层开采，故本井田地质构造简单。1.2工作面基本情况：1.2.1 煤层井田内主要含煤地层为三叠系上统须家河组第七段，含可采煤层K10、K11、K12、K13四层，其中K13为主要可采煤层。各可采煤层情况由上至下，简述如下：K10煤层（俗称大夹炭），下距K11煤层0.53.5m，矿区西界至38线间可采。一般含夹矸03层，夹石厚度0.00.26m，煤层厚度一般0.440.59m，平均厚度0.5m，属局部可采薄煤层，煤层倾角4556,平均倾角45。煤层顶板岩性为泥岩、粉砂岩，
10、底板岩性为泥岩、钙质粉砂岩。K11煤层（俗称小夹炭），下距K12煤层1118m，矿区西界至38线间可采。一般含夹矸12层，夹石厚度0.100.20m，煤层厚度一般0.801.40m，平均厚度1.0m，属局部可采薄煤层，煤层倾角4556,平均倾角52。煤层顶板岩性为泥岩、炭质泥岩、钙质粉砂岩，底板岩性为泥岩、粉砂岩。K12煤层（俗称夹炭），下距K13煤层1.02.3m，矿区西界至38线间可采。一般含夹矸23层，夹石厚度0.130.25m，煤层厚度一般0.770.89m，平均厚度0.8m，属局部可采薄煤层；煤层倾角4556,平均倾角45。煤层顶板岩性为泥岩、炭质泥岩、粉砂岩，底板岩性为泥岩、粉砂岩
11、。K13煤层（俗称七连子），全区可采。一般含夹矸310层，夹石厚度0.401.50m，煤层厚度一般1.774.78m，平均厚度2.1m，属中厚煤层；煤层倾角4558,平均倾角53。煤层顶板岩性为砂岩、粉砂岩、泥岩，底板岩性为泥岩、粉砂岩。1.2.2 煤质灰份：原煤灰份一般为14%25%，少数大于30%；精煤灰份一般为5%8%，属中高灰份煤。灰份熔点一般在12501500之间，属高熔点灰份。硫份：精煤和原煤全硫含量一般低于1%，在0.45%0.60%之间，属低硫煤。磷分：原煤含磷一般为0.02%0.06%，最高0.09%属中磷煤。煤质牌号：属瘦煤牌号，精煤挥发份一般为14%16%；Y值一般为08
12、mm，粘结性为45。可燃体发热量为29308.0J/kg，是较好的炼焦配煤和动力用煤。1.2.3 K13煤层根据石洞沟矿计划，首采工作面煤层为K13煤层，其的基本情况如下：煤层厚度：最小1.11m，最大4.73m，通过对现场的资料统计，见煤点有64个，其中4m以上的有6个点，占总量的9.375%；3-4m的有19个点，占总量的29.68%；2m以下有8个点，占总量的12.5%；其余为2-3m点数为31个点，占总量的48.445%。煤的硬度f=23；首采面工作面长度(m)：140米；走向长度(m)：2200米；工作面倾角（度）：地质资料煤层倾角4558，平均53；现场巷道测量48-52，平均50
13、。采煤工艺：走向长壁采煤法，一次采全高；涌水量：正常涌水量为113m3/h，雨季最大涌水量为208m3/h。瓦斯情况：相对瓦斯涌出量为5.74m3/t、绝对瓦斯涌出量为3.74m3/min。该矿属瓦斯矿井。煤自燃发火期：K13为三类不易自燃煤层。工作面其它影响回采因素情况：断层构造有一定的影响。顶底板情况：K13号煤层：煤层顶板岩性为砂岩、粉砂岩、泥岩；底板岩性为泥岩、粉砂岩。第二章 综采可行性分析2.1 我国大倾角煤层综采简况2.1.1 大倾角煤层综采的突破综采是目前世界上最先进的采煤方法，它用人少、产量高、顶板安全好、工人劳动强度低、煤炭回收率高、万吨掘进率低。但综采自上世纪问世以来，很多
