石屏一矿21301综采设备选型设计.doc

川南煤业石屏一矿综采设备选型设计会审表单 位签 字日 期设 计审 核机运副总生产副总副总经理总工程师总 经 理目 录设计原始数据.21.液压支架的选型.22.滚筒采煤机的选型.2 2.1采煤机性能参数的计算与决定2 2.2初选采煤机及配套设备.4 2.3初选采煤机主要参数的校核.63.工作面刮板输送机选型设计.8 3.1给定条件8 3.2选择原则8 3.3选型结论.9 3.4刮板输送机的验算94.结论145.三机主要特征.14 5.1液压支架主要特征.15 5.2MG400/920-3.3D电牵引双滚筒割煤机主要特征.16 5.3SGZ830/500刮板输送机主要特征.17 5.4SZZ830/200转载机主要特征.186.确定工作面移变的容量和台数197.主斜坡主及风巷绞车提升下放能力核定228.综采工作面主要大型设备表24设计原始数据及条件设计原始数据及条件煤层厚度（m）截割阻抗(Nm)煤层倾角（）顶板条件工作面长度（m）设计产量（kta）生产安排HmaxHmin老顶直接顶3.9根据所选支架情况自定18013311901000一年工作日按300天计算,实行四班工作制,三班采煤一班准备,每天生产18小时1.液压支架的选型1.1架型的选择选用天地科技股份有限公司开采设计事业部为石屏设计的型号为ZY5000/18/41二柱掩护式液压支架。1.2液压支架结构参数的确定根据选择原则：在最大采高时，液压支架应能“顶得住”，最小采高时，支架能“过得去”支架最大结构高度Hmax和最小结构高度Hmin，具体由下面经验公式计算：Hmax hmaxa 3.9 0.2 4.1（m）Hmin hminS2bC2.1 0.15 0.1 0.05 1.8（m）式中：hmax煤层最大厚度hmin煤层最小厚度；ma考虑伪顶，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撑力所需要的支撑高度的补偿量；中厚煤层可取200mmS2顶板最大下沉量；选取150mmb支架卸载前移时，立柱伸缩量；选取100mmC支架顶梁上存留的浮煤和碎矸石厚度；选取50mm。1.3支架支护强度的确定支架支护强度q：支架单位支护面积上的支撑力。它是衡量液压支架性能的一个重要参数，可由下列方法确定： 84.224806kN/m20.806Mpa Q支护强度，Mpa；M采高，m；顶板岩层容重，kg/m3。1.4选择液压支架型号ZY5000/18/41型二柱掩护式液压支架，其主要技术参数见附表。2.滚筒采煤机选择2.1采煤机性能参数的计算与决定2.1.1 滚筒直径的选择因为是综采，按双滚筒采煤机来选择滚筒直径。滚筒直径D应大于最大采高hmax的一半，一般可按D（0.550.6）hmax，采高大时取小值，采高小时取大值。故D0.554.12.255m选取直径2.3m滚筒。2.1.2 截深的选择中厚煤层截深可取0.60.8米，若顶板稳定，截割阻抗小可适当加大。国内生产采煤机，为了制造方便，大部分截深在0.6米左右，故选取截深为0.60米。2.1.3 滚筒转速及截割速度一般认为滚筒转速n在3050转/分较为适宜；转速及滚筒直径经确定后截齿截割速度也就定了，一般控制在4米/秒左右较好。2.1.4 采煤机最小设计生产率当采煤工作面生产能力已定，其每小时的平均产量就是所需采煤机的最小实际生产率，考虑到有效开动率，则采煤机按工作面生产能力要求的最小设计生产率Qmin为Qmin708.33 (t/h)式中: W采煤工作面的日平均产量；t/dW 3400 (t/d)0.2采煤机有效开动率；我国一般选取0.22.1.5 采煤机截割时的牵引速度及生产率选择采煤机截割时的牵引速度，要根据下面几方面因素，综合考虑。根据采煤机最小设计生产率Qmin决定的牵引速度V1V1 2.86（m/min）式中：Qmin 采煤机最小设计生产率；t/hH 采煤机平均采高；取4.1mB 采煤机截深；0.63mR 煤的容重；1.6t/m3按截齿最大切屑厚度决定的牵引速度V2一般要求截齿的最大切屑厚度应小于截齿伸出齿座长度的70%；则采煤机的牵引速度V2为V25.4(m/min)式中:m 滚筒每条截线上的截齿数；滚筒上螺旋叶片的头数选4头；滚筒每条截线上的截齿数选4个；n 滚筒转速；选取30转/分；hmax截齿在齿座上伸出长度70%（mm）国产径向截齿。