綜采工作面設備選型設計及計算

1、前言一、概述1.1設計題目、條件、任務及相關資料1.1.1設計題目和條件1.1.2任務和相關資料1.2選型的基本原則1.2.1采煤機1.2.2運輸機1.2.3液壓支架二、采煤機的選型2.1初選采煤機2.1.1根據(jù)煤的堅硬度選型2.1.2根據(jù)煤層厚度選型2.1.3根據(jù)煤層傾角選型2.2滾筒2.2.1滾筒直徑的確定2.2.2滾筒截深2.3采煤機的生產(chǎn)率2.3.1理論生產(chǎn)率2.3.2技術生產(chǎn)率2.3.3實際生產(chǎn)率2.4采煤機的牽引力和允許的最大牽引速度2.4.1牽引力2.4.2最大牽引速度2.5防滑設備三、液壓支架的選型3.1確定架型3.2主要參數(shù)計算和支架型號的確定3.2.1支護強度和工作阻力3.

2、2.2初撐力3.2.3支架高度3.2.4頂梁長度3.2.5確定支架型號3.3支架布置臺數(shù)四、輸送機的選型4.1.刮板輸送機的選用原則4.2運輸能力的驗算4.3刮板輸送機電機功率的驗算五、乳化液泵站的選型5.1乳化液泵5.2乳化液泵的電機功率5.3乳化液參考文獻總結前言一、概述1.1設計題目、條件、任務及相關資料1.1.1設計題目和條件 1.1.2任務和相關資料工作面長度：350米；傾角：40度；煤層平均厚度：4.5米；頂板中等穩(wěn)定；A=230N/mm f=3.5.1.2選型的基本原則1.2.1采煤機1.2.2運輸機1.2.3液壓支架二、采煤機的選型2.1初選采煤機2.1.1根據(jù)煤的堅硬度選型煤

3、的力學性質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)育狀況,夾石含量及分布等.這些因素關系到選擇采煤機械的工作機構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 （1） 軟煤-f<=1.5,A<180N/mm（2） 中硬煤-f=1.530,A=180240N/mm （3） 硬煤-f>=3.0,A=240360N/mm 各種刨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.滾筒式采煤機可截割各種硬度的煤.煤機最合適開采軟煤,特別是脆性軟煤;韌性中硬煤應選用中等功率的滾筒式

4、采煤機;脆性中硬煤2.1.2根據(jù)煤層厚度選型根據(jù)開采技術要求,將煤層厚度分為三類:從最小開采厚度至1.3m為薄煤層,1.33.5m為中厚煤層,3.5m以上為厚煤層 . 煤層的厚度決定著所需采煤機的最小采高,最大采高,機面高度,過煤高度,過機高度以及電動機功率大小. 采高在1.12.0m左右的采煤工作面,煤質中硬,應選用單滾筒采煤機;采高在1.32.5m時應選用雙滾筒采煤機或單滾筒采煤機.2.1.3根據(jù)煤層傾角選型根據(jù)開采技術特點,將煤層傾角分為三類:025度為緩傾斜煤層;2545度為傾斜煤層;4590度為急傾斜煤層. 傾角小于12度的煤層,對機械化開采最

5、為有利,一般不考慮采煤機械的防滑問題. 在工作面干燥的條件下,金屬對金屬的摩擦系數(shù)為0.230.30,相應的摩擦角為1317度.因此傾角大于12度時,騎溜子工作的采煤機和以輸送機支撐和導向的爬底板采煤機,必須帶防滑裝置. 在工作面潮濕的條件下,摩擦系數(shù)要降低,傾角大于8度時就得備有防滑裝置. 無鏈牽引采煤機,由于具有可靠的制動裝置,牽引力又大,故可用到傾角4050度的工作面. 煤與底板的摩擦系數(shù)一般為0.70.8,相應的摩擦角為3640度,故煤層傾角大于40度時,煤可沿底板自溜下滑,而不必安裝輸送機.但實際上,為了使煤流沿著要求的安全方向運輸,并且無鏈牽

6、引的采煤機也需要為之導向,故在傾角大于40度的工作面條件下,仍配備工作面輸送機.2.2滾筒2.2.1滾筒直徑的確定 2.2.2滾筒截深截深是指滾筒外緣到端盤外側截齒齒尖的距離，即一次截割深度。2.3采煤機的生產(chǎn)率2.3.1理論生產(chǎn)率 2.3.2技術生產(chǎn)率2.3.3實際生產(chǎn)率 2.4采煤機的牽引力和允許的最大牽引速度2.4.1牽引力2.4.2最大牽引速度2.5防滑設備 三、液壓支架的選型3.1確定架型選擇架型主要根據(jù)頂板條件,但同時還應考慮下列因素: (1)煤層厚度 根據(jù)我國煤層賦存的特點,當厚度超過2.5m,頂板有水平推力時,應選用抗水平強的支架,一般不宜選用支撐式支架.當

7、煤層厚度在2.52.8m以上時,應選用帶護幫裝置的掩護式或 支撐掩護式支架.當煤層厚度變化較大時,應選用調高范圍大的支架2)煤層傾角 煤層傾角在1015度以上時,支架應有防滑和調架裝置 ,當傾角超過18度時,應同時具有防滑和防倒裝置. (3)底板強度 支架底座的對底板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有關,對于砂巖底板,其值一般為1.962.16MPa,軟底板為0.98MPa左右.接觸比壓與具體支架有關,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

8、撐掩護式支架. (5)地址構造 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在58平方米和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.如厚煤層分層開采時選用鋪網(wǎng)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3.2主要參數(shù)計算和支架型號的確定3.2.1支護強度和工作阻力頂板所需的支護強度取決于頂板的等級和煤層厚度,他可按以下公式確定:

9、60;            q=KHg x 0.00001(MPa) 式中,K為作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù),一般去58;H為采高,m;為巖石強度,一般取2500kg每立方米;g為重力加速度，取10m/s2。 支架支撐頂板的有效工作阻力Q=qF x1000 (kN)  式中,F為一支架的支護面積,按下列公式計算：     F=(L+C)x(B+

10、K)  單位 平方米 式中,L為支架頂梁長度,m;C為梁端距,m;B為支架頂梁寬度,m;K為架間距,m. 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.支撐式支架的支撐效率為100%;掩護式和支撐掩護式支架,由于頂梁與掩護梁鉸接,立柱又斜撐,故支撐效率總是小于1,初選支架時可取80%左右.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

11、.2.2初撐力初撐力大小對支架的支護性能和成本都有很大的影響.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.3.2.3支架高度支架最大結構高度 Hzmax=Mmax+S1  (m) 支架最小結構高度 Hzmin=Mmin-S2   (m) 式中,Mmax,Mmin為分別為煤層最大,最小采高,m;S1為偽頂冒落的最大厚度,一般取0.20.3m;S2為頂板在周期來壓時的最大下沉量,移架時支架的下降量,頂梁上及底座下的浮矸厚度之和,一般為0.250.35m. 支架伸縮比 K2=Hzmax/Hzmin K2反映了支架對煤層厚度變化的適應能力。其值越大，支架對煤層厚度變化的適應能力就越大。單伸縮立柱的支架，k2不超過1.6；若k2大于1.6，需加機械加長段或采用雙伸縮立柱。通常薄煤層支架的k2值為2.53.0；中厚煤層支架k2值為1.41.6。3.2.4頂梁長度頂梁長度 頂梁長度與支架的結構形式、支護方式、輸送機寬度和采煤機的結構尺寸有關。 3.2.5確定支架型號3.3支架布置臺數(shù)四、輸送機的選型