《支護設(shè)備與采煤機、運輸機》選型設(shè)計

1、第一部分概述一、畢業(yè)設(shè)計意義畢業(yè)設(shè)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(xùn)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(shè)計者，都必須嚴肅認真，一絲不茍的 進行工作；一定要根據(jù)給定的設(shè)計題目的要求， 選擇運輸設(shè)備。在選型中要正 確地選用計算公式，各種參數(shù)和數(shù)據(jù)，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(shè)備，合理選擇輔助運輸設(shè)備。畢業(yè)設(shè)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(xùn)練的教學 環(huán)節(jié)，所以給的題目是經(jīng)過加工的。雖然要求

2、一般的按給定題目進行設(shè)計， 但也不排除學生根據(jù)自己的條件和掌握的實際生產(chǎn)中存在的問題，進行研究設(shè)計 工作，但要爭得指導(dǎo)教師同意。建議:在開始動手設(shè)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(shè)計指導(dǎo)書和畢 業(yè)設(shè)計參考資料。煤礦安全規(guī)程的有關(guān)條款；備齊各種用具及必要的參考 書等。要求:主要運輸設(shè)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(shù)上合理，經(jīng)濟運轉(zhuǎn)中安全。設(shè)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(shè)備 的技術(shù)特征表和必要的

3、插圖，要有所有運輸設(shè)備匯總的一覽表。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(zhì)特征1、某礦煤層工作面原始數(shù)據(jù)煤層厚度(M )HmaxHmin3.12.3截割阻抗(牛頓/毫米)220頂板條件工作面長 度(M)老頂直接頂n級3類150煤層傾設(shè)計角(°)生產(chǎn)量(萬噸/年)2-10200生產(chǎn)安排一年工作350天，實行四班制，三班生產(chǎn)，一班檢修，日工作時間12小時2、某煤礦采煤工作面地質(zhì)資料(1)工作面基本情況:表1工作面位置及井上下關(guān)系表水平名稱同礦1013水平米區(qū)名稱

4、12#層410盤區(qū)地面標高1013 1416.2工作面標高1043 1060.61394.11051.8地面的相對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(shè)施的影響對應(yīng)地面無設(shè)施。井下位置及與四鄰關(guān)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(xiàn)正在開拓，西南部為 81009工作面，現(xiàn)正在回米。走向長度M860傾斜長度M150可米面積M129000(2)工作面的地質(zhì)狀況：表2 煤層情況表煤層厚度M2.3 3.12.5煤層結(jié)構(gòu)0.2(0.2)0.7(0.04)1.22煤層傾角(° )2 10°4°煤層 硬度3.0

5、開采煤層12#層煤種2#弱粘結(jié)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夾石，21007巷煤層上部普遍存在一層 0.2-0.3夾石。 煤層可米指數(shù)1,變異系數(shù)為10.5%,容重為1.36T/M3.表3煤層頂?shù)装迩闆r表頂?shù)装迕Q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

6、巖2.10 M10.6深灰色，膠結(jié)致密，硬度大。老底細砂巖10.6(3)地質(zhì)構(gòu)造:A 、斷層情況以及對回采的影響:在本工作面開采范圍內(nèi)無斷層出現(xiàn)。B、褶曲情況以及對回采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。瓦斯33絕對涌出量:0.12M /min相對涌出量:0.20M /T瓦斯等級：低瓦斯二氧化碳3絕對涌出量：1.56M /min煤塵爆炸指數(shù)31.17 35.76%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，對回米無影響。地壓危害常壓（4）影響回

7、米的其它地質(zhì)情況：（5）沖擊地壓和應(yīng)力集中情況以及對回米的影響在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(yīng)力集中區(qū)，本工作面頂板較堅硬，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(zhì)部門的建議:在生產(chǎn)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(guān)部門匯報。（6）儲量及服務(wù)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（M）: 860x150= 129000 M2煤層厚度（M： 2

