隨著大功率采煤機的廣泛應(yīng)用,出現(xiàn)了綜合機械化開采導(dǎo)致工作面塊煤率大幅降低的問題。鑒于塊煤獨特的經(jīng)濟與環(huán)保價值,如何提高綜采工作面塊煤率是綜采礦井急需解決的技術(shù)難題。本文以陜北府谷誼豐煤礦為研究對象,通過理論分析、技術(shù)方案設(shè)計、設(shè)備研制以及現(xiàn)場工程實踐等綜合研究方法,最終確定了誼豐煤礦綜采工作面塊煤率提高的關(guān)鍵技術(shù)措施。(1)開展現(xiàn)場調(diào)研工作,分析誼豐煤礦的地質(zhì)與開采條件、采煤機的主要參數(shù)與開采工藝,確定了誼豐煤礦綜采工作面塊煤率提高技術(shù)研究從采煤機參數(shù)改進和煤體弱化兩個方面進行。(2)基于采煤機參數(shù)改進理論研究,設(shè)計出了誼豐煤礦采煤機參數(shù)改進技術(shù)方案,并研制出了誼豐煤礦塊率滾筒。(3)基于煤體松動爆破理論研究,提出了誼豐煤礦綜采工作面爆破弱化技術(shù)方案,技術(shù)方案包括工作面煤壁爆破弱化和超前工作面爆破弱化兩個方向。(4)根據(jù)設(shè)計出的技術(shù)方案,結(jié)合礦井的實際情況,試驗工作面依次采取工作面煤壁爆破弱化技術(shù)措施、塊率滾筒技術(shù)措施、塊率滾筒技術(shù)和工作面煤壁爆破弱化技術(shù)相結(jié)合的措施、塊率滾筒技術(shù)和超前工作面爆破弱化技術(shù)相結(jié)合的措施,開展了工業(yè)性試驗。(5)試驗結(jié)果表明:誼豐煤礦試驗工作面僅采用塊率滾... 

【文章來源】：西安科技大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

誼豐煤礦原裝滾筒的切屑圖

2提高誼豐煤礦綜采工作面塊煤率技術(shù)途徑11切屑面積過小；采煤機牽引速度過低導(dǎo)致主切削區(qū)截齒截割下的切屑塊呈L型形狀。為了解決以上問題，本論文將對采煤機參數(shù)進行改進，即著眼于采煤機滾筒結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化及采煤機牽引速度的提升。同時，在采煤機參數(shù)改進的基礎(chǔ)上，將配以合理的煤體爆破弱化技術(shù)，使礦井綜采工作面塊煤率得以顯著提高。2.3采煤機參數(shù)改進方法分析（1）采煤機的組成電牽引滾筒采煤機主要由牽引部、截割部、電控箱及附屬裝置等組成。采煤機牽引部主要由無鏈牽引機構(gòu)與牽引部齒輪減速箱組成；截割部主要由螺旋滾筒、截割部齒輪減速箱、檔煤板及螺旋滾筒調(diào)高裝置組成；電控箱主要包括動力、交流或直流電牽引調(diào)速的控制電器，保護與故障診斷的控制裝置，狀態(tài)顯示及報警裝置；附屬裝置主要由采煤機機身調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)、滾筒調(diào)節(jié)液壓系統(tǒng)、翻轉(zhuǎn)擋煤板、采煤機導(dǎo)向裝置、冷卻系統(tǒng)以及噴霧除塵系統(tǒng)等組成。采煤機的截割部主要由采煤機搖臂和安裝于搖擺上的螺旋滾筒兩部分組成，主要功能是實現(xiàn)采煤機的破煤與裝煤。（2）采煤機螺旋滾筒的工作原理如圖2.4所示，采煤機割煤是指裝有截齒的螺旋滾筒發(fā)生轉(zhuǎn)動，并在采煤機的牽引下作直線運動，通過截齒對煤巖進行截割實現(xiàn)落煤，從煤壁上截割出月牙狀的煤屑（如圖2.5所示）。采煤機騎在工作面刮板輸送機上，并沿著工作面推進方向進行移動。沿著采煤機前進方向，前部滾筒被提升，截割工作面沿頂板的煤層（工作面上部煤層）；后部滾筒被降低，截割工作面沿底板的煤層（工作面下部煤層）。因此，當(dāng)采煤機沿工作面全長完成移動，就完成了采煤機對全工作面的截割，完成了切割“一刀”的工作任務(wù)。圖2.4采煤機與滾筒圖圖2.5月牙狀的煤屑采煤機滾筒寬度是指螺旋滾筒軸向的長度。當(dāng)采煤機進?

