煤矿机电设备选型设计 毕业设计

煤矿机电设备选型设计函授站靖煤培训中心年级2012级专业机电一体化技术姓名康明春西安科技大学任务书1支护设备与采煤机选型设计题目设计任务及要求1、根据所给原始数据进行设备配套选型的详细计算2、编写综采设备配套选型设计的说明书3、工作面综采设备配套关系图原始数据及条件煤层厚度M顶板条件HMAXHMIN截割阻抗A（N/MM）煤层倾角老顶直接顶工件面长度（M）设计产量（万吨/年）生产安排30自定26010级3类140601、一年工作日按300天计算2、实行四班工作制，三班采煤，一班准备，每天生产时间为18小时。2毕业设计运输部分要求按液压、采机部分所给的工作面生产能力QC、工作面长度L、煤层倾角、煤的散积容重等参数进行工作面刮板输送机选型计算。A顺槽转载机的选型（不计算，注意设备配套）。B顺槽胶带机的选型计算。AMAX300MML顺槽8001400M顺槽00采区上（下）山胶带机选型计算。煤层倾角（已知）L上（下）山长6001000M大巷电机车运输选型计算若采区年产量120万吨，则按东、西两翼进行选型计算（既认为东、西两翼各布置一个120万吨的采区），东、西两翼采区距井底车场的距离L12002000M按要求绘制运输系统图3提升设备选型设计题目某矿矿井年产量为AN万吨，矿井深度HS米，装载高度HZ18M，卸载高度HX18M，试选择该矿主井双箕斗提升设备。（散煤容重可取09吨/M3或092吨/M3，单水平开采）。要求1进行单绳缠绕式箕斗提升设备的选型计算。（按说明书步骤进行）2画出速度图及力图，提升机与井筒相对位置图，提升机房设备布置图。具体设计数据矿井年产量AN万吨井深（M）备注602804煤矿压、通、排设备选型设计任务及参数一、排水设备选型设计已知条件井深H（米），正常涌水量QZ（M3/H），最大涌水量QM（M3/H），每年正常涌水按320天计算，矿水中性，矿水密度1020KG/M3。各组参数如下H345；QZ560；QM1150要求按要求选用排水设备，给出排水系统简图（参P102）。绘出正常与最大涌水时，排水系统的工况变化曲线。二、通风设备选型设计已知条件矿井需要风源风量为通风容易期QY（M3/S），通风困难期QY”（M3/S），所需负压通风容易期PYST（PA），通风困难期PYST”（PA），各组参数如下QY75；QY”83；PYST2010；PYST”4100要求离心式风机的类型特性选离心式风机（参见P146，附图168）。利用2K60型轴流式风机的类型特性选轴流式风机（参见P380，附图30）。三、矿井压力设备（学生自选参数）某矿空压机供气系统如图所示各管段的长度分别为（米）。AB200；BC205；BD300；LMCLDEEG150；FI130；KN30；EHKC200；DFFG170。分工作面采用的凿岩机为YT30型（给了6组数据），风镐为G7（给了6组数据），采用三班工作（1，2，3），各工作面工作台数为工作面凿岩机（YT30）风镐（G7）工作班时M4213411243221、3K2124323214322、3G2324311324411、2H3431241423211、2I1213412314131、3J3123242413432、3N2221343122341、2要求选空压机型号及输气管网的直径。（注意上表数据可形成6636组数据，在选择时每人选一组数据，切勿重复）A机站EMLGHCBDKNIJL图掘进工作面网路图5供电设备选型设计题目根据采煤工作面设备选型，采区上、下山及顺槽运输设备选型情况做出一个采区供电方案设计。主要包括1确定变压器容量、型号、台数2采区供电系统拟定电缆型号、长度和截面的确定，高低压开关的选择，继电保护的整定计算。