14、年内都只能用于25度以下的缓倾斜煤层。由于综采的优点十分突出，而倾角越大的煤层用传统采法开采时又越困难，因而综采在缓倾斜煤层开采成功后不久层，不少国家就开始了将综采用于25度以上的大倾角煤层的探索试验，但都未取得好效果。尤其是在倾角大于35度的煤层。上世纪80年代我国第一次从国外引进大倾角煤层综采设备，那次引进了波兰、苏联等国家的大倾角综采成套设备，让一些矿务局应用，结果没有一家成功。比如引进的波兰大倾角综采成套设备，设计适应最大倾角55度，南桐矿务局在近40度倾角的工作面试验就失败了，支架滑到了机巷里。攀枝花矿务局引进两套，在不到40度倾角的工作面试验只推进几十米就宣告失败。新汶矿务局则把它
15、改用于缓倾斜煤层。攀枝花矿务局从苏联引进的急倾斜薄煤层综采设备也没试用成功。1985年我国煤炭部曾立项研制大倾角煤层综采成套设备。那次研制历经八年，1993年才在沈阳矿务局红菱煤矿进行工业性试验。由于试验效果不理想等原因，尽管1994年煤炭部评了科技进步三等奖，试验面完后该矿就没再使用。四川华蓥山矿务局绿水洞煤矿开采平均2.8m厚的中厚煤层，井下煤层为背斜构造，越往背斜两翼煤层倾角越大。1981年投产时开采背斜轴附近，煤层倾角较小，用走向长壁机采或炮采。进入90年代后，煤层倾角已超过30度，走向长壁炮采或高档普采越来越困难，到1993年开采6112工作面时，其困难到了难以克服的程度：该面最大倾
16、角40度，平均倾角37度，工作面长约60m，高档普采，第一、二个月平均月产仅5800吨，第三个月又发生了一起罕见的顶板事故，一块7.51.50.8m的顶板岩石从上隅角切顶线外侧冒落下来窜进工作面，推倒工作面沿途单体支柱一直窜到了工作面下口，打死一人。这时，下一步矿井用什么方法采煤这一严峻问题不仅摆在了全矿职工面前，也摆在了矿务局面前（该矿当时是全局最大的矿）。经全国考察也没找到好采法，但认识到只有综采成功了才能同时解决产量低、安全差、职工劳动强度大、煤炭回收率低这四个问题。因而，他们一边暂改用刀柱法采煤，一边请求四川省煤管局将攀枝花矿务局因未试验成功而闲置多年的波兰综采成套设备借给他们试验。1
17、994年初到1995年下半年，他们在33度倾角的5631工作面试验一年半仅采出3.2万吨煤，试验遭到了惨重的失败。1995年波兰综采试验失败后，矿务局内部对还要不要机械化的斗争异常激烈，由于有一批长期积累了经验，并确信下次定能成功的技术人员坚持和局长支持，因而最终决定矿务局自己牵头重搞国产大倾角综采。1996年作方案，1997年设备订货和加工制造，1998年下井试验，1999年成功后获四川省科技进步一等奖，其技术水平的专家鉴定结论是“国内领先，国际先进”。项目成功后，工作面年产量逐年提高，第一年约20万吨，第二年30万吨，过后40万吨、50万吨。绿水洞煤矿大倾角综采成功后，通过中央电视台等媒体
18、的传播，在国内引起了轰动，1999-2010年来参观学习和培训人员的单位已有20个省市的100多个国内煤矿及越南、加拿大、乌滋别克斯坦、格鲁吉亚等的国外煤矿。通过参观学习和培训人员，甘肃省的靖远矿务局、华亭矿务局；新疆焦煤集团；四川省的攀枝花矿务局等都先后推广成功。2.1.2 第二代大倾角煤层综采2.1.2.1 第二代大倾角煤层综采需解决的主要问题2006年前，国内推广的大倾角煤层综采都是绿水洞煤矿1999年成功的第一代技术，应用的煤层倾角较小，平均倾角小于40度。多年的生产实践告诉他们，第一代大倾角综采技术用于倾角小于煤炭自溜角度（约40度）的工作面尚可，当工作面倾角超过煤炭自溜角度，即工作
19、面运输机不开动煤炭也会自溜时，工作面安全问题严峻，产量锐减。急需解决以下问题：（1) 工作面煤矸下滚下窜伤人问题。当工作面倾角超过煤炭自溜角度时，采煤机割下的煤、工作面片帮冒顶垮下的煤矸、移架时液压支架顶梁上漏出的煤矸等，都会加速向下飞窜，飞窜的一部分会进入工作面伤人。（2) 下出口安全问题。大倾角煤层综采的端头支架过去没有使用成功，工作面下出口只好用单体柱支护。当工作面倾角超过煤炭自溜角度时，采煤机割下的煤等加速下窜，到达工作面下出口时的冲击力很大，无法确保下出口通过人员和作业人员安全，无法确保通风安全。倾角越大，下出口支护和安全防护工作的难度越大。（3) 工作面运输机可靠防滑问题。过去工作
