《支護設備與采煤機、運輸機》選型設計

1、第一部分 概述一、畢業(yè)設計意義畢業(yè)設計是整個教學環(huán)節(jié)，是檢驗整個學習中所學知識的一種方法和手段，是畢業(yè)前的綜合性訓練，是培養(yǎng)學生獨立工作能力和解決實際問題技能的重要教學環(huán)節(jié)。因此，要求凡參加畢業(yè)設計者，都必須嚴肅認真，一絲不茍的進行工作；一定要根據給定的設計題目的要求，選擇運輸設備。在選型中要正確地選用計算公式，各種參數和數據，通過計算和校核，確定一個工作面的采煤機型號、液壓支架型號和刮板輸送機型號及校核，一條運輸巷的膠帶輸送機的型號，各運輸環(huán)節(jié)的運輸設備，合理選擇輔助運輸設備。畢業(yè)設計既然是培養(yǎng)學生工作能力和技能的畢業(yè)前的綜合性訓練的教學環(huán)節(jié)，所以給的題目是經過加工的。雖然要求一般的按給定題

2、目進行設計，但也不排除學生根據自己的條件和掌握的實際生產中存在的問題，進行研究設計工作，但要爭得指導教師同意。建議：在開始動手設計之前，就所給定的題目，熟悉礦區(qū)概況，交通情況，地理位置，礦井開拓方式，井下開拓系統(tǒng)；搞清井下運輸系統(tǒng)及運輸線路特點，特別是兩相鄰運輸環(huán)節(jié)相接處的情況及布置方式；詳細閱讀畢業(yè)設計指導書和畢業(yè)設計參考資料。煤礦安全規(guī)程的有關條款；備齊各種用具及必要的參考書等。要求：主要運輸設備的確定，必須通過計算或驗算，并有充足的理由，首先要求技術上合理，經濟運轉中安全。設計說明書要用規(guī)定的書寫紙，要書寫工整，干凈。列出各主要運輸設備的技術特征表和必要的插圖，要有所有運輸設備匯總的一覽

3、表。裝訂成冊。對所繪圖紙，要求布置合理、美觀、正確、干凈、細致，基本成比例。標題欄，圖例及明細表都要認真填寫和繪制。有時需要繪制必要的剖面圖或局部圖。二、井田概況及地質特征1、 某礦煤層工作面原始數據煤層厚度（M）截割阻抗（牛頓/毫米）煤層傾角（）頂板條件工作面長度（M）設計生產量（萬噸/年）生產安排HmaxHmin老頂直接頂3.12.32202-10級3類150200一年工作350天，實行四班制，三班生產，一班檢修，日工作時間12小時2、 某煤礦采煤工作面地質資料（1）工作面基本情況：表1 工作面位置及井上下關系表水平名稱同礦1013水平采區(qū)名稱12#層410盤區(qū)地面標高工作面標高地面的相對

4、位置地面位于牛皮嶺溝及溝兩邊的高山、平地上?；夭蓪Φ孛嬖O施的影響對應地面無設施。井下位置及與四鄰關系井下位于12#層410盤區(qū)51107巷與21007巷之間北東部為81005工作面，現正在開拓，西南部為81009工作面，現正在回采。走向長度M860傾斜長度M150可采面積M2 （2）工作面的地質狀況： 表2 煤層情況表煤層厚度M2.33.12.5煤層結構0.2(0.2)0.7(0.04)1.22煤層傾角()2104煤層硬度3.0開采煤層12#層煤種2#弱粘結煤穩(wěn)定程度穩(wěn)定煤層情況描述該工作面煤層為12#層單一煤層，煤層最大厚度為3.10米，最小為2.3米，平均厚度為2.5米，中夾一層0.04夾

5、石，21007巷煤層上部普遍存在一層0.2-0.3夾石。煤層可采指數1，變異系數為10.5%，容重為1.36T/M3. 表3 煤層頂底板情況表頂底板名稱巖石名稱厚度（M）硬度特征基本頂粉、細砂巖大于7.00 M8.8以粉、細、粗砂巖互層為主，水平層理發(fā)育，性脆。直接頂粉、細、中砂巖2.50-3.50M10.2以粉、細砂巖為主，水平層理發(fā)育，夾煤線。偽 頂粉砂巖0.20-0.40M10.6深灰色，局部分布。直接底粉、細砂巖，泥巖2.10 M10.6深灰色，膠結致密，硬度大。老 底細砂巖10.6（3）地質構造： A、斷層情況以及對回采的影響：在本工作面開采范圍內無斷層出現。 B、褶曲情況以及對回采

6、的影響本工作面無褶曲，為穩(wěn)定煤層,對回采沒有影響回采影響不大。C、其它因素對回采的影響：（陷落柱、火成巖、沖刷帶等）工作面中部煤層上部普遍存在一層0.04M夾石。對回采沒有影響。（4）影響回采的其它地質情況：瓦斯絕對涌出量:0.12M3/min 相對涌出量:0.20M3/T 瓦斯等級:低瓦斯二氧化碳絕對涌出量: 1.56M3/min 煤塵爆炸指數31.1735.76%煤的自燃傾向性煤層自燃發(fā)火期為36個月。地溫危害常溫，對回采無影響。地壓危害常壓 （5）沖擊地壓和應力集中情況以及對回采的影響在12#層相鄰盤區(qū)開采和本盤區(qū)掘進過程中未發(fā)生過沖擊地壓危害,本工作面無沖擊地壓危險和應力集中區(qū)，本工作

