12301綜采工作面機械選型設計.doc

12301綜采工作面設備選型 滕州市東大礦業(yè)有限責任公司東 大 煤 礦二零零九年十二月目 錄第一章 緒論2第一節(jié) 綜采工作面機械2第二節(jié) 綜采工作面參數(shù)2第二章 滾筒采煤機的選型2第一節(jié) 對采煤機械的基本要求2第二節(jié) 采煤機的選擇原則2第三節(jié) 設計選用采煤機參數(shù)3第四節(jié) 采煤機生產(chǎn)率的計算4第五節(jié) 滾筒直徑與截深4第三章 支護設備的選型5第一節(jié) 支護設備的用途和種類5第二節(jié) 選型原則5第三節(jié) 支架選擇內(nèi)容6第四節(jié) 綜采工作面適用支架6第四章 輸送設備的配套選型7第一節(jié) 刮板輸送機的選擇7第二節(jié) 轉(zhuǎn)載機的選擇7第三節(jié) 可伸縮膠帶輸送機的選擇8第一章 緒論第一節(jié) 綜采工作面機械綜采工作面配套設備由采煤機、支護設備、刮板輸送機等設備組成，綜采工作面設備配套的目的,首先在于總體配套是單機設計的依據(jù),要解決成套設備各單機間的能力相互匹配和空間幾何關(guān)系的配套;其次在于使成套設備性能與采煤工藝間相互適應。因而總體配套又是采區(qū)設計和采煤工藝設計的依據(jù)。采煤工作面中，采煤機、刮板運輸機和支護設備（液壓支架）等組成一個采煤機的有機整體來實現(xiàn)采煤工藝工序，他們在工作能力和結(jié)構(gòu)尺寸的配套關(guān)系，直接影響采煤工藝的順利實施和設備能力的充分發(fā)揮。因此，為了正確的選擇采煤機組各種設備的形式，不僅要看它們各自能否滿足采煤工藝的要求，同時也要注意它們之間的配套性能。第二節(jié) 綜采工作面參數(shù)上工作面長：141m；傾角：00-50；煤層平均厚度：1.65m；頂板中等穩(wěn)定；截割阻抗：A=160N/m；煤的堅硬度系數(shù)：f=1.3。下工作面長：165m；傾角：30-50；煤層平均厚度：1.65m；頂板中等穩(wěn)定；截割阻抗：A=160N/m；煤的堅硬度系數(shù)：f=1.3。第二章 滾筒采煤機的選型第一節(jié) 對采煤機械的基本要求1、對采煤機械的基本要求是高效、經(jīng)濟、安全。具體要求是：2、采煤機械的生產(chǎn)率應能滿足采煤工作面的產(chǎn)量要求3、工作機構(gòu)能在所給煤層力學特性（硬度、截割阻抗）的條件下正常截割、裝煤效果好、落煤塊度大、煤塵少、能耗低。4、能調(diào)節(jié)才高，適應工作面煤層厚度變化；能自開缺口。5、有足夠的牽引力和防滑、制動裝置，能在所給煤層傾角下安全生產(chǎn)；牽引速度能隨著工作面條件的變化而調(diào)節(jié)，其大小能滿足工作要求。6、采煤機械的性能必須可靠，維持正常工作所必需的各種消耗（動力、液壓油、防滑油、易損件等）應較低。第二節(jié) 采煤機的選擇原則 采煤機選型原則通常是要符合煤層賦存條件，滿足對生產(chǎn)能力的要求，以及與刮板輸送機和液壓支架的匹配要求。并結(jié)合以下四點依據(jù)，確定采煤機的選型：1、根據(jù)煤層厚度選擇采煤機械2、給出的設計參數(shù)中煤層平均厚度為1.65m，屬于薄煤層，可選用雙滾筒采煤機。3、根據(jù)煤的力學性質(zhì)選擇采煤機械4、煤的力學性質(zhì)主要包括煤的堅硬度系數(shù)f、抗壓強度、截割阻抗A、韌性、層理和節(jié)理的發(fā)育情況、夾石含量及分布等。這些因素關(guān)系到選擇采煤機械的工作機構(gòu)形式和采煤機械的功率大小。根據(jù)煤的堅硬度系數(shù)f和截割阻抗A，將煤分為三類：軟煤f1.5，A180N/mm;中硬煤f1.53.0，A180240N/mm;硬煤f3.0，A240360 N/mm。各種煤機最適合開采軟煤，特別是脆性軟煤；韌性中硬煤應選用中等功率的滾筒式采煤機；脆性總硬煤宜選用中等功率的滑行刨煤機；硬煤必須選用大功率的滾筒式采煤機。滾筒式采煤機可以截割各種硬度的煤。設計參數(shù)中A=160N/m、f=1.3，屬于軟煤，因此，滾筒采煤機宜選用中等功率。煤層傾角對選擇采煤機械的影響。根據(jù)開采技術(shù)特點將煤層傾角分為三類：025為緩傾斜煤層；2545為傾斜煤層；4590為急傾斜煤層。