8、.33.1，平均2.5 M回采率：97%可采工業(yè)儲量：860 X 150X 2.5 X 1.36= 438600 T可采儲量:860 X 150X 2.5 X 1.36 X 97% =425442 T（2）工作面服務(wù)年限工作面服務(wù)年限=800 （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(shè)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(jù)支護設(shè)備型式不同，可分為普通機械化采煤工作面（簡稱普采）綜合機械化采煤工作面（簡稱綜采）。綜采工作面主要設(shè)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(chǎn)率高。普采工作面主要設(shè)備為滾筒采煤

9、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(nèi)煤層厚度較厚、層傾角及煤層厚度變化不大，地質(zhì)條件比較穩(wěn)定，沒有大的斷層、夾矸等，工作面設(shè)計能力又 比較高，采用綜采較好。據(jù)已知條件，選用綜采工作面較好。§ 1-1、液壓支架選型設(shè)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(zhì)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, 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(jié)構(gòu)型式。決定支架的架型的型式,

10、一般講：煤層頂板穩(wěn)固平整,應(yīng)選用支撐式支架；煤質(zhì)松軟、頂板破碎煤層，應(yīng)選用掩護式支架;而煤層頂板堅硬，則應(yīng)選用支撐掩護式支架。（2） 底板穩(wěn)定性:底板巖石的組成，結(jié)構(gòu)及巖石力學性質(zhì)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，會使支架陷入底板，使移架困難。根據(jù)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(yīng)越高，煤層厚度大小及變化情況，又決定著支架的結(jié)構(gòu)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(xiàn)象。必須采取防 倒防滑措施。(5) 煤層埋藏穩(wěn)

11、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(zhì)對支架的使用好壞起決定性 的影響。若斷層落差大，綜采設(shè)備通不過，斷層條數(shù)多，綜采面搬家次數(shù)多。(6) 煤層瓦斯含量瓦斯含量大的煤層應(yīng)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撐掩護式液壓支架優(yōu)越。因 此：在可能情況下，應(yīng)優(yōu)先選用掩護式和支撐掩護式兩種架型。除礦山地質(zhì)條件外，采礦技術(shù)條件，如回采方式，采面長度，采煤機械類型、生產(chǎn)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

12、下后隨即冒落，對液壓支架的選型一般沒有影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(jù)其穩(wěn)定程度分為四類:不穩(wěn)定頂板：很易冒落；中等穩(wěn)定頂板：一般在支護設(shè)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(jié)構(gòu)參數(shù)和支架強度的確定。(1) 架型的選擇：液壓支架根據(jù)對頂板的支

13、護方式和結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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

14、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(jié)構(gòu)復(fù)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(cè)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(yīng)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(yīng)采用調(diào)高范圍大的雙伸縮支柱。（2）煤層傾角在1015°以上時，支架應(yīng)有可靠的 防滑防倒裝置。（3）底板強度，支架對底板比壓應(yīng)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(yīng)優(yōu)先選用通風斷面大的支撐式或支撐掩護式支架。（ 5）設(shè)備成本，能同時允許選用不同架型時，應(yīng)優(yōu)先選用價格便宜的支架。由給定的已知

15、條件2級3類應(yīng)選用支撐式支架，但因煤層厚度是 3.5m>2.52.8m,頂板有側(cè)向推力，這時，一般不宜采用支撐式支架，應(yīng)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(jié)構(gòu)參數(shù)的確定液壓支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)，主要指液壓支架的結(jié)構(gòu)高度，應(yīng)能適應(yīng)采高的要求，它根據(jù)煤層厚度和采區(qū)范圍內(nèi)地質(zhì)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(yīng)能“頂?shù)米　?，在最小采高時，支架能“過得去”。支架最大結(jié)構(gòu)高度Hmax和最小結(jié)構(gòu)高度Hmin,具體由下面經(jīng)驗公式計算:Hmax = hmax+aHmin = hmin S2- b C式中：hmax 煤層最大厚度

16、;hmi n 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?？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(shù),可由下列方法確定：a.按經(jīng)驗公式估算:2q = KHR=t/m式中：K 作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù)，我國中厚煤層取

