综采工作面机电设备选型设计方案.doc

上湾矿综放工作面机电设备选型设计MECHANICAL AND ELECTRICAL EQUIPMENT TYPE SELECTION DESIGN OF FULL-MECHANIZED IN CAVING MINING FACE FOR SHANGWAN COAL MINE毕业设计（论文）共 106 页（其中：外文文献及译文10页） 图纸共2张 完成日期 2015年6月 答辩日期 2015年6月103 / 120摘要通过对内蒙古上湾煤矿的调查研究，得出该煤矿的煤层厚度大，一次性采全高相对困难，若采用普通综和机械化开采开发会产生工作面采出率低，含矸率大等问题。为了解决上湾煤矿的生产要求。确定以综放开采的形式进行开发。本次设计的研究方法是首先通过煤矿的年产量确定日产量再通过采放比确定采煤机的生产能力，然后选择与之能够配套的相关设备。通过整理机械设备为选择相关电气设备做好基础。通过对这些设备有序的选择和整理来满足整个综合机械化开采的要求。通过选择各种机械设备及电气设备来满足适应上湾煤矿生产需求。保证煤层的稳定开采。同时掌握所选机电设备的选型原则、计算方法，以及各设备的性能特点。关键字：综放工作面；机械设备选型；电气设备选型；放顶煤液压支架 AbstractThis graduation design is the bay mine mechanical and electrical equipment type selection design of full-mechanized caving mining face. Through investigation and study of Inner Mongolia bay on the coal mine, it is concluded that the coal seam thickness, one-time mining overall height is relatively difficult, if the ordinary ensemble and mechanized mining development will produce face extraction rate is low, the gangue content big problems. In order to solve the mine production requirements. Sure, in the form of comprehensive mechanized caving mining. The research methods of this design is first determined by coal production capacity of daily output by mining put than determine the production capacity of coal winning machine, and then choose to form a complete set of related equipment. By collating machinery basis for choosing related electrical equipment. Through the selection of these devices in order and arrange to meet the requirements of the comprehensive mechanized mining. By selecting a variety of mechanical equipment and electrical equipment to meet the needs to adapt to the bay on the coal mine production. Ensure the stability of coal seam mining. And know all kinds of mechanical equipment and electrical equipment selection method, understand