3绘出采区供电系统接线图，造采区供电设备表目录第一部分综采工作面配套设备选型设计6第一节“三机”的选型原则和装备标准6第二节滚筒采煤机的选择8第三节液压支架的选型14第四节工作面可弯曲刮板输送机、转载机、破碎机19第五节采煤机、支护设备、输送机配套关系图23第二部分井下煤流运输系统各运输点的设备选型设计26第一节回采工作面运输机械的选择设计26第二节采区顺槽运输机械的选择设计30第三节采区上下山运输吸辅助运输33第四节大巷电机车运输选型计算35第五节运输系统图的绘制36第三部分矿井提升设备选型设计37第一节竖井单绳缠绕式箕斗提升系统的选型设计37第二节提升机房的布置56第四部分矿井排水、通风、压气等系统的选型设计56第一节矿井排水设备56第二节矿井通风设备59第三节矿井压气设备63第五部分采区供电设计69第一节概述69第二节采区移动变电站的选择69第三节电缆的选择71第四节开关的选择76第五节整定计算77参考文献79结束语80附图81第一部分综采工作面配套设备选型设计综采工作面的“三机”是指采煤机、液压支架、刮板输送机，是综采工作面的主要设备。其选型首先必须考虑配套关系，选型正确先进、配套关系合理是提高综采工作面生产能力、实现高产高效的必要条件。第一节“三机”的选型原则和装备标准建设高产高效矿井是煤炭工业的发展方向，提高矿井机械化水平是发展高产高效的有效途径。目前采煤机朝大功率、大截深、高速电牵引方向发展；运输设备朝大运量、大功率、重型化、高强度、多点驱动、高自动化方向发展；液压支架朝简单实用、高工作阻力、高强度、高可靠性方向发展，采用电液控制系统，提高移架速度和安全性能。针对这种发展趋势，结合本井田煤层倾角较大等实际情况，在工作面主要设备选型时考虑以下原则一、采煤机的选型原则1、采煤机能适合的煤层地质条件，其主要参数采高、截深、功率、牵引方式的选取要合理，并有较大的适用范围。2、采煤机应满足工作面开采生产能力的要求，其生产能力要大于工作面设计能力。3、采煤机的技术性能良好，工作可靠，具有较完善的各种保护功能，便于使用和维护。4、一般取采煤机电机功率消耗的1025。滚筒采煤机电机功率常用单齿比能消耗法或类比法计算，然后参照生产任务及煤层硬度等因素确定。二、液压支架的选型原则1、液压支架的选型就是要确定支架类型支撑式、掩护式、支撑掩护式、支护阻力初撑力和额定工作阻力、支护强度与底板比压以及支架的结构参数立柱数目最大最小高度、顶梁和底座韵尺寸及相对位置等及阀组性能和操作方式等。2、选型依据是矿井采区、综采工作面地质说明书。在选型之前，必须将所采工作面的煤层、顶底板及采区的地质条件全部查清。然后依据不同类级顶板选取架型。最后依据选型内容结合国内现有液压支架的主要技术性能直接选定架型及其参数所对应的支架型号。三、刮板输送机的选型原则1、刮板输送机的输送能力应大于采煤机的最大生产能力，一般取12倍。2、要根据刮板链的质量情况确定链条数目，结合煤质硬度选择链子结构型式。3、应优先选用双电机双机头驱动方式。4、应优先选用短机头和短机尾。5、应满足采煤机的配合要求，如在机头机尾安装张紧、防滑装置，靠煤壁一侧设铲煤板，靠采空区一侧附设电缆槽等。四、“三机”的合理配套从采煤机、液压支架、刮板输送机的选型原则中看到，综采设备的合理配套是很复杂的系统工程。1、满足生产能力要求采煤机生产能力要与综采工作面的生产任务相适应，工作面刮板输送机的输送能力应大于采煤机的生产能力，液压支架的移架速度应与采煤机的牵引速度相适应，而乳化液泵站输出压力与流量应满足液压支架初撑力及其动作速度要求。2、满足设备性能要求输送机的结构形式及附件必须与采煤机的结构相匹配，如采煤机的牵引机构、行走机构、底托架及滑靴的结构，电缆及水管的拖移方法以及是否连锁控制等。