17、6-8;H 最大米高；3R 巖石容重，一般取2.3t/m。§ 1-2采煤機（簡稱普采）1、采煤機選型設(shè)計的基本原則機械化采煤工作面，根據(jù)支護設(shè)備型式不同?？煞譃槠胀C械化采煤工作面及綜合機械化采煤工作面（簡稱綜采）。綜采工作面主要設(shè)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(chǎn)率高，國內(nèi)不少綜采工詐面年產(chǎn)量超過100萬噸.但它的設(shè)備投資大，對煤層厚度、傾角、地質(zhì)條件變化要求嚴格.普采工作面主要設(shè)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(shè)備投資小，在

18、煤層厚度、傾角、地質(zhì)條件變化較大時，適應(yīng)性好，但它的機械化程度、安全、生產(chǎn)率比綜采低。當工作面的煤層厚度、傾角、地質(zhì)條件，設(shè)計生產(chǎn)能力等已知時，究竟采用那種類型的機械化采煤工作面，應(yīng)經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)方面認真分析，論證后再去確定，一般講當工作面內(nèi)煤層厚度較厚，煤層傾角及煤層厚度變化不大，地質(zhì)條件比較穩(wěn)定，沒有大的斷層，夾矸等，工作 面沒計生產(chǎn)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(shè)計生產(chǎn)能力不很高時，采用高檔普采能更好的適應(yīng)煤層地質(zhì)條件的變化， 并能取得較好的經(jīng)濟效益.我國目前規(guī)定普采年生產(chǎn)量為2030萬噸。綜采；當采高大于2米，年產(chǎn)量為5080萬噸，采高

19、1. 1米時年產(chǎn)量為3050萬噸。2、采煤機選型采煤機選型應(yīng)考慮煤層賦存條件和對生產(chǎn)能力的要求，以及與輸送機和液壓支架的配套要求。(1)根據(jù)煤的堅硬度選型采煤機適于開采f<4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(shù)f只反映煤體破碎的難易程度，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(jù)煤層厚度和截割阻抗，選取裝機功率。裝機功率也可按現(xiàn)有采煤機進行類比選取。(2)根據(jù)煤層厚度選型(a)極薄煤層煤層厚度小于

20、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(yīng)于大截高的采煤機應(yīng)具有調(diào)斜功能,以適應(yīng)大米咼綜米工作面地質(zhì)及開米條件的變化； 由于落煤塊度較大，米煤機和輸送機應(yīng)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(jù)煤層傾角選型按傾角分近水平煤層(<8 ° )，緩傾斜煤層(8。25° )、中斜煤層(25。45° )和急斜煤層(>45

21、 ° )。騎槽式或以溜槽支承導(dǎo)向的爬底板采煤機在傾角較大時應(yīng)考慮防滑問題。當工作面傾角大于15o時，應(yīng)使用制動器或安全絞車作為防滑裝置。(4) 根據(jù)頂?shù)装逍再|(zhì)選型頂?shù)装逍再|(zhì)主要影響頂板管理方法和支護設(shè)備選擇。不穩(wěn)定頂板，控頂距應(yīng)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(dǎo)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(shù)基本參數(shù)規(guī)定了采煤機的適用范圍和主要技術(shù)性能，既是設(shè)計采煤機的主要依據(jù)，又是綜采工作面成套設(shè)備選型的依據(jù)。(1)生產(chǎn)率理論生產(chǎn)率指在額定工況和最大參數(shù)條件下工作的生產(chǎn)率。Qt = 60H

22、Bvq p t/h式中H 工作面平均截割高度，mB截深，mvq 采煤機截煤時的最大牽引速度,P煤的實體密度，P=1.3 1.4t/mm/mi n；343，一般取 1.35t/m。(a)技術(shù)生產(chǎn)率：考慮到采煤機進行必要的輔助工作，如調(diào)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(chǎn)率Q = k1 Qt t/h式中k1 與采煤機技術(shù)上的可靠性和完備性有關(guān)的系數(shù)，一般為 0.50.7。(b)實際生產(chǎn)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 支架的故障、處理頂?shù)装迨鹿实?，得到的生產(chǎn)率。Qm = k2 Q t/h0.6 0.65。式中k2 采煤機在實際工作中的連

