上湾矿综放工作面机电设备选型设计

上湾矿综放工作面机电设备选型设计MECHANICALANDELECTRICALEQUIPMENTTYPESELECTIONDESIGNOFFULLMECHANIZEDINCAVINGMININGFACEFORSHANGWANCOALMINE毕业设计（论文）共112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ABSTRACTTHISGRADUATIONDESIGNISTHEBAYMINEMECHANICALANDELECTRICALEQUIPMENTTYPESELECTIONDESIGNOFFULLMECHANIZEDCAVINGMININGFACETHROUGHINVESTIGATIONANDSTUDYOFINNERMONGOLIABAYONTHECOALMINE,ITISCONCLUDEDTHATTHECOALSEAMTHICKNESS,ONETIMEMININGOVERALLHEIGHTISRELATIVELYDIFFICULT,IFTHEORDINARYENSEMBLEANDMECHANIZEDMININGDEVELOPMENTWILLPRODUCEFACEEXTRACTIONRATEISLOW,THEGANGUECONTENTBIGPROBLEMSINORDERTOSOLVETHEMINEPRODUCTIONREQUIREMENTSSURE,INTHEFORMOFCOMPREHENSIVEMECHANIZEDCAVINGMININGTHERESEARCHMETHODSOFTHISDESIGNISFIRSTDETERMINEDBYCOALPRODUCTIONCAPACITYOFDAILYOUTPUTBYMININGPUTTHANDETERMINETHEPRODUCTIONCAPACITYOFCOALWINNINGMACHINE,ANDTHENCHOOSETOFORMACOMPLETESETOFRELATEDEQUIPMENTBYCOLLATINGMACHINERYBASISFORCHOOSINGRELATEDELECTRICALEQUIPMENTTHROUGHTHESELECTIONOFTHESEDEVICESINORDERANDARRANGETOMEETTHEREQUIREMENTSOFTHECOMPREHENSIVEMECHANIZEDMININGBYSELECTINGAVARIETYOFMECHANICALEQUIPMENTANDELECTRICALEQUIPMENTTOMEETTHENEEDSTOADAPTTOTHEBAYONTHECOALMINEPRODUCTIONENSURETHESTABILITYOFCOALSEAMMININGANDKNOWALLKINDSOFMECHANICALEQUIPMENTANDELECTRICALEQUIPMENTSELECTIONMETHOD,UNDERSTANDTHEPERFORMANCECHARACTERISTICSOFTHEEQUIPMENTKEYWORDSFULLYMECHANIZEDCAVING；MACHINERYANDEQUIPMENTTYPESELECTION；ELECTRICALEQUIPMENTSELECTION；THECAVINGHYDRAULICSUPPORT目录前言11矿区概述及井田地质特征211上湾井田煤矿综述212上湾某盘区开采条件2121上湾某盘区的煤层条件2122上湾某盘区的顶底板条件3123上湾某盘区工作面综述313综放工作面主要设备选型原则4131放顶煤液压支架的选型原则4132采煤机的选型原则4133工作面前后部输送机的选型原则4134顺槽运输设备选型原则5135其他设备选型原则514小结52采煤机的选型621对采煤机的基本要求6211影响采煤机选型的工作面地质因素6212采放比及工作面参数确定6213采煤机进刀方式的选择722采煤机性能参数的选择和确定7221采煤机滚筒直径的选择7222截深的选择8223滚筒转速及截割速度8224采煤机最小设计生产率8225采煤机在截割时的牵引速度及生产率10226采煤机所需装机功率11227初选采煤机牵引力1223初选采煤机12231采煤机喷雾供水装置1324初选采煤机主要技术参数的校核15241采煤机最大采高的校核15242最小采高的校核15243卧底量校核15244采煤机最大牵引速度校核16245采煤机牵引力的估算1725小结173刮板输送机选型1931刮板输送机概述19311刮板输送机的组成结构19312刮板输送机的工作原理19313刮板输送机的链型选择1932与采煤机配合的刮板机选型