输送机的中部槽应与液压支架的推移千斤顶连接装置的间距和连接结构相匹配。采煤机的采高范围与支架的最大和最小结构尺寸相适应，而其截深应与支架推移步距相适应。五、满足安全和工作方便要求1、从安全角度出发，工作面无立柱空间愈小愈好。2、为防止移架后支架前柱与电缆相碰和采煤机司机的人身安全，前柱与电缆槽之间必须留有间隙X150240MM。3、梁端距一般为150300MM，用来防止滚筒切割顶梁。4、推移千斤顶行程应比采煤机截深大100200MM。5、保证过煤高度C250300MM，以便煤流顺利从底托架下通过。6、过煤空间Y最小值为90MM至200250MM之间，前者适于底板清理良好及采煤机机身短的场合。此外，当煤层倾角大于160时大采高支架工作面倾角大于10，输送机必须设置防滑锚固装置，而支架必须带防倒防滑及调架装置。六、实际工作中如何做到选型正确先进配套合理依据上述“三机”的选型原则及配套关系的分析可以看到，其选型工作是一项复杂的系统工程，涉及地质学、岩石力学、采矿学、机电和机制等多门学科，同时又是提高综采工作面矿井效率和效益的前提所在。高产高效综采工作面的三机选型应从实际出发，因地制宜，具备什么档次的开采条件，就选用相应档次的配套设备。七、原始数据及条件煤层厚度M顶板条件HMAXHMIN截割阻抗A（N/MM）煤层倾角老顶直接顶工件面长度（M）设计产量（万吨/年）生产安排30自定1626010级3类140603、一年工作日按300天计算4、实行四班工作制，三班采煤，一班准备，每天生产时间为18小时。我国目前规定采高大于11米时年产量为3050万吨时，应选择综采。因此根据以上提供的原始数据确定该采煤工作面应该选用综采配套工作面比较合适。第二节滚筒采煤机的选择正确选择和使用采煤机是提高采煤工作面，生产能力的一项主要任务，对采煤工作面的生产效率、能耗、安全等都具有重要影响，但采煤机选型涉及问题较多，目前还缺乏一套完善的计算方法。它不仅与煤层的厚度，倾角及煤的物理机械性质、地质条件等有关，还要考虑与支护设备，运输设备之间配套关系，因此，在选型过程中要考虑多方面因素，综合分析后去确定。一、采煤机性能参数的计算与决定1、滚简直径的选择D滚筒直径大些对装煤有利，但不宜过大并应满足采高的要求。双滚筒采煤机滚简直径应大于最大采高的一半，一般可按D05206MAXH选取，采高大时取小值D05226135米，采高小时取大值D0626156米。MAXH选取滚简直径16米2、截深的选择滚筒截深是采煤机工作机构截入煤璧的深度，是影响采煤机装机功率及生产率的主要因素，决定截深时应充分考虑煤层的压张效应，截割阻抗截齿截割单位切屑厚度所对应的截割阻力大小，煤层厚度、倾角、顶板稳定性及采煤机稳定性等。另外为了管理顶板方便，截深应等于液压支架的推移步距。中厚煤层截深可取0608米，若顶扳稳定，截割阻抗小可适当加大厚煤层为了减轻煤壁片邦，减轻液压支架载荷和避免煤从运输机溢出，截深宜小，可取05米左右。薄煤层由于工人行走困难，牵引速度比较低。为了保证大的生产率截深可取081米。国内生产采煤机，为了制造方便，大部分截深在06米左右，薄煤层为1米左右。根据截据阻抗为275牛顿/毫米，阻抗较大的截深。选用截割深度为06米3、滚筒转速及截割速度滚筒转速对截煤比能耗、装载效果、粉尘大小都有很大影响，由截齿最大切屑厚度HMAX公式可知，当滚筒每条截线上的截齿数M，牵引速度V已定，转速N愈高，切屑厚度愈小，煤尘产生量大，截割比能耗增大。另外，实践表明，滚筒转速过高，循环煤会增多，装载效率降低，装煤效果不好，所以，现代采煤机，滚筒转速出现降低的趋势。