23、續(xù)工作系數(shù)，一般為(2) 截割高度采煤機的實際開采高度。采煤機的截割高度應(yīng)與煤層厚度的變化范圍相適應(yīng)。maxS日HH門maxh Lsin maxH min AL sinminKmax(A2 Lsin max)DK min (AL sinmin )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?？紤]到頂?shù)装迳系母∶汉晚敯逑鲁恋挠绊懀?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 = (0.9 0.95)HtmaxHmin = (1.1 1.2)Htmi n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

24、送機中部槽底以下的深度，要 求一定的下切深度以適應(yīng)工作面調(diào)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) 截深米煤機滾筒切入煤壁的深度稱為截深，與滾筒寬度相適應(yīng)。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(chǎn)率的主要因素，也是與支護設(shè)備配套的一個重要參數(shù)。截深與截割高度關(guān)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(chǎn)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(shè)備的載荷大，此時限制生產(chǎn)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(yīng)。當被截割煤體處于壓張區(qū)內(nèi)時，截割功率明顯下降。一般壓張深度為

25、煤層厚度的0.41.0 倍。脆性煤取大值，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(yīng)，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(chǎn)率，減少液壓支架的移架次數(shù)。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(zhuǎn)速。為減小滾筒截割時產(chǎn)生的粉塵，提高塊煤率，出現(xiàn)滾筒低速化的趨勢。滾筒轉(zhuǎn)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

26、用壽命影響 較大的是截割速度而不是滾筒轉(zhuǎn)速。截割速度一般為3.55.0m/s，少數(shù)機型只有2m/s左右。滾筒轉(zhuǎn)速是設(shè)計截割部的一項重要參數(shù)。新型采煤機滾筒直徑2m左右的滾筒轉(zhuǎn)速多為2540r/min左右，直徑小于1m滾筒轉(zhuǎn)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(chǎn)率的關(guān)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/mi n,最高牽引速度已達 54.5m/min。牽引力影響牽

27、引力的因素很多。煤質(zhì)越堅硬，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(jù)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(yīng)的煤層越堅硬，生產(chǎn)率也越高。裝機功率P與比能耗HW和理論生產(chǎn)率Qt有關(guān)：P = Qt HW式中P 裝機功率，kW；Qt采煤機理論生產(chǎn)率，t/h ;HW 采煤比能耗，kWh/t。比能耗越小，截割功率和

28、牽引功率越小，裝機功率越小。比能耗與牽引速度近似成反比，呈雙曲線關(guān)系，牽引速度增大到一定值時，比能耗最小(A表示開采煤層的截割阻抗)，塊煤率更高，煤塵更少，生產(chǎn)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(chǎn)的需要；結(jié)構(gòu)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(yīng)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(shè) 備。刮板輸送機的選型，是在已知條件下進行

29、的。這些條件是：使用地點、工藝要求、生產(chǎn)任 務(wù)、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(xiàn)有產(chǎn)品型號技術(shù)特征表中選用。 選型過程：1、如果該采煤工作面的生產(chǎn)能力、工作面長度和煤層傾角等，都小于或相近于某產(chǎn)品技術(shù)特征表中所給出的數(shù)據(jù)時，不必經(jīng)過驗算，既可定型。2、不符合上述情況時，可根據(jù)采煤工作面的生產(chǎn)能力從產(chǎn)品技術(shù)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(jīng)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

30、算。順槽轉(zhuǎn)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(zhuǎn)載機的輸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(cè)加擋板），增大鏈速（改變減速器 內(nèi)第二級齒輪傳動比）或縮短刮板間距等措施，可根據(jù)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、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(shè)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(chǎn)任務(wù)大等特點。能夠在順槽里輸送煤炭的運輸設(shè)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

31、時順槽長度大， 要幾臺輸送機串聯(lián)使用，給管理帶來極大不便。因此，在現(xiàn)代化礦井的順槽里，基本上都選用 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(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)品技術(shù)特征表中 33