19321刮板输送机的运输能力计算19322初选前部刮板输送机20323前部刮板输送机输送能力验算20324前部刮板输送机运行阻力计算21325前部刮板输送机电动机功率23326前部刮板输送机刮板链强度验算24327前部刮板输送机弯曲段长度计算2633放顶煤刮板输送机的选择28331综放工作面放顶煤循环时间的确定28332综放工作面放煤能力的确定29333刮板输送机运输能力计算29334初选后部刮板输送机30335后部刮板输送机输送能力验算30336后部刮板输送机运行阻力计算30337后部刮板输送机电动机功率31338后部刮板输送机刮板链强度验算3234小结344液压支架3541液压支架架型的确定35411放顶煤支架种类的选择35412顶板类型及其分类3542液压支架参数的确定37421支架高度确定37422支架的伸缩比确定38423顶梁长度的确定38424顶梁宽度的确定39425底板的长度确定40426底座的宽度40427支架中心距40428支架移架步距40429支架强度和工作阻力404210初撑力确定424211移架阻力及推溜力4243初选液压支架型号4244性能验算42441底板比压校核43442工作阻力（支架强度）初撑力验算43443顶板覆盖率43444支架布置台数4445端头支架4446小结455顺槽转载机选型4651桥式转载机概述46511转载机的工作原理4652转载机选型计算46521转载机运输能力计算46522选择转载机4653破碎机选型47531机械破碎的基本形式47532破碎机的参数4754小结486胶带输送机的选型4961胶带输送机概述4962选择胶带输送机49621胶带输送机的运输能力校验49622胶带输送机圆周力计算50623胶带输送机垂度的校核及各点张力的计算52624输送机胶带安全系数校核54625输送机功率计算5463小结557乳化液泵站的选型5671乳化液泵站的组成56711乳化液泵的特点56712乳化液箱的结构5672乳化液泵站的计算56721乳化液泵站压力的确定56722乳化液泵站流量的确定58723选择乳化液泵59724乳化液泵的电机功率6073乳化液箱容积的验算6074乳化液6275小结628综放工作面通风系统及合理配风量确定6381综放工作面通风系统确定6382综放工作面合理通风参数及其配风量6383小结649综采工作面三机配套6591工作面三机生产能力配套6592工作面三机性能配套6693小结6610井下供电设备选型67101综放工作面设备选用67102综放工作面供电系统负荷计算671021电压等级671022工作面移动变电站及配电点位置的确定681023负荷统计68103移动变电站容量选型及计算70104移动变电站高压配电装置选择72105高压电缆选择及校验73106低压电缆选择及校验801061按长时最大负荷电流与机械强度初选低压电缆截面801062按允许电压损失校验或复选电缆截面82107短路电流的计算891071电源系统的电抗计算891072高压电缆的阻抗计算891073移动变电站的阻抗计算911074低压电缆的阻抗911075三相短路电流计算92108低压电缆热稳定校核93109电磁起动器和低压保护箱选择941010过电流保护装置的整定951011小结9811结论99致谢100参考文献101附录A102附录B106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11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618平方公里，煤炭储量123亿吨，可采储量83亿吨。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12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。12上湾某盘区开采条件121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11。表11某盘区所有钻孔的煤层厚度表TAB11TABLEOFTHEPANELOFALLDRILLINGCOALTHICKNESS钻孔号厚度/M埋深/M钻孔号厚度/M埋深/MR4653526264B11294421225R4870526159B27993922936R4092792R1391616714R3796727625B28990315636浅R798627224R1292919424R419724395R992516854浅R1968232R79141276浅R37912121689218385RF3592219907R888918054浅R597620839B2129258841H884120122B12185516192R1092118935B28379523232B12096219385B11380323662R1493526297平均厚度/M89平均埋深/M2087由统计可见，某盘区12煤层厚度535M986M，平均89M，12煤层埋深平均2087M。