大傾角綜采工作面設(shè)備選型

Selectionoflargedipanglefully-mechanizedfaceequipment摘要說明書主要針對鶴崗峻德礦大傾角厚煤層綜采工作面進行設(shè)備選型的探討。該工作面長度160m，煤層平均厚度11m，傾角35°~40°，年產(chǎn)量35.1萬噸，日產(chǎn)2100噸，“四六”工作制，三班生產(chǎn)，一班檢修，每天凈提升時間為16小時。依據(jù)該工作面地質(zhì)情況和煤層賦存條件并結(jié)合近年來實際生產(chǎn)經(jīng)驗，工作面煤層傾角平均為37°，煤層平均厚度為11m，變化在8~12m之間，該工作面適合采用單一走向長壁采煤，多水平分層開采，全部頂板垮落法管理頂板，進刀方式采用單向割煤，由上向下割煤方式。作面“三機”是指采煤機、液壓支架、刮板輸送機，是整個礦井生產(chǎn)系統(tǒng)的核心，各設(shè)備間的合理配套是設(shè)備發(fā)揮最大的生產(chǎn)潛能的必須條件，這關(guān)系到整個礦井能否實現(xiàn)高產(chǎn)高效安全生產(chǎn)。該說明書涵蓋了工作面采煤機、液壓支架、刮板輸送機的選型以及配套合理性分析。關(guān)鍵詞：綜采工作面；采煤機；液壓支架；刮板輸送機；合理配套

ABSTRACTManualsaimedprimarilyatHeganginJundeminehighinclinedfullymechanizedfaceinthickcoalseamwithdiscussiononequipmentselection.Lengthintheface160m,theaveragethicknessofcoalseam11M,angle35°~40°,annualoutputof35.1milliontons,Nissan2100Tonsof"46"worksystem,three-shiftproduction,maintenance,nettimeforeveryday16Hours.Basedonthegeologyandpreservativeconditionsofcoalseamfaceandcombinedwithactualexperienceinproductioninrecentyears,workingfacecoalseamdipangleanaverageof37°,averagethicknessofcoalseam11M,8~12mbetweenthesuitableforsingleworkingfaceinlongwallmining,Horizontalslicing,allroofcavinglawofroof,entrybyone-waycoalcutting,cuttingcoalfromtoptobottom."Three"referstocoalmining,hydraulic,scraperconveyor,arethecoreofthewholemineproductionsystem,reasonablematchingbetweenthevariousdevicesareconditionsnecessarytomaximizetheproductivepotentialofequipment,whetherthisrelatestothewholeminerealizehighproductionandhighefficiencyinproduction.Thisspecificationcoversthefacecoalwinningmachine,hydraulic,selectionandmatchinganalysisofrationalityofscraperconveyor.Keywords:Fullymechanizedworkingface;Thecoalminingmachine;Hydraulicsupport；Scraperconveyor;Supporting

