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中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文） 摘 要综合机械化采煤工所面设备从选型到安装的过程是煤矿生产经营过程之中一个重要的组成部分，直接影响煤矿企业的经济效益、安全生产和生产秩序。随着煤炭开采技术的发展，高产高效工作面不断涌现，对工作面设备配套的要求也越来越高。提高综采机电设备配套的科学性，增加设备布置的合理性，增强综采设备全技术措施、工艺的同时，安装组织管理工作也显得十分重要。在不断完善的安装技术环境下的综采设备适应能力，是煤炭系统工程设计人员必须要解决的问题。论文结合煤矿企业工作的实际，从理论上讨论了综采设备优化与配套的基础上，充分考虑到煤矿综采工作面设备与安装的特点，总结了影响综采设备安装进度的各种因素，并运用系统工程的基本理论和方法对影响安装的因素进行了深入分析，找出了影响进度计划编制的主要因素。运用网络计划的方法，结合因素分析，在广泛收集和分析各项基础数据和资料之后，对设备安装项目的工序分解、工序间的逻辑关系、工序的时间参数、资源匹配、计划的调整与优化进行了深入细致的研究，并以泗河煤矿2326工作面综采设备安装为实例编制了安装的进度计划。针对方案的实施控制，在全面分析的基础上，对可能出现的偏差进行了预测，指出了设备安装实施阶段的关键控制因素和保证措施。本文针对长期以来，综采设备选型过程与安装计划编制方法落后，计划的可操作性差等特点，运用网络计划的方法进行了有益的探索。关键词：综采工作面； 液压支架； 设备安装； 网络计划； 进度分析中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）目 录1绪 论1 1.1 选题的背景1 1.2 课题的来源2 1.3 国内外研究现状2 1.4 研究内容4 1.5研究方法52 综采工作面设备确定配套分析 62.1综采工作面设备确定和配套的程序62.2液压支架的计算确定92.3采煤机的计算确定102.4刮板输送机的计算确定152.5综采工作面“三机”几何关系的确定162.6三机的性能及生产能力的确定172.7本章小结183 泗河煤矿综采设备配套及工艺参数优化203.1 矿井概况203.2 泗河煤矿综采设备配套关键技术的研究203.3 泗河煤矿综采装备配套的实现223.4 工作面工艺参数优化233.5 工作面工序匹配的保障措施243.6 井下理论性工业试验263.7 本章小结284 综采设备安装原理与优化应用304.1 网络计划中的设备安装原理304.2 本章小结40致 谢42主要参考文献43中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）1 绪论1.1选题的背景能源问题不仅关系到国家的经济安全，而且还涉及到国家的政治安全。根据有关机构统计与预测，在我国的能源消费结构比例中化石能源的比重很大，而且我国的化石能源中煤炭资源则占据着极其重要的地位，结合我国的实际国情及广大民众的能源消费习惯和消费偏好，毋庸置疑，在未来相当长的一段历史时期内，煤炭仍旧是我国能源消费结构中的主要能源，煤炭产业仍将是我国一些地区产业结构中的支柱产业。但我国的煤炭资源在新的形势下，受到了前所未有的挑战。煤炭工业是中国重要的基础产业。长期以来，煤炭在中国一次能源生产和消费构成中均占2/3以上。中国煤炭资源丰富，在未来的相当长的时间内，以煤为主的能源供应格局不会改变。随着加工转换和利用技术水平的提高，煤炭可以成为高效、清洁利用的能源。在我国煤矿中,薄煤层的储量占煤炭可采储量比例较大,在已探明的矿区中,有84%的矿区有薄煤层,储量约620亿t,占总储量的17.5%。由于在开采技术上薄煤层属于难采煤层,机械化水平一直比较低,在开采煤层中产量比例小。