the performance characteristics of the equipment. Key words: Fully-mechanized caving；Machinery and equipment type selection；Electri- cal equipment selection；The caving hydraulic support 目录前言11 矿区概述及井田地质特征21.1 上湾井田煤矿综述21.2 上湾某盘区开采条件21.2.1 上湾某盘区的煤层条件21.2.2 上湾某盘区的顶底板条件31.2.3 上湾某盘区工作面综述31.3 综放工作面主要设备选型原则31.3.1 放顶煤液压支架的选型原则31.3.2 采煤机的选型原则41.3.3 工作面前后部输送机的选型原则41.3.4 顺槽运输设备选型原则51.3.5 其他设备选型原则51.4 小结52 采煤机的选型62.1 对采煤机的基本要求62.1.1 影响采煤机选型的工作面地质因素62.1.2 采放比及工作面参数确定62.1.3 采煤机进刀方式的选择72.2 采煤机性能参数的选择和确定72.2.1 采煤机滚筒直径的选择72.2.2 截深的选择82.2.3 滚筒转速及截割速度82.2.4 采煤机最小设计生产率82.2.5 采煤机在截割时的牵引速度及生产率92.2.6 采煤机所需装机功率102.2.7 初选采煤机牵引力112.3 初选采煤机122.3.1 采煤机喷雾供水装置122.4 初选采煤机主要技术参数的校核142.4.1 采煤机最大采高的校核142.4.2 最小采高的校核142.4.3 卧底量校核152.4.4 采煤机最大牵引速度校核152.4.5 采煤机牵引力校核162.5 小结163 刮板输送机选型183.1 刮板输送机概述183.1.1 刮板输送机的组成结构183.1.2 刮板输送机的链型选择183.2 与采煤机配合的刮板机选型183.2.1 刮板输送机的运输能力计算183.2.2 初选前部刮板输送机183.2.3 前部刮板输送机输送能力验算183.2.4 前部刮板输送机运行阻力计算203.2.5 前部刮板输送机电动机功率213.2.6 前部刮板输送机刮板链强度验算233.2.7 前部刮板输送机弯曲段长度计算243.3 放顶煤刮板输送机的选择263.3.1 综放工作面放顶煤循环时间的确定263.3.2 综放工作面放煤能力的确定273.3.3 刮板输送机运输能力计算283.3.4 初选后部刮板输送机283.3.5 后部刮板输送机输送能力验算283.3.6 后部刮板输送机运行阻力计算293.3.7 后部刮板输送机电动机功率303.3.8 后部刮板输送机刮板链强度验算313.4 小结324 液压支架334.1 液压支架架型的确定334.1.1 放顶煤支架种类的选择334.1.2 顶板类型及其分类334.2 液压支架参数的确定354.2.1 支架高度确定354.2.2 支架的伸缩比确定364.2.3 顶梁长度的确定364.2.4 顶梁宽度的确定374.2.5 底板的长度确定374.2.6 底座的宽度374.2.7 支架中心距384.2.8 支架移架步距384.2.9 支护强度和工作阻力384.2.10 初撑力确定394.2.11 移架阻力及推溜力394.3 初选液压支架型号404.4 性能验算404.4.1 底板比压校核404.4.2 工作阻力（支架强度）初撑力验算404.4.3 顶板覆盖率404.4.4 支架布置台数414.5 端头支架414.6 小结425 顺槽转载机选型435.1 桥式转载机概述435.2 转载机选型计算435.2.1 转载机运输能力计算435.2.2 选择转载机435.3 破碎机选型445.3.1 机械破碎的基本形式445.3.2 破碎机的参数445.4 小结456 胶带输送机的选型466.1 胶带输送机概述466.2 选择胶带输送机466.2.1 胶带输送机的运输能力校验466.2.2 胶带输送机圆周力计算476.2.3 胶带输送机垂度的校核及各点张力的计算496.2.4 输送机胶带安全系数校核516.2.5 输送机功率计算516.3 小结517 乳化液泵站的选型537.1 乳化液泵站的组成537.2 乳化液泵站的计算537.2.1 