综采工作面主要设备选型设计

目录第一篇综采工作面主要设备的选型第一章序言第一节概论第二节选型设计原始资料第三节综采工作面主要设备的选型原则第二章液压支架的选型第一节液压支架选型第二节乳化液泵的选型第三章采煤机的选型第四章工作机刮板输送机的选型第五章载转机的选择第六章可伸缩性胶带运输机的选型第二篇采区供电系统的确定第一章概述第二章采区负荷统计表及供电系统确定8101综采工作面主要设备选型设计第一章序言第一节概论开采技术发展史煤炭被誉为工业的粮食，做为能源的重要的一部分，在我国开采有着悠久的历史，开采技术经历了漫长的阶段。解决初期，采用煤破落煤，人工装煤，木材支护，由于工作面运输机，运输能力有限，工作面长度大多在一百米以下，五十年代后期，采用了运输能力较大，强度较高的刮板链运输机，为改进爆破技术，实现爆破装煤创造了条件，在此之间，部分矿井使用了宽截深框形截联合式采煤机及各种截煤机。开始推广使用金属支柱，六十年代末期，浅截深滚筒式采煤机组。（滚筒采煤机与可弯曲刮板输送机）刨煤机组以及与之配套的金属支柱，铰接顶梁的使用，把回采工作面生产技术提高到一个新的水平，使破煤、装煤、运煤基本上实现了机械化、连续化。解放了工人笨重体力劳动，提高了劳动生产率和工作面生产水平，同时，也简化了生产工序，改善了劳动条件，尽量减少某些不必要的辅助工作量，使我国煤炭事业得到了发展。走向了世界先进水平行列。第二节选型设计的原始条件（一）围岩性质1、顶板条件伪顶有直接顶以泥质页岩为主，砂质页岩老顶二级老顶2、底板条件岩石种类中砂岩承压强度大于800KG/CM2工作面倾斜长200米工作面走向长度1000米工作面方向右（二）、煤层条件煤层厚度2530米煤层倾角12度15度煤层硬度中硬瓦斯涌出量中等水文地质情况简单工作面生产能力10万吨/月矿井工作制度年工作日为300天，每天为三班作业，两班采煤，一班维修，采煤班每班工作7小时。第三节综采工作面主要设备的选型原则（一）液压支架的选型原则1、要顶得住，它的初撑力和工作阻力要适应直接和老顶岩层移动所产生的压力，使控顶区的顶板下沉量限制到最小程度。2、要移得走，它的结构形式和支护特性要适应直接顶下部的岩层冒落特点，尤其要注意顶板在暴露后未支护民政部下的破碎状态，要尽量保持该处顶板的完整性，支架底座的比压要适应底板岩石的抗压强度，以防止底板松软而使底板下陷不能移架。3、要适应采高变化和按煤层倾角考虑其对支架稳定性的要求。4、要与采煤机的高度，刮板运输机长度与支架的宽度相匹配。（二）采煤机1、采煤机必须满足煤层开采厚度和煤的切割阻力的需要，要与煤层的倾角适应。2、要考虑与支架和刮板运输机配套，与移架速度和运输机运煤能力相适应。3、具有有效的喷雾抑尘装置。（三）、刮板运输机1、要满足工作面长度和倾角对于运输机铺设长度和稳定性的要求。2、运输机必须与采煤机的能力相适应，要保证采煤机效能的发挥。3、要与支架和采煤机配套，保证采煤机骑溜子（或爬底板）正常运行。第二章液压支架的选型第一节液压支架选型一、选型依据1、煤层厚度为2530米，老顶类别为二类，直接顶为一类，底板为中砂岩，起伏不大，煤层倾角12度15度，中等瓦斯矿井。2、根据以上条件及配套关系初选为ZF2400/165/25型掩护式液压支架。