20、面运输机可靠防滑问题一直未解决好，只好将工作面布置成伪仰斜，让前移运输机时产生的向上分量来抵消每循环的下滑量。伪仰斜却带来煤壁片帮加重、液压支架挤架、在工作面液压支架间排列呈锯齿状、伪仰斜的度难掌握好等等一系列问题。因此，随着工作面倾角的进一步增大，解决工作面运输机可靠防滑问题越来越急迫。（4) 液压支架可靠防倒防滑问题。液压支架防倒防滑是靠顶梁侧护板千斤顶、掩护梁侧护板千斤顶、底座调架梁千斤顶。实践表明，将这5-6根千斤顶推出再降架移架时，支架就移不动（因与上下支架间的夹持力太大）；不推出这些千斤顶降架移架时，移架过程中支架就有少量下滑下倒，而支架下滑下倒在上方产生的间隙却立即被涌入的煤矸所
21、占据，支架移到位后再用这5-6根千斤顶企图将支架抵上来恢复到理想位置后再升紧立柱的目标就不能实现。这样一来就产生支架下滑下倒量的累积，于是每隔一段时间就出现工作面中下部支架被挤紧移不动。2.1.2.2 解决问题的途径1997年绿水洞煤矿上大倾角煤层综采时，矿务局没有综采设备制造能力，综采设备靠外购。生产实践中，我们不断发现上述第一代大倾角综采设备需改进和完善的地方，特别是随着煤层倾角的不断增大，第一代产品的局限性和不足逐渐暴露出来，但由于设备是外单位的，矿上发现的问题设备单位并不知道，叫设备单位来人他们又常常不空，有时即使来了也就下一次井，甚至地面看一下又走了，了解得很不深刻，不少时候双方达不
22、成共识。有时又因改动工作量大，设备单位也不愿意改。大倾角综采需要改进最多的是工作面液压支架和端头支架，由于上述原因，加上支架使用寿命一般8年左右，即使设备单位同意改也要待第二套定货时才能改。如此等等，使我们深刻体会到，新生的大倾角综采需要设备使用、设计、制造一体化，使用、设计、制造单位再长期分离很可能导致新生的大倾角综采夭折。于是2005年华蓥山广能集团（华蓥山矿务局改制后的名称）决定由自己的嘉华机械公司利用绿水洞煤矿多年大倾角综采的经验研制新一代大倾角煤层综采的液压支架和端头支架。2006年嘉华公司设计制造出了我国首套能适用到60度煤层倾角、具有多项专利的液压支架和端头支架（ZJ系列，国内唯
23、一），通过了我国法定检测机构检测认证，2008年获四川省政府科技进步一等奖。原煤炭部总工程师尚海涛、西安科技大学伍永平院长对此给予了很高的书面评价。2.1.2.3 推广情况嘉华机械公司2006年研制的综采液压支架和端头支架由于使用效果好，加上我们有为用户在井下培训人员，协助用户作开采方案、设备配套方案、安装回撤方案、派人指导安装和试生产等确保成功的优势，因而推广速度很快。除销售到广能集团自己的煤矿外，还销到了攀枝花煤业集团、达竹煤业集团、广旺煤业集团、鑫福煤业集团、黑龙江省双鸭山煤业集团、七台河煤业集团、重庆能投公司、新疆建设兵团、北京昊华集团、山西焦煤集团、贵州湘能公司、湖南湘煤集团、安徽淮
24、北矿业集团等。已销售50多套工作面液压支架和20多套端头支架。推广的工作面中，局部最大倾角65度（绿水洞煤矿），工作面平均倾角最大48度(双鸭山东保卫矿)。东保卫矿由于效果之好超过预期，双鸭山矿务局为此奖励该矿100万元。该矿的大倾角煤层综采还获得了中国煤炭协会2009年度科技进步二等奖。2.1.3 第三代大倾角煤层综采2.1.3.1 第三代大倾角煤层综采需解决的主要问题第二代大倾角煤层综采主要是研制出了能适应到60度倾角的液压支架和端头支架，通过多项专利技术解决了防止工作面飞煤飞矸伤人问题、工作面下出口的安全防护及支护问题、工作面运输机可靠防滑问题等，将大倾角煤层综采向前推进了一大步，但他们