乳化液泵站压力的确定537.2.2 乳化液泵站流量的确定547.2.3 选择乳化液泵567.2.4 乳化液泵的电机功率567.3 乳化液箱容积的验算577.4 乳化液587.5 小结588 综放工作面通风系统及合理配风量确定598.1 综放工作面通风系统确定598.2 综放工作面合理通风参数及其配风量598.3 小结609 综采工作面三机配套619.1 工作面三机生产能力配套619.2 工作面三机性能配套629.3 小结6210 井下供电设备选型6310.1 综放工作面设备选用6310.2 综放工作面供电系统负荷计算6310.2.1 电压等级6310.2.2 工作面移动变电站及配电点位置的确定6310.2.3 负荷统计6410.3 移动变电站容量选型及计算6610.4 移动变电站高压配电装置选择6810.5 高压电缆选择及校验6910.6 低压电缆选择及校验7610.6.1 按长时最大负荷电流与机械强度初选低压电缆截面7610.6.2 按允许电压损失校验或复选电缆截面7810.7 短路电流的计算8510.7.1 电源系统的电抗计算8510.7.2 高压电缆的阻抗计算8510.7.3 移动变电站的阻抗计算8710.7.4 低压电缆的阻抗8810.7.5 三相短路电流计算8910.8 低压电缆热稳定校核9010.9 电磁起动器和低压保护箱选择9010.10 小结9211.结论93致谢94参考文献95附录A96附录B100前言 我国厚及特厚煤碳储量与产量均占煤炭总储量40%以上。而我国长久以来均采用长壁分层开采法进行厚及特厚煤层的开采。然而长壁分层开采法存在很多弊端，例如巷道的掘进率高，生产成本大，工作面采出率低。而且工作面的粉尘量大。因此不利于开采厚煤层。上湾煤矿的煤层厚度大，若采用普通综采开发将会造成极大的资源浪费产生一系列问题。为了解决普通综采无法解决的问题，就引进了一种新的开采方式即是本次毕业设计所使用的开采方法。通过运用综放开采不仅可以解决以上问题，而且不论煤层厚度如何改变，都可以实现一次采全高的目标。本次毕业设计研究的主要内容为综放工作面的机电设备选型，通过对采煤机，放顶煤液压支架，前部刮板输送机，后部刮板输送机，放顶煤液压支架，转载机，破碎机，胶带输送机，乳化液泵站等机械设备以及移动变电站，高压电缆及低压电缆以及磁力启动器等设备的选型，掌握各种机械设备和电气设备的选型方法，了解各种机械和电气设备特点。将整个综放过程捋顺清楚。通过对各种机电设备的选型。使上湾煤矿满足综放开采的生产要求，同时进一步了解和掌握综放开采的工艺过程。1 矿区概述及井田地质特征1.1 上湾井田煤矿综述上湾煤矿是神华神东煤炭集团重要的生产矿井。上湾煤矿总面积达到61.8平方公里，煤炭储量12.3亿吨，可采储量8.3亿吨。煤质具有灰分含量低、硫元素含量低、磷元素含量低和发热量可观的特点。属于高挥发分长焰煤和不粘结煤，是优质动力、煤制油、化工和冶金用煤。 上湾煤矿在21世纪初建成投产，生产年限可达65年，员工近600人。投产8年后生产煤炭1300多万吨，矿井原煤生产效率158吨/工，回采工作面原煤生产效率859吨/工，创造了井工矿单井单面原煤生产效率最好水平。上湾井田1-2煤共划分为四个盘区，其中一盘区自2003年11月开始回采至今，仍有12106工作面在回采；二盘区自2006年5月开始回采至今；三盘区自2012年九月开始回采至今；四盘区属于新开盘区。1.2 上湾某盘区开采条件1.2.1 上湾某盘区的煤层条件统计分析了某盘区所有钻孔的煤层厚度见表1-1。表1-1某盘区所有钻孔的煤层厚度表Tab.1-1 Table of the panel of all drilling coal thickness钻孔号厚度/m埋深/m钻孔号厚度/m埋深/mR465.35262.64b1129.44212.25R487.05261.59b2799.39229.36R409279.2R139.16167.14R379.67276.25b2899.03156.36浅R79.86272.24R129.29194.24R419.7243.95R99.25168.54浅R19.68232R79.14127.6浅R37.912121689.2183.85RF359.22199.07R88.89180.54浅R59.76208.39b2129.2588.41H88.41201.22b1218.55161.92R109.21189.35b2837.95232.32b1209.62193.85b1138.03236.62R149.35262.97-平均厚度/m8.9平均埋深/m208.7由统计可见，某盘区1-2煤层厚度5.35m9.86m，平均8.9m，1-2煤层埋深平均208.7m。