大约为4455mm，切向截齿大约为4152mm。选切向截齿为45mm；按液压支架推移速度决定牵引速度V3一般讲支架的推移速度应大于采煤机的牵引速度较好，这样可保证采煤机安全生产。截割时牵引速度V，应根据上述三方面情况综合分析后确定，其最大值应等于或大于V1，但应小于V2，并与V3相协调，使采煤机既能满足生产能力的要求，又可避免齿座或叶片参与截割，并能保证采煤机安全生产，故取V4 m/min决定后，采煤机的生产率Q为Q60HBVr604.10.6341.6991.872（t/h）2.1.6 采煤机所需电机功率采用比能耗法估算电动机功率,是根据采煤机生产率和比能耗(截割单位体积煤所消耗的功率)实验资料来确定,如果适当,计算值就比较合理。计算比能耗值Hx0.4 式中：AX被截割煤层的截割阻抗国内还缺乏这方面资料，软煤及中硬以下截割阻力系数为A180N/mm，初始按最大值可选取180N/mm。HB基准煤的比能耗0.40。选双滚筒采煤机，以 Hx表示前滚筒截割比能耗，后滚筒截割比能耗Hh为HhK3Hx 0.80.40.32式中：K3后滚筒工作条件系数，选取0.8双滚筒采煤机所需电动机功率为N480.27 (KW)式中: K1功率利用系数;两台电机分别驱动取0.8K2功率水平系数；选取0.95考虑一定的过载能力,选取采煤机电机功率为800950KW。2.1.7 牵引力初选采煤机牵引力初选400600kN。 2.2初选采煤机及其配套设备根据采高、滚筒直径、截深、生产率、电机功率及牵引速度等初选采煤机。然后和初选的支护设备一起，查阅煤炭科学院等编制的采煤机械化成套设备参考资料及各厂家采煤机样本选择采煤机参数见下表。表2-2-1 采煤机技术特征表(1)型 号生产能力t/h采高 m倾角 度硬度f滚筒直径m牵引速度m/min截深m筒速r/minMG400/920-3.3D10002.04.2045241.6、1.8、2、2.248.7；14.50.6332.4；37.1；42.25表2-2-2 采煤机技术特征表(2)牵引力牵引结构电 动 机灭尘方式质量生产厂型 号功率KW电压V600kN交流变频调速YBCS2-4004003300内外喷雾46天地科技股份公司太原煤机厂CGK1020-4F 18.5380BQYS2-50502.3初选采煤机主要技术参数的校核2.3.1 最大采高hmax的校核hmax A- Lsinamax 1.426 - 2.3sin520 4.13 (m)式中：A 采煤机高度（机身上平面至底板之距离）；1.426mH 采煤机截割部减速箱高度，一般等于电机高度；0.45m(不明确)L 摇臂长度（摇臂摆动中心到滚筒中心距离）；2.3m(不明确)amax摇臂向上最大角度；38D 滚筒直径；2.24m2.3.2 最小采高的校核采煤工作面最小采高hmin应大于采煤机高度A支架或铰接顶梁高度h1，过机高度h2（顶梁与采煤机机身上平面之间距离）三项尺寸之和，即采煤机与支护设备应能通过煤层变薄带，滚筒不截割岩石。hminAh1h2hmin1.4260.10.25=1.776(m)2.0 (m)式中：h2过机高度不应小于0.10.25m，机身短，浮煤清扫干净取小值。2.3.3 卧底量校核最大卧底量Kmax为Kmax A- -Lsinmax- 1.445-2.3sin22.50- -0.660 (m)式中：max 摇臂向下最大角度；22.50采煤机卧底量一般为90300mm，以适应底板起伏不平和能截割运输机机头处三角煤带。2.3.4 采煤机最大截割速度的校核可把工作机运输机的运输能力看成是采煤机的最大生产率，此时采煤机截割时的最大牵引速度V为V 4.23 (m/min)式中：Q 运输机的运输能力；1000t/h H 平均采高；4.1m B 采煤机截深；0.6m R 煤的实体容重；1.6t/m32.3.5 牵引阻力的估算采煤机移动时必须克服的牵引阻力T为T K1GfD(cosa-K22K3)Gsina 0.6460.182(cos150-0.120.05)45sin150 46.94(吨力)600kN式中：f摩擦系数取决于采煤机导向机构表面状况和湿度及采煤机运动速度等。平均可取0.18 K1经验系数；估算时可取0.6 K2估算系数；初步估算时可取0.1 K3侧面导向反力对牵引阻力影响系数,主要取决于牵引链或无链牵引轨道的位置及煤层倾角大小。