谊丰煤矿综采工作面块煤率提高技术研究
发布时间：2020-12-15 17:39
随着大功率采煤机的广泛应用,出现了综合机械化开采导致工作面块煤率大幅降低的问题。鉴于块煤独特的经济与环保价值,如何提高综采工作面块煤率是综采矿井急需解决的技术难题。本文以陕北府谷谊丰煤矿为研究对象,通过理论分析、技术方案设计、设备研制以及现场工程实践等综合研究方法,最终确定了谊丰煤矿综采工作面块煤率提高的关键技术措施。(1)开展现场调研工作,分析谊丰煤矿的地质与开采条件、采煤机的主要参数与开采工艺,确定了谊丰煤矿综采工作面块煤率提高技术研究从采煤机参数改进和煤体弱化两个方面进行。(2)基于采煤机参数改进理论研究,设计出了谊丰煤矿采煤机参数改进技术方案,并研制出了谊丰煤矿块率滚筒。(3)基于煤体松动爆破理论研究,提出了谊丰煤矿综采工作面爆破弱化技术方案,技术方案包括工作面煤壁爆破弱化和超前工作面爆破弱化两个方向。(4)根据设计出的技术方案,结合矿井的实际情况,试验工作面依次采取工作面煤壁爆破弱化技术措施、块率滚筒技术措施、块率滚筒技术和工作面煤壁爆破弱化技术相结合的措施、块率滚筒技术和超前工作面爆破弱化技术相结合的措施,开展了工业性试验。(5)试验结果表明:谊丰煤矿试验工作面仅采用块率滚...
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
谊丰煤矿原装滚筒的切屑图
2提高谊丰煤矿综采工作面块煤率技术途径11切屑面积过小；采煤机牵引速度过低导致主切削区截齿截割下的切屑块呈L型形状。为了解决以上问题，本论文将对采煤机参数进行改进，即着眼于采煤机滚筒结构参数的优化及采煤机牵引速度的提升。同时，在采煤机参数改进的基础上，将配以合理的煤体爆破弱化技术，使矿井综采工作面块煤率得以显著提高。2.3采煤机参数改进方法分析（1）采煤机的组成电牵引滚筒采煤机主要由牵引部、截割部、电控箱及附属装置等组成。采煤机牵引部主要由无链牵引机构与牵引部齿轮减速箱组成；截割部主要由螺旋滚筒、截割部齿轮减速箱、档煤板及螺旋滚筒调高装置组成；电控箱主要包括动力、交流或直流电牵引调速的控制电器，保护与故障诊断的控制装置，状态显示及报警装置；附属装置主要由采煤机机身调节液压系统、滚筒调节液压系统、翻转挡煤板、采煤机导向装置、冷却系统以及喷雾除尘系统等组成。采煤机的截割部主要由采煤机摇臂和安装于摇摆上的螺旋滚筒两部分组成，主要功能是实现采煤机的破煤与装煤。（2）采煤机螺旋滚筒的工作原理如图2.4所示，采煤机割煤是指装有截齿的螺旋滚筒发生转动，并在采煤机的牵引下作直线运动，通过截齿对煤岩进行截割实现落煤，从煤壁上截割出月牙状的煤屑（如图2.5所示）。采煤机骑在工作面刮板输送机上，并沿着工作面推进方向进行移动。沿着采煤机前进方向，前部滚筒被提升，截割工作面沿顶板的煤层（工作面上部煤层）；后部滚筒被降低，截割工作面沿底板的煤层（工作面下部煤层）。因此，当采煤机沿工作面全长完成移动，就完成了采煤机对全工作面的截割，完成了切割“一刀”的工作任务。图2.4采煤机与滚筒图图2.5月牙状的煤屑采煤机滚筒宽度是指螺旋滚筒轴向的长度。当采煤机进?