在薄煤层中,由于受煤层薄、人员活动空间小等限制,在采煤方法的选择上是一个难题。目前，我国大多中小煤矿工作面采用普采、炮采为主的工艺方式，所引起的诸多问题己成为制约矿区安全、高效生产重大问题。由于普采工艺对顶板的控制能力较差，导致工作面经常出现冒顶等顶板事故，严重地威胁着矿工的生命安全和矿井安全高效生产1。尤其是随着生产不断向后组煤和边角采区拓展，生产安全条件更为困难。要提高单产水平和工作面效率,实现矿井安全、高效开采,必须采用综合机械化开采。1.2课题来源目前，我国还存在大量的中小煤矿。据资料显示，2005年，我国煤炭产量为21.9亿吨，但大中型煤矿产量仅占54%，采煤机械化程度仅为45%；小型煤矿2.1万处，数量多，装备差，大多数仍处于炮采甚至手工作业水平，普遍缺乏技术、装备、管理。在本课题研究过程中总结的经验，对众多地方中小煤矿下一步的生产工艺改造能起到很大的借鉴作用。1.3国内外研究现状国内外综采技术的发展主要以地质条件相对简单的煤层条件进行了研究应用：中厚煤层长壁综采在我国煤矿生产中普遍使用，占综采比例70%以上，技术、装备和生产管理己经成熟。长壁大采高(5m以下厚煤层)综采和长壁综放开采(5m以上厚及特厚煤层)技术是在改革开放近20年来迅速发展起来的两种长壁综采技术，且己基本成熟，解决了厚及特厚煤层开采在技术和管理上以往存在的而未能很好解决的一些问题，使采准巷道工程大大减少、运输系统简化、管理集中，工作面单产高、效率高，吨煤生产成本下降(较分层开采成本一般降低10%左右，有的降低高达18%)，经济效果好。且生产能力大，如神东煤炭公司大柳塔矿大柳塔井依靠全套引进设备单原煤产量首次突破千万吨，2002年综采工作面年产量达到874万t，刷新世界记录。据此，可以认为这是开采厚及特厚煤层行之有效的采煤法，而且随着技术装备的性能、可靠性和管理水平的提高，技术组织措施的完善，综合机械化的采煤工艺会更具优越性和发展前途。综采工作面液压支架的选型是综采机械化采煤工艺的一个重要组成部分。综采工作面设备的数量多、体积大、吨位重，通常每套设备包括液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、胶带输送机及电控设备等，重量已达2000吨以上，井下运输距离一般为2-3km，甚至更远，工作面设备安装和拆除一次，工序繁杂，需要较长一段时间，如果方法不对、措施不力、组织不严，不仅要消耗大量的人力、物力和财力，而且减少了工作面产量，甚至使整个矿井的采掘失调，经济效益受到影响。德国莱茵矿区的调查结果表明，平均每安装一个工作面用工量多达10000个工，耗资480万马克。该矿区每年有50个工作面搬迁，仅安装费就达2.4亿马克。统计表明，工作面安装费用约占生产费用的49%，可见安装对生产和经济效益的影响是非常大的。安装期间如不加快安装速度或拆装倒面设备，就会严重欠产，使矿井均衡生产受到影响。因此，如何合理组织好工作面设备的安装和拆除工作，就显得非常重要。目前，我国综采工作面设备安装的实际效率与国外相比有一定差距，主要原因是：目前我国绝大多数矿井的阶段内都采用采区式布置，采区内工作面采用后退式开采，工作面搬迁距离一般2km以上，设备安装与运输要经过区段平巷、中部车场、采区上（下）山和新工作面的中部车场、平巷才能进入新工作面。其运输距离长，线路复杂，巷道条件差。如巷道起伏大、弯道曲率半径小、断面小、坡度大等，都使得安装工作费工、费时。目前我国辅助运输基本上是轨道运输，运载工具基本上是普通平板车、材料车；搬迁要从平巷到斜巷再到平巷，需要多次运转；设备起吊、装车、卸车都十分费事，安全性差，运转速度低，延误搬迁时间。工作场地狭窄，照明条件差，职工队伍的素质尚有相当的差距。设备搬迁、安装计划不科学，用工不合理，窝工现象多。根据目前我国综采工作面设备安装状况，提高综采设备的安装速度和效率，是综采发展急需解决的一个大问题。