其技术数据如下1、架型四柱单摆杆放顶煤液压支柱2、支架高度16002400MM3、支架宽度14001570MM4、支架运输长度38154331MM5、支架中心距1500MM6、支护强度045051MPA7、对底板比压042090MPA8、支架初撑力16821852KN9、支架工作阻力（P390MPA）22322417KN10、操作方式本架11、泵站压力314MPA12、支架重量8050KG13、立柱LDGGW1413870L1根数4缸径140MM柱径160MM初撑力452KN工作阻力（P390MPA）600KN液压行程870MM14、前推溜千斤顶QGKF127076A1根数1缸径125MM柱径70MM推力/拉力1208/2645KN行程700MM15、后推溜千斤顶QGEK107070F1根数1缸径100MM柱径70MM推力/拉力2466/1257KN行程700MM16、侧推千斤顶QSEL634517B1根数2缸径63MM柱径45MM推力/拉力997/498KN行程170MM17、插板千斤顶QGEL804540V1根数2缸径80MM柱径45MM推力/拉力1578/1079KN行程400MM18、尾梁千斤顶QGEK107034E1根数2缸径100MM柱径70MM推力/拉力306/1257KN行程340MM19、伸缩梁千斤顶QGEL804570E1根数2缸径80MM柱径45MM推力/拉力1578/1079KN行程700MM二、液压支架参数的确定1、支护强度的计算QK1HR103式中Q支护强度MPAK1作用于支架上顶板岩石的厚度系数一般取58；H采高MR岩石容重一般取23104KN/M3QK1HR1035825323287552MPA2、工作阻力和初撑力工作阻力是支架的重要参数，支架的结构尺寸、强度和支撑力能力基本上决定于工作阻力的大小，工作阻力是支架在顶板压力作用下，因安全阀所限制的最大承载能力，虽然，这种最大承载能力应于支架工作时的顶板载荷相适应，但，它最终由安全阀限定。即PQ式中P支架具有的工作阻力吨Q支架工作时需要承受的顶板载荷吨或千牛顿QQE式中Q矿山压力千牛顿/米2Q（287552）KN/M2取Q550KN/M2E支架的支护面积米2E（LC）BL顶梁长度米L29米C端梁距米C0335米B顶梁宽米B15米ELC）B2903351548525米QQE550485252669KN初撑力的确定支架的初撑力是在泵站工作压力作用下,使支架全部立柱升起顶梁与顶板接触时,支架对顶板的支撑力,它的大小由泵站的工作压力决定的其作用是用来减缓顶板的自然下沉,增加顶板的稳定性,使支架尽快在恒阴状态下工作。一般情况下，初撑力与工作阻力的关系按下面选取，我国近年来设计支架初撑力已达期工作阻力的80以上。Q108Q0826692135KN通过以上数据计算,满足要求。乳化液泵的选型乳化液泵由乳化液泵与乳化液箱组成，它为综合机械化采煤工作面或高档采煤工作面支护设备提供高压乳化液，也可以作为其它液压设备的动力源。（一）泵站压力的确定泵站压力必须满足立柱初撑力和千斤顶最大推力的要求，做为动力源。PBKPM式中PB泵站的压力K考虑泵站到支架的管路压力损失系统，一般取101根据立柱或千顶最大推力算得的压力1、立柱的初撑力所需泵站压力PMPMP初/A立98式中P初支架初撑力千牛顿P初1682KNA立立柱活塞面积厘米2A立/4D2D立柱活塞直径厘米2D130MM13CMA立/4D2D2314/4140213022100CM2PMP初/A立981682103/2100982631MPA2、根据推移千斤顶算得的工作压力PM2PM2PMAX/AMAX98式中PMAX支架上最大千斤顶的推力306KNAMAX支架上最大千斤顶活塞的面积厘米2D推移千斤顶活塞腔的直径PM2PMAX/AMAX981208103/（4109830MPA根据计算出PM1PM2选最大值PM31故PBKPM10131313MPA二、泵站流量的计算液压支架的移置速度应大于采煤机的牵引速度，由此推算出泵站流量，一般按一台支架全部立柱和千斤顶的同时动作来估算。