取0.05根据以上计算结果与MG400/920-3.3D滚筒式采煤机的技术参数基本相符，故选用该采煤机能满足要求。3.工作面刮板输送机的选型设计3.1给定条件：采机部分所给的工作面生产能力Qc944.64t/h、工作面长度L190m、煤层倾角200、煤的散积容重1.2t/m3等参数进行工作面刮板输送机选型。3.2选择原则：3.2.1 刮板运输机的运输能力刮板运输机的运输能力必须大于或等于采煤机的运输能力；3.2.2 刮板运输机的结构型式刮板运输机的结构型式及附件必须能密切与采煤机结构相配套；3.2.3 刮板运输机与支架配套：刮板运输机的型号及溜槽结构要与液压支架的架型相匹配；刮板运输机的溜槽长度与液压支架的宽度相匹配；刮板运输机的溜槽与液压支架的推溜千顶连接装置的间距和配合结构要匹配；3.3选型结论根据以上原则，以煤炭科学院等编制的采煤机械化成套设备参考资料一览表，选择成套设备，并通过配套设备表选择输送机型号为SGZ-830/500刮板输送机。其主要技术参数见表3-3-1表3-3-1 SGZ-830/500型刮板输送机主要规格与技术性能出厂长度(m)设计长度(m)输送量(t/h)刮板链速(m/s)减速器速 比电动机型0227.218DSB-250电机功率(KW)电机电压(v)电机转速(r/min)液力联轴器型号联轴器功率(KW)中部槽长宽高(mm)2250330014751500780300刮板链型 式规链格(mm)链环破断拉力(KN)刮板间距(mm)每米重量(kg)双中链230108-C8509723.4刮板输送机的验算3.4.1 验算运输能力Q 3.6F（V - ） 3.60.38012000.8(1.02-) 1251.94 (t/h)式中：装满系数，初按5100取0.8V刮板链速度；m/sVC采煤机的牵引速度；m/min煤的散碎密度；kg/m3；F运行物料的断面积，m3；F0.150.830.545(0.9370.545-0.270.27tg300 )0.380(m3) 因刮板输送机的运输能力1251.94t/h大于采煤机的生产能力944.64t/h，故能满足要求。3.4.2 运行阻力的计算重段直线段的总阻力Wzh (qqll)Lgcos-(qql)Lgsin(257.250.748.250.3)1909.81cos150-(257.2548.25) 1909.81sin150202888.59（N）式中：q中部槽单位长度货载质量，kg/m；q257.25 (kg/m)物料在溜槽中的运行阻力系数，查表取0.7ql刮板链单位长度质量，kg/m；ql 48.25 kg/ml刮板链在溜槽中的运行阻力系数，取l 0.3L刮板输送机的铺设长度，190m；刮板输送机的铺设倾角。暂按15考虑。空段直线段的总阻力Wk qlLg(lcossin)48.251909.81(0.3cos150sin150)49337.04（N）弯曲段运行阻力 段弯曲段的附加阻力Wzhw 0.1Wzh0.1202888.5920288.86（N）空段弯曲段的附加阻力Wkw 0.1Wk0.149337.044933.70（N）3.4.3 刮板链张力的计算判断最小的张力点的位置0.6Wzh-0.4Wk0.6202888.59-0.449337.04101998.33 (N)0故1点的张力最小。用逐点计算法求各点张力,因最小张力点在1点,取SminS10 NS10 NS4S1WzhWzhw0202888.5920288.86223177.45（N）S5S4-0.6(WzhWk)223177.45-0.6(202888.5949337.04)71842.07（N）S8 S5WkWkw71842.0749337.044933.70126112.81（N）最大张力点在4处，故Smax S4223177.453.4.4 牵引力及电机功率的计算Nd 0.5771 0.5771430.35(kw)式中Nd等效功率，kw；Nmax刮板输送机满负荷时，所需电机最大功率，kw；Nmax 389.12(kw)P1.21(Wzh Wk)1.21(202888.5949337.04)305193.44（N）Nmin刮板输送机空载时，电机最小功率，kw；Nmin 73.10(kw)考虑双电机时过负荷、不平衡和电机功率因数等因数,实际应配电机的功率为N1.15Nd1.15430.35494.90(kw)实际配用电动机功率为500kw(2250kw),大于计算值符合要求。