122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12。表12工作面顶板情况统计表TAB12TABLEOFTHEROOFOFSTATISTICAL钻孔号顶板分类岩石名称厚度伪顶无无直接顶细砂岩749基本顶中粒砂岩1511直接底泥岩164B212基本底粉砂岩177伪顶泥岩066直接顶粉砂岩1362基本顶粗粒砂岩946直接底砂质粘土岩136B121基本底粗粒砂岩329伪顶泥岩252直接顶粗粒砂岩1274基本顶细粒砂岩373直接底泥岩1B283基本底煤18伪顶泥岩084直接顶细粒砂岩166基本顶粉砂岩466直接底粉砂岩394B113基本底煤15123上湾某盘区工作面综述上湾煤矿12煤层某盘区工作面设计长度300M，推进长度5000M。煤层厚度535M986M，平均89M，煤层埋深2087M。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，F69，直接顶厚度在10M以上，平均厚度为138M。伪顶为泥岩，硬度F24，厚度053M。底板主要是砂岩，局部区域存在较薄的泥岩层。13综放工作面主要设备选型原则131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。132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。133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。134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程中块度不符要求的煤、岩。可伸缩带式输送机的运输能力不应小于转载机的运输能力。135其他设备选型原则乳化液泵站的选型要结合液压支架来进行选型，乳化液泵站的公称压力和公称流量能够提供液压支架符合正常工作的初撑力要求，移动变电站通过工作面机械设备的功率，功率因数等参数的计算进行选型，移动变电所的输出电压及容量满足工作面机械设备正常工作与生产要求。14小结本章详细介绍了上湾某盘区的煤层，顶底板等具体特点，各种设备选型的原则，为接下来选型计算提供必要帮助。2采煤机的选型本章进行采煤机的选型，确定采放比及工作面参数的确定，进刀方式的选择等。21对采煤机的基本要求211影响采煤机选型的工作面地质因素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，节约能耗和安全生产十分重要。采煤机要符合煤层赋存条件，满足对生产能力的要求，以及与刮板输送机和液压支架的匹配要求。给出的设计条件中煤层平均厚度为89M，属于厚煤层，可选用双滚筒采煤机。根据煤的坚硬度系数F和截割阻抗A，将煤分为三类见表21。21煤的种类划分表TAB21TABLEOFTHETYPESOFCOALPARTITION各种采煤机最适合开采软煤，特别是脆性软煤；韧性中硬煤应选用中等功率的滚筒式采煤机；脆性总硬煤宜选用中等功率的滑行采煤机；硬煤必须选用大功率的滚筒式采煤机。滚筒式采煤机可以截割各种硬度的煤。设计条件中F34，属于硬煤，因此，滚筒采煤机宜选用大功率采煤机。上湾煤矿12煤层某盘区为缓倾斜特厚煤层（煤层倾角15）本次选用采煤机不需要设置防滑设备。212采放比及工作面参数确定对于一次采全厚放顶煤采煤法来说，采高确定以后放顶煤高度即为煤层厚度与采高之差。如此说来，一次放顶煤高度的界限有多少呢前些年大家认为厚的煤层采全高的厚度为520M，煤层厚度超过20M时采用分层放顶煤的方法开采。其实，法国布朗齐煤矿已经打破这一界限，一次采全高的高度已达33M。当然，放顶煤的高度与煤层硬度，节理发育状况，煤层结构，夹矸的层数及硬度等因素有直接的关系。综放工作面采放比煤种软媒中硬煤硬煤煤炭坚固性F15F1530F30截割阻抗A0时由于每一个主动链轮相遇点张力ZHW都大于分离点的张力，故1点和3点为最小张力点。对1点和3点进一步判定。根据图33计算张力。图33刮板输送机各点张力计算图FIG33SCRAPERCONVEYORTENSIONCALCULATIONATEVERYPOINT（3BAN012）式中N0电动机总台数；A，B两端电动机台数。