一般认为滚筒转速在3050转/分较为适宜，薄煤层小直径滚筒由于装煤能力差，为了提高生产率转速可增大到60100转/分。选用滚筒转速在3050转/分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。4采煤机最小设计生产率采煤机在采煤过程中，由于处理故障，检查和更换刀具，日常维修，等侯支护，处理片邦等，经常出现停顿，采煤机实际生产率比设计的理论生产率小的多，为了表明这些因素的影响，可用有效开动率表示。有效开动率是指采煤机在一天或一班内有效工作时间与一天或一班占有时间的比值，它综合反映了设备可靠性，选型及组织管理水平，工人技术熟练程度等，我国根据有些典型工作面的推算大约在015035之间，一般可取020。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QMINKW24式中W为采煤机工作面日平均产量吨/日W2000吨/日306K有效开动率。上式有效开动率取02，充分考虑使采煤机有增产潜力，当有效开动率能进一步提高，采煤仍有富裕能力，使工作面生产能力得到提高。则采煤机的最小设计生产率QMIN417吨/时204W5采煤机截割时的牵引速度采煤机截割时牵引速度的高低，直接决定采煤机的生产率及所需电机功率，由于滚筒装煤能力，运输机生产率，支护设备推移速度等因素的影响，采煤机在截割时的牵引速度比空调时低的多。采煤机牵引速度在零到某个值范围内变化，选择截割时的牵引速度，要根据几方面因素，综合考虑。因此，根据采煤机最小设计生产率QMIN决定牵引速度V1V1米/分RBHQ60MIN式中QMIN采煤机最小设计生产率吨/时H采煤机平均采高米B采煤机平均截深米R煤的容重135吨/米3V133米/分RHQ60MIN5160247按截齿最大切削厚度决定的牵引速度V2HMAX毫米NVHMAX截齿最大的切削厚度毫米V牵引速度米/分M滚筒一条截线上安装的截齿数个N滚筒的转速HMAX毫米NMV10一般要求截齿的最大切削厚度应小于截齿伸出齿座长度的70，即H1MAX70HMAX即V270V399米/分10HNM按液压支架推移速度决定牵引速度为V3考虑截割时牵引速度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，并于V3相协调。使采煤机能够满足工作面生产能力的要求，有可避免齿座或叶片参与截割，保证采煤机安全生产。现选V40米/分。6、采煤机装机功率装机功率包括截割电动机、牵引电动机、破碎电动机、液压泵电动机、机载增压喷雾泵电动机等电动机功率总和。装机功率由下式估算PQHW式中P装机功率，KW；Q采煤机生产率，417T/H；HW比能耗，一般0607，取07。经计算本设计装机功率为292KW。7、采煤机所需电机功率采煤机的比能耗HWB042（千瓦小时/吨）所选采煤机的比能耗HWX029044（千瓦小时/吨）HWBAX420362式中HWX被截割煤的比能耗HWB基准煤的比能耗查阅参考表25AX被截割煤层的截割阻抗牛顿/毫米A基准煤的截割阻抗查表26得（240360）牛顿/毫米单滚筒采煤机的所需电机功率N千瓦21KHWXQ式中Q采煤机的生产率吨/小时K1功率利用系数，本设计选用一台电机驱动时取1K2功率水平系数，与牵引速度调节方式，电机超载能力等因素有关按表27查得本设计选用电机超载能力为2022之间，牵引速度调节方式采用人工调节选取08N128千瓦21KHWXQ80359双滚筒采煤机的后滚筒截割比能耗H1WXK3HWXK3表示后滚筒工作条件系数，由表28选取后滚筒开采煤层的下部向着前滚筒截割自由面的方向选取08N（06HWX04H1WX）21KQ（060350408035）809118千瓦根据国产采煤机电机功率系列化的情况，本设计选用最接近的100200千瓦电机即可。