目錄TOC\o"1-3"\h\u1礦井概況 適應(yīng)不同等級頂板的架型老頂級別ⅠⅡⅢⅣ直接頂類別12212312344支架類型掩護式掩護式支撐式掩護式掩護或支掩式支撐式支撐掩護式支撐掩護式支撐或支掩式支撐或支掩式支撐式采高小于2.5m時支撐掩護式采高大于2.5m時5.2液壓支架型號的確定頂板分類屬Ⅱ類。基本頂來壓明顯，直接頂中等穩(wěn)定。初選支架為ZZ4800/18/38型支撐掩護式液壓支架（表5-2列出支架的主要技術(shù)參數(shù)）。根據(jù)力學(xué)分析可知：液壓支架的初撐和工作狀態(tài)穩(wěn)定性均優(yōu)于自由狀態(tài)，支架下滑和傾倒主要發(fā)生在降架移架時；支架的高度和寬度對下滑無影響，支架的高度（h）和寬度（b）對傾倒有影響，b/h值愈大，支架愈不容易傾倒；在工作狀態(tài)，隨支架重量增加，下滑和傾倒加??；摩擦系數(shù)（μ）愈大，支架愈不容易下滑。依據(jù)上述分析，基本支架選擇寬型頂梁和底座，較大缸徑立柱的液壓支架；采用整體頂梁，雙活大伸縮側(cè)護板，加大側(cè)推和調(diào)底千斤頂直徑；使用高強度板材，盡量減輕支架重量；選用帶有凹凸防滑面的頂梁和底座，控制和減少推移桿的自由度；控制支架高度，降低支架重心，提高單個支架穩(wěn)定性；配大流量閥，實現(xiàn)快速移架。表5-2ZZ4800/18/38型支架技術(shù)參數(shù)參數(shù)ZZ4800/18/38支護強度0.83MPa初撐力3524kN工作阻力4800kN泵站壓力315MPa支架高度1800~3800mm支架寬度1410~1580mm支架中心距1500mm對地板比壓0.7/2.0MPa額定供液壓力31.4MPa移動步距800mm支架重量16t操作方式手動本架5.3液壓支架的驗算1.工作阻力支架支撐頂板的有效工作阻力為（5-1）式中：F——工作阻力，kN；P——頂板所需支護強度，取大值0.54MPa；L——支架頂梁寬度，1.45m；C——梁端距，0.4m；A——支架中心距，1.5m。代入數(shù)據(jù)得：對于撐掩護式支架，由于受到立柱傾斜的影響，支架的支工作阻力小于立柱總的工作阻力，一般按80％支撐效率計算。因此工作阻力滿足要求。2.初撐力初撐力對支架的支護性能和成本有很大影響，較大的初撐力能使支架較快的達到工作阻力，減慢頂板早期下沉，增加頂板穩(wěn)定性，但對泵站和液壓元件要求較高，一般取0.6~0.8倍的工作阻力，即初撐力滿足要求。3.移架力和推溜力移架力與支架的結(jié)構(gòu)、重量、煤層厚度、頂板性質(zhì)等有關(guān)。對于中厚煤層支架移架力一般為150~300kN，推溜力100~150kN。4.支架高度的確定支架的最大結(jié)構(gòu)高度按下式計算（5-2）式中：——支架的最大結(jié)構(gòu)高度，m；——采煤機割煤高度，m；S——考慮偽頂和浮煤冒落的最大厚度，m。代入數(shù)據(jù)得：因此支架的最大結(jié)構(gòu)高度應(yīng)在2.7m以上5.支護強度頂板所需的支護強度主要取決于煤層的厚度和頂板的等級，除按標準選取外，還可按經(jīng)驗公式計算（5-3）式中：P——支護強度，MPa；K——頂板巖石厚度系數(shù)，一般取5~8；M——機采高度，m；ρ——巖石密度，t/。代入數(shù)據(jù)得：依據(jù)前面兩個參數(shù)=2.7m，P=0.3375~0.54MPa企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備結(jié)合個參數(shù)，初選支架為ZZ4800/18/38四柱支撐掩護式液壓支架。其最大高度3.8m，支護強度0.75MPa，滿足前面參數(shù)要求。ZZ4800/18/38型支架采用整體頂梁加鉸接前梁帶伸縮梁和護幫板，增大了有效支護面積，防止頂板冒空，能有效地承受周期來壓時的礦山壓力，具有較強的接頂性能。主頂梁相對稍短，其支撐力合力主要集中在前力柱附近。鉸接前梁采用兩根Ф160mm千斤頂進行調(diào)節(jié)，前端力大，能有效地支撐頂板，減小或防止頂板下沉和離層，有利于保持前梁上方頂板的完整，適應(yīng)破碎頂板的特性。