BA,1120N有逐点计算法得（3KBWF03113）由式子（313）得N0963258916574289070KBWN所以。3FMIN（330MINF14）式中N链条数。求得230006000NMINF2）各点张力计算6000NIN3600062392746299274NZHWF4629927416982346NAN04128907169823461365749830639844NKF12最大张力点张力为6299274N4MAX3）刮板输送机强度验算MAXFNKP（315）式中K刮板链抗拉安全系数；N链条数，单链N1，双链N2；链条间负荷分配不均匀系数，双链085；一条刮板链的破断力，KN,3000KN；PFPF刮板链最大张力点张力，N。MAX求得2418462973085K根据计算可知刮板链强度足够该工作面选用SGZ1000/2000型刮板输送机，在铺设长度300M的情况下，输送能力，电动机功率和刮板输送机强度均满足要求。327前部刮板输送机弯曲段长度计算弯曲段的长度过长，增加了斜切进刀的时间，拉长了各工序所形成的采煤作业线的长度，加长了采煤机每割一刀煤的循环时间；弯曲段过短，推溜时可能会发生将刮板链顶断或顶托槽，溜槽间错槽等事故。当用千斤顶推移刮板输送机节槽时，会自然出现两段长度相等，方向相反的对称弯曲段。由于对称性，仅需计算弯曲段长度的1/2即可。设弯曲段长度的1/2包括N节溜槽，溜槽间最大水平转角，溜槽长度为，弯曲段W的1/2所占据的弯道为，则L2/S（3NBLBBLSSINSINSIN212116）式中弯曲段每节顺槽与输送机纵向线夹角；N弯曲段溜槽间水平夹角所对应的弦长，因很小，弦长和弧长近似相B等，即，A为溜槽的宽度，M；180B每节溜槽长度，M；LS刮板弯曲段长度，M。根据式（316）得（3SINSIN221NBLS17）21CSSIINL刮板输送机推移步距与采煤机的截深相等，设为，将其带出式315式中，BAS并整理得31821SIN1CS21SINIBLN式中B刮板输送机推移步距，M。由三角函数关系得21COS21COS21SIN21INNN319将式319）带入式（318得（321SIN21COSBLABN20）注N取整数，若出现小数，应上进为整数。弯曲段长度为溜槽节数N的两倍，则弯曲段长度为（3LW221）式中W刮板机弯曲段长度，M。上湾煤矿工作面刮板输送机参数如下表所示。表33刮板输送机参数表TAB33TABLEOFTHESCRAPERCONVEYERPARAMETERS参数名称溜槽水平转角/（）推移步距/M溜槽长度/M溜槽宽度/M数值1108151将表33中参数代入式（321），得刮板输送机的1/2包含的节槽数为218051SIN21COS1N738N取8，则刮板输送机弯曲度长度为W281524M上式得到的刮板输送机弯曲的长度24M是输送机必须要满足的最小长度。实际生产中，为了保证刮板输送机不发生刮板链顶断或顶脱槽，溜槽间错槽等事故，按10的富余量并满足节槽为整数考虑，取27M，相当于支架的18架长度。则采煤机斜切进刀段长度为2411246M。SL33放顶煤刮板输送机的选择为了实现综放工作面高产高效的技术要求，工作面的采煤机割煤和放顶煤工序也应当最大限度的平行作业，在选择综放工作面参数和设备能力时，应当使采煤机的平均循环割煤时间和放顶煤平均放煤循环时间匹配上，以减少两个工序的相互影响时间，CTFT提高工作面单产量。331综放工作面放顶煤循环时间的确定当采煤机采用端部斜切进刀单向割煤时，采煤机循环割煤时间计算（3DKMSCSDTVLLT222）式中采煤机循环割煤时间，MIN；DT工作面长度，M；L采煤机正常牵引速度，M/MIN；CV斜切进刀段长度，M；SL采煤机两滚筒中心距，M；M采煤机空刀牵引速度，M/MIN；KV采煤机返回时间。DT求得MIN96521046350T为了满足300M综放工作面采放工序最大限度的平行作业，采煤机平均循环割煤时间和放顶煤时间的关系为（3TKF123）式中综放工作面采放循环匹配系数0708，采放高度较大时取下限值。1K1079667MINFT332综放工作面放煤能力的确定与采煤机落煤速度相匹配的沿工作面平均放顶煤速度为（3FFTLV24）式中平均放顶煤速度，M/MIN；FV放顶煤面长，M；FL求得M/MINFV486730与采煤机割煤能力相配套的工作面平均放煤煤能力为（3FGFFFVCBHQ1025）式中工作面平均放顶煤能力，T/H；FQ顶煤回收率，；FC放顶煤的含矸率，；G沿工作面平均放煤速度，M/MIN。FV求得605408147085（101）4481596T/HFQ333刮板输送机运输能力计算满足放顶煤工作面最大放煤流量要求的后部刮板输送机运输能力为（3F3F2QKY26）式中后部刮板输送机输送能力，T/H；2YQ放顶煤流量不均匀系数，取17；FK运输倾角和运输方向的系数，见表25。