傾角小于12的煤層，對機械化開采最為有利，一般不必考慮采煤機的防滑問題。因此，本次選用采煤機不用設置防滑裝置。第三節(jié) 設計選用采煤機參數(shù)綜上所述，可選用無錫盛達機械有限公司生產(chǎn)的MG150/345-W系列雙滾筒采煤機。MG150/345-W型采煤機為液壓牽引雙滾筒采煤機，它與SGZ630/220型刮板輸送機、ZY3000/09/20型液壓支架等組成綜采設備配套，適用于高產(chǎn)高效綜合機械化開采，可用與煤層厚度0.952.25m傾角小于35，煤層中硬或中硬以下的煤層綜采。MG150/345-W型液壓牽引采煤機為多電機橫向布置液壓無鏈牽引采煤機，該煤機總功率345Kw，截割功率2*150Kw，采用液壓無極調(diào)速系統(tǒng)來控制采煤機牽引速度。此煤機結(jié)構(gòu)簡單、可靠，尺寸小，大大降低了采煤機的機身高度，適于薄煤層開采。MG150/345-W型液壓牽引采煤機技術(shù)特征見下表1：表1 采煤機技術(shù)特征表型 號額定功率額定電壓牽引方式牽引功率截割功率MG150/300W345kW1140V液壓牽引45 kW150kW2采高范圍噴霧方式滾筒直徑截深牽引電機截割電機0.952.25m內(nèi)外噴霧1250mm0.63mYBQYS245YBCS2150外型尺寸供水壓力滾筒轉(zhuǎn)速截割速度牽引速度額定轉(zhuǎn)速10.661.81.2m4.0MPa63.37r/min4.15m/s06mmin1455r/min第四節(jié) 采煤機生產(chǎn)率的計算由采煤機可得，理論生產(chǎn)率=601.650.6361.35=505.2t/h，式中 理論生產(chǎn)率，t/h； 工作面平均才高，m； 滾筒有效截深，m； 在給定條件下可能的最大牽引速度，m/min； 煤的密度，一般為1.31.4，t/m3。技術(shù)生產(chǎn)率=505.20.6=303.12t/h，式中 技術(shù)生產(chǎn)率，t/h； 1采煤機技術(shù)上可能達到的連續(xù)工作系數(shù)，一般為0.50.7，式中為0.6；實際生產(chǎn)率=303.120.625=189.45t/h式中 實際生產(chǎn)率，t/h； 采煤機在實際工作中的連續(xù)工作系數(shù)，一般為0.60.65，式中為0.625。第五節(jié) 滾筒直徑與截深1. 滾筒直徑綜采工作面雙滾筒采煤機一般都是一次采全高，故滾筒直徑D應稍大于最大采高之半，即：D=12502/1Hmax式中 D滾筒直徑，m； Hmax最大采高之，m。2. 截深截深即滾筒寬度，是指滾筒外緣到端盤外側(cè)截齒齒尖的距離，即一次截割的深度。薄煤層采煤機，由于牽引速度較低，為保持足夠高的生產(chǎn)力，截深一般在0.60.63m。第三章 支護設備的選擇第一節(jié) 支護設備的用途和種類在回采工作面中，為了保護工作面內(nèi)機器和人員的安全生產(chǎn)，要對頂板進行支撐和管理，以防止工作面空間的頂板冒落。因此，回采工作面使用掩護式綜采液壓支架，與采煤機和工作面輸送機組成 “綜采”設備。液壓支架是以高壓液體為動力，由金屬構(gòu)件和若干液壓元件組成。它使支架的支撐、切頂、移架和輸送機推移等工序全部實現(xiàn)了機械化。因而大大地改善了回采工作面的工作條件、降低了人們的勞動強度，有效地增加了搖動安全性，使工作面的產(chǎn)量和效率得到了很大的提高，并為工作面的自動化創(chuàng)造了條件。第二節(jié) 選型原則1、煤層厚度根據(jù)我礦煤層賦存的特點，當煤層厚度在12.8m以下時應選用掩護式支架。2、煤層傾角煤層傾角在010時， 支架應有防滑和調(diào)架裝置。3、底版強度支架底座對底板的接觸比壓應小于底板的允許比壓，允許比壓與底板的巖石性質(zhì)有關(guān)，對于泥巖底板，其值一般為1.11.4Mpa，。接觸比壓與具體支架有關(guān)，選型時應驗算接觸比壓值。4、瓦斯涌出量對于瓦斯涌出量大的工作面，應優(yōu)先選用通風斷面大的支撐式和支撐掩護式支架。5、地質(zhì)構(gòu)造斷層十分發(fā)育、煤層厚度變化大、頂板允許暴露面積和時間分別在58m和20min以下時，暫不宜采用綜采設備。6、設備成本能同時允許使用幾種架型時,應優(yōu)先選用價格便宜的支架.在一般情況下,支撐式支架最輕,造價也最便宜，而支撐掩護式支架最重最貴。