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煤矿采空区治理工艺及设备
第一节剥挖工艺
一、工艺选择原则及考虑因素
① 考虑地形特点，气候条件、治理区煤层埋藏条件及煤岩性质；
② 设备类型、规格及能力；
③ 优先选择先进设备；
④ 考虑社会力量；
⑤ 技术先进、性能可靠；
⑥ 设备规格匹配合理；
⑦ 考虑境界几何形状。
二、选择结果
考虑开挖工程主要采用自购设备，也可设备租赁或剥挖外包机制，充分利用社会力量进行剥挖的前提下，单斗-卡车工艺更显其优越性，所以本治理工程选用单斗-卡车工艺作为该剥挖工程的工艺，设计暂按外包设备考虑。
第二节设备选型
一、概况
依据其它自燃隐患区和火区的治理经验，结合本治理区的具体条件，设计将采用小型挖掘机、前装机和自卸卡车，配合推土机这种常用的方法进行治理。经过实地调研，1.6m3〜3.0m3液压铲属常用设备，广泛应用于公路、建筑、小型采矿业等领域，设备性能可靠，技术成熟，便于选采，从社会上即可组织配件。开挖工程主要采用自购设备，也可设备租赁或剥挖外包机制，设计暂按外包设备计算，施工设备选型主要考虑社会上常用的机械。
本治理区地层抗压强度变化较大，岩层各向异性系数较大，岩性较为复杂。除上部剥离的松散层比较松软，用液压挖掘机可直接彩妆，可回收残煤。残煤和大部分演示比较坚硬，须进行穿孔爆破。
1、主要设备用途如下：
钻机：用于岩石及残煤的钻孔。
液压挖掘机：用于挖掘残煤之上的松散层和基岩。
前装机：用于回采残煤、液压挖掘机辅助工作。
自卸卡车：用于倒运液压挖掘机、前装机不能就近会谈处理的岩石、松散层和残煤。
2、其他治理设备及用途
杂作业车：用于炸药、雷管、等爆破材料的运输及其他运输。
履带推土机：用于覆土造田、液压挖掘机工作面清理、运输道路修筑、维护等。
洒水车用于治理工作面、运输道路洒水降尘，用黄泥封堵煤层暴露面供水。
加油车：为采空区治理的各种设备提供油料。
小型自卸卡车：运输零星无聊、筑路材料等。
生产指挥车：为采空区治理管理人员生产指挥使用。
二、设备选型
经过实地调研，当地外包队伍采掘设备主要以1.6m3〜3.0m3液压铲为主，运输设备以15t〜32t自卸汽车为主。考虑到年剥离量较大，外排运距较远，如选用小型设备，会导致设备数量众多，正常采掘、运输作业无法进行。如自购较大型设备，又由于本项目地形条件复杂，工作线长度不稳定而导致大型设备无法发挥效率，因此本次方案选用一下设备型号：
1、挖掘机
根据所选定的单斗一一卡车间断式工艺，可提供选择的设备主要有电铲、液压挖掘机、电动液压挖掘机、转载机、铲运机等，按勺斗形式可分为正铲和反铲两种。
按照社会化、通用性考虑，挖掘机选择3.0m3液压铲作为该项目主要采掘设备，作业参数见表3-2-1。
2、自卸卡车
根据生产情况，确定选用35t自卸汽车作为该项目主要运输设备。
35t自卸卡车参数见表3-2-2。
表3-2-1液压挖掘机主要技术参数
序号
项目
单位
数据
正铲
反铲

1
整机重量
t
65
63.5
2
铲斗容量
标准斗容
m 3
4.0
3.0
斗容范围
m 3
3.55.0
2.74.0
3
柴油机
型号

M11 -C330
功率/转速
Kw/rpm
246/21
燃油箱容量
L
726
4
液压系统
类型

双泵双回路交叉功率变量系统
主油路工作压力
MPa
30
主油路最大流量
L/min
2 x 4
操纵方式

液压先导烤制
液压油箱容量
L
650
5
主机性能
回转速度
r/min
6.0
行走速度
Km/h
3.0
最大牵引力
kN
460
爬坡能力
%
70
接地比压
MPa
0.096
作业循环时间
S
24
6
作业参数
动臂长度
mm
42
71
斗杆长度
mm
28
30
最大挖掘半径
mm
9061
11950
最大挖掘深度
mm
29
7704
最大挖掘高度
mm
121
10542
最大卸载高度
mm
7911
7158
斗杆最大推压力
kN
174
174
铲斗最大破碎力
kN
214
214