假设我国的综采设备安装时间降低到15天左右，那么综采设备的利用率就可提高约10%，按全国使用290套综采设备计算，几乎相当与增加29套综采设备，由此所产生的效益将是十分可观的。1.4研究内容综合机械化采煤工作面设备配套是一个集地质开采学、采矿工程学、矿压及其控制学、机械工程学、采煤工艺学、安全工程学、电气自动化、液压传动、通风管理、环境保护和经济学等学科的综合工程问题。本课题旨在解决目前采煤工作面设备配套中普遍存在的结果粗糙、经验主义泛滥的倾向，以提高综采设备选型配套的科学性、准确性，并对工作面设备的快速安装进行研究，达到快速准确地完成工作面设备选型和安装任务。根据煤层厚度一般将煤层划分为4类:厚煤层(>3.5m)、中厚煤层(3.5l.3m)、薄煤层(1.30.8m)和极薄煤层(<0.8m)。为视区别，本论文将1.22.2m厚度的煤层统称为较薄煤层。较薄煤层综采工作面设备的三机配套是针对较薄煤层工作面的地质开采条件和生产要求提出的设计问题，主要解决的问题有：薄煤层采煤方法的确定。采煤设备的选型。割煤设备的选型要根据工作面要求的产量、工作面采高、煤质硬度、煤层倾角等因素来确定。设备配套几何关系的研究。网络计划中的综采设备安装原理分析。较薄煤层工作面设备搬迁与安装的实际应用研究。1.5研究方法大型煤矿企业的管理工作千头万绪，本文所研究的综采工作面设备优化分析只是煤矿企业生产管理中的一个很小的部分。如果把生产管理界定为一个系统，则综采工作面设备分析就是一个子系统。这就决定了我们在分析问题时，必须运用系统分析的理论和方法；设备分析从性质上看，属生产技术管理范畴，现代生产管理的普遍的规律也同样适用于设备分析项目；设备分析是煤矿企业生产经营过程中一个重要环节，追求效益是生产活动的主要目标，因此，在处理设备优化分析中的各种矛盾时应时刻不忘企业的效益宗旨。对于本例来讲，在煤矿企业的生产实践中，对于综采设备的综合分析的技术与措施历来较重视，但在生产管理上，由于受传统习惯的影响，缺少深入细致的研究，再加上管理人员素质不高，现场管理头绪多，任务重，工作量大的矛盾比较突出，对工作计划性差，作业标准低。针对以上特点，本例重点从分析与管理的角度入手，用定量与定性相结合的手法，首先用统计学原理确定影响计划编制的因素，用系统工程的方法分析各因素，在应用网络计划技术的过程中充分考虑各种因素的影响程度。把项目分解、逻辑关系、持续时间、计划的调整与优化等与因素分析结合起来，确定可行性计划。在可行计划的基础上，着眼于设备优化条件下的的实施控制，力求提高企业的综合管理水平。研究过程中，全文遵循了由普遍到特例再到普遍的原则，即网络计划方法、因素分析的运用从煤矿企业的普遍性入手，随后以泗河煤矿2326工作面安装为特例进行运用，最后从计划控制的角度阐述了计划实施控制的普遍方法。第42页中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）2 综采工作面设备确定配套分析综采工艺系统是一个复杂的动态系统，工作面处于不断推移、动态发展和复杂多变的地下环境中，受多种随机因素的影响，煤层地质条件多种多样，要使综采工作面达到高产、高效、安全、经济等多个目标，包括采煤、支护、运输等多个环节可选用层次不同的开采设备。因此，如何正确、合理地进行综采工作面设备选型及参数确定就成为十分重要而复杂的问题。综采工作面使用的设备主要有采煤机、刮板输送机、液压支架、端头支护设备、顺槽转载机、破碎机、带式输送机、乳化液泵站等，它们不是简单的拼凑，而是有机的结合。综采工作面设备配套就是要正确确定综采工作面设备的类型和参数。综采工作面设备在空间尺寸、能力之间存在联系和匹配关系，彼此间要相互适应和协调，最终使选用的综采成套设备适合煤层赋存条件和矿井生产技术条件，获得良好的使用效果。影响设备选型的因素有很多，主要影响因素有煤层地质条件、工作面及外围煤流运输系统和辅助系统的配套能力等。地质条件的主要影响因素有煤层厚度、倾角、硬度、顶板稳定性、周期来压步距、底板能承受的比压、煤层埋藏稳定性、瓦斯含量、水文地质条件等。