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内蒙长城煤矿煤炭资源丰富、煤层地质赋存条件简单,采用传统后退式非充填综采工艺技术会加剧该地地表沉陷、破坏地表稀疏的牧草及脆弱的生态环境。对此本文针对内蒙长城煤矿工况条件提出矸石充填开采技术,对其工作面机电设备进行配套技术研究,通过分析矿区绿色高效集约化开采方式,为绿色采煤发展提供借鉴意义。 本文首先对内蒙矿区煤层地质赋存条件分析,进行了充填开采工作面机电设备总体配套方案研究,应用机电设备配套原则进行采煤机、刮板输送机、充填液压支架和充填刮板输送机之间的生产能力和结构配套技术研究。其次,应用SolidWorks软件对充填液压支架关键零部件进行结构设计,并应用Workbench软件对整机进行不同工况下静力学分析;利用AMESim液压仿真软件对充填液压支架立柱、推移千斤顶、尾梁千斤顶主要控制回路进行速度、加速度、位移、压力等参数仿真分析;同时对充填液压支架大型结构件、机械加工件进行制造工艺技术研究。再次,通过对充填刮板输送机起动特性研究找到适合该工况的软起动方式;利用优化对比方法对充填刮板输送机进行物料卸落的最佳卸料孔形状、间距分析;为实现高效采煤和良好矸石填充效果,制定适应双向割煤的物料充填工艺。最后对机电设备配套技术进行工程应用效果分析,主要对生产系统及设备布置情况,整体配套应用效果及主要设备优化改进进行分析。 论文根据充采面工况制定了机电设备配套方案;通过结构设计、力学分析、制造工艺研究提高了充填支架结构可靠性,通过液控回路仿真验证了充填支架液压系统设计合理性;通过对充填刮板输送机软起动分析、卸料孔优化设计以及物料充填工艺研究提高了矸石充填效率。论文研究可实现充填开采工作面机电设备合理配套以及采煤和矸石充填的高产高效;可解决地表塌陷问题,为建设绿色矿区提供技术支持。