表3-2-2自卸卡车规格表
车型
TL862
发动机型号
WD615.34增压中冷
发动机功率
251kw/22r/min(340hp/22r/min)

轴距
36mm+15mm
斗容
2331m 3
举升机构
货箱前段单杠顶起，最大倾翻角度51°
举升时间
<25s
最高车速
55km/h
最大爬坡能力
35%
最小转弯半径
10.8/11.2
最小离地间隙
390mm
接近角/离去角
29° I5T
外廓尺寸
8390 x 31 x 36
车厢举升高度

整车装备质量
18吨
最大撞车质量
35吨
最大设计总重量
53吨
驱动形式
6 x 4
轮胎型号
14.-24
第三节设备数量

一、设备效率
液压挖掘机生产能力计算见表3-3-1。
35t自卸卡车生产能力计算见表3-3-2。
二、设备数量
主要施工设备数量见表3-3-3。
表3-3-1 3m 3液压铲生产能力计算表
项 目
单位
物 料
表土
有石
煤
斗容
m 3
3
3
3
容重
t/ m
1.7
2.25
1.29

松散系数

1.2
1.35
1.35
松散容重
t/ m
1.42
1.67
0.96
满斗系数

1
1
1
每斗装卸物料体积
m 3
3
3
3
每斗装卸物料重量
t
4.25
5.
2.87
汽车载重
t
25
25
20
汽车实际载重
t
25.50
25.
20.07
汽车可装卸体积
m 3
23
23
23
汽车实际装卸体积
m 3
18
15
21
汽车满载斗数
斗
6
5
7
铲斗循环时间
s
23
23
23
汽车入换时间
s
25
25
25
小时实方生产能力
m 3/h
331.29
285.71
301.08
每班工作小时数
h
7.5
7.5
7.5
班时间利用系数

0.9
0.9
0.9
年工作日
d
330
330
330
气候影响系数

0.95
0.95
0.95
检修、其他影响系数

0.8
0.8
0.8
日工作班数
班
3
3
3
台年纯工作小时数
h
5078.70

5078.70
单位斗容能力
104 m3/m
56. 08
48. 37
50. 97
台年生产能力
M m 3/a
1.68
1.45
1.53

表3-3-2 35t自卸卡车能力计算表
项目
单位
物料
表土
有石
电斗容量
m 3
3
3
物料容重
t/ m
1.7
2.25
松散系数

1.2
1.35
松散容重
t/ m
1.42
1.67

满斗系数

1
1
每斗装卸物料体积
m 3
3
3
每斗装卸物料重量
t
4.25
5.
汽车载重
t
25
25
汽车实际载重
t
25.50
25.
汽车可装卸体积
m 3
23
23
汽车实际装卸体积
m 3
18
15
汽车满载斗数
斗
6
5
铲斗循环时间
s
23
23
汽车入换时间
s
25
25
汽车装载时间
min
2.72
2.33
汽车运距
km
1.
1.
汽车平均运输速度
km/h
20.
20.
汽车运输时间
min
6.
6.
停留调头等待时间
min
2.
2.
卸车时间
min
1.
1.
汽车运输周期
min
11.72
11.33
每班工作小时数
h
7.5
7.5
小时时间利用率

50/60
50/60
班纯工作小时数
h
6.25
6.25
班车运输次数
次
32.01
33.09
汽车班运输能力
m 3
480.09
367.65
年工作日
d
330
330
日工作班数
班
3
3
出车率

0.8
0.8
台年纯工作小时数
h
4950.
4950.
汽车年能力
M m 3/a
0.38
0.29

表3-3-3主要设备数量
序号
设备名称
型号及规格
单位
数量
备注
1
液压铲
3m 3
台
3
剥离、采煤
2
液压反铲
0.3m3
台
1
炮孔填塞
3
自卸卡车
25t
台
10
运输土岩
4
钻机
,150mm
台
1
穿孔

5
履带推土机
320HP
台
1
排土
6
履带推土机
220HP
台
1
辅助
7
履带推土机
220HP
台
0
道路维修
8
消防洒水两用车
8t
台
2
道路
9
液压碎石机
0.5m3配液压头
台
1
二次破碎
10
装载机
ZL-50
台
3
装煤、杂业
11
压路机
ZLJ-(58.8kw)
台
1
道路
12
加油机
5t
台
1

13
杂作业车
8t
台
1

14
指挥车
0.75皮卡
台
5