工作面及外围煤流运输系统是指从工作面到井底煤仓的各煤炭运输环节。辅助系统的配套包括辅助运输系统、供电系统、供液系统及其他系统。2.1综采工作面设备确定和配套的程序综采工作面工艺方式选择和设备确定与配套过程如图2.1所示5。图2.1 综采工作面工艺方式选择和设备确定与配套流程图综采工作面设备选型的影响因素综采工作面采煤机、刮板输送机和支架的选型及其相互之间的配套影响因素和相互关系如图2.2所示。图2.2综采工作面设备选型框图综采工作面设备选型，除每一设备的选择要考虑上述因素外，设备之间的性能参数、结构参数、工作面空间尺寸以及相互连接部分的形式、强度和尺寸等方面，必须保证相互匹配协调和适用。工作面生产能力取决于采煤机落煤能力，工作面刮板输送机结构形式及其附件必须与采煤机的结构相匹配，如采煤机的牵引机构、行走机构、底托架及滑靴的结构、电缆及水管的拖移方式以及是否连锁控制等。要保证工作面高产，工作面输送机的运输能力就要大于采煤机的落煤能力，液压支架移架速度就得大于采煤机运行速度，输送机中部槽与液压支架推移千斤顶连接装置的间距要相互匹配，采煤机的采高范围与支架最大和最小结构尺寸相适应，采煤机截深与支架推移步距相适应等。2.2液压支架的计算确定2.2.1液压支架架型的选取原则液压支架应具有良好的结构功能和支护性能，能及时维护顶板，防止端面顶板的冒漏，同时能有效地支撑顶板，适应所开采煤层的赋存条件和矿压特点1011。液压支架选型要考虑的主要因素有：直接顶类型、老顶来压等级、底板特性、采高、截深、煤层倾角、煤层强度、矿井瓦斯涌出量、局部地质构造情况、顶板岩层含水情况、周围和邻近煤层的采动情况以及开采深度等。直接顶的类型对支架选型起主导作用。研究表明，顶板破坏特征及其严重程度首先取决于顶板岩性和强度，即顶板类型。支架的合理选型就是使支架的特性适应顶板的上述特征，包括顶板的接触适应性和支架隔离破碎顶板的能力。所谓接触适应性，包括支架对顶板阻力沿空间分布和随时间的变化，支架合力作用点的调节能否适应顶板变化等。不同支架对直接顶的接触适应性差别很大，应因地制宜地选取架型。直接顶在支架顶梁的反复支撑作用下容易形成离层和破坏，顶梁越长这种效应就越明显。对稳定性差的直接顶应优先考虑采用顶梁较短的架型8。目前，用于综采的液压支架主要有支撑式、支撑掩护式和掩护式三种。其中支撑式支架由于其稳定性差、挡矸性能差，目前已被淘汰；其他两种形式为常用架型。支撑掩护式支架有两排立柱，顶梁和底座都较长，通风断面大，支架的切顶能力强，底座对底板比压均匀，且底座前端的比压小，容易移架。该架型一般适用于坚硬顶板及部分中等稳定顶板。二柱掩护式支架单排立柱支撑，支撑合力距离煤壁较近，可有效防止端面顶板的早期离层和破坏；控顶距小、顶梁较短，对顶板的反复支撑次数少，减少了对直接顶的破坏；支架能经常给顶板向煤壁方向以推力，有利于维护顶板的完整6。该架型适用于破碎顶板及部分中等稳定顶板，且对煤层变化较大的工作面适应性较强。2.2.2液压支架参数的选取支架工作阻力的方法主要有：载荷估算法、实测统计法、临界阻力法及理论分析法四种。2.3采煤机的计算确定2.3.1采煤机类型的选取原则 目前，我国综采工作面使用的采煤机种类很多，采煤机的选型要考虑煤层开采地质条件、工作面实际生产能力、工作面设计生产能力、矿井系统配置能力及设备供应状况等因素。煤层开采地质条件好、矿井系统配套能力大、工作面设计生产能力大，可根据情况选择大功率采煤机；煤层地质条件复杂、矿井系统能力小，可选用投资相对较少的采煤机组15。2.3.2采煤机参数的确定(1)采煤机割煤能力的确定综采工作面采煤机割煤能力与工作面设计生产能力存在如下关系： (2.11)式中 m采煤机平均落煤能力， ；工作面日生产班时间，h；工作面生产系统有效度；设计工作面平均日产量，。即： (2.12)可推得： (2.13)式中 采煤机割一刀煤所需时间，；采煤机截深，m；平均采高，m；实体煤容重，；采煤机割煤采出率，%；工作面长度，m。