25、很快又发现了下述新问题和薄弱环节。（1) 采煤机牵引行走系统不适问题。嘉华公司研制的能适应到60度倾角的液压支架和端头支架的工业性试验是在绿水洞煤矿5654工作面进行的，该面开切眼处倾角34-51度，平均45度，往推进方向逐渐变小。该面用的MG250/620-QWD采煤机，其适应倾角为45度,是当时国内最能适应大倾角煤层开采的。然而，投产后每采约8万吨煤牵引行走系统就出现一次大故障（牵引箱内齿轮断齿、驱动轮轴扭弯等），连续发生3次后，矿上只好采取提前主动更换牵引箱。行走轮断齿（一月内曾发生7次）、导向滑靴损坏、行走轮轴承损坏等较小故障更多。（2) 工作面运输机电机减速器布置难理想。大倾角综采面
26、运输机通常只需在工作面上口设电机减速器。电机减速器我们先采用平行布置，后来改用垂直布置。实践证明，两种布置方式都不理想：平行布置的主要问题是润滑效果差，一轴扇齿轮故障率高。扇齿轮出现第一次故障后，修复起来使用的时间更短。电机减速器垂直布置在工作面煤壁侧的主要问题是采煤机经常割不穿，需人工开缺口；推移运输机时有时还会损坏电机减速器。电机减速器垂直布置在工作面采空侧的主要问题一是工作面上口需用单体支柱支护的范围大，二是不利工作面加减液压支架，三是行人不便。（3) 工作面只能单向割煤问题。大倾角综采面过去一直只能下行单向割煤，采煤机上行时走空刀。倾角越大，采煤司机、拉架工等工作人员行走越困难，实现双
27、向割煤，对职工，对工作面顶板管理，对企业经济效益的好处都是显而易见的。（4) 液压支架在工作面排列呈锯齿状问题。我们在研制急倾斜液压支架时，通过采取将防倒防滑千斤顶与调架千斤顶分开、拉架时推移千斤顶与防倒防滑千斤顶联动等措施，从根本上解决了液压支架可靠防倒防滑问题，但液压支架在工作面排列呈锯齿状（影响护顶效果，有时采煤机又割顶梁）问题还未解决好。（5) 采煤机管缆拖移不够顺畅。在倾角很大的综采面，采煤机下行时正常情况下管缆夹能自行下滑；但遇局部倾角较小等情况时管缆夹又不自行下滑，不自行下滑时就卷起叠三层，当叠三层运行到一定长度时所叠三层却又突然下滑。突然下滑发生时，有时拉断电缆，有时打伤人员。
28、（6) 转载机不时被压死。工作面倾角超过煤炭自溜角度时，当顺槽运煤设备突然停机时，即使采煤机也同时停机，工作面沿途的煤跑下来压在转载机上就可能造成转载机启车时开不动；采煤机正常割煤遇煤壁较大面积片帮有时也可能压死转载机。2.1.3.2 为解决问题自己研制出了急倾斜综采成套设备针对上述问题的调查结果是：国内采煤机最大适应倾角是45度，上述其它问题也没有解决好的先例。在反复研究解决方案中又使广能集团人认识到，这些问题都需要三机或两机配套设计才好解决。加上广能集团已经有研制薄煤层综采成套设备的经验，广能集团的绿水洞煤矿、李子垭南煤矿、李子垭煤矿南二井的煤层倾角绝大多数为40-60度等因素，广能集团认
29、识到，要巩固自己的大倾角煤层综采技术，使自己的煤矿能够长期安全高效开采，必须走自行研制急倾斜煤层综采成套设备之路。于是2009年广能集团决定由嘉华公司研制能适用到60度倾角的综采成套设备。2011年8月嘉华公司完成成套设备制造，2012年6月，急倾斜综采成套设备在李子垭煤矿南二井完成工业性试验。2.1.3.3 第三代大倾角煤层综采成套设备试用情况1）试采工作面条件成套设备2011年8月造好，2011年10月底在新建成的李子垭煤矿南二井3102工作面安装完，2012年6月底完成工业性试验。主要生产条件：矿井设计能力30万吨，井下柴油机车牵引1吨矿车运输；工作面煤层倾角48-52度，平均48.5度