7、面頂板較堅硬，為此開采時，加強工作面放頂、支護和巷道支護，兩巷打卸壓孔進行卸壓，以防發(fā)生沖擊地壓。三、地質部門的建議：在生產過程中如果工作面發(fā)生滴水、滲水（詳見煤礦安全規(guī)程）或有害氣體異常發(fā)生及時向有關部門匯報。（6）儲量及服務年限（1）儲量：走向長度（M）：860M（到輔助皮帶巷）工作面可采走向長度（M）：860 M工作面可采傾向長度（M）：150 M可采面積（M2）：860x150= M2煤層厚度（M）： 2.33.1，平均 2.5 M回采率: 97%可采工業(yè)儲量:8601502.51.36= T可采儲量:8601502.51.3697% = T（2）工作面服務年限工作面服務年限 =800

8、（留60米的停采煤柱）5.0（日進度5.0米）=160(天）第二部分：采煤機械設備選型機械化采煤工作面類型的確定與論證機械化采煤工作面根據支護設備型式不同，可分為普通機械化采煤工作面（簡稱普采）及綜合機械化采煤工作面（簡稱綜采）。綜采工作面主要設備為雙滾筒采煤機、刮板輸送機、液壓支架，綜采工作面機械化程度高、安全、生產率高。普采工作面主要設備為滾筒采煤機、刮板輸送機、金屬摩擦支柱或單體液壓支柱及金屬鉸接頂梁。一般當工作面內煤層厚度較厚、煤層傾角及煤層厚度變化不大，地質條件比較穩(wěn)定，沒有大的斷層、夾矸等，工作面設計能力又比較高，采用綜采較好。據已知條件，選用綜采工作面較好。1-1、液壓支架選型設

9、計的基本原則1影響液壓支架選型的因素影響液壓支架選型的因素，主要是礦山地質條件、如頂、底板穩(wěn)定性、煤層厚度、煤層傾角、煤層賦存狀況及瓦斯含量等。其中以煤層及頂、底板穩(wěn)定性影響最大。(1) 頂板穩(wěn)定性：頂板穩(wěn)定性直接影響支架的架型支護強度。頂板巖性的不同，決定支架的架型的型式，巖層載荷和頂板的穩(wěn)定性主要影響支架支護強度和頂梁的結構型式。一般講：煤層頂板穩(wěn)固平整，應選用支撐式支架；煤質松軟、頂板破碎煤層，應選用掩護式支架；而煤層頂板堅硬，則應選用支撐掩護式支架。(2) 底板穩(wěn)定性：底板巖石的組成，結構及巖石力學性質是支架選型不可忽視的另一重要條件。底板的穩(wěn)定性，對支架底座影響頗大。支架架型選取不當

10、，會使支架陷入底板，使移架困難。根據我國煤層底板巖石抗壓強度，選取支撐式支架。(3) 煤層厚度：煤層厚度主要影響支架支護強度，煤層厚度越大支護強度應越高，煤層厚度大小及變化情況，又決定著支架的結構高度和伸縮范圍。(4)煤層傾角煤層傾角主要影響支架穩(wěn)定性，煤層傾角大則易使支架發(fā)生傾倒、下滑現象。必須采取防倒防滑措施。(5) 煤層埋藏穩(wěn)定性：實踐證明：煤層埋藏越平穩(wěn)，綜采的效果越好。斷層及其性質對支架的使用好壞起決定性的影響。若斷層落差大，綜采設備通不過，斷層條數多，綜采面搬家次數多。(6) 煤層瓦斯含量瓦斯含量大的煤層應采用通風斷面大的支架。支撐式液壓支架雖然價格便宜，但使用性能遠不如掩護式和支

11、撐掩護式液壓支架優(yōu)越。因此：在可能情況下，應優(yōu)先選用掩護式和支撐掩護式兩種架型。除礦山地質條件外，采礦技術條件，如回采方式，采面長度，采煤機械類型、生產環(huán)節(jié)等因素對液壓支架的造型也有一定的影響。2煤層頂板及頂板分類覆蓋在煤層上的巖石，依次分為偽頂、老頂，它們統(tǒng)稱為煤層的頂板。偽頂是緊貼在煤上極易冒落的較薄巖層，通常在煤層被采下后隨即冒落，對液壓支架的選型一般沒有影響。直接頂位于偽頂之上，無偽頂時直接位于煤層之上，通常是在移架或回柱后隨即冒落，直接頂下部1.52為厚的巖石叫直接下位巖石，它對架型的選擇有決定性的影響。(1) 直接頂分類我國將緩傾斜煤層回采工作面直接頂根據其穩(wěn)定程度分為四類：不穩(wěn)定