QBK2QIVQ/A103升/分式中QB泵站所需流量升/分VQ采煤机的牵引速度米/分A支架的中心距A15米K2从泵站到泵站支架管路泄漏系数QI一台支架全部立柱和千斤顶同时动作所需的流量1、立柱所需的流量Q1Q14/4D2L1升式中D立柱活塞腔直径130MML1移架时立柱活塞伸缩量870MMQ1/4D2L1106升314/41302870106115升2、侧推千斤顶所需流量的计算式中D侧推千顶活塞腔直径45MML2移架时护帮千斤顶伸缩量170MMQ2移架时护帮千斤顶所需流量升Q22/4D2L21062314/4（452170106）05升3、前推溜千斤顶所需的流量Q3的计算Q3/4D2L3106式中D前推溜千顶活塞腔直径70MML3移架时护帮千斤顶伸缩量700MMQ3移架时护帮千斤顶所需流量升Q3/4D2L3106314/470270010626升4、后推溜子千斤顶Q4/4D2L4106升式中D后推溜子活塞腔直径70MML4活塞伸缩量700MMQ4/4D2L4106升314/470270010626升5、插板千斤顶Q52/4D2L5106升式中D插板千斤顶活塞腔直径45MML5活塞伸缩量400MMQ52/4D2L51062314/445240010612升6、尾梁千斤顶Q62/4D2L6106升式中D尾梁千斤顶活塞腔直径70MML6活塞伸缩量340MMQ62/4D2L61062314/470234010626升7、伸缩梁千斤顶Q72/4D2L7106升式中D伸缩梁千斤顶活塞腔直径45MML7活塞伸缩量700MMQ72/4D2L71062314/445270010622升泵站所需流量QBK2QIVQ/A103升/分121150526261226226/15122326/15111升/分根据所需泵站的压力和流量,确定选MRB125/315型乳化液泵,高压进液管19MM，总回油管25MM，支干线13MM，支线10MM。第三章采煤机的选型机械化采煤工作面的生产能力主要取决于采煤机的机械落煤能力,因此,根据不同煤层条件,正确选择采煤机械,对提高工作面产量,节约能耗和这安全生产十分重要。一、选型依据根据原始条件和采煤机的适用条件以及滚筒的直径，初选采煤机的型号为MG250/591W型采煤机MG250/591W型采煤机的主要技术性能采煤机的基本参数1、采煤机的生产率在给定条件下，以最大参数连续运行时和生产率为理论生产率QT60HBVQ式中QT理论生产率T/HH工作机平均采高MB滚筒有效截深VQ给定条件下，可能的最大牵引速度M/MIN煤的密度，一般为1314T/M3QT60HBVQ60306391351378T/H2、技术生产率QQTK1式中Q技术生产率T/HK1采煤机技术上可能达到的连续工作系数一般0507QQTK11378065895T/H2、实际生产率QMQK2式中QM使用生产率T/HK2采煤机在实际工作中的连续工作系数05065QMQK2051378689T/H滚筒的直径的确定综采工作面双滚筒采煤机一般都是一次采全高,故滚筒直径D应稍大于最大采高之半那D1/2HMAX按满足最大采高和最小卧底量深度来确定滚筒的直径,最大采高HMAXAH/2LSINAMAXD/2式中A机面高度，12MH采煤机机身厚度12ML摇臂长度158MA摇臂向上摆角351度B摇臂向下摆角185度HMAXAH/2LSINAMAXD/2HMAX1206158057D/2HMAX209D/2D108KMAXLSINBD/2AH/21580310912060330选卧底量437MM二、功率校验以采煤机比能耗的实验数据为依据，用截煤比能耗的方法进行校验。比能耗的确定采煤机比能耗与煤的物理性质，工作机构的传动效率参数与结构有关，当以不同的牵引速度截割阻抗A为180200牛顿/毫米的煤层时，滚筒采煤机的采煤比能耗可由下表估计（1、前滚筒比能耗的计算HWBXHWBAX/A08320/200060式中HWB螺旋滚筒采煤机比能耗A煤的截割阻抗系数A180200AX特定煤层中的截割阻抗系数AX262643（2）后筒比能耗计算HWBYK3HWBX1060060式中K3后滚筒的工作条件系数取1三、采煤机装机功率NQ/K1K2（06HWBX04HWBX689/109506060406435KW500KW式中Q采煤机的生产率K1功率利用系数K2功率水平系数通过上述主要参数的验算，所选的采煤机适用于该工作面。