此外,對于對于特定的開采要求,應選用特種支架,冒落法開采時選用放頂煤支架,工作面端頭支護選用端頭支架,等等。第三節(jié) 支架選擇內(nèi)容1、初撐力Pc初撐力大小對支架的支護性能和成本都有很大影響。較大的初撐力能使支架較快達到工作阻力，減慢頂板的早期下沉速度，增加頂板的穩(wěn)定性，但對乳化液泵站和液壓元件的耐壓要求也將提高。一般取初撐力為0.60.8倍的工作阻力。在此我們?nèi)?.8倍的工作阻力計算如下：30000.82400kN。2、工作阻力P有效工作阻力與支架工作阻力的比值,稱為支架的支撐效率.;在考慮了支撐效率后,所需每架立柱的總工作阻力P應為:P=Q/ (MPa)3、移架力和推溜力移架力與支架結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、煤層厚度、頂板性質(zhì)等有關(guān)。第四節(jié) 綜采工作面適用支架根據(jù)設計參數(shù)，可以求出支護的強度q：=0.26Mpa式中 作用于支架上的頂板巖石系數(shù)，一般取58。頂板條件好、周期來壓不明顯是時取下限，否則取上限； 采高，m； 頂板巖石密度，一般為2.3103kg/m3；故綜合各方面因素，選用ZY3000/09/20型掩護式綜采液壓支架，工作面共需支架203架。液壓支架技術(shù)特征見表2所示。表2： 支架技術(shù)特征表型 號適應煤層傾角（。）支架最小/最大高度（mm）支架中心距（mm）支護強度（MPa）ZY3000/09/2010900/200015000.460.50型 式推移步距(mm)支架最小/最大寬度(mm)支架初撐力（kN）操作方式兩柱掩護式6001420/15902617鄰架控制支架重量（kg）支架運輸尺寸(mm)對底板平均比壓（MPa）支架工作阻力（kN）泵站壓力（MPa）9000470014209001.11.4（f=0.2）300031.5第四章 輸送設備的選用第一節(jié) 刮板輸送機的選擇刮板輸送機承擔著直接從采煤工作面運煤的艱巨任務，因此，刮板輸送機選擇的合適與否，直接影響著煤炭的運輸與生產(chǎn)。選擇刮板輸送機要考慮以下內(nèi)容：1、刮板輸送機與采煤機的配套。要求刮板輸送機的輸送能力不小于采煤機的理論生產(chǎn)率；要求刮板輸送機的結(jié)構(gòu)形式必須與采煤機結(jié)構(gòu)相配套。2、刮板輸送機與液壓支架相配套原則。要求刮板輸送機的結(jié)構(gòu)形式要與液壓支架架型相匹配；要求刮板輸送機的溜槽長度要與液壓支架的中心距相匹配；刮板輸送機溜槽與支架推移千斤頂連接裝置的間距和結(jié)構(gòu)匹配。綜合考慮，可選用張家口恒盛煤礦機械有限公司生產(chǎn)的SGZ630/220型輸送機。輸送機技術(shù)參數(shù)如表3：表3 SGZ-630220 型刮板輸送機技術(shù)特征表輸送量鏈速電動機型號額定功率電壓電機轉(zhuǎn)速450t/h0.85m/sYDB30/558/4110kW21140660V1470r/min刮板鏈形式每條鏈破斷拉力鏈條規(guī)格刮板間距中部槽尺寸雙鏈圓環(huán)鏈410kN2064mm1000mm1500630220mm本系列產(chǎn)品主要適用于緩傾斜薄煤層及中厚煤層長臂式綜采工作面，可與相應的采煤機、液壓支架配套使用。具有工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單、適用性強等特點。第二節(jié) 轉(zhuǎn)載機的選擇轉(zhuǎn)載機必須滿足生產(chǎn)率大于采煤機的生產(chǎn)率，小于膠帶輸送機的生產(chǎn)率。設計中選用張家口恒盛煤機有限公司生產(chǎn)的SGB630/55BS型轉(zhuǎn)載機。以下是技術(shù)參數(shù)如表4：表4 SGB-630/55B型刮板輸送機技術(shù)特征表輸送量鏈速電動機型號額定功率電壓電機轉(zhuǎn)速200t/h0.86m/sDSB5555kW2380660V1470r/min刮板鏈形式每條鏈破斷拉力鏈條規(guī)格刮板間距中部槽尺寸雙鏈圓環(huán)鏈350kN1864mm1024mm1500630190mm第三節(jié) 膠帶輸送機的選擇膠帶輸送機選型同轉(zhuǎn)載