12、頂板：很易冒落；中等穩(wěn)定頂板：一般在支護設備前移后隨即冒落；穩(wěn)定頂板：難于冒落，需支架幫助切頂；堅硬頂板：極難于冒落，采后需強制放頂。(2) 老頂分級老頂位于直接頂之上，可知2級老頂周期來壓明顯。3、液壓支架的選型液壓支架的選型，包括選擇支架的架型，支架的結構參數和支架強度的確定。(1) 架型的選擇：液壓支架根據對頂板的支護方式和結構特點不同，可分為支撐式，掩護式、支撐掩護式三種基本型式。支撐式支架頂梁長，立柱多，且垂直支撐、工作阻力大，切頂能力強，通風斷面大，后部有簡單的擋矸裝置，架間不撐緊，對頂板不密封。它適用于穩(wěn)定或堅硬以上直接頂和周期來壓明顯或強烈的老頂條件。掩護式支架有寬大的掩護梁可

13、擋住采空區(qū)冒落的矸石，它的頂梁較短，支柱少且傾斜支撐。架間密封，支架工作阻力較小，切頂能力差，但由于頂梁較短控頂面積小，支護強度不一定小。它適用于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定直接頂條件。支撐掩護式支架兼有支撐式和掩護式支架結構特點，頂梁較長，立柱較多，呈垂直或傾角較小傾斜支撐，幫工作阻力大，切頂能力強，具有掩護梁架間密封，擋矸掩護性能好。它適用于穩(wěn)定以下各類頂板，有取代支撐式支架的趨勢，但它的結構復雜，重量較大，價錢較高。注意因素：（1）煤層厚度大于2.5米，頂板有側向推力時，一般不宜采用支撐式支架，煤層厚度在2.52.8米以上時，應選用帶護幫裝置的掩護式或支撐掩護式支架，煤層厚度變化大時應采用調高范圍大

14、的雙伸縮支柱。（2）煤層傾角在1015以上時，支架應有可靠的防滑防倒裝置。（3）底板強度，支架對底板比壓應小于底板巖石允許抗壓強度。（4）瓦斯含量，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或支撐掩護式支架。（5）設備成本，能同時允許選用不同架型時，應優(yōu)先選用價格便宜的支架。由給定的已知條件2級3類應選用支撐式支架，但因煤層厚度是3.5m2.52.8m,頂板有側向推力，這時，一般不宜采用支撐式支架，應選用帶護幫裝置的掩護式或支撐掩護式支架。因此我選用2級3類，支撐掩護式支架。(2) 液壓支架結構參數的確定液壓支架的結構參數，主要指液壓支架的結構高度，應能適應采高的要求，它根據煤層厚度和

15、采區(qū)范圍內地質條件的變化等因素來確定。其選擇的原則是：在最大采高時，液壓支架應能“頂得住”，在最小采高時，支架能“過得去”。支架最大結構高度Hmax和最小結構高度Hmin，具體由下面經驗公式計算： Hmax = hmax+a Hmin = hminS2bC式中：hmax 煤層最大厚度；hmin 煤層最小厚度；a 考慮偽頂，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撐力所需要的支撐高度的補償量；厚煤層可取得300毫米；S2 頂板最大下沉量，一般取支架后排立柱處頂板的下沉量。可按勞取酬100200毫米選取，1級老頂取大值，四級老頂取小值；b 支架卸載前移時，立柱伸縮余量，煤層厚度大于1.2米時，取80100毫米；

16、C 支架頂梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，一般取50100毫米。(3) 支架支護強度的確定支架支護強度q：支架單位支護面積上的支撐力。它是衡量液壓支架性能的一個重要參數，可由下列方法確定：a. 按經驗公式估算： q = KHR=t/m2式中：K 作用于支架上的頂板巖石厚度系數，我國中厚煤層取68；H 最大采高；R 巖石容重，一般取2.3t/m3。1-2采煤機1、采煤機選型設計的基本原則機械化采煤工作面，根據支護設備型式不同?？煞譃槠胀C械化采煤工作面(簡稱普采)及綜合機械化采煤工作面(簡稱綜采)。綜采工作面主要設備為雙滾筒采煤機、刮板輸送機、液壓支架，綜采工作面機械化程度高、安全、生產率高，國內不

17、少綜采工詐面年產量超過100萬噸但它的設備投資大，對煤層厚度、傾角、地質條件變化要求嚴格普采工作面主要設備為滾筒采煤機、刮板機輸送機、金屬摩擦支柱或單體液壓支住及金屬鉸接頂梁。(采用單體液壓支往、金屬鉸接頂粱的工作面亦稱高檔普采工作面)。普采工作面設備投資小，在煤層厚度、傾角、地質條件變化較大時，適應性好，但它的機械化程度、安全、生產率比綜采低。 當工作面的煤層厚度、傾角、地質條件，設計生產能力等已知時，究竟采用那種類型的機械化 采煤工作面，應經過經濟技術方面認真分析，論證后再去確定，一般講當工作面內煤層厚度較厚，煤層傾角及煤層厚度變化不大，地質條件比較穩(wěn)定，沒有大的斷層，夾矸等，工作面沒計生

18、產能力又比較高采用綜采比較好，相反，當煤層厚度不大但厚度、傾角變化較大，工作面設計生產能力不很高時，采用高檔普采能更好的適應煤層地質條件的變化，并能取得較好的經濟效益我國目前規(guī)定普采年生產量為2030萬噸。綜采；當采高大于2米，年產量為5080萬噸，采高11米時年產量為3050萬噸。 2、采煤機選型 采煤機選型應考慮煤層賦存條件和對生產能力的要求，以及與輸送機和液壓支架的配套要求。 （1）根據煤的堅硬度選型 采煤機適于開采f4的緩傾斜及急傾斜煤層。對f = 1.82.5的中硬煤層，可采用中等功率的采煤機，對粘性煤及f = 2.54的中硬以上煤層，采用大功率采煤機。 堅固性系數f只反映煤體破碎的