30、；工作面煤层厚度1.3-3.8米，平均2.6米；工作面斜长145米，走向长约1000米；工作面煤层有煤与瓦斯突出危险，掘机巷时发生过11次煤与瓦斯突出，最大突出强度870吨；煤层顶部约1米厚很松软，易冒落。试验期间生产受到的主要影响（1) 投产后发现溜煤上山不安全，因而重打了一条长约80米的下煤立眼。（2) 机巷断面不够，又没有提前扩大，造成前期移端头支架十分困难。（3) 工作面下口3米多因支架未安到位，造成每割一刀煤要花3个多小时来处理这段的支护。（4) 粉尘对工作面推进速度影响很大。由于南二井煤层松软，倾角又大，采煤机割下的煤加速往下飞窜（工作面运输机根本不用开），飞窜过程中煤被二次破碎使
31、产尘率大增，再被迎面而来的上行风扬起，造成位于采煤机上方的采煤机司机经常看不清楚，从而严重影响割煤速度。采煤机司机们说“如果不是粉尘影响割煤速度要快一半”。解决这一问题最有效的途经是工作面采用下行通风。3102工作面因有煤与瓦斯突出危险不能采用下行通风。矿上采取了煤尘注水等降尘措施，但效果有限。（5) 防突对工作面推进速度影响大。工作面防突效果检验、补打措施孔、采煤机割煤过去就必须拉架并伸出护帮板护帮、采煤机割拢前又要收回护帮板等，这些工作都对工作面推进速度有直接影响。特别是煤与瓦斯突出造成的心理压力影响：4月16日前，小班割煤也突破3刀， 4月16日工作面出现了一次煤与瓦斯突出动力现象，工作
32、面煤壁垮进去7米多，工作面回风瓦斯浓度20多，停产4天。从那以后到6月底小班割煤再没超过2刀，大家都耽心推快了发生煤与瓦斯突出。（6) 伸缩梁、护帮板千斤顶管或接头被打断影响生产。由于倾角大，采煤机割下的煤加速往下飞窜，造成工作面中下部液压支架的伸缩梁、护帮板千斤顶管或接头有时被打断。一旦被打断，伸缩梁或护帮板就收不回来，收不回来采煤机就不能通过。管接头断在千斤顶管座内不易取出，每遇一次影响时间就会较长。（7) 掘进时发生煤与瓦斯突出处增加了采煤工作面顶板管理难度。3102工作面掘进机巷时发生了11次煤与瓦斯突出，突出最大强度870吨。每次发生煤与瓦斯突出，都导致了采煤工作面内煤及顶板岩石的破
33、坏，采煤工作面推到机巷发生过煤与瓦斯突出处时，顶板管理都会对生产带来不小的影响。（8) 煤炭销售影响。2011年底全国煤炭开始过剩，2012年3月后煤炭销售对生产的影响逐渐增大。工业性试验结果（1) 采煤队人员情况：2011年11月（试验第一月）人员不足，每天一个班生产；2011年12月未生产（矿井年底停产检修和施工下煤立眼）；2012年1-6月每天两采一准。（2) 成套设备运行情况：前三个月设备影响生产的时间较多，平均每月近80小时，主要是变频器选型不当（韩国1140V变频器），故障率高；其次是采煤机行走和驱动轮表面热处理遗漏，造成磨损速度快。3月份把这两问题解决后，试验的后三个月（2012
34、年4、5、6月）平均每月机电影响生产8.6小时,成套设备基本无故障。（3) 产量情况：工业性试验期间平均月产目标是2万吨，实际平均月产2.4588万吨，最高月产3.1998万吨（今年已过去的几个月平均月产3.5万多吨）。急倾斜煤层综采成套设备在李子垭南二井试验成功后，2012年9月起我们在李子垭南煤矿又进行了俯伪斜综采工业性试验。李子垭南煤矿过去一直用柔性掩护支架采煤法炮采，煤层倾角45-700，平均煤厚1.8m。俯伪斜综采也获得了成功，目前正在采第二个工作面。由于试验面太短（53m），机巷不能满足综采要求（是为原柔性掩护支架采煤法准备的，沿底板岩层掘进）等原因，首采面产量不高，平均月产约1.