第四章工作机刮板输送机的选型一、选型依据根据工作面地质条件，采煤机的生产能力和采煤机的配套情况，初选为SGZ630/220两套前、后用刮板运输机。输送能力600吨/小时出厂长度200米刮板链速0937米/秒刮板链型式双边圆环链规格2486电机功率2110电机型号KBYD55/110电机电压660/1140V刮板间距1030紧链形式液压缸式二、技术数据校验1、运输生产能力的校验（1）、F1/2（430770）16550MM2（2）、输送机上单位长度货载重Q1000F3、刮板输送机的小时运输能力Q3600FV式中F货载最大横断面积（米2）货载的装满系数，一般取06509货载的散集容重（吨/米2）取08510V刮板链运行速度米/秒23600FV360001655508090937804吨689吨/小时刮板输送机运行阻力计算WZHQLWCOSBSINBQ0LW1COSBSINBQWQ0W1LCOSBQQ0LSINB式中L刮板输送机铺设长度MB刮板输送机安装倾角Q输送机上每米长度货载重力公斤/米Q0刮板链单位长度重量公斤/米WZH货载在溜槽中移动的阻力系数W1刮板链在上部溜槽中移动阻力系数W刮板链在下部溜槽中移动阻力系数QQ/3600V6001000/3600093717787公斤/米WZHQLWCOSBSINBQ0LW1COSBSINBQWQ0W1LCOSBQQ0LSINB1778707520803180COS13177875208180SIN13152963公斤2刮板输送机空段运行阻力W1KQ0LW2COSBSINB520818003180COS13SIN13483906公斤3可弯曲刮板输送机主动链轮牵引力为W0121WZHW1K121152963483906）2436335公斤电机功率的校验NMAXW0V/100024363350937/10208227293KW式中W0刮板输送机的牵引力公斤V牵引机构运行速度米/秒传动装置的效率取080832电动机最小轴功率NMIN112Q0LW1COSBV/102112520818003COS130937/1020826753KW式中Q0刮板链单位长度重量公斤/米L刮板输送机铺设长度MB刮板输送机安装倾角V牵引机构运行速度米/秒传动装置的效率取08083（3）、电动机等效功率ND06N2MAXNMAXNMINN2MIN18733KW式中NMAX刮板输送机满负荷时电动机最大功率NMIN刮板输送机空载时电动机的最小功率（4）校验电动机容量N0115ND11518733215KW220KW此运输机功率满足要求各张力点计算及板链强度取主动轮上的分离点为最小张力点一般刮板链输送机每条链子的最小张力点S小400600公斤取500公斤S2S小W1K500483906533906公斤S3106S2106533906565940公斤刮板链强度的计算K2SP/12SMAX352720651000/12209557037235式中SMAX刮板链最大静张力KNSP一条刮板链的破断拉力K动张力系数取1112双链负荷分配不均系数，对于模锻链取065通过以上验算刮板输送机满足要求,选用合理。第四章载转机的选择根据工作条件，输送能力及配套关系，由采煤机械化成套设备参考手册，选用转载机的型号为SZZ764/132（160）型转载机。