3.4.5 刮板链的预紧力和紧链计算预紧力刮板链的预紧力为To 0.25（Sy SlSySl）0.25(223177.4571842.07126112.810)105283.08（N）式中：Sy、 Sl分别为刮板链在从动链轮相遇点和分离点的张力,N；Sy、Sl分别为刮板链在主动链轮相遇点和分离点的张力,N；紧链力在紧链操作时，给刮板链施加的紧链力为TToLqlgl0.5EAlje/L 105283.0819048.259.810.30.52107 10.620.55/190163005.13（N）式中：E刮板链的弹性模量，N/cm2，取E2107 N/cm2A刮板链的横断面积，cm2 ；A10.62 cm2lje多拉伸段的长度，m；取lje 0.55 m3.4.6 验算刮板输送机的安全系数n6.65式中：n刮板链的安全系数；Sd一条链的破断拉力，N；Sd850000N；Smax刮板链的最大静张力，N，双链负荷不均匀系数，中双链取0.95因n3.5故能满足要求。4.结论通过计算，初步选取ZY5000/18/41 型二柱掩护式液压支架，MG400/920-3.3D滚筒式采煤机，SGZ-830/500刮板输送机，SZZ-830/200转载机， MRB-200/31.5C乳化液泵，XRXTA乳化液泵箱， XPB-320/6.3噴雾泵站等配套。5.三机主要技术特征5.1液压支架的主要技术特征序号 项 目参 数 单位1支架型式掩护式液压支架高度18004100mm中心距1500mm宽度14301600mm初撑力37283893kNP=31.5MPa工作阻力48055018kNP=40.6MPa支护强度0.8760.905（f=0.2）MPa底板比压0.92.48MPa平拉 ,f=0.2采高25004300mm适应煤层倾角25 带防倒防滑泵站压力31.5MPa运输尺寸635015002100mm长宽高操纵方式本架支架重量18.1t2立柱型式双伸缩2个缸径280/200mm柱径260/185mm行程2356mm初撑力1938kNP=31.5MPa工作阻力2500kNP=40.6MPa3推移千斤顶型式普通 1个缸径160mm杆径105mm行程700mm推溜力360kNP=31.5MPa拉架力633kNP=31.5MPa4平衡千斤顶型式普 通 2个缸径/杆径160/105mm行程385mm初撑力（推力/收力）632/360kNP=31.5MPa工作阻力（推力/收力）815/464kNP=40.6MPa5护帮千斤顶型式普通1个缸径/杆径100/70mm行程435mm推力247kNP=31.5MPa工作阻力320kNP=40.74MPa6侧推千斤顶型式普通4个缸径/杆径80/45mm行程170mm推力158kNP=31.5MPa收力108kNP=31.5MPa7抬底千斤顶型式普通1个缸径/杆径125/90mm行程240mm推力385kNP=31.5MPa收力164kNP=31.5MPa8调架千斤顶型式普通1个缸径/活塞杆100/70mm行 程475mm推 力247kN收 力126kN9底调千斤顶型式内进液1个缸径/杆径110/85mm行程255mm推力179kNP=31.5MPa收力121kNP=31.5MPa10伸缩千斤顶型式普通2个缸径/活塞杆100/70mm行 程475mm推 力247kN收 力126kN5.2MG400/920-3.3D电牵引双滚筒采煤机的主要技术特征表52 MG400/920-3.3D电牵引双滚筒采煤机主要技术特征表(上海天地)序号名称参数单位1适应煤层采高范围2.04.2m煤层倾角45度煤质硬度硬或中硬2总体机身厚度575mm机面高度1426mm摇臂摆动中心距7338mm行走轮中心距5833mm3滚筒直径1600、1800、2000、2240mm卧底量290、390、490、610mm截深630/800mm4截割部摇臂结构形式整体弯摇臂冷却摇臂水套冷却mm摇臂摆角上摆角38；下摆角22.5度截割功率2400kw截割速度5牵引行走部牵引形式交流变频调速牵引功率250kw牵引速度8.7；14.5m/min牵引力600、400KN调高泵CBK1020-B4F调高系统工作压力20Mpa6冷却喷雾电机、泵箱、摇臂水冷喷雾方式内、外喷雾供水压力6.3Mpa供水流量320L/min7截割电机YBCS2-400功率/转速2*400/1472KW/r.p.m电压/电流3300/V/A8牵引电机功率/转速2*50/1475KW/r.p.m电压380V9整机重量46t5.3 