3求得1715960924419T/H2YQ334初选后部刮板输送机根据运输生产率24419T/H和工作面长度L300M，选择SGZ1200/2000型输送机。2Y其标准长度300M；输送能力3000T/H；链速1537M/S电动机功率2000KW；中部槽1500MM1200MM376MM。335后部刮板输送机输送能力验算根据公式（327063VQQY（31F28式中参数含义同上，见表31。F见表31。求得M258014SIN6021372F100005809094698KG/MQ364698153725995T/HYQ因为，所以该刮板输送机符合要求。Y2根据运输生产率24419T/H。求得后部刮板输送机每米货载质量为YKG/M341576392Q336后部刮板输送机运行阻力计算1）计算重段阻力和空段阻力见图34图34刮板输送机运行阻力计算图FIG34THESCRAPERCONVEYERRUNNINGRESISTANCECALCULATION（329ZHWSINCOS11LQGLWQG（3KIN130式中参数同上，见表32。1,W求得WZH98（44130613203300COS398（4413132）300SIN38054384NWK98132300（03COS3SIN3）13657498N2）计算总牵引力33110KZHFWW式中参数含义同上。求得11105（805438413657498）108802545N0W337后部刮板输送机电动机功率1计算最大轴功率33210VWP式中参数含义同上。求得PKW4196785013422计算最小轴功率333VCOSWG1MINLQF式中参数含义同上。求得85013COS713291MINP509KW3等效功率334MIN2IMAX260PPD式中DP电动机等效功率，KW；MAX输送机满负荷时，电动机最大功率，KW；IN输送机空载运行时，电动机最小功率，KW。求得335DP22509419676013591KW考虑20的备用能源，电动机的设备功率为（11512）3360DP式中参数含义同上。121359116309KW0P经过计算SGZ1200/2000型刮板输送机电动机功率21000KW已足够。338后部刮板输送机刮板链强度验算1）判断最小张力点传动装置两端布置，向下运输且重段阻力0时由于每一个主动链轮相遇点张力ZHW都大于分离点的张力，故1点和3点为最小张力点。对1点和3点进一步判定。根据图35计算张力。图35刮板输送机各点张力计算图FIG35SCRAPERCONVEYORTENSIONCALCULATIONATEVERYPOINT337BAN0式中参数含义同上。求得1120由逐点计算法得（3KBWNF03138）由式子（338）得N0754039813657241080KBWN所以。3FMIN（3302MINF39）式中参数含义同上。求得230006000NMINF2各点张力计算N6032IN3600080543848114384NZHWF4N6827451185483041BN2674256813657498404000NKF12最大张力点张力8114384N4MAX3刮板输送机强度验算MAXFNKP式中参数含义同上。求得24964813052K刮板链强度足够。该工作面选用SGZ1200/2000型刮板输送机，在铺设长度300M的情况下，输送能力，电动机功率和刮板输送机强度均满足要求。34小结本章通过采煤机的生产能力，并通过各种相关参数的计算。确定了与采煤机配套的刮板输送机，通过计算前部刮板输送机的刮板弯曲长度得到采煤机的斜切进刀长度，为选择后部刮板输送机做好基础。4液压支架41液压支架架型的确定放顶煤开采方法是解决厚及特厚煤层开采的一种经济有效的方法，是综采放顶煤工艺的核心技术之一。放顶煤支架是随着放顶煤开采技术的发展应运而生的一种新型液压支架，其适应性及配套的合理性和可靠性是决定工作面产量，效率及回收率的关键因素。因此，放顶煤支架架形的发展成为综采放顶煤技术发展的重要标志。411放顶煤支架种类的选择我国放顶煤支架分为低位，中位和高位放顶煤支架三种类型。低位放顶煤支架的放煤口位于支架后部掩护梁的下方，其后输送机直接放在底板上或底座后方的拖板上。由于该支架适应性强，是目前我国广泛使用的放顶煤液压支架。以反向四连杆低位大插板放顶煤液压支架为代表的新型高效放顶煤液压支架成为放顶煤液压支架架型发展的方向。故选择低位放顶煤液压支架。412顶板类型及其分类直接顶对支架的选型，支护方式及局部冒顶等起主导作用；老顶对直接顶的稳定性，支护强度，支架性能，采空区处理等起决定性作用。