35、8万吨。李子垭南煤矿的俯伪斜综采工业性试验成功后，我们又为绿水洞煤矿研制了一套能适应70度煤层倾角的综采设备。该套设备的工作面支架和端头支架的性能更好；工作面运输机和转载机的可靠程度更高；采煤机摇臂取消了传统的多轴传动，这一专利技术从根本上解决了大倾角采煤机的润滑问题；采煤机左右牵引系统，当其中一套发生故障时，另一套也能牵引采煤机；工作面运输机电缆槽加盖（采煤机开拢时自动打开），确保煤不进电缆槽，从而使大倾角综采面的双向割煤更加完善。绿水洞煤矿这套适应70度煤层倾角的综采设备我们的最终目标是实现自动化，目前正按此进行，已完成设备制造，正在地面进行自动化调试，准备下井。迄今为止，大倾角煤层综采方
36、面我们已经有20多项专利，“绿水洞煤矿大倾角煤层综采技术研究”项目获四川省政府科技进步一等奖，“急倾斜煤层综采液压支架研制” 项目获四川省政府科技进步一等奖，“急倾斜采煤机开发与制造技术研究” 项目获四川省政府科技进步一等奖，“大倾角煤层长壁工作面综合机械化开采技术和装备” 获国务院颁发的国家科技进步二等奖。2.1.3.4 第三代大倾角煤层综采成套设备的内容及适用条件第三代大倾角煤层综采成套设备包括：采煤机、工作面运输机、工作面液压支架、工作面下口的端头支架、转载机。破碎机、皮带运输机、三站设备等用国内现有设备。成套设备适用条件为：适用煤层倾角60度，适用采高1-5米。2.1.3.5 第三代大
37、倾角煤层综采成套设备的主要特点（1) 液压支架具有主动防倒防滑功能。该技术解决了大倾角综采多年一直未解决彻底的液压支架防倒防滑。这项技术目前国内外未见先例。（2) 液压支架设计了自动移正功能。该技术使大倾角综采多年一直存在的液压支架与工作面运输机不垂直，液压支架在工作面排列呈锯齿状这一问题得以解决。这项技术目前国内外未见先例。（3) 可靠的防止工作面运输机下滑技术。大倾角综采面防止工作面运输机下滑问题，我国大倾角综采多年来一直未解决好，本成套设备所用技术解决了这一问题，为大倾角综采双向割煤奠定了基础；这一技术解决后工作面不需再采用仰伪斜推进，而采用真倾斜推进，或俯伪斜推进。这项技术国内外未见先
38、例。（4) 具有防止工作面煤矸下滚下窜伤人方面最先进的技术。这方面的技术是嘉华公司的专利，也是多年大倾角煤层综采的结晶。（5) 工作面下出口用端头支架支护。嘉华公司端头支架这一专利产品既解决了大倾角条件下下出口的支护问题，也解决了下出口的安全防护问题。（6) 采煤机适应倾角最大。国内现有的大倾角煤层采煤机，标定适应倾角都是45度，而生产实践却表明，当实际使用倾角40度时，行走轮断齿、导向滑靴损坏、牵引箱内轮齿断齿、轴扭曲变形、轴承损坏、润滑不良等故障就很频繁。本采煤机最大适应倾角60度,这在目前国内是最大的，采煤机的强制润滑方式也是独特的。（7) 采煤机设有第二防跑车装置，防跑车更加可靠。目前