6“三機”配套合理性分析目前，我國的機械化綜采設(shè)備一般只適用于煤層傾角小于15°的緩傾斜煤層條件。隨著煤炭開采的時間和開采強度的不斷擴大，在全球范圍內(nèi)，可供現(xiàn)有的綜采機械化設(shè)備開采的煤層不斷減少，大傾角綜合機械化采煤技術(shù)逐漸成為煤炭行業(yè)世界性研究的課題。一些開采時間較長和地質(zhì)條件較復(fù)雜的礦井，隨著開采強度和年限的增加，滿足常規(guī)綜采開采條件的工作面儲量逐漸減少甚至枯竭，遺留的塊段、煤柱等儲量中，大傾角復(fù)雜地質(zhì)條件的較多。研究在大傾角復(fù)雜地質(zhì)條件下的安全高效綜放開采技術(shù)，并使其取得良好的技術(shù)經(jīng)濟效果對拓寬綜采工藝的適用范圍、發(fā)揮綜放開采潛力，提高礦井機械化開采水平、經(jīng)濟效益和煤炭采出率有重要意義。我國大傾角厚煤層儲量豐富、分布面廣。大傾角煤層開采目前的發(fā)展水平遠低于緩傾斜煤層，存在著一系列沒有解決的基本技術(shù)難題，因而研究大傾角煤層的開采方法，既非常必要，又十分迫切。大傾角機械化開采工作面的要求為：1.工作面支架穩(wěn)定性高，高阻力，降低支架重量；2.端頭支架以高強度和較大噸位為控制指標，使其成為排頭支架穩(wěn)定的基礎(chǔ)3.刮板輸送機具有強度高，密封良好；4.采煤機以加大牽引力和制動能力，具有良好的防滑性能，提高裝煤能力。6.1“三機”配套幾何關(guān)系輸送機的結(jié)構(gòu)形式及附件必須與采煤機的結(jié)構(gòu)相匹配，如采煤機的牽引機構(gòu)、行走機構(gòu)、底托架及滑靴的結(jié)構(gòu)，電纜及水管的拖移方法以及是否連鎖控制等。輸送機的中部槽應(yīng)與液壓支架的推移千斤頂連接裝置的間距和連接結(jié)構(gòu)相匹配。采煤機的采高范圍與支架的最大和最小結(jié)構(gòu)尺寸相適應(yīng)，而其截深應(yīng)與支架推移步距相適應(yīng)。詳見附圖2。表6-1工作面設(shè)備配備表序號設(shè)備名稱設(shè)備型號單位數(shù)量1采煤機KWB-3RDVW臺12液壓支架ZZ4800/38/18架1243刮板輸送機SGZ-730/320架14裝載機格羅蒂-67B架25可伸縮帶式輸送機DSP-1080/1000臺16乳化液泵站KB-125/320臺17液壓絞車KBH-5臺1圖6-1綜采工作面設(shè)備配套橫斷面其計算公式為：（6-1）式中：R———無立柱空間寬度，mm；B———截深，600mm；E———鏟煤板空距，規(guī)定為50~100mm；W———輸送機寬度，mm；X———前柱與電纜槽間距，200mm；d———前柱外徑，40mm。（6-2）式中：F———鏟煤板寬度，200mm；G———中部槽寬度，730mm；J———導(dǎo)向槽寬度，200mm；V———電纜槽寬度，250mm。代入上式得：代入（6-1）式得：6.2“三機”性能配套綜采工作面三機性能必須相互配套，才能使設(shè)備發(fā)揮其最大生產(chǎn)潛能，提高生產(chǎn)效率。配套的主要內(nèi)容有以下幾個方面：1.采煤機搖臂與輸送機機頭機尾的匹配，能夠自開切口并割透煤壁。2.采煤機牽引速度與支架性能的匹配3.采煤機的底托架要與刮板輸送機的中部槽結(jié)構(gòu)尺寸匹配，這樣采煤機才能夠順暢牽引，正常割煤。采煤機的理論生產(chǎn)能力為，刮板輸送機的最大輸送能力為,遠遠滿足要求。6.3“三機”生產(chǎn)能力配套工作面年產(chǎn)量決定了工作面小時生產(chǎn)能力，工作面小時生產(chǎn)能力又決定了采煤機的生產(chǎn)能力。對于“三機”而言，工作面輸送機的運煤能力必須大于采煤機生產(chǎn)能力，液壓支架的移架速度應(yīng)大于采煤機的工作速度，這樣才能保證采煤機割下來的煤及時向外運輸，保證采煤機安全正常工作。6.4“三機”壽命配套“三機”壽命配套是指綜采工作面各單機設(shè)備的大修周期應(yīng)該相互接近。安全高效要求工作面各種設(shè)備，特別是主要設(shè)備必須處于良好的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。如果在工作面生產(chǎn)過程中，設(shè)備交替更換進行大修或“帶病”運轉(zhuǎn)，則必然影響安全高效的實現(xiàn)，也會對設(shè)備造成損壞。衡量造成工作面“三機”壽命的配套性需要有一個統(tǒng)一的標準，這既是壽命配套選型的需要，也是提高設(shè)備可靠程度的需要。我國目前造成“三機”壽命配套尚無統(tǒng)一標準，但一般要求設(shè)備產(chǎn)煤1Mt以上大修一次。國外有些安全高效造成設(shè)備的大修周期已達到3.5Mt以上大修一次。在工作面同時裝備有國產(chǎn)設(shè)備和引進設(shè)備時，更應(yīng)注意設(shè)備壽命的配套問題，以便充分發(fā)揮綜采設(shè)備的整體效能。該綜采工作面“三機”在壽命上滿足要求。

參考文獻..

結(jié)束語畢業(yè)設(shè)計是一次較為全面的設(shè)計實踐，它為我們以后的工作打下了堅實的基礎(chǔ)，具有極其重大的教育和實踐意義。在設(shè)計過程中，