8、采煤机所需牵引力据经验统计，采煤机牵引力一般为其装机功率数值的051倍。按表29查得250300千牛。二、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、牵引力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一览表见附录该表仅供选型时参考，不作硬性规定，用户可按实际情况自行组合改装，尽可能与表中提供的成套设备吻含，以节约费用，并通过配套设备表选择输送机。采煤机初选决定后，通过产品说明等有关资料得到采煤机高度、质量、电机或减速箱高度，摇臂长度、摆角范围等尺寸。并列表说明初选采煤机主要技术参数。确定采煤工作面采煤机的主要参数如下装机功率375KW左右，截深不小于600MM，采高1626M，生产能力不小于600T，牵引方式为链轨式或销排式无链电牵引，牵引力不小于350KN，额定电压1140V，频率50HZ。根据以上分析结果，参照国内外高产高效矿井工作面装备情况，本设计工作面选用国产MG150/375W型无链电牵引采煤机。采煤机主要技术参数见表11。表11采煤机技术参数表采煤机型号总装机功率（KW）截割功率（KW）采高（M）截深（M）滚筒直径（M）驱动方式牵引速度（M/MIN）适应煤层倾角供电电压（V）MG150/375W375150216260616交流电牵引07251140初选采煤机主要技术参数的校核1、最大采高的HMAX的校核HMAXALSINMAX米2D式中A采煤机高度（机身上平面至底板之间距离）米H采煤机截割部减速箱高度，一般等于电机高度米L摇臂长度（摇臂摆动中心到滚筒中心距离）米AMAX摇臂向上摆动最大角度D滚筒直径米HMAXALSINMAX212506/21695SIN60165/2324米3米最大采高符合设计要求。2、最小采高的校核HMINAH1H2式中H2过机高度不应小于015米H1支架或交接顶梁高度取01米HMINAH1H212501015150米20米最小采高符合设计要求。3、卧底量校核最大卧底量KMAXASINMAX2H2D式中MAX摇臂向上摆动最大角度KMAXASINMAX125023SIN220825125023SIN2208250195米卧底量小于90300毫米满足设计要求4、采煤机最大截割速度的校核V1米/分RBHQ60Q1运输机的运输能力400吨/小时H平均采高25米B采煤机截深06米R煤的实体容重，R135吨/米3V1米/分RHQ6035124935米/分40米/分的截割牵引速度，本设计选择符合要求。5、牵引阻力估算采煤机移动时必须克服的牵引阻力T为TK2GFD（COSAK22K1）GSINA吨力式中F磨檫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取018K1经验系数，估算为07K2估算系数因是初算，所以取01K3侧面导向力对牵引阻力影响系数，因煤层倾角为23，取007TK2GFD（COSAK22K1）GSINA吨力0122018165（COS2301207）22SIN23285958596114555吨力，57365吨力及上行时牵引力为114555吨力，下行时牵引力反向大小为57365吨力。第三节液压支架的选型一、影响液压支架选型的因素影响液压支架选型的因素，主要是矿山地质条件，如顶、底板稳定性、煤层厚度、煤层倾角、煤层赋存状况及瓦斯含量等，其中以煤层及顶，底扳稳定性影响最大。1、顶板稳定性顶板稳定性直接影响支架的架型支护强度，顶板岩性的不同决定支架的架型的型式，岩层载荷和顶板的稳定性主要影响支架支护强度和顶梁的结构型式。