1.2.2 上湾某盘区的顶底板条件工作面区域内有4个钻孔。统计这4个钻孔的顶板情况，见表1-2。表1-2 工作面顶板情况统计表Tab.1-2 Table of the roof of statistical钻孔号顶板分类岩石名称厚度b212伪顶无无直接顶细砂岩7.49基本顶中粒砂岩15.11直接底泥岩1.64基本底粉砂岩1.77b121伪顶泥岩0.66直接顶粉砂岩13.62基本顶粗粒砂岩9.46直接底砂质粘土岩1.36基本底粗粒砂岩32.9b283伪顶泥岩2.52直接顶粗粒砂岩12.74基本顶细粒砂岩3.73直接底泥岩1基本底煤1.8b113伪顶泥岩0.84直接顶细粒砂岩1.66基本顶粉砂岩4.66直接底粉砂岩3.94基本底煤1.51.2.3 上湾某盘区工作面综述上湾煤矿1-2煤层某盘区工作面设计长度300m，推进长度5000m。煤层厚度5.35m9.86m，平均8.9m，煤层埋深208.7m。煤层硬度34属于硬煤层。直接顶以中粒砂岩，粉砂岩，粗粒砂岩组成，f=69，直接顶厚度在10m以上，平均厚度为13.8m。伪顶为泥岩，硬度f=24，厚度0.53m。底板主要是砂岩，局部区域存在较薄的泥岩层。 1.3 综放工作面主要设备选型原则1.3.1 放顶煤液压支架的选型原则 放顶煤支架的选型满足使用更加先进的技术，尽可能减少经济成本，生产运行时安全可靠这三条基本原则。使用更加先进的技术，即所选用的放顶煤液压支架可以适应所要开采煤层的煤层厚度，能产生符合生产要求的的支护强度；以及符合放顶煤生产需求，实现机械化放顶煤的工艺要求；提高顶煤回收率，满足工作面高产高效需要，降低含矸率。尽可能减少经济成本，即支架在满足生产要求前提下，支架形式尽可能简易、轻量、低成本、低投入。生产运行时安全可靠，即放顶煤液压支架在使用过程中必须保证工人的生命安全和生产安全。1.3.2 采煤机的选型原则采煤机选型应满足采煤机割煤高度要符合要求和割煤能力符合生产要求，采煤机生产能力不得小于采煤工作面理论生产能力。要对采煤层地质条件进行实地考察。采煤机能达到实际生产开采目标，工作平稳安全。割端部底煤，前部刮板输送机的端部能够处理，能够实现自动化开切眼。有满足生产的牵引速度，可以和前部刮板输送机进行牵引机构的配套。采煤机的截割部装备有随时可以进入工作状态的喷雾灭尘装置。能够单向割煤也能够实现双向割煤，割煤的效果好。当采下煤的块度大小超过标准时，可以考虑使用破煤装置。操纵系统完备合理，将手动控制、自动控制合理使用以便于控制采煤机正常生产，配置满足生产要求的采煤机保护机构。整机性能优良，能够安全高效的工作，有健全的保护机制，以达到采煤机长期使用和减少维修工作的目的。1.3.3 工作面前后部输送机的选型原则前、后输送机的选型首先满足综放工作面采煤，放煤工作面的生产要求；可靠性高，寿命长，满足过煤能力400万t以上要求；输送机机头尽可能采用端卸式垂直布置，以满足取消过渡支架与端头液压支架配套要求；后部输送机有条件的可采用可伸缩机尾，并采用双速电机或软启动；为使前、后输送机的互换性强和简化设备管理，前、后输送机尽量选用同一型号的刮板输送机。对于双输送机放顶煤工作面，前部输送机的大小不但要满足生产能力的需要，而且其槽帮强度能承受液压支架的拉架力，后部输送机的输送能力能够输送放顶煤液压支架每小时放煤量。因此，刮板输送机的选型可以是各种各样的，并没有什么特殊的要求。为了减少输送机在工作面的端头支护面积，两部输送机的机头最好采用垂直布置方式，这样可以把机头放在顺槽里，增加工作面的支架数，使端头支护更加简易。1.3.4 顺槽运输设备选型原则顺槽运输设备由桥式转载机、破碎机、可伸缩式带式输送机组成。选择这些设备为了保证工作面采煤生产率和放煤生产率的运输能力。达到采、放平行工作，实现高产高效生产目标。转载机的输送能力不得小于采煤机采煤能力与放顶煤液压支架的放煤能力之和。破碎机的破碎能力要能够破碎输送过