19、難易程度，不能完全反映采煤機滾筒上截齒的受力大小，有些國家采用截割阻抗A表示煤體抗機械破碎的能力。截割阻抗標志著煤巖的力學特征，根據煤層厚度和截割阻抗，選取裝機功率。 裝機功率也可按現有采煤機進行類比選取。（2） 根據煤層厚度選型 (a)極薄煤層 煤層厚度小于0.8m。最小截高在0.650.8m時，只能采用爬底板采煤機。 (b)薄煤層 煤層厚度0.81.3m。最小截高在0.750.90m時，可選用騎槽式采煤機。 (c)中厚煤層 煤層厚度為1.33.5m。選擇中等功率或大功率的采煤機。 (d)厚煤層 煤層厚度在3.5m以上。適應于大截高的采煤機應具有調斜功能，以適應大采高綜采工作面地質及開采條件

20、的變化；由于落煤塊度較大，采煤機和輸送機應有大塊煤破碎裝置，以保證采煤機和輸送機的正常工作。（3）根據煤層傾角選型 按傾角分近水平煤層(45)。 騎槽式或以溜槽支承導向的爬底板采煤機在傾角較大時應考慮防滑問題。當工作面傾角大于15o時，應使用制動器或安全絞車作為防滑裝置。（4）根據頂底板性質選型 頂底板性質主要影響頂板管理方法和支護設備選擇。 不穩(wěn)定頂板，控頂距應盡量小，選用窄機身采煤機和能超前支護的支架；底板松軟，選用靠輸送機支承和導向的滑行刨煤機、懸臂支承式爬底板采煤機、騎槽式采煤機和對底板接觸比壓小的液壓支架。 3、采煤機基本參數 基本參數規(guī)定了采煤機的適用范圍和主要技術性能，既是設計采

21、煤機的主要依據，又是綜采工作面成套設備選型的依據。（1） 生產率理論生產率指在額定工況和最大參數條件下工作的生產率。Qt = 60HBvq t/h 式中 H工作面平均截割高度，m；B截深，m；vq采煤機截煤時的最大牽引速度，m/min；煤的實體密度，=1.31.4t/m3，一般取1.35t/m3。(a)技術生產率：考慮到采煤機進行必要的輔助工作，如調動機器、更換截齒、開切口、檢查機器和排除故障等所占用時間后的生產率Q = k1 Qt t/h式中 k1與采煤機技術上的可靠性和完備性有關的系數，一般為0.50.7。(b)實際生產率：實際使用中考慮了工作中發(fā)生的所有類型的停機時間，如處理輸送機和支架

22、的故障、處理頂底板事故等，得到的生產率。Qm = k2 Q t/h式中 k2采煤機在實際工作中的連續(xù)工作系數，一般為0.60.65。（2） 截割高度 采煤機的實際開采高度。 采煤機的截割高度應與煤層厚度的變化范圍相適應。 采煤機說明書中的“截割高度”，往往是滾筒的工作高度，而不是真正的截割高度。考慮到頂底板上的浮煤和頂板下沉的影響，工作面實際截割高度要減小，一般比煤層厚度Ht小0.10.3m。為保證采煤機正常工作，截割高度H范圍為Hmax = (0.90.95)HtmaxHmin = (1.11.2)Htmin下切深度是滾筒處于最低工作高度時，滾筒截割到工作面輸送機中部槽底以下的深度，要求一定

23、的下切深度以適應工作面調斜時割平底板，或采煤機截割到輸送機機頭和機尾時能割掉過渡槽的三角煤。 (3) 截深采煤機滾筒切入煤壁的深度稱為截深，與滾筒寬度相適應。截深決定著工作面每次推進的步距，是決定采煤機裝機功率和生產率的主要因素，也是與支護設備配套的一個重要參數。截深與截割高度關系很大。截割高度較小，工人行走艱難，采煤機牽引速度受到限制，為保證適當生產率，宜用較大截深。反之，截割高度很大時煤層容易片幫，頂板施加給支護設備的載荷大，此時限制生產率的主要因素是運輸能力。截深選擇還要考慮煤層的壓張效應。當被截割煤體處于壓張區(qū)內時，截割功率明顯下降。一般壓張深度為煤層厚度的0.41.0倍。脆性煤取大值

24、，韌性煤取小值。截深為煤層厚度的1/3時，截割阻力比未被壓張煤的截割阻力小1/31/2。為充分利用煤層壓張效應，中厚煤層截深一般取0.6m左右。大功率電牽引采煤機向大截深方向發(fā)展，0.9m左右，部分截深達1.2m。加大截深目的：提高生產率，減少液壓支架的移架次數。但加大截深造成工作面空頂距加大提高移架速度和牽引速度，并做到及時支護。(4). 截割速度 滾筒上截齒齒尖的切線速度稱為截割速度。 截割速度決定于滾筒直徑和滾筒轉速。 為減小滾筒截割時產生的粉塵，提高塊煤率，出現滾筒低速化的趨勢。 滾筒轉速對滾筒截割和裝載過程的影響都比較大，但是對粉塵生成和截齒使用壽命影響較大的是截割速度而不是滾筒轉速