当采用单向采煤割煤方式时，采煤机割一刀煤所需时间可简化为： (2.14)式中 采煤机平均割煤速度，m/min；采煤机返回时间，min；工作面由于采煤工艺因素引起的平均每个割煤循环的停机时间和无效开机，min；工作面进刀段长度，m；采煤机割煤速度与空刀牵引速度之比，。由于采煤机割煤能力与割煤速度之间存在如下关系： (2.15)所以有： (2.16) (2.17)当采用双向采煤割煤方式时，采煤机每割一刀煤所需时间为： （ 2.18）式中 采煤机等待处理机头、机尾时间，min。同理可推得：(2.19) (2.20)放顶煤综采工作面放顶煤综采时，采煤机割煤能力与工作面设计生产能力、放煤产量之间存在如下关系：(2.21)式中 工作面单位时间的平均放煤能力，。即： (2.22)式中平均放顶煤厚度，m；顶煤放出率，%；沿工作面方向放顶煤工作面长度，m。可推得：(2.23)同理可推得，放顶煤综采工作面采用单向采煤割煤方式时： (2.24) (2.25)当采用端部斜切进刀双向采煤割煤方式时： (2.26) (2.27)采煤机最大割煤速度的确定 由于采煤机采煤过程受人为各种因素和客观条件的影响，采煤机在正常割煤过程中总是处于时快时慢、时停时开的状态，通过现场实测及大量统计资料的分析和检验已证明采煤机割煤牵引速度服从正态分布。由采煤机运行特点及客观实际条件，可得采煤机最大截割速度为： (2.28)实际应用中可简化为： (2.29)式中采煤机平均割煤速度，m/min； ，标准正态分布关于、上侧分位数； 实测采煤机割煤速度样本数； 采煤机割煤速度不均衡系数；要保证采煤机的最大截割速度及生产能力，要求选择采煤机的最大牵引速度大于。采煤机截割功率的确定按采煤机单位能耗计算采煤机截割功率为： (2.30)式中采煤机截割功率，； 备用系数，取1.2； 采煤机截深，m； 采煤机割煤单位能耗，根据煤层的硬度、煤的粘性确定，kWh/m3。根据上述计算结果，结合国内外可选采煤机类型，确定出工作面采煤机型号。 另外，采煤机机身长度选择以工作面的长度和顶板稳定性为主要参数指标。工作面长度大，直接顶允许暴露面积大，选取的采煤机机身可长一些；否则，应选择机身短一些的采煤机。采煤机机身高度的选择以煤层厚度（采高）为主要参数指标。煤厚大，可选择采煤机机身略高的机型；否则，应选择机身相对较矮的采煤机。滚筒直径根据煤层采高和采煤机割煤方式确定。滚筒截深根据工作面产量、煤层硬度和顶板的稳定性为主要指标确定，同时还要与支架的推移步距相适应。目前，国内外采煤机截深有进一步加大的趋势。2.4刮板输送机的计算确定综采工作面刮板输送机的选择要与工作面采煤机的生产能力相适应，工作面选用的是大功率采煤机，大多选择重型刮板输送机，以满足采煤机生产能力要求等；工作面刮板输送机的结构形式及附件必须能与采煤机的结构相匹配，如根据所选采煤机的行走部宽度选取刮板输送机的机槽宽度、根据工作面长度选择刮板输送机的长度，同时还要与支架拉架力，推移千斤顶连接装置间距及结构相匹配。刮板输送机主要参数的确定原则如下:单位时间运输能力：应与采煤机生产能力匹配；电机功率：视输送机运输能力及铺设长度而定；结构：与采煤机和液压支架相匹套。放顶煤综采工作面后部刮板输送机参数的确定原则如下：单位时间运输能力：以放顶煤能力为依据；电机功率：以输送机运输能力和工作面长度为依据； 结构：与放顶煤支架后部空间和支架结构相匹套。工作面刮板输送机能力与采煤机生产能力之间应该满足如下关系。2.5综采工作面“三机”几何关系的确定 采煤机、刮板输送机和液压支架间的配套尺寸关系如图2.3所示。图2.3 三机配套尺寸关系从安全角度出发，支架前往到煤壁的无立柱空间宽度F愈小愈好，它的尺寸组成为: (2.39)式中 采煤机截深，即采煤机滚筒的宽度，mm； 煤壁与铲煤板之间的空隙距离，为了防止采煤机在输送机弯曲段工作时滚筒切割铲煤板，e100200mm； 立柱斜置产生的水平增距，可按立柱最大高度的投影计算，mm； 输送机宽度，其组成为：。