SGZ-830/500刮板运输机的主要技术特征表53 SGZ-830/500刮板运输机主要技术特征表序号内 容参 数备 注1型号SGZ-830/5002长度150m3装机功率2250kW4供电电压3300V5链速1.02m/s6刮板链规格30108C mm7刮板链型式中双链8刮板链破断负荷850kN9中部槽规格1500780300mm10中部槽型式铸焊封底式11采煤机牵引方式齿轮销轨式12整机总重量200t5.4 SZZ-830/200转载机的主要技术特征表54 SZZ-830/200转载机主要技术特征表序号内 容参 数备 注1型号SZZ-830/2002长度50m3装机功率2100kW4供电电压3300V5链速1.02m/s6刮板链规格30108C mm7刮板链型式中双链8刮板链破断负荷850kN9中部槽规格1500780mm10中部槽型式铸焊封底式11整机总重量75t6.确定工作面移变容量、台数方案本工作面采用MG400/920-3.3D型采煤机组为综采采煤，SGZ830/500为工作面输送机,SZZ830/200为顺槽转载机,电压统一为3300V,为保证供电质量和安全，根据采区巷道布置，按需用系数法计算变压器容量和台数。1、采区移动变电站（3300V）容量及台数的确定SB1 Pe Kx Kc / cospj 16200.741/0.71712.57（KVA）式中：Pe移变供电设备额定功率之和 Pe9205002001620（KW）Kx 需用系数，Kx0.40.6918.516200.74cospj 加权平均功率因率，按综采工作面，取0.7Kc采区重合系数，取1根据计算结果和考虑采煤机启动时的电压损失,经查变压器标准规格选择KBSGZY-2000/10/3.45/1.2型移动变电站1台。2、采区移动变电站（1140V）容量及台数的确定SB2 Pe Kx Kc / cospj 6950.7920.95/0.85615.19（KVA） 式中：Pe变压器供电设备额定功率之和 Pe 200+55+440=695（KW）Kx 需用系数，Kx0.2860.7144406200.792cospj 加权平均功率因率，按综采工作面，取0.85Kc采区重合系数，取0.95因此处预先考虑以后机巷皮带不低于1200米，坡度15度，故预留了440KVA作为皮带用电源；乳化泵为BRW-200/31.5,200KW ,喷雾泵为PB-320/6.3 ,55KW;所以根据以上计算结果选择选用了KBSGZY-800/10/1.2型移动变电站1台。7. 主斜坡主及风巷绞车提升下放能力核定:1).主斜坡JKB-2X1.5绞车斜坡提升下放能力核定支架重量：17500kg； 平板车重量：1500kg； 斜坡长度：400m；最大坡度：28； 绞车型号：JKB-2X1.5； 提升能力：60kN；钢绳直径：26mm； 钢绳破断力：397kN； 长度：400m钢绳质量：2.62kg/m400=1048kg； 平板车摩擦系数0.015；钢丝绳摩擦系数0.2。(1). 钢绳能力核定:安全系数：钢丝绳破断力397kN提升时牵引力49.243kN=8.066.5，满足煤矿安全规程要求。(2).绞车牵引能力核定：Fmax= (m1+mz)g(sina+f1cosa)+mpLTg(sina+f2cosa) =(1500+17500)10（sin28+0.015cos28）+2.6210400（sin28+0.2cos28）=9848660000N,故绞车直接提升不能满足要求.如采用双绳动滑轮提升,即Fmax2=984862=49243N60000N，所以采用双绳动滑轮提升才能够满足要求。2).风巷JSDB-25双速绞车斜坡提升下放能力核定：支架重量：17500kg；平板车重量：1500kg；斜坡长度：400m；最大坡度：20； 绞车型号：JSDB-25； 提升能力：400kN；钢绳直径：26mm； 钢绳破断力：397kN；长度：400m；钢