直接顶厚度对老顶来压显现剧烈程度影响较大，采空区冒落充填越满，老顶破碎后形成结构越易稳定，对工作面矿压显现影响较小，在“煤壁支架采空区已冒落的矸石”支撑中，支架承载越小。底板岩层的刚度将直接影响到支架性能。该工作面的直接顶以中粒砂岩，粉砂岩，粗粒砂岩组成，F69，直接顶厚度在10M以上，平均厚度138M。伪顶为泥岩，硬度F24，厚度053M。底板以砂岩为主，部分区域存在较薄的泥岩层。硬度12728。直接顶的初次垮落步距为16M。直接顶分类见表41。表41直接顶分类表TAB41TABLEOFIMMEDIATEROOFCLASSIFICATION1类类别1A2A2类3类4类基本指标44350350N03L2550N03L50基本顶初次来压步距53M，直接顶厚度与采高比值由此得出该工9435/81N作面的基本顶等级为级。周期来压强烈，要求工作面支护强度足够。根据表43，表44初选四柱支撑掩护式支架。43支架架型分类表TAB43TABLEOFSUPPORTFRAMETYPECLASSIFICATION液压支架直接顶类别基本顶来压等级底板类别121II，II支掩掩护式轻型支顶2III，IIIIII，III，III，II支顶掩护式支顶掩护式支顶掩护式支掩掩护式支掩掩护式支撑掩护式3I，II，IIIII，IIII，IIIII，IV支撑掩护式支撑掩护式支顶掩护式支顶掩护式4IVIII，IV强力支撑掩护式44支架架型分类表TAB44TABLEOFSUPPORTFRAMETYPECLASSIFICATION支架架型结构特征主要力学特征对围岩适应性评价掩护式支掩式支顶式二柱支掩掩护式二主支顶掩护式支架承载力较小，底板比压均匀主要水平力支架承载力大，稳定性好底板比压较大，对顶板的主动水平力，前端支撑力大基本顶I,II级岩层组合适应直接顶I,II,III级，底板II类以上，I类底板需限制支架对底板尖端比压支撑掩护式支顶支掩支顶式四柱支顶支掩式四柱X型四柱支撑掩护式稳定性好，抗水平力强，比压均匀，但支撑能力利用率低顶梁合理调节范围大，伸缩比大承载力高承载力大，切顶能力强，比压较均匀主要适应2,3类直接顶，II,III级基本顶主要适用于薄煤层主要适于2,3,4类直接顶，底板类别不限42液压支架参数的确定421支架高度确定支架的最大和最小支撑高度，应根据煤层厚度的变化合理选择，片面地认为调高范围越大越好，过大地加大调高范围将增加设备重量及制造成本。支架高度可由下式计算（4201MAXSHH1）（4C2IN2）式中支架最大结构高度，M；AXH支架最小结构高度，M；IN煤层最大采高，M；1H煤层最小采高，M；2支架前柱上方顶板下沉量，一般取01M；1S支架后柱上方顶板下沉量，一般取02M；2S支架前移时可缩余量，一般取不小于005M；A支架与顶底板间的浮煤，破矸厚度一般取01M。C求得37010238MMAXH3302020128MIN根据一些生产的实际经验，为防止伪顶冒落而引起支架顶空现象和一些难于预见的因素，最大结构高度，要在计算的基础上，再考虑增加0103M的富裕量。确定MAX支架的最低高度时还应考虑到井下的允许运输高度8。422支架的伸缩比确定根据支架的伸缩量，可以确定立柱的量程。在工作面采高变化较大时，要用双伸缩立柱或采用机械加长杆。液压支架最大结构高度与最小结构高度之比称为伸缩比（4MINAXHKS3）式中伸缩比。SK求得14SK值的大小反映了支架对煤层厚度变化的适应能力，其值越大，说明支架适应煤层SK厚度变化的能力超强。423顶梁长度的确定顶梁长度取决于必要的作业空间和通风断面要求，还与支架方式有关。支护方式有超前支护和滞后支护两种方式。根据选定的架型和支护方式，来估算所需支架的顶梁长度（范围），以供确定支架型号作参考。支撑掩护式，如图41所示。图41液压支架简图FIG41HYDRAULICSUPPORTDIAGRAM顶梁全场LB1B2B3（44）（4CTGADYB15）式中铲煤板铲尖到煤壁的距离，M,取150MM；YFGJV（46）式中F铲煤板宽度，M，取250MM；G中部槽宽，M,取1250MM；J导向槽宽度，无链牵引时有齿轨部分的宽度，取350MM；V电缆的槽宽。估算V350450MM；超前移架时取截深，取800MM；DH采高，M,35M；立柱倾角,20；梁端距，M,取450MM；C由结构而定，参考支架稳定性并减少底座比压。A300MM取450MM；A经常取0912M，在中厚煤可设置为通行道取11M；2B2B由构架而定，一通常情况为400600MM；取500MM。3计算出顶梁的全长LB1B2B3150250125035040080045035TAN20450110050047987MM。