?从滚筒切入煤壁且达到一个截深开始的，这个切入煤壁的过程被称为自开缺口或“进刀”。采煤机进刀方式有三种：工作面端部斜切法、半工作面斜切法以及钻入法。（3）截齿截煤理论滚筒采煤机的工作效果主要由滚筒的性能决定，滚筒采煤机最主要的功能就是滚筒截割煤岩体。通过对滚筒截齿截割煤岩体的机理、方法、参数、载荷、动力学等基本规律进行研究，总结出了截煤理论。利用截煤理论，可以对截煤机制进行优化，创造出生产率更高、比能耗（切割单位煤体所需要的能量）更孝煤尘更少、块煤率更高的滚筒采煤机。截割机理如图2.6所示，当截齿刀刃接触煤岩体时，产生很强的接触应力，将煤岩体压碎成坚实的粉末，从而形成粉末压实核。随着截齿继续前进，截割力的不断增大，这部分粉末沿截齿前刃面被高速挤出，并且小块煤屑剥落后飞出，进而继续形成压实核，煤粉被挤出，同时大块煤剥落。相应的力学特性是经压应力压碎了压实核，经剪应力产生了裂缝，经拉应力扩大了裂缝，直至块煤被挤出，表现为脆性破碎的特性。从图2.6可以看出，1、2、3、4为压实核由小块变为大块，直到大块煤体剥落的过程。图2.6截割机理图刀型截齿主要采用切削刃来截煤，由于刀头具有楔形面，所以刀型截齿具有尖劈的作用。由于镐型截齿刀头没有切削刃，刀头形状呈圆锥带尖，所以它是采用点击与尖劈的作用实现截煤。虽然这两种截齿的刀头形状与破碎方式不同，但是根据大量试验（包括冲击力和静力试验）可知，它们的破碎机理是一致的，都会在煤体中产生压实核，并且使煤体产生脆性破碎的特性。如果破煤产生的压实核体积最小，可以认为这个破碎过程最优。压实核之所以会产生，是因为截齿排屑时，截齿头前刃面上的排屑力小于摩擦力，排屑不利而产生压实核。根据有关的实测研究，?
【参考文献】：
期刊论文
[1]对我国煤炭主体能源地位与绿色开采的思考[J]. 王双明. 中国煤炭. 2020(02)
[2]块煤转载损失机理及止损应用研究[J]. 白文勇,徐青云,李通达. 山西大同大学学报(自然科学版). 2019(04)
[3]基于MATLAB的采煤机截割参数优化设计[J]. 陈二伟. 机械管理开发. 2019(07)
[4]分段水力压裂技术提高煤层块煤率的试验研究[J]. 韩强. 能源与环保. 2019(07)
[5]井上煤场螺旋溜槽防破碎技术在某煤矿的应用研究分析[J]. 李凌峰. 价值工程. 2019(14)
[6]厚硬煤层综放开采水压致裂技术及应用研究[J]. 宁廷州,戴华宾,雒军莉,朱国强,任文涛. 中国煤炭. 2019(04)
[7]压裂煤层大采高综采提高块煤率工艺研究[J]. 闫国梁. 西部探矿工程. 2019(02)
[8]采煤机滚筒的技术改进与现场应用[J]. 陈志强,崔巍. 煤炭技术. 2019(02)
[9]基于离散元法的综采工作面块煤率分析[J]. 陈丽,张艳. 工矿自动化. 2019(02)
[10]煤矿块煤损失原因理论研究[J]. 刘利明,王镇乾,袁东至,刘金有. 煤矿机械. 2018(12)
本文编号：2918638
【文章来源】：西安科技大学陕西省
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
谊丰煤矿原装滚筒的切屑图
2提高谊丰煤矿综采工作面块煤率技术途径11切屑面积过小；采煤机牵引速度过低导致主切削区截齿截割下的切屑块呈L型形状。为了解决以上问题，本论文将对采煤机参数进行改进，即着眼于采煤机滚筒结构参数的优化及采煤机牵引速度的提升。同时，在采煤机参数改进的基础上，将配以合理的煤体爆破弱化技术，使矿井综采工作面块煤率得以显著提高。2.3采煤机参数改进方法分析（1）采煤机的组成电牵引滚筒采煤机主要由牵引部、截割部、电控箱及附属装置等组成。采煤机牵引部主要由无链牵引机构与牵引部齿轮减速箱组成；截割部主要由螺旋滚筒、截割部齿轮减速箱、档煤板及螺旋滚筒调高装置组成；电控箱主要包括动力、交流或直流电牵引调速的控制电器，保护与故障诊断的控制装置，状态显示及报警装置；附属装置主要由采煤机机身调节液压系统、滚筒调节液压系统、翻转挡煤板、采煤机导向装置、冷却系统以及喷雾除尘系统等组成。采煤机的截割部主要由采煤机摇臂和安装于摇摆上的螺旋滚筒两部分组成，主要功能是实现采煤机的破煤与装煤。（2）采煤机螺旋滚筒的工作原理如图2.4所示，采煤机割煤是指装有截齿的螺旋滚筒发生转动，并在采煤机的牵引下作直线运动，通过截齿对煤岩进行截割实现落煤，从煤壁上截割出月牙状的煤屑（如图2.5所示）。采煤机骑在工作面刮板输送机上，并沿着工作面推进方向进行移动。沿着采煤机前进方向，前部滚筒被提升，截割工作面沿顶板的煤层（工作面上部煤层）；后部滚筒被降低，截割工作面沿底板的煤层（工作面下部煤层）。因此，当采煤机沿工作面全长完成移动，就完成了采煤机对全工作面的截割，完成了切割“一刀”的工作任务。图2.4采煤机与滚筒图图2.5月牙状的煤屑采煤机滚筒宽度是指螺旋滚筒轴向的长度。当采煤机进?