32、333某型號的數(shù)據(jù)基本相符，即可初步選用，然后經(jīng)過一系列的計算，驗算和校核，即可確定在該條件下能否使用。第二種，沒有整機定型的產(chǎn)品，如固定式帶式輸送機、TD型通用帶式輸送機和DX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(chǎn)品， 但有標準定型的部件。在設(shè)計時，根據(jù)需要選擇裝配, 組成整機。在帶式輸送機選型設(shè)計中，需要計算、驗算和校核的內(nèi)容有:運輸生產(chǎn)任務(wù)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(shè)計中，主要是前6項。在初選機型時，可以這樣考慮：在綜

33、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）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(yīng)工作面隨時向前推進，在帶 式輸送機的尾部配以轉(zhuǎn)載機。三、上（下）山運輸可能用在上（下）山運送煤炭的運輸設(shè)備有：刮板輸送機、帶式輸送機和礦車運輸?shù)?。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(shè)備之一。所以需要在與順槽相銜接處設(shè)置 煤倉，才能和順槽里的連續(xù)運輸?shù)膸捷斔蜋C相連接。 不僅在上（下）山

34、設(shè)施多，運輸環(huán)節(jié)多, 有時甚至無法建造煤倉等。所以在現(xiàn)代化礦井的上（下）山，還是以選用帶式輸送機最為理想。但不要選用可伸縮式帶式輸送機而用一般型式的帶式輸送機。第三部分：設(shè)計選型:§ 1-1支護設(shè)備與采煤機選型設(shè)計已知條件:煤層厚度：2.3-3.1/m;年產(chǎn)量：200萬噸/年;頂板條件：2級3類;煤層傾角：210 ；工作面長度：150m.支架最大結(jié)構(gòu)高度Hmax和最小結(jié)構(gòu)高度Hmin,具體由下面經(jīng)驗公式計算:Hmax = hmax+a= 3.1+0.3= 3.4mHmin = hmin S2- b C= 2.3 0.18 0.1 0.08= 1.94m式中：hmax 煤層最大厚度，3

35、.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；50100毫米。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(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(shù),可由下列方法確定：a. 按經(jīng)驗公式估算:q = KHR=8 X 3.1 X 2.3=59t/m2式中

36、：K 作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù)，我國中厚煤層取 6-8;H 最大米咼，3.1米；R 巖石容重，一般取2.3t/m 3。b. 據(jù)頂板條件和煤層厚度，由下表可查取 2級2類，采高3米，支護強度為1.3 X 45=58.5t/m2.(可知1.3為2級老頂?shù)姆旨壴鰤合禂?shù)；)結(jié)果選取大值：q=59t/m2適應(yīng)不同類級頂板的架型及支護強度455 (45)1.3 X 55 (45)1.6 X 552 X55單體支柱 支護強度(噸/米2)采高(米)1151.3 X 151.6 X 15按采空區(qū)處理方法確定2251.3 X 251.6 X 253351.3 X 351.6 X 35選擇液壓支架型號：參看液

37、壓支架產(chǎn)品目錄我們選取ZZS6000/17/37型支撐掩護式支架:具體參數(shù)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(MP a)質(zhì)量支撐掩護式液壓支架ZZS6000/17/37<22°1.7-3.85510560000.813.527所選架型最大支護強為0.8>0.6 (計算支護強度)所選架型合適。I 555><111ri3isHOZZ6000/17/37型液壓支架外形圖§ 1-2采煤機選型設(shè)計1、采煤機性能參數(shù)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(yīng)大于最大采高的一半，一般可按D=(0.520.

38、6)hmax選取，采高大時取小值，采高小時取大值，即D=0.56X 3.1=1.74m(2) 截深的選擇滾筒截深是采煤機工作機構(gòu)截入煤壁的深度，是影響采煤機裝機功率及生產(chǎn)率的主要因素；國內(nèi)生產(chǎn)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.hmax(3) 滾筒轉(zhuǎn)速及截割速度滾筒轉(zhuǎn)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 公式:hmax = 1000v/(m n)= 1000 4/(3 x 45)= 29.6mm式中m 滾筒每條截線上的截齒數(shù)；一般取 24;n 滾筒轉(zhuǎn)速，一般認為在3050轉(zhuǎn)/分較為適宜;v 截割速度，一般控制在4m/s左右較好。(