39、国内的采煤机都只在牵引箱一轴上设一套防滑制动装置，当牵引行走系统中的任一轮齿断了就会导致防滑制动失效。为了防采煤机跑车更加可靠，本采煤机增设了第二防跑车装置。这是国内没有的。（8) 工作面运输机销轨节距最大，采煤机行走轮齿模数最大。过去，当工作面倾角大于35度时，采煤机行走轮经常出现断齿。为解决这一问题，本运输机销轨节距由常规126mm增到177mm。此前国内是没有的。（9) 采煤机具有最先进的采高控制技术和遥控器。过去采煤机的滚筒调高靠采煤司机肉眼观察掌控，大倾角工作面采煤司机又很难靠近滚筒，因而采高掌握不便。本采煤机能将滚筒调高参数传输出来通过转换显示在遥控器上，便于采煤司机掌握采高。遥控
40、器上还能显示采煤机的其它监测参数。这是目前国内最先进的。（10) 采煤机采用了一种最先进的拖缆方式。为解决大倾角工作面采煤机管缆突然下滑造成管缆拉断或伤人事故，嘉华公司研制了一种新的拖缆方式，使采煤机的管缆在电缆槽内移动顺利可靠。天地上海分公司原总工程师很多年前就想解决这一难题。（11) 采煤机可双向割煤。目前全国大倾角综采都是采煤机下行单向割煤，采煤机上行时走空刀。主要原因一是采煤机的防滑制动不够可靠；二是采煤机的牵引能力不够大；三是上行割煤时前滚筒割下的煤进电缆槽和工作面的问题没有解决；四是工作面运输机防滑问题未解决好，而上行割煤时采煤机向下推工作面运输机的力又很大。为实现双向割煤，嘉华公
41、司相应解决了上述问题。（12) 工作面上出口过去存在的问题得到最好解决。目前，国内大倾角综采工作面运输机的电机和减速器大都是垂直布置，其目的是解决大倾角条件下平行减速器润滑不良和伞齿轮传动故障率高问题。然而电机和减速器垂直布置后又出现上出口需用单体支柱支护的范围大、影响行人、不利工作面增、减支架等问题。嘉华公司三机同造后采用一种特制平行减速器，既克服了过去存在的不足，又取消了工作面特殊的排头排尾架，还取消了工作面运输机头尾的过渡槽。（13) 转载机不易被压死。为了解决工作面倾角大于煤炭自溜角度时转载机不时被压死问题，嘉华公司研制了专门的转载机，通过采取增大减速箱减速比、增大底槽高度、让机尾不易
42、进煤等措施，使转载机不易被压死。2.2石洞沟煤矿上综采成功的可能性2.2.1、上综采的主要难点石洞沟煤矿上综采的主要难点一是煤层倾角较大。煤层倾角45-58，平均53。（本次现场测量煤层倾角48-52，平均50。）二是煤层采高大且煤厚变化较大。K13煤层厚 1.114.73m。（通过对现场的资料统计，见煤点有64个，其中4m以上的有6个点，占总量的9.375%；3-4m的有19个点，占总量的29.68%；2m以下有8个点，占总量的12.5%；其余为2-3m点数为31个点，占总量的48.445%。）。三是职工队伍对搞大倾角煤层综采熟悉程度不够。2.2.2、石洞沟煤矿能否克服上述难点的分析2.2.