?從滾筒切入煤壁且達(dá)到一個截深開始的，這個切入煤壁的過程被稱為自開缺口或“進刀”。采煤機進刀方式有三種：工作面端部斜切法、半工作面斜切法以及鉆入法。（3）截齒截煤理論滾筒采煤機的工作效果主要由滾筒的性能決定，滾筒采煤機最主要的功能就是滾筒截割煤巖體。通過對滾筒截齒截割煤巖體的機理、方法、參數(shù)、載荷、動力學(xué)等基本規(guī)律進行研究，總結(jié)出了截煤理論。利用截煤理論，可以對截煤機制進行優(yōu)化，創(chuàng)造出生產(chǎn)率更高、比能耗（切割單位煤體所需要的能量）更孝煤塵更少、塊煤率更高的滾筒采煤機。截割機理如圖2.6所示，當(dāng)截齒刀刃接觸煤巖體時，產(chǎn)生很強的接觸應(yīng)力，將煤巖體壓碎成堅實的粉末，從而形成粉末壓實核。隨著截齒繼續(xù)前進，截割力的不斷增大，這部分粉末沿截齒前刃面被高速擠出，并且小塊煤屑剝落后飛出，進而繼續(xù)形成壓實核，煤粉被擠出，同時大塊煤剝落。相應(yīng)的力學(xué)特性是經(jīng)壓應(yīng)力壓碎了壓實核，經(jīng)剪應(yīng)力產(chǎn)生了裂縫，經(jīng)拉應(yīng)力擴大了裂縫，直至塊煤被擠出，表現(xiàn)為脆性破碎的特性。從圖2.6可以看出，1、2、3、4為壓實核由小塊變?yōu)榇髩K，直到大塊煤體剝落的過程。圖2.6截割機理圖刀型截齒主要采用切削刃來截煤，由于刀頭具有楔形面，所以刀型截齒具有尖劈的作用。由于鎬型截齒刀頭沒有切削刃，刀頭形狀呈圓錐帶尖，所以它是采用點擊與尖劈的作用實現(xiàn)截煤。雖然這兩種截齒的刀頭形狀與破碎方式不同，但是根據(jù)大量試驗（包括沖擊力和靜力試驗）可知，它們的破碎機理是一致的，都會在煤體中產(chǎn)生壓實核，并且使煤體產(chǎn)生脆性破碎的特性。如果破煤產(chǎn)生的壓實核體積最小，可以認(rèn)為這個破碎過程最優(yōu)。壓實核之所以會產(chǎn)生，是因為截齒排屑時，截齒頭前刃面上的排屑力小于摩擦力，排屑不利而產(chǎn)生壓實核。根據(jù)有關(guān)的實測研究，?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]對我國煤炭主體能源地位與綠色開采的思考[J]. 王雙明.  中國煤炭. 2020(02)
[2]塊煤轉(zhuǎn)載損失機理及止損應(yīng)用研究[J]. 白文勇,徐青云,李通達(dá).  山西大同大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2019(04)
[3]基于MATLAB的采煤機截割參數(shù)優(yōu)化設(shè)計[J]. 陳二偉.  機械管理開發(fā). 2019(07)
[4]分段水力壓裂技術(shù)提高煤層塊煤率的試驗研究[J]. 韓強.  能源與環(huán)保. 2019(07)
[5]井上煤場螺旋溜槽防破碎技術(shù)在某煤礦的應(yīng)用研究分析[J]. 李凌峰.  價值工程. 2019(14)
[6]厚硬煤層綜放開采水壓致裂技術(shù)及應(yīng)用研究[J]. 寧廷州,戴華賓,雒軍莉,朱國強,任文濤.  中國煤炭. 2019(04)
[7]壓裂煤層大采高綜采提高塊煤率工藝研究[J]. 閆國梁.  西部探礦工程. 2019(02)
[8]采煤機滾筒的技術(shù)改進與現(xiàn)場應(yīng)用[J]. 陳志強,崔巍.  煤炭技術(shù). 2019(02)
[9]基于離散元法的綜采工作面塊煤率分析[J]. 陳麗,張艷.  工礦自動化. 2019(02)
[10]煤礦塊煤損失原因理論研究[J]. 劉利明,王鎮(zhèn)乾,袁東至,劉金有.  煤礦機械. 2018(12)



本文編號：2918638