其中，为铲煤板的宽度，一般为150240mm；为输送机中部槽的宽度；为电缆槽和导向槽的宽度，通常为360mm；为立柱与电缆槽之间的距离，为了避免输送机倾斜时挤坏电缆和保证司机的操作安全，此距离应大于200400mm。由于底板槽截割不平，输送机产生偏斜，为了避免采煤机滚筒截割到顶梁，支架梁端与煤壁之间应留有无支护的间隙，此间隙约为200400mm。煤层薄时取小值，厚时取大值。从前柱到梁端的长度应为： (2.40)在空间高度上，支架最大高度可表示为： (2.41)式中支架顶梁厚度，mm； 采煤机机身高度、输送机高度和采煤机底托架高度（自输送机中部计算起）之和，但底托加高度要保证过煤高度>250300mm； 采煤机机身上方的空间高度，按便于司机操作及留有顶板下沉量确定，mm。2.6“三机”的性能及生产能力配套“三机”性能配套主要解决各设备性能间互相制约的问题,从而充分发挥设备性能，以满足生产的需要。“三机”生产能力配套工作面生产能力取决于采煤机落煤能力，而工作面输送机、液压支架和其它设备的生产能力都要大于采煤机的生产能力。综采工作面的生产能力，可按下列程序计算13-14：（1）确定综采工作面所需的生产能力。工作面所需的小时生产能力可按下式计算： (2.42)式中生产不均衡因数，可取1.11.25；工作面产量，；时间利用系数，目前一般为0.30.5。（2）采煤机课实现的生产能力。可按下式计算： (2.43)式中采煤机可实现的生产能力，；采煤机牵引速度，；平均采高，m。（3）刮板输送机可实现的生产能力。可按下式计算： (2.44)式中刮板输送机可实现的生产能力，；溜槽货载截面积，；装满因数，一般为0.650.90；装载的松散容重，；刮板机链速，。各单机可实现的生产能力与工作面生产能力的关系应满足： (2.45)2.7本章小结本章主要分析了在综采工作面处于动态发展和复杂多变的地下环境中，受多种随机因素的影响，煤层地质条件多种多样等条件下，包括采煤、支护、运输等多个环节可选用层次不同的开采设备的选型及配套情况。综采工作面使用的设备繁多，它们不是简单的拼凑，而是有机的结合。综采工作面设备配套就是要正确确定综采工作面设备的类型和参数。本章考虑综采工作面设备在空间尺寸、能力之间存在联系和匹配关系，彼此间要相互适应和协调等原因，最终使选用的综采成套设备适合煤层赋存条件和矿井生产技术条件，以期获得良好的使用效果。中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）3 泗河煤矿综采设备配套及工艺参数优化3.1矿井概况 泗河煤矿主采4#煤层厚度在O3m，平均厚度1.5，从已开采揭露情况看，现在正在开采煤层为复合顶板。直接顶为灰黑色泥质粉砂岩，厚度一般在0.52m，其上一般有2个小煤层，厚度01.6m，复合顶总厚度4.5m，开采中顶板极难控制，顶板管理难度大。底板一般为粘土岩，有时为砂页岩互层和细砂眼。中间含小煤层厚度在01m，底板总厚度35m，受压时极易出现底板变形，造成支柱钻底，从而影响工作面的支护质量。煤层倾角一般不大于25度。落差在3以内的断层及破碎带分布较多，采面的涌水量一般在0.5m3/min。3.2泗河煤矿综采设备配套关键技术的研究3.2.1解决滚筒装煤装备配套技术由于薄煤层的特点，滚筒直径的选择要小，由此带来了一系列问题。要使滚筒装煤达到良好效果，必须解决3个方面的技术问题。滚筒直径、过煤高度、卧底量对装煤效果的影响。滚筒的转速与滚筒装煤效果关系。滚筒装煤与滚筒结构的关系。3.2优化配套，降低最小采煤高度在薄煤层综采机械化装备配套中，机身高度、输送机高度与过煤高度的选择是薄煤层最低开采高度的决定因素。机身高度即采煤机上平面到地平面的高度；过煤高度是指输送机中板到采煤机机身下平面的高度，是煤流及矸石通过的空间；机面高度取决于输送机高度、过煤高度与采煤机机身厚度。