SZZ764/132（160）型转载机的技术特征如下输送量900吨/时铺设长度428米与可伸缩胶带输送机的有效搭接长度124米爬坡长度65米电动机型号KBY550132/1140功率1132千瓦电压1140V转速1475转/分圆环链规格2692刮板链形式中心双链每条链断拉力833千牛刮板间距920毫米刮板链速度液力联轴器型号YL560型额定功率160KW工作液体20号汽轮机油注油量212升中部溜槽规格1500764222毫米机器总重约20吨机器总高约17米主要参数的确定电动机功率的验算1、爬坡段运行阻力计算WZHQWQ0W1LCOSBQQ0LSINBW1KQ0LW2COSBSINB式中WZH、W1K爬坡段重，空段运行阻力，公斤L1刮板爬坡长度MB爬坡倾角Q每米长度货载重力公斤/米Q0链单位长度重量公斤/米取0708W1刮板链在溜槽中移动阻力系数W载货时刮板链在溜槽中移动阻力系数QQ/36VQ刮板运输机运输能力Q900吨/时V转载链速109米/秒QQ/36V900/36109229公斤/米WZHQWQ0W1LCOSBQQ0LSINB229072260365COS1222922665SIM121603678650973401393KGW1KQ0LW2COSBSINB22665（03COS12SIN1214KG水平段运行阻力WZHQWQ0W1L1L2WK2Q0L1L2W1式中WZH2WK2平重空段运行阻力。KGL2水平段长度米L2TML3搭接段长度米L312MWZH（QWQOW）L2L3153072260371221637KGWK2QOL2L3W226712031288KG主动链轮的牵引力W011WZH1WZH2WK1WK2式中W0主动链轮的牵引力。公斤WZHWZH2WK1WK2同前W011WZHWZH2WK1WK21192652163718128835607KG所需电机功率ND12W0VN102JKW式中ND所需电机功率千瓦JVOW0同前ND12W0VN102J35601091020857KW经以上计算,所选的SZQ75型转载机合理。可伸缩性胶带运输机的选型一、选型条件根据工作面的刮板运输机的运输能力和走向长度，选择SDJ150型可伸缩钢丝绳吊挂带式输送机，其运输能力为630吨/小时大于工作面刮板输送机的运输能力600吨/小时，输送长度1000米，工于工作面走向长度760米。技术特征如下输送量630吨/小时输送长度1000米带速19M/秒传动滚筒直径630毫米托滚直径108毫米机身形式落地输关带宽1000毫米输送带强度6500公斤/厘米电机型号DSB75电机功率275千瓦电动机电压660/1140伏电动机转速1480转/分胶带运输机的校核（1）胶带运输机的输关量QKB2VVC吨/小时458120908196916吨/小时56133吨/小时式中B胶带宽度米Q输送量吨/小时V货载散放容量吨/米2V带速米/秒K货载断面系数K458C输送倾角系数C1（2）带宽校核按生产能力效核B0872米1满足要求式中A使用地点的运输生产率吨/小时K货载断面系数V带速米/秒V货载散集容量吨/米3C输送机倾角系数2、按煤的块度校验B2AMAX200毫米23502009001000毫米式中AMAX货载最大块度横向尺寸，毫米满足要求胶带运行阻力运算（1）重段运行阻力计算WZHQQDQGCWCOS（QQD）LSIN式中输送机的倾角度R输送机长度米WW分别为槽形平形托辊阻力系数查书25，表（15）取W003，W0025Q每米长胶带上的货载重量QQ/36V56133/36198206公斤/米QD每米长胶带自重力公斤/米QQQQ分别为折算到每米长度上的上、下托辊转动部分的重力公斤/米盲轴帆布胶带每米的重量QD11BI1211233111公斤/米式中11胶带的平均容量吨/米2B胶带宽度米I胶带帆布间层数一层帆布层的夺取度（MM）平均取125MMP560N/CM一层2MMP960N/CM一层1胶带上保护层厚度13MM毫米2胶带下保护层厚度21MM毫米托辊转动部分的重力及QQ分别为QQMQQ/VQ公斤/米22/151467公斤/米QQGQ/VQ17/3567公斤/米式中GQGQ分别为每组上，下托辊转动部分重量。