39、4)采煤機最小設(shè)計生產(chǎn)率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(jīng)常出現(xiàn)停頓，采煤機實際生產(chǎn)率比設(shè)計的理論生產(chǎn)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(nèi)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(chǎn)能力已定，其每小時的平均產(chǎn)量就是所需采煤機的最小實際生產(chǎn)率,考慮到有效開動率，則采煤機按工作面生產(chǎn)能力要求的最小設(shè)計生產(chǎn)率Qmin為:Qm，"為 盎 225t/h式中：W采煤工作面的日平均產(chǎn)量，噸/ 日; W=425442I60=2700上式中有效開動率取0.5.(

40、5) 采煤機截割時的牽引速度及生產(chǎn)率采煤機截割時牽引速度的高低，直接決定采煤機的生產(chǎn)率及所需電機功率，采煤機牽引速度在零到某個值范圍內(nèi)變化，選擇截割時的牽引速度，要根據(jù)下幾方面因素綜合考慮。a.根據(jù)采煤機最小設(shè)計生產(chǎn)率決定的牽引速度V1, QminV160 BR22560 2.5 0.6 1.36 1.84m/min式中:Qmin 采煤機最小設(shè)計生產(chǎn)率，t/h;H 采煤機平均采高；B 米煤機的截深，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(zhuǎn)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

41、線上安裝的截齒數(shù)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(yīng)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 8-10 m/min，國夕卜10-25 m/min）V2 = m n hmax /1000=3 x 45x 52寧 1000=7.02m/min式中:hmax 一截齒在齒座上伸出長度的70% （毫米），國產(chǎn)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(shù)；一般取 24;n 滾筒轉(zhuǎn)速，一般認為在3050轉(zhuǎn)/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(yīng)大于采

42、煤機的牽引速度較好，這樣可保證采煤機安全生產(chǎn)。截割時牽引速度V,應(yīng)根據(jù)上述三方面情況綜合分析后確定其最大值應(yīng)等于或大于V1，但應(yīng)小于V2,并與V3相協(xié)調(diào)，使采煤機既能滿足工作面生產(chǎn)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(chǎn)。決定采煤機截割速度V=3m/min,因此采煤機的生產(chǎn)率:Q = 60HBVR=60 x 2.5 x 0.60 x 2 x 1.36=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(jù)采煤機生產(chǎn)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=18(240N/mmi勺煤

43、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=0.44kw h/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:220wx T H'莎 0.44 0.53式中：AX 被截割煤層的截割阻抗220;A 基準煤的截割阻抗，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= 0.8 X 0.53=0.43式中：K3 后滾筒工作條件系數(shù)0.8。如果滾筒直

44、徑按最大采高60%選取時，雙滾筒采煤機所需電機功率為:Q 0.6 wx 0.4 wxN K1K2245 0.6 0.53 0.4 0.430.8150kw式中：Q 采煤機生產(chǎn)率;K1 功率利用系數(shù)，取0.8 ;K2 功率水平系數(shù)，這里取1(7) 牽引力采煤機的牽引力大小主要取決于煤質(zhì)軟硬、采高、牽引速度、煤質(zhì)傾角、機器質(zhì)量，導(dǎo)向 裝置結(jié)構(gòu)及摩擦力等到因素。采煤機工作條件比較惡劣，應(yīng)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(guān)系為:P= （1 1.3 ） N= （1 1.3） X 150=150195KN（8）裝機功率由采煤機械與液壓傳動P.191頁表2-8- 1查得，當

45、采高為34.5m時，雙滾筒采煤機裝機功率為300450KW(9)采煤機的質(zhì)量采煤機的質(zhì)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(zhì)量與電 機功率之間有如下關(guān)系M=(0.07 0.1)N、初選采煤機及其設(shè)備配套采高滾筒直徑截深生產(chǎn)率牽引力牽引速度滾筒轉(zhuǎn)速n電機功率3.1米1.74 米0.6米Q=245T/h-195千牛1.84米/分45轉(zhuǎn)/分150kw依據(jù)以上所計算的采煤機的各種數(shù)據(jù)列表如下表3根據(jù)該表可以選擇雞西煤礦機械廠生產(chǎn)的MG-250/600WD型采煤機，該采煤機的主要技術(shù)指標見下表:序號項目數(shù)據(jù)單位1設(shè)計生產(chǎn)能力700t/h2采咼1.83.6m3裝機功率250 &g