424顶梁宽度的确定顶梁的宽度通过支架间的间距和架型来定。我国规定支架标准中心距为15M。支架宽度是指顶梁的最小和最大宽度。宽度的确定应考虑支架的运输安装和调高要求。支架顶梁一般装有活动侧护板一般形成170200MM。支架的中心距为15时，最小宽度一般14001430MM，最大宽度一般15701600MM。在设计过程中取中心距15M宽度取143M。425底板的长度确定底板底座把顶板的压力传送到底板和稳固支架的部件。在考虑支架的底座长度时，应考虑如下诸方面支架对底板的接触比压要小；支架内部应有足够的空间用于安装立柱、液压控制装置、推移装置和其他辅助装置；便于人员操作和行走，保证支架的稳定性等。通常，掩护式支架的底座长度取35倍的移架步距一个移架步距为08M，即28M左右。支撑掩护式支架的底座的长度取大约4倍的移架步距，即32M左右。426底座的宽度支架底座宽度一般为1112M。为提高横向稳定性和减小对底板比压，厚煤层支架，可加大到13M左右，放顶煤支架为1314M9。取14M。底座中间安装有推移装置的槽子，与推移装置的结构和千斤顶缸径有关，一般为300380MM。取380MM。427支架中心距支架的中心局有125M，15M，175M，205M，与刮板输送机溜槽长度相适应。取15M。428支架移架步距与配套采煤机截深相对应，理论计算时推移装置的行程等于采煤机的截深。取800MM。429支架强度和工作阻力支架的结构尺寸确定之后，与支架重量和成本关系最大的参数是支架的支护强度从理论上分析，合理的支护强度应正好与顶板压力相平衡。支护强度过大，不仅增加支架重量和设备投资，而且给搬运、安装带来困难10；过小则会造成顶板过早下沉、离层、冒落，使顶板破碎，造成顶板维护困难。因此支护强度的大小应取决于工作面采场矿压的大小。但由于目前对采场矿压的大小还不能进行准确的定量计算，这样目前主要以经验法或实测数据，来确定支架的支护强度11。（4510,QKHMPA7）式中作用于支架上的顶板岩石系数，一般取58。顶板条件好、周期来压不明显K时取下限，否则取上限；H采高，M；顶板岩石密度，一般取23KG/M。3100644MPA52538Q放顶煤支架的支护强度一般为0507MPA。支架工作阻力P应满足顶板支护强度要求，即支架工作阻力由支护强度和支护面积所决定。（4310,KNPQF8）式中F支架的支护面积，M2P支架工作阻力，KN。（41KBCLF9）式中L支架的顶梁的长度，M,取48M；C梁端距，M,045M；B支架的顶梁的宽度，M,143M；架间距，M,取02M。1K求得2M568FKN41P对于支撑掩护式支架，由于受到立柱倾角的影响，支架工作阻力小于支架立柱的总工作阻力。工作阻力与支架立柱的总工作阻力的比值，称为支架的支撑效率。所以支架立柱的总工作阻力为（4PPZ10）式中支架总工作阻力；ZP支架支撑效率，支掩护式和支撑掩护式支架取80左右。求得KN8690P总4210初撑力确定初撑力的大小与顶板的性质有关。液压支架的初撑力，对支架维护顶板的性能方面，要比工作阻力（支护强度）起着更加显著的作用12。有足够初撑力的支架，一开始就能和顶板压力取得平衡，可最大限度地减小顶板下沉；初撑力偏低，要等顶板下沉时才能增阻，会增大顶板的下沉量；初撑力过大，会使顶板反复受拉导致直接顶蠕动，造成直接顶早剥离，使顶板管理困难。所以支架初撑力选择的合理与否，时非常重要的13。在确定出撑力时，可按以下原则考虑对于不稳定和中等稳定顶板，为了维护机道上方的顶板，应取较高的初撑力，约为工作作阻力的80；对于稳定顶板，初撑力不易过大，一般不低于工作阻力的60，对于周期来压强烈的顶板，为了避免大面积垮落对工作面的动载威胁，应取较高的初撑力，约为工作阻力的75。综上所述，取初撑力为工作阻力的80，为551264KN。4211移架阻力及推溜力移架阻力与支架结构、吨位、支撑高度、顶板状况是否带压移架等因素有关，通常根据煤层的厚度来考虑，即采高愈大，移架阻力愈大。薄煤层的支架的推移支架力为100150KN；中厚煤层支架为150300KN；厚煤层支架为300400KN。移架阻力取350KN。推溜力一般为100150KN。推溜力取120KN。43初选液压支架型号根据以上所确定的架型和计算的参数，查支架技术特征表选择支架。查表45可知初选ZF7200/20/40型支撑掩护式液压支架。特征参数见表。表45液压支架参数表TAB26TABLEOFPARAMETERSOFHYDRAULICSUPPORT支撑高度（M）中心距（M）工作阻力（KN）初撑力（KN）支护强度（MPA）底板比压（MPA）适应角度（）质量（T）20401572006184088091151522544性能验算441底板比压校核顶板压力是通过顶梁、支柱传到底板的，如底板的抗压强度小于支架所要求的抗压强度，则支架底座会被压入底板。