公斤根据查书，表（17）GQ22公斤GQ17公斤。LQ上托辊间距。一般取LQ115MLQ下托辊间距。一般取LQ23MWZH8206111467760003COS130820611760SIN130576公斤空段运行阻力WKQDQQLWCOSQDLSIN115677600025COS11760SIN1305115公斤胶带张力计算1、按逐点法找出S1与S4的关系S2S1WKS4106S2S4106S2WZHS4106S1106WKWZHS4106S11065115576S4106S11118192、按摩擦条件找出S1与S4的关系S4S1（1EMD1/N）S4S1（11871/115）S4176S1式中N摩擦力备用系数N11512M胶带与滚筒之间的摩擦系数。查书表（18）M020EMD187176106S111819S1159741公斤S4176159741281145公斤S21597415115210891公斤S3106S2106210891223544公斤按重度条件校验最小张力SMINH5QQDLGCOS581711115COS15695公斤223544公斤满足要求SMINK5QDLGCOS5113COS15016494159741公斤满足要求牵引及功率的计算考虑主轴承摩擦阻力及胶带在传动滚筒上的弯曲阻力时主轴的牵引力向。W0SYSL003005SYSL公斤S4S1004S4S128114515974100428114515974113904公斤电动机的功率NW0V/102J1390419/1020853047千瓦式中W0主动滚筒牵引力公斤V带速米/秒J效率考虑备用系数时N3047（120）3656千瓦150千瓦满足要求胶带强度验算MBGX/SMAX100900/2811453210满足要求式中B胶带宽度GX胶带断裂强度公斤/厘米SMAX胶带的最大张力公斤M安全系数通过以上验算该可伸缩胶带输送机符合要求。综采工作面的端头支护（一）端头支护的意义工作面的端部处于上、下顺槽与工作面连接处机械设备较多，又是人员的安全出口，因此端部支护及为重要，端头支护应于工作面支架形成全封闭型支护，要求端头支护能可靠地保证人员和设备的安全，保证下出口的通畅，和良好的通风断面，能够有效的保证工作面支架，刮板输送机、转载机、采煤机之间的相互位置关系和运行关系，进一步改善和提高综采工作面设备的机械效能。（二）端头支护设备端头支架的使用架数比工作面支架少的多，但设计要求则较高，目前，我国综采工作面还没有普遍使用端头支架，往往用单体液压支柱或金属摩擦支柱代替。为了适应以后的发展，使综采机械系统化，选择端头支护的设备为基层端头支架，型号为PDZ型偏置端头液压支架，它适用于皮带输送机和转载机布置在巷道的一侧，对于高瓦斯工作面是十分必要的，保证工作面安全，合理有效的利用下顺槽空间也是十分有益的。在此综采工作面，工作面运输机的布置为两端头探出在上、下顺槽里，这样可以使采煤机能截割上、下端头的煤，不必预先开切口，节省人力、物力，顺槽皮带机和转载机布在巷道的一侧，正合适PDZ型端头支架的使用范围，地质条件也能使之正常应用，并能达到技术合理。此架的支护强度为51吨/米2远大于矿山压力，工作阻力为900吨，初撑力为4239吨，都适合顶板条件，对底板的底压国668公斤，也适合底板条件。上、下顺槽用单体液压支柱与铰接顶梁配合超前支护30米，其中上顺槽在超前20米使用四排柱，后5米为2排柱，再往后5米1排柱具体尺寸见采煤工作面设备布置图因为上、下顺槽与工作