46、t;2+37 ；2+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(nèi)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 ° 16.5 °o14適應(yīng)煤層傾角小于等于35°mm15主機外形尺寸12900X 2245 > 1422/mm16機面高度H11438/mm三、初選采煤機主要技術(shù)參數(shù)的校核(1) 最大采高hmax的校核hmax A 一 Lsi n max 2 22.206 2.03sin 41.2182 2=4.0>3.1滿

47、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。2.2H 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hmin應(yīng)大于采煤機高度、支架或鉸接頂梁高度h1 ,過機高度h2 (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(shè)備應(yīng)能通過煤層變薄帶，滾 筒不截割巖石。Hmi n=A+h1+h2=1.4+0.1+0.2=1.74mv2.3m 符合式中h2 過機高度不應(yīng)小于0.10.25m,機身短，浮煤清掃干凈取小值;h1 鉸接頂梁高

48、度。(3) 臥底量校核最大臥底量Kmax為K max AL sin max21.820 62.2 也 2.03si n16.52=68mmv0.9（合格）式中：P max 搖壁向下擺動最大角度。經(jīng)計算臥底量68 mm能夠滿足運輸機頭處三角煤的截割。采煤機臥底量一般為90300mm以適應(yīng)底板起伏不平和能截割運輸機頭處三角煤帶。(4) 采煤機最大截割速度的校核運輸機、采煤機、液壓支架在結(jié)構(gòu)性能之間有相適應(yīng)的配套要求，運輸機的生產(chǎn)能力一般應(yīng)略大于采煤機的生產(chǎn)率，以便把運輸機的運輸能力看成是采煤機的最大生產(chǎn)率，此時采煤機 截割時的最大牽引速度V，為80060 2.5 0.6 1.36=6>2 符

49、合 式中：Q/運輸機的運輸能力，800t/h;H 平均采高;B 米煤機截深;R 煤的實體容重，R=1.36t/m3上述計算的V，值應(yīng)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TK2G fD cosK2 2K3 Gsin0.1 4310.18 2 COS10 0.12 0.05431 sin10 117KN 350KN符 合要求式中： 一摩擦系數(shù)取決于米煤機導(dǎo)向機構(gòu)表面狀況和和濕度及米煤機運動速度等。均可取0.18。K1 經(jīng)驗系數(shù)，估算時可取 0.60.8K2 估算系數(shù)，初步估算時可取 00.2K3 側(cè)面導(dǎo)向反力對牽引阻力影響系數(shù)，主要取決于牽引

50、鏈牽引軌道的位置及煤時取時取層傾角大小。當在采空區(qū)側(cè)布置，煤層傾角為0°時取0.040.05,35 °0.050.10。當在煤壁側(cè)布置，煤層傾角為0°時取0.120.19,35 °0.15 0.21.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(zhuǎn)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© 22X 90伽；破斷力：710kN;刮板鏈間距：516 伽；電機 YBYa-152/JDSB125功率 132/125KW電

51、壓 1140V,轉(zhuǎn)速 1470r/min;中部槽尺寸：1500 X 764 X 222 （張家口）Ta1E L 壬H支 #期 jLlA-aT1dT1111cJ綜采工作面三機布置平面圖0liOl綜采工作面三機布置立體圖mrr"z3Q0-111匚訐廠1=戸A二：Ju F-農(nóng)MG250/600-WD采煤機與764系列刮板輸送機配套圖ru94】rnSMG250/600-WD采煤機主要由1開關(guān)箱2, 3搖臂4左牽引部、5右牽引部、6行走箱（兩件）、7調(diào)高泵箱、8調(diào)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(gòu)）、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ITMBmmI * * JL 'HIBIMIHmiI-L412綜采工作面設(shè)備布置圖5上