43、2.1、煤层倾角大问题。石洞沟煤矿K13煤层倾角45-58平均53，首采面现场测量48-52度，平均50，其煤层倾角跟广能集团的绿水洞煤矿、李子垭南二井、李子垭南煤矿等综采工作面的煤层倾角差不多，虽然采高大，按我们的经验分析比较后认为，石洞沟煤矿这样的煤层倾角上大采高综采不会有问题。2.2.2.2、煤层采高大且煤厚变化较大问题。按石洞沟煤矿的煤层厚度，应该是大采高，大采高区域的煤厚情况液压支架最大高度4.4米最好,而川煤集团花山煤矿所见到的大倾角大采高综采面的实际采高大于石洞沟煤矿，倾角略小于石洞沟煤矿；上述李子垭煤矿南二井及绿水洞煤矿支架最大高度都是3.6米,嘉华公司此前为新疆农八师设计制造
44、过4.4米的综采支架，给攀枝花花山矿设计制造的5.6米支架（目前正在工业性实验），所有急倾斜支架原理一样，涉及的问题也大体相同，高于5米的支架和比这倾角更大煤层综采都取得了成功，我们分析后认为石洞沟煤矿这种大倾角煤层采用最大高度为4.4米的液压支架成功是可靠的。2.2.2.3、职工队伍对搞大倾角煤层综采熟悉程度不够问题。第一次上大倾角综采的矿井几乎都存在这一问题，比如购买嘉华公司综采设备的四川攀枝花煤业集团、四川达竹煤业集团、四川广旺煤业集团、黑龙江双鸭山煤业集团东保卫矿、黑龙江七台河煤业集团新铁矿、重庆能投公司南桐煤业集团、新疆建设兵团、北京昊华集团木城涧矿等，他们上大倾角综采前都未搞过综采
45、，但他们都成功了。其主要原因一是上大倾角综采技术性强的工种需要的人数并不多，主要是电、钳工基础较好的各需1-2人；采煤司机、拉架工很重要，但通过提前到大倾角综采矿井培训基本就可解决。二是现在国内综采已普及，综采工作面、综采方面的人才都很多，现在人才流动又容易；三是综采设备选好了日常维修工作量也不大；四是每次合同签定后，嘉华公司人员都会一直服务到投产后开采正常。2.2.3 、 石洞沟煤矿上大倾角大采高综采的有利因素2.2.3.1有可供大采高综采煤层储量作保障。根据石洞沟煤矿地质勘探报告K13煤层资源总量是1322多万吨。故石洞沟上大倾角大采高是有储量做保障的。2.2.3.2矿井生产技术条件具备。
46、石洞沟煤矿为在改扩建矿井，各生产系统设计布置合理，其生产能力很大。2.2.3.3员工队伍素质有了进一步提高，人才队伍可行。石洞沟煤矿上急倾斜综采的前期可以在广能集团相应矿井学习，锻炼一批队伍，可以学习管理和技术，员工素质就可以基本具备保障上急倾斜大采高综采的条件。同时可通过广旺能源公司调动熟悉综采的人员予以支持。2.2.3.4有可供借鉴的大采高综采经验。我国在大采高综采方面有很多成功的经验，如阳泉的寺家庄矿使用ZY80002656型支架开采3-5.4m煤层；徐州张双楼煤矿使用BY3200/ 23/ 45 型支架开采2.4-4.3m煤层；平顶山十二矿使用ZY4000-17/37液压支架开采2-3
47、.5m煤层；神华集团使用7米高支架开采7.0m煤层；2013年7月川煤攀枝花煤业公司花山矿使用ZY8600/26/56支架开采5.2m的煤层。2.2.3.5有可供借鉴的大倾角综采经验。华蓥山广能公司绿水洞煤矿使用ZJ3600/15/36型四柱支撑掩护式液压支架，开采最大倾角达到65，目前正在开采的3212工作面平均倾角57.5；华蓥山广能公司李子垭煤矿南二井3102工作面的煤层倾角45-53，平均48.5等均已成功开采。攀枝花煤业公司花山矿4238工作面的煤层平均倾角39在2013年7月试采成功，目前正在有序正常推进，目前工作面的实际倾角都在40，最大45，效果良好。2.2.4、 成功的可能性结论综上所述，我国经过20多年的努力，大倾角综采和大采高综采技术已经成熟，但采高大于或等于石洞沟煤矿的，其煤层倾角都比石洞沟煤矿的略小，花山矿是参观所见采高最大的，最大5.2m，但其倾角比石洞沟煤矿略小，因而石洞沟煤矿的大倾角大采高综采项目能够成功。第三章 设备配套选型情况3.1 方案配套原则工作面综采设备的配套和选型直接关系综采设备的有效发挥和可靠性，决定高产高效目标能否实现。石洞沟矿工作面综采设备的配套选型主要从以下几方面入手。采用技术先进、性能优良的高可靠性