25、。 截割速度一般為3.55.0m/s，少數機型只有2m/s左右。滾筒轉速是設計截割部的一項重要參數。新型采煤機滾筒直徑2m左右的滾筒轉速多為2540r/min左右，直徑小于1m滾筒轉速可達80r/min。(5) 牽引速度 牽引速度就是采煤機沿工作面移動的速度，它與截割電動機功率、牽引電動機功率、采煤機生產率的關系都近似成正比。 牽引速度上限受電動機功率、裝煤能力、液壓支架移架速度、輸送機運輸能力等限制。 液壓牽引采煤機截割時的牽引速度一般為56m/min，電牽引采煤機截割時的牽引速度一般達到1012m/min，最高牽引速度已達54.5m/min。(6) 牽引力 影響牽引力的因素很多。煤質越堅硬

26、，牽引速度越高，采煤機越重，工作面傾角越大，牽引力就越大。 實際選型時，精確計算牽引力既不可能，也無必要。 電牽引采煤機采用無鏈牽引，裝機功率都在300kW以上。據統(tǒng)計，牽引力(kN)為裝機功率(kW)的0.5倍左右，個別的可增加到一倍左右。(7)裝機功率裝機功率包括截割電動機、牽引電動機、破碎機電動機、液壓泵電動機、噴霧泵電動機等所有電動機功率的總和。裝機功率越大，采煤機適應的煤層越堅硬，生產率也越高。裝機功率P與比能耗HW和理論生產率Qt有關：P = Qt HW式中 P裝機功率，kW； Qt采煤機理論生產率，t/h； HW采煤比能耗，kWh/t。比能耗越小，截割功率和牽引功率越小，裝機功率

27、越小。比能耗與牽引速度近似成反比，呈雙曲線關系，牽引速度增大到一定值時，比能耗最?。ˋ表示開采煤層的截割阻抗），塊煤率更高，煤塵更少，生產率更高最佳截割性能。1-3、刮板輸送機的選型的基本原則因為刮板輸送機具有一系列的優(yōu)點，例如機身高度低，便于裝煤；運輸能力大，能滿足采煤工作面生產的需要；結構堅固，能夠抵抗壓砸和碰撞，并能作為采煤機的運行軌道；機身加長縮短方便，能夠適應運輸距離變化；機身可以彎曲，可以不拆卸，用機械方法隨工作面推進逐段向前移動，滿足高度機械化的要求。所以刮板輸送機是目前長壁采煤工作面唯一的運輸設備。刮板輸送機的選型，是在已知條件下進行的。這些條件是：使用地點、工藝要求、生產任務

28、、煤層傾角、工作面長度等。刮板輸送機適用的傾角，有一定的限制，一般不超過25，對于兼作采煤機運行軌道時，傾角以不大于10為宜。選型時要按照已知條件，從現有產品型號技術特征表中選用。選型過程：1、如果該采煤工作面的生產能力、工作面長度和煤層傾角等，都小于或相近于某產品技術特征表中所給出的數據時，不必經過驗算，既可定型。2、不符合上述情況時，可根據采煤工作面的生產能力從產品技術特征表中，初步選定某型輸送機，然后驗算其他條件如鏈條張度和電動機功率。如果經驗算都符合要求時，既可確定所選用的型號的輸送機。否則另選其它型號，并重新驗算。順槽轉載機的輸送機能力要與工作面刮板輸送機的能力相匹配，一般轉載機的輸

29、送能力要稍大于工作面輸送機。為此多采用增大溜槽斷面（溜槽兩側加擋板），增大鏈速（改變減速器內第二級齒輪傳動比）或縮短刮板間距等措施，可根據具體條件采取適當措施。 1-4、帶式輸送機的選型的基本原則一、運輸順槽的運輸 順槽里的運輸工作是承接工作面運來的貨載的運輸設備。順槽的運輸條件，一般是運輸距離較長且隨時變化，巷道斷面較小，接近工作面條件惡劣，運輸生產任務大等特點。能夠在順槽里輸送煤炭的運輸設備有：刮板輸送機和帶式輸送機等。刮板輸送機雖然有許多優(yōu)點，但是刮板輸送機不僅耗電量大而且在輸送過程中煤的粉碎嚴重，同時順槽長度大，需要幾臺輸送機串聯(lián)使用，給管理帶來極大不便。因此，在現代化礦井的順槽里，基

30、本上都選用帶式輸送機。與刮板機比較起來，帶式輸送機作為長距離輸送，具有優(yōu)點很多。例如：輸送能力大，運輸阻力小，耗電量小，運行平穩(wěn)，噪音小，輸送過程中煤的破碎性小。容易實現自動控制和可作長距離輸送等等。帶式輸送機完全可以滿足順槽條件的要求，特別是可伸縮式帶式輸送機，不僅具有一般帶式輸送機的優(yōu)點，而且可以伸縮以滿足機械化工作面快速推進的要求。二、帶式輸送機選型帶式輸送機的選型有兩種情況。第一種，有整機定型產品。采區(qū)運輸順槽和上（下）山，通常用這種類型的帶式輸送機。只要給定的條件與產品技術特征表中33333某型號的數據基本相符，即可初步選用，然后經過一系列的計算，驗算和校核，即可確定在該條件下能否使