?从滚筒切入煤壁且达到一个截深开始的，这个切入煤壁的过程被称为自开缺口或“进刀”。采煤机进刀方式有三种：工作面端部斜切法、半工作面斜切法以及钻入法。（3）截齿截煤理论滚筒采煤机的工作效果主要由滚筒的性能决定，滚筒采煤机最主要的功能就是滚筒截割煤岩体。通过对滚筒截齿截割煤岩体的机理、方法、参数、载荷、动力学等基本规律进行研究，总结出了截煤理论。利用截煤理论，可以对截煤机制进行优化，创造出生产率更高、比能耗（切割单位煤体所需要的能量）更孝煤尘更少、块煤率更高的滚筒采煤机。截割机理如图2.6所示，当截齿刀刃接触煤岩体时，产生很强的接触应力，将煤岩体压碎成坚实的粉末，从而形成粉末压实核。随着截齿继续前进，截割力的不断增大，这部分粉末沿截齿前刃面被高速挤出，并且小块煤屑剥落后飞出，进而继续形成压实核，煤粉被挤出，同时大块煤剥落。相应的力学特性是经压应力压碎了压实核，经剪应力产生了裂缝，经拉应力扩大了裂缝，直至块煤被挤出，表现为脆性破碎的特性。从图2.6可以看出，1、2、3、4为压实核由小块变为大块，直到大块煤体剥落的过程。图2.6截割机理图刀型截齿主要采用切削刃来截煤，由于刀头具有楔形面，所以刀型截齿具有尖劈的作用。由于镐型截齿刀头没有切削刃，刀头形状呈圆锥带尖，所以它是采用点击与尖劈的作用实现截煤。虽然这两种截齿的刀头形状与破碎方式不同，但是根据大量试验（包括冲击力和静力试验）可知，它们的破碎机理是一致的，都会在煤体中产生压实核，并且使煤体产生脆性破碎的特性。如果破煤产生的压实核体积最小，可以认为这个破碎过程最优。压实核之所以会产生，是因为截齿排屑时，截齿头前刃面上的排屑力小于摩擦力，排屑不利而产生压实核。根据有关的实测研究，?
【参考文献】：
期刊论文
[1]对我国煤炭主体能源地位与绿色开采的思考[J]. 王双明. 中国煤炭. 2020(02)
[2]块煤转载损失机理及止损应用研究[J]. 白文勇,徐青云,李通达. 山西大同大学学报(自然科学版). 2019(04)
[3]基于MATLAB的采煤机截割参数优化设计[J]. 陈二伟. 机械管理开发. 2019(07)
[4]分段水力压裂技术提高煤层块煤率的试验研究[J]. 韩强. 能源与环保. 2019(07)
[5]井上煤场螺旋溜槽防破碎技术在某煤矿的应用研究分析[J]. 李凌峰. 价值工程. 2019(14)
[6]厚硬煤层综放开采水压致裂技术及应用研究[J]. 宁廷州,戴华宾,雒军莉,朱国强,任文涛. 中国煤炭. 2019(04)
[7]压裂煤层大采高综采提高块煤率工艺研究[J]. 闫国梁. 西部探矿工程. 2019(02)
[8]采煤机滚筒的技术改进与现场应用[J]. 陈志强,崔巍. 煤炭技术. 2019(02)
[9]基于离散元法的综采工作面块煤率分析[J]. 陈丽,张艳. 工矿自动化. 2019(02)
[10]煤矿块煤损失原因理论研究[J]. 刘利明,王镇乾,袁东至,刘金有. 煤矿机械. 2018(12)
本文编号：2918638
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