薄煤层采煤机为了降低机身高度，采用去掉底托架、机身各部件间用拉杆相连的结构，驱轨轮改为突出机身布置，从而达到了降低机身厚度的目的。输送机高度在选择时，采用铸造封底结构，链环形式为中双链，对刮板及中部槽结构进行了特殊设计，也使其高度大大降低16。采煤机和输送机一经选定，厚度和高度无法改变，只有选择合理的过煤高度，使机面高度进一步降低。过煤高度的选择，通过对煤块和矸石块度大小的统计来选择，保证其从采煤机身下顺利通过。只有这样，才能使配套后的机面高度降到最低，从而保证配套设备达到最低采煤高度的要求。3.2薄煤层输送机特点和对装备配套的要求用于薄煤层的输送机，有着与中厚煤层输送机不同的特点。首先要求中部槽高度要低；其次，由于采煤机机身厚度变薄，从而使机身宽度加大，这要求输送机的宽度相应增加，保证输送机的纵向重心线与采煤机重心线相吻合，否则，采煤机割煤或矸石时，产生的震动会使配套设备工作不稳定。另外，输送机的加宽，需要解决:在电缆架满足存放电缆水管的前提下，结构尽可能低且窄，以增加行人空间；由于电缆架也需要降低，要防止支架底座非正常情况下与电缆架干涉；支架设计时顶梁相应加长；支架底座的设计时要较薄；支架上操纵阀的设置要为增加行人空间提供便利。3.2薄煤层特点对采煤机的要求薄煤层对采煤机除了降低厚度要求外，还要求整机长度应尽可能缩短，以适应工作面高低起伏的条件，同时也是为了保证配套装备的最低工作高度。另外，由于薄煤层赋存条件变化较大(断层、夹矸、变薄带较多)，薄煤层采煤机截割坚硬矸石的机会比中厚煤层要多，带来的震动、冲击也要比中厚煤层频繁和剧烈，因此，对整机的结构提出了更强更高的要求，截煤部的结构强度与截割功率要求较高，采煤机要有较高的整体结构强度和稳定性，以满足薄煤层开采的特点。3.3泗河煤矿综采装备配套的实现3.3.1液压支架根据泗河煤矿薄煤层开采的特点，采用计算机对支架四连杆机构进行运动分析寻优与强度设计，满足工作条件，优化了支架结构:支架为支撑掩护式，采用了整体顶梁，二柱支撑满足了大伸缩的要求；主要结构件用Q550高强度结构钢板制作，减轻了支架重量。采用焊前预热，焊后人工时效的焊接工艺，保证结构件焊接质量；选用大流量液压元件，提高支架的响应速度；合理布置液压管路系统，加大了人、机空间。选用的ZY5200/9/20型液压支架的技术特征如下:两柱支撑掩护式，支撑高度0.9 m2.0 m，支架宽度1.43 m1.6 m，中心距1.5 m，工作阻力5200 kN，支护强度0.97 MPa，适应倾角不大于15°，操作方式为邻架控制，支架重量13600 kg。3.3.2采煤机结合薄煤层开采的技术特点，对采煤机以下几个方面进行了改造:改进设计泵箱，解决发热问题，以满足综采开机率高的工况需要；专门设计一组锥形轴摇臂，使滚筒圈直径减小，相应增大叶片高度，满足卧底量要求；优化滚筒设计，合理增大叶片螺旋升角，改善装煤效果；适当减低机身高度(824 mm)，采煤机各大连接处作了相应改进。选用的MG2×100/465-W型采煤机的技术特征如下:采高范围1.2 m2.0 m，适应倾角不大于25°，适应硬度系数f4，滚筒直径800 mm/1 000 mm，机面高度824 mm，最小卧底量180 mm，牵引方式为无链牵引，牵引力295 kN，牵引速度0 m/min5.9 m/min，电动机功率4×100 kW+1×65 kW，电压等级1140 V，机器总重18 t，机器总长7 858 mm。3.3.3刮板输送机对刮板输送机主要在以下几个方面进行了改造:采用了薄煤层刮板输送机中双链传动结构，输煤条件得以改善；国内首次在薄煤层刮板输送机上采用了22E型中部槽型钢，整机刚性、强度有较大提高；降低机头、机尾过渡槽高度(为430 mm)，改善了采煤机对机头、机尾煤壁的截割条件；加强了铲板、电缆槽架、牵引排销等处的连接。