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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…………………………………………………………11.1选题的背景………………………………………………………………11.2课题的来源………………………………………………………………21.3国内外研究现状………………………………………………………21.4研究内容………………………………………………………………41.5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中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）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）第1页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。中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）第2页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中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）第3页次，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：⑴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。⑵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。⑶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。⑷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中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）第4页观的。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(3.5～l.3m)、薄煤层(1.3～0.8m)和极薄煤层(0.8m)。为视区别，本论文将1.2～2.2m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：⑴薄煤层采煤方法的确定。⑵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。⑶设备配套几何关系的研究。⑷网络计划中的综采设备安装原理分析。⑸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；设备分中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）第5页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。中国矿业大学成人教育学院2009届毕业设计（论文）第6页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、