因此，合理的选择支架对底板的最大比压（支架技术特征表中可查），是支架选型中一个很重要的指标。放顶煤液压支架的底板比压为15MPA小于底板比压196216MPA满足使用条件。442工作阻力（支架强度）初撑力验算对于掩护式和支撑掩护式支架、立柱，多为倾斜布置。因此，工作阻力和初撑力随支架的工作高度的不同而不同。高度大，支撑力大，支架的技术特征大多给出的是最大值（在最大高度下）14。为此，对于立柱倾角比较大时，需验算该支架用于这个采高下的工作阻力和初撑力，即所选定的支架在H采高时的支撑力（支护强度）计算值。由此可知选型满足条件。当然若使用高度与支架本身的最大高度相差不多或立柱倾斜角较少时，可以不用计算。443顶板覆盖率支架顶梁对支护面积的覆盖率为41110BLCK式中覆盖率；顶梁宽度，M,取143M；B支架间距，M,有侧护板的支架取01M，无侧护板的支架取0102M。取1K02M；顶梁长度，M,取48M；L梁端距，M,取045M。C求得802431508覆盖率应符合顶板性质的要求，一般不稳定顶板不小于8595；中等稳定顶板不小于7585；稳定顶板不小于6070。经计算得出该支架满足条件。444支架布置台数412NAL式中支架布置台数；N工作面长度，M；L一台支架支护宽度，M,通常为15M。A求得200。N513045端头支架端头支架能用在综放工作面上下出口，即工作面和上下顺槽处的液压支架。端头支架是行人和物料的通道，要安装工作面输送机的机头和机尾，要设置转载机机尾，同时，要使端头支架能沿弯曲的顺槽随工作面推进而移动，而且要考虑转载机，输送机机头和机尾的推移，所以，端头支架需要的支护面积大。由于端部的顶板暴露面积大，时间长，因此端头支架应有较大的支撑力。顺槽高度为35M，根据放顶煤液压支架的参数。选择ZTH10200/25/38型端头支架。参数见下表46。表46端头支架参数表TAB46TABLEOFENDSUPPORTPARAMETERS名称参数单位型式后置式高度25003800MM整架宽度22502510MM初撑力7912KN工作阻力10200KN支护强度068MPA底板比压146MPA泵站压力315MPA操纵方式本架控制质量约40000KG型式单伸缩带机械加长段8根缸径/杆径200/185MM初撑力989T工作阻力128T行程1400MM支护强度，初撑力，工作阻力适合顶板条件。对底板比压为146符合底板条件。46小结本章通过分析顶底板确定放顶煤液压支架的架型，通过计算各种参数与采煤机，刮板输送机的三机配套关系确定液压支架型号，并且对端头支架进行了选择。5顺槽转载机选型51桥式转载机概述桥式转载机安装在采煤工作面下顺槽，是将工作面运送的煤，转载到胶带输送机的中间转载设备上。511转载机的工作原理桥式转载机的机头部通过横梁和小车搭接在可伸缩带式输送机尾部两侧的轨道上，并沿此轨道整体移动；机尾和水平装载段则沿着巷道底板滑行。转载机与可伸缩带式输送机配套使用时的最大移动距离，等于转载机机头部分和中间悬挂部分与带式输送机机尾的搭接长度，当转载机移动到极限位置时，须将带式输送机进行伸缩（伸长或缩短），搭接状况达到另一极限位置后，转载机才能继续移动与带式输送机配合工作。52转载机选型计算521转载机运输能力计算转载机的运输能力应满足综放工作面的两部输送机的卸载要求其生产能力按下式计算512122MFFFMQKQK式中转载机运输能力，T/H；Q采煤机平均落煤能力，T/H；M工作面平均放顶煤能力，T/H；F采煤机割煤速度不均匀系数；1K考虑采煤机与刮板输送机同向运行；2放煤流量不均匀系数。F求得/643291581596715963801222HTQ522选择转载机根据运输生产率43296（T/H，选择SZZ1350/700型输送机。其设计长度51M；输送能力4500T/H；链速186M/S电动机的功率700KW；不同长度1350MM147MM。参数见表51表51转载机具体参数表TAB51TABLEOFREPRODUCEDMACHINESPECIFICPARAMETERS名称参数单位型式轮式运输能力4500T/H供货长度51M电动机功率700/350KW链速186M/S上升坡度10度供电电压3300V减速器变速比281尺寸（长宽高）不同长度13501470MM链环规格42146MM电动机转速1484/738R/M额定电流151/100A连接处水平可弯曲角度1度53破碎机选型531机械破碎的基本形式物料破碎方法分为两种，即机械破碎法和非机械破碎法。机械破碎是破碎机械的工作部件直接作用于物料上，使矿物内产生的应力超过其强度极限而发生的破碎。