31、用。第二種，沒有整機定型的產品，如固定式帶式輸送機、TD型通用帶式輸送機和型鋼繩芯帶式輸送機等，都屬于這一類型。在運輸大巷、斜井和地面等地方，通常選用這種輸送機。這種帶式輸送機雖然沒有整機定型產品，但有標準定型的部件。在設計時，根據需要選擇裝配，組成整機。在帶式輸送機選型設計中，需要計算、驗算和校核的內容有：運輸生產任務的運輸能力；帶寬和帶速；運行阻力；輸送帶張力；牽引力和電動機功率；輸送帶強度；拉緊裝置的拉力；制動力距。在我們作畢業(yè)設計中，主要是前項。在初選機型時，可以這樣考慮：在綜合機械化采煤工作面的順槽里，宜選用可伸縮式帶式輸送機；繩架式帶式輸送機主要適用于一般采煤工作面的順槽里和上（下

32、）山等處；強力帶式輸送機，主要用在主要運輸大巷和斜井里?？缮炜s式帶式輸送機的伸縮，不是隨時都能進行的，為了適應工作面隨時向前推進，在帶式輸送機的尾部配以轉載機。三、上（下）山運輸可能用在上（下）山運送煤炭的運輸設備有：刮板輸送機、帶式輸送機和礦車運輸等。如上所述，不考慮刮板輸送機。用礦車在上（下）山運輸煤炭會給井下運輸帶來諸多不便。例如煤炭需要多次裝卸載，同時它屬于周期性運輸設備之一。所以需要在與順槽相銜接處設置煤倉，才能和順槽里的連續(xù)運輸的帶式輸送機相連接。不僅在上（下）山設施多，運輸環(huán)節(jié)多，有時甚至無法建造煤倉等。所以在現代化礦井的上（下）山，還是以選用帶式輸送機最為理想。但不要選用可伸縮

33、式帶式輸送機而用一般型式的帶式輸送機。第三部分：設計選型：1-1 支護設備與采煤機選型設計已知條件：煤層厚度：2.3-3.1/m;年產量：200萬噸/年；頂板條件：2級3類；煤層傾角：；工作面長度：150m.支架最大結構高度Hmax和最小結構高度Hmin，具體由下面經驗公式計算： Hmax = hmax+a= 3.1+0.3= 3.4m Hmin = hminS2bC= 2.30.180.10.08= 1.94m式中：hmax 煤層最大厚度，3.1米；hmin 煤層最小厚度，2.3米；a 考慮偽頂，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撐力所需要的支撐高度的補償量；厚煤層可取得300毫米；S2 頂板最大下

34、沉量，一般取支架后排立柱處頂板的下沉量?？砂磩谌〕?00200毫米選取，1級老頂取大值，四級老頂取小值；b 支架卸載前移時，立柱伸縮余量，煤層厚度大于1.2米時，取80100毫米；C 支架頂梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，一般取50100毫米。(3) 支架支護強度的確定支架支護強度q：支架單位支護面積上的支撐力。它是衡量液壓支架性能的一個重要參數，可由下列方法確定：a. 按經驗公式估算： q = KHR=83.12.3=59t/m2式中：K 作用于支架上的頂板巖石厚度系數，我國中厚煤層取68；H 最大采高，3.1米；R 巖石容重，一般取2.3t/m3。b. 據頂板條件和煤層厚度，由下表可查取2級2

35、類，采高3米，支護強度為1.345=58.5t/m2.（可知1.3為2級老頂的分級增壓系數；）結果選取大值：q=59t/m2適應不同類級頂板的架型及支護強度老頂級別直接頂類別12312312344架型掩護式掩護式支撐式掩護式支掩撐護掩式護式支撐式支撐掩護式支撐掩護式支支撐撐掩式護式支支撐撐掩式護式采高2.5m時支撐式采高2.5m時支撐掩護式支架支護強度（噸/米2）采高（米）1301.3301.630230結合深孔爆破，軟化頂板的措施處理采空區(qū)235（25）1.335（25）1.635235345（35）1.345（35）1.645245455（45）1.355（45）1.655255單體支柱支

36、護強度（噸/米2）采高（米）1151.3151.615按采空區(qū)處理方法確定2251.3251.6253351.3351.635選擇液壓支架型號：參看液壓支架產品目錄我們選取zzs6000/17/37型支撐掩護式支架：具體參數如下表。支架形式型號煤層傾角支護高度(m)初撐力(KN)工作阻力 (KN)支護強度(MPa)質 量(t)支撐掩護式液壓支架Zzs6000/17/370.6（計算支護強度）所選架型合適。ZZ6000/17/37型液壓支架外形圖1-2采煤機選型設計 1、采煤機性能參數的計算與決定(1) 滾筒直徑的選擇雙滾筒采煤機滾筒直徑應大于最大采高的一半，一般可按D=(0.520.6)hma

37、x選取，采高大時取小值，采高小時取大值，即D=0.563.1=1.74m(2) 截深的選擇滾筒截深是采煤機工作機構截入煤壁的深度，是影響采煤機裝機功率及生產率的主要因素；國內生產的采煤機，為了制造方便，大部分截深都在0.6m左右。我選取0.60m.(3) 滾筒轉速及截割速度滾筒轉速對截煤比能耗、裝載效果、粉塵大小都有很大影響。由截齒最大切屑厚度hmax公式： hmax = 1000v/(mn)= 10004/(345)= 29.6mm式中m 滾筒每條截線上的截齒數；一般取24；n 滾筒轉速，一般認為在3050轉/分較為適宜；v 截割速度，一般控制在4m/s左右較好。(4) 采煤機最小設計生產率