选用的SGZ764/264-W型刮板输送机技术特征如下:出厂长度170 m，输送量450 t/h，装机功率2×132 kW，刮板链速1.0 m/s，紧链方式为闸盘紧链。3.4工作面工艺参数优化工作面合理工艺参数的确定，是综采配套设备实现工作面高产的基础。3.4.1截深的选择综合考虑采煤机功率、煤质硬度系数、煤层厚度及采高、顶板节理发育情况、支撑压力压酥煤壁深度、支架支护方式等因素来确定截深。通过认真分析工作面地质条件和设备配套情况，确定截深为0.6 m。当顶板节理发育、片帮严重时，每刀拉架时进行超前支护，以提高循环单产。3.4.2支护与移架方式采用邻架操作，及时支护。在采煤机割过后，先移支架撑住顶板，然后再移输送机。结合煤层厚度掌握加长杆伸缩范围，以便以合理架位及高度支护顶板19。顶板情况允许时，顺序移架与隔架移架相结合，保证移架速度满足采煤机割煤速度，以实现连续快速割煤。3.4.3采煤机进刀方式采用MG2×100/465-W型采煤机落煤，单向采煤，中部斜切进刀，前滚筒割顶煤，后滚筒割底煤，自开缺口。3.5工作面工序匹配的保障措施薄煤层综采工作面合理工艺参数的有效保障，主要包括工作面各运输环节的相互协调及过载保护、长距离通讯指挥、工作面“三直一平”及过地质构造的控制措施。为此，泗河煤矿采用了国内最先进的TK-200通讯控制系统，强化了工作面生产管理，保证了工作面各工序的最佳匹配，大幅度降低了工作面故障率，使工作面开机率达到90%以上。3.5.1TK-200通讯控制系统的应用TK-200通讯控制系统由TK110型工作面控制器、TK120型电源、TJ100型矿用电流检测装置、TK130扩音电话、TK130C多功能电话、TK150型智能终端、TK150E型智能耦合器和TK130-X型五芯带屏蔽矿用拉力电缆组成。TK-200通讯控制系统的应用，充分发挥出其通讯控制一体化功能，大幅度降低了工作面设备的故障，最大限度地实现了各工序间的协调运作，极大地提高了工作面的工时利用率，有力地保证了薄煤层工作面高产高效20-21。由于TK-200通讯控制系统在工作面布置了12部TK130系统电话，在电气列车上设有控制台，工作面所有电话及控制台之间均可任意通话，控制台可实现工作面所有设备的集中控制，大幅度降低了机电故障率。由于工作面扩音电话能实现工作面沿线全线扩音，所以极大地方便了跟班队长、班组长的生产指挥，改变了以往人员来回跑动指挥、晃灯发信号、喊话联系的方式，加强了工作面各生产工序之间的协调与统一，使各工序之间密切配合，充分发挥单位时间内正规循环作业的有效性，大大提高了工作效率。由于采用了集中控制和工作面沿线闭锁方式，使工作面沿线操作人员只能停机，不能开机；如要开机，通知控制台。控制台在开机时，均要进行语言报警，并且设有延时装置，避免了以往盲目起车而损坏机电设备或造成安全事故的现象。如工作面沿线有故障，操作人员可以迅速闭锁停机，并通知所有作业人员，这样将事故消灭在萌芽状态，从而保证了安全生产。TK-200通讯控制系统本身配备了TJ100型电流检测报警装置，能随时不间断地对工作面电流进行检测。一旦检测到工作电流超过设定值，便进行报警，则操作人员可以及时调整割煤速度和减少采煤量，避免了因过载而造成的压溜、烧电机、损坏减速器等事故现象的发生，不但方便了生产，提高了效率，而且大大地降低了材料和配件的消耗。2326工作面运输巷布置3部带式输送机和斜巷1部刮板输送机，运输环节直接制约着工作面开机率。使用该系统后，通过精心计算最合适的斜巷刮板输送机和带式输送机负荷，对工作面刮板输送机的工作电流进行了报警设定，从而减少了斜巷刮板输送机和带式输送机的过载和空转时间，不但节约了电能，而且提高了工作面开机率。3.5.2工作面地质条件适应性控制措施确保工作面“三直一平”是实现薄煤层综采工作面正常生产的有效手段。尤其工作面过断层或褶曲等地质构造时，工作面设备难以适应地质条件，必须强化工作面生产管理，采取有效的控制措施，降低设备故障率，提高工作面开机率。确保工作面“三直一平”的措施