38、采煤機在采煤過程中，由于處理故障，檢查和更換刀具，日常維修，等候支護，處理片邦等，經常出現停頓，采煤機實際生產率比設計的理論生產率小的多，為了表明這些因素的影響，可用有效開動率表示。有效開動率是指采煤機在一天或一班內有效工作時間與一天或一班占有時間的比值，一般可取0.50。當采煤工作面的生產能力已定，其每小時的平均產量就是所需采煤機的最小實際生產率，考慮到有效開動率，則采煤機按工作面生產能力要求的最小設計生產率Qmin為：式中：W采煤工作面的日平均產量，噸/日；W=/160=2700 上式中有效開動率取0.5.(5) 采煤機截割時的牽引速度及生產率 采煤機截割時牽引速度的高低，直接決定采煤機的

39、生產率及所需電機功率，采煤機牽引速度在零到某個值范圍內變化，選擇截割時的牽引速度，要根據下幾方面因素綜合考慮。a. 根據采煤機最小設計生產率決定的牽引速度V1 式中：Qmin 采煤機最小設計生產率，t/h;H 采煤機平均采高；B 采煤機的截深，取0.60mR 煤的容重，取1.36t/m3b. 按截齒最大切屑厚度決定的牽引速度V2 采煤機截割過程是滾筒以一定的轉速n,同時又以一定的牽引速度V沿工作面移動，切屑厚度呈月牙規(guī)律變化，如果滾筒在一條截線上安裝的截齒數為m，則截齒最大的切屑厚度已在上面求出。 一般要求截齒的最大切屑厚度應小于截齒伸出齒座長度的70%，所以采煤機的牽引速度(牽引速度一般為8

40、-10 m/min，國外10-25 m/min) V2 = mnhmax /1000=345521000=7.02m/min式中：hmax 截齒在齒座上伸出長度的70%（毫米），國產徑向截齒。大約為4455毫米；切向截齒大約為4152毫米。煤堅硬度f及截阻抗大時取小值。 m 滾筒每條截線上的截齒數；一般取24； n 滾筒轉速，一般認為在3050轉/分較為適宜。c. 按液壓支架推移速度決定牽引V3一般講支架的推移速度應大于采煤機的牽引速度較好，這樣可保證采煤機安全生產。 截割時牽引速度V，應根據上述三方面情況綜合分析后確定其最大值應等于或大于V1，但應小于V2，并與V3相協(xié)調，使采煤機既能滿足工

41、作面生產能力的要求，又可避免齒座或葉片參與截割，并能保證采煤機安全生產。決定采煤機截割速度V=3m/min,因此采煤機的生產率： Q = 60HBVR=602.50.6021.36=245t/h(6) 采煤機所需電機功率常采用比能耗法來估算電機功率，是根據采煤機生產率和比能耗（截割單位體積煤所消耗的功率）實驗資料來確定，如果比能耗值確定適當，計算值就比較合理。取截割阻抗A=180240N/mm的煤為基準煤，當牽引速度是3m/min時，螺旋滾筒采煤機比能耗接近HwB=0.44kwh/t,如果截割的為層，其截割阻抗不同上述值，可用下式計算比能耗值： 式中：AX 被截割煤層的截割阻抗220;A 基準

42、煤的截割阻抗，180200N/mm;HwB 基準煤的比能耗。雙滾筒采煤機，前滾筒與后滾筒截割條件不同，前滾筒截割時，煤層只有面向采空區(qū)一個自由面，后滾筒截割時，前滾筒已截割出第二個自由面，若以HwX表示前滾筒截割比能耗，后滾筒截割比能耗HwX為HwX= K3HwX= 0.80.53=0.43式中：后滾筒工作條件系數0.8。如果滾筒直徑按最大采高60%選取時，雙滾筒采煤機所需電機功率為：式中： Q 采煤機生產率；K1 功率利用系數，取0.8；K2 功率水平系數，這里取1(7) 牽引力采煤機的牽引力大小主要取決于煤質軟硬、采高、牽引速度、煤質傾角、機器質量，導向裝置結構及摩擦力等到因素。采煤機工作

43、條件比較惡劣，應有足夠大的牽引力。目前使用的鏈牽引采煤機的牽引力P與裝機功率N之關系為： P=（11.3）N= (11.3)150=150195KN(8) 裝機功率由采煤機械與液壓傳動P.191頁表281查得，當采高為34.5m時，雙滾筒采煤機裝機功率為300450KW。(9) 采煤機的質量采煤機的質量，會影響機器工作的穩(wěn)定性，太大又要增大牽引力。常用采煤機的質量與電機功率之間有如下關系M=(0.070.1)N二、初選采煤機及其設備配套依據以上所計算的采煤機的各種數據列表如下-表3采高滾筒直徑截深生產率牽引力牽引速度滾筒轉速n電機功率3.1米1.74米0.6米Q=245T/h-195千牛1.8

44、4米/分45轉/分150kw根據該表可以選擇雞西煤礦機械廠生產的MG-250/600WD型采煤機，該采煤機的主要技術指標見下表:序號項目數據單位1設計生產能力700t/h2采高1.83.6m3裝機功率2502+372+18.5kW4供電電壓1140v5滾筒直徑2000mm6截深600mm7牽引力350KN8牽引速度0-8.2/11m/min9滅塵方式內外噴霧10拖電纜方式自動拖纜11主機重量44t12搖臂長度2030mm13搖臂擺角41.2，16.514適應煤層傾角小于等于35mm15主機外形尺寸1290022451422/mm16機面高度H11438/mm三、初選采煤機主要技術參數的校核(1

45、)最大采高hmax的校核= 4.03.1 滿足最大采高式中：A （機身上平面至底板之距離）采煤機機面高度等于采煤機機身高度、輸送機高度和底托架高度之和。2.2 H 采煤機截割部減速箱高度，一般等于電機高度； L 搖壁長度（搖壁擺動中心到滾筒中心距離）； D 滾筒直徑。(2) 最小采高的校核采煤工作面最小采高應大于采煤機高度、支架或鉸接頂梁高度,過機高度（頂梁與采煤機機身上平面之間距離）三項尺寸之和，即采煤機與支護設備應能通過煤層變薄帶，滾筒不截割巖石。 Hmin=A+h1+h2=1.4+0.1+0.2=1.74m2.3m符合式中h2 過機高度不應小于0.10.25m,機身短，浮煤清掃干凈取小值

46、；h1 鉸接頂梁高度。(3) 臥底量校核最大臥底量Kmax為 =68mm2 符合式中：Q 運輸機的運輸能力，800t/h; H 平均采高； B 采煤機截深； R 煤的實體容重，R=1.36t/m3上述計算的V值應大于前面決定的截割牽引速度V值。(5) 牽引阻力的估算采煤機移動時必須克服的牽引阻力T為 350KN符合要求式中： 摩擦系數取決于采煤機導向機構表面狀況和和濕度及采煤機運動速度等。平均可取0.18。K1 經驗系數，估算時可取0.60.8K2 估算系數，初步估算時可取00.2K3 側面導向反力對牽引阻力影響系數，主要取決于牽引鏈牽引軌道的位置及煤層傾角大小。當在采空區(qū)側布置，煤層傾角為0

47、時取0.040.05,35時取0.050.10。當在煤壁側布置，煤層傾角為0時取0.120.19,35時取0.150.21.上式最后一項，當向上牽引時，取正號。查礦山運輸機械于學謙轉載機選擇：SZB-764/132 ,其輸送能力：700t/h；出廠長度：29.2米；刮板鏈速：1.34/1.35m/s；有效搭接處長度：11.44 m；圓環(huán)鏈2290；破斷力：710kN；刮板鏈間距：516；電機YBYa-152/JDSB125,功率132/125KW,電壓1140V,轉速1470r/min;中部槽尺寸：1500764222（張家口）綜采工作面三機布置平面圖綜采工作面三機布置立體圖 MG250/60

48、0-WD采煤機與764系列刮板輸送機配套圖MG250/600-WD采煤機主要由1開關箱2，3搖臂4左牽引部、5右牽引部、6行走箱(兩件)、7調高泵箱 、8調高油缸9主機架 10牽引傳動箱12右滾筒、13左滾筒聯(lián)接框架（小機型采用電控箱集成機構）、變頻器箱、變壓器箱 、機身聯(lián)接件、冷卻噴霧系統(tǒng)、電氣外部連接件、拖纜裝置、各部件電動機等組成綜采工作面設備布置圖1采煤機；2刮板輸送機；3支架；4下端頭支護；5上端頭支護；6轉載機；7膠帶輸送機；8配電箱；9乳化液泵站；10設備平板列車；11移動變電站；12噴霧泵站；13液壓絞車；14集中控制臺1-3刮板輸送機設計計算1、根據采煤機的生產能力Q=60h

49、Bv0Vc=245t/h式中 Q刮板輸送機輸送量（t/h）；B截深0.6m;v0容重1.36m/m3;Vc采煤機牽引速度4（m/s）；2、刮板輸送機輸送能力的計算刮板輸送機輸送能力Q按下式計算：Q=3600Av 式中 Q刮板輸送機輸送量（t/h）； A溜槽上物料裝載斷面（m2）0.7640.30.85=0.195； v刮板鏈條速度（m/s）； 物料堆積密度（t/m3）。刮板輸送機輸送能力應大于采煤機的生產能力，此時，查手冊預選刮板輸送機型號。我們用SGZ-764/400型進行設計計算，其技術數據如下表。設計長度輸送能 力刮板鏈速減速比中部槽電機功率電壓刮板間 距圓環(huán)鏈破斷力200m800t0.95m/s27.6315007643002200KW114092030108C850KN刮板輸送機輸送能力Q按下式計算Q=3600Av =36000.1950.950.95 =634 t/h3、刮板輸送機運行阻力的計算（1）刮板輸送機每米長度物料質量q的計算刮板輸送機每米長度物料質量q：(kg/m) （kg/m）式中 Qe刮板輸送機輸送量(t/h)。（2）刮板鏈條每米長度質量q0的計算刮板鏈條每米長度質量，與鏈條