一般讲煤层顶板稳固平整，应选用支撑式支架；煤质松软、顶板破碎煤层，应选用掩护式支架；而煤层顶板坚硬，则应选用支撑掩护式支架。2、底板稳定性底板岩石的组成、结构及岩石力学性质是支架选型不可忽视的另一重要条件，底板的稳定性对支架底座影响颇大，支架架型选取不当，会使支架陷入底板，使移架困难。根据我国煤层底板岩石抗压强度。建议按表12选型。表12不同底板条件下选用的架型岩石松软粘土岩页岩（或松软煤）较软粘土岩页岩（或松软煤）一般粘土岩砂页岩、砂岩（或煤）抗压强度MPA202040应选架型掩护式液压支架式两柱支掩式掩护式支架支掩式支架支掩式及强力支撑四柱及强力支撑3、煤层厚度煤层厚度主要影响支架支护强度，煤层厚度越大支护强度应越高，煤层厚度大小及变化情况，又决定着支架的结构高度和伸缩范围。4、煤层倾角煤层倾角主要影响支架稳定性，煤层倾角大则易使支架发生倾倒、下滑等现象。必须采取防倒防滑措施。5、煤层埋藏稳定性实践证明煤层埋藏越平稳，综采的效果越好。断层及其性质对支架的使用好坏起决定性的影响。若断层落差大，综采设备通不过，断层条数多，综采面搬家次数多。6、煤层瓦斯含量瓦斯含量大的煤层应采用通风断面大的支架。二、煤层顶板及顶板分类覆盖在煤层上的岩石，依次分为伪顶、直接顶、老顶，它们统称为煤层的顶板。伪顶是紧贴在煤上极易冒落的较薄岩层，通常在煤层被采下后随即冒落，对液压支架的选型一般没有影响。直接顶位于伪顶之上，无伪顶时直接位于煤层之上，通常是在移架或回柱后随即冒落，直接顶下部152米厚的岩石叫直接顶下位岩石，它对架型的选择有决定性的影响。1、直接顶分类我国将缓倾斜煤层回采工作面直接顶根据其稳定程度分为四类1、不稳定顶板也称破碎顶板，这类顶板很易冒落。冒落后岩石能基本充满采空区。泥质页岩，再生顶板等属于这类顶板。2、中等稳定顶板强度较高，但有大量节理裂隙，局部较完整，冒落后不能充满采空区，一般在支护设备前移后随即冒落。砂质页岩，粉砂岩属于这类顶板。3、稳定顶板难于冒落，需支架帮助切顶。4、坚硬顶板极难于冒落，采后需强制放顶，砂岩，坚硬砂质页岩等属于这后两类。直接顶分类的主要指标是强度指数D，并参考直接顶初次跨落步距L1米来决定。直接顶初次跨落步距LL是指工作面推进一定距离后，直接顶冒落高度在115米以上，范围占全工作面长度1/2以上时，初次切顶线距开切眼煤壁之间距离。强度指数D可由下式求出ZDC1式中岩石的单向抗压强度，公斤厘米2；D节理裂隙影响系数；1C分层厚度影响系数。Z、值可查阅有关资料得到。根据D并参考直接顶类别的确定见表13。D11L表13直接顶类别1234类别指标不稳定顶板中等稳定顶板稳定顶板坚硬顶板主要指标强度指数D3031707L120120参考指标直接顶初次跨落步距L（M）S918192S25无直接顶层厚在25米以上，6D560800KGF/CM2，节理裂隙间距和分层度大于1米的整体岩层。2、老顶分级老顶位于直接顶之上，顶板分级主要由直接顶厚度H与采高H之比值N来决定，再参考老顶初次来压步距L2，N的意义是指冒落带充满采空区的程度，L2是指工作面初次切顶线到开切眼煤壁之间老顶悬露的长度。老顶周期来压的强弱，对确定支架的吨位即支护强度有决定性影响，N越大L2越小，说明老顶周期来压不明显，作用在支架上的载荷小而稳定，支架的支护强度不需要很大，相反，N越小，L2越大，老顶周期来压就越强烈，作用在支架上的载荷就越大且有冲击，支架的支护强度就要求比较高。根据N和L2值老顶被分为四级。见表14。表14老顶分级级别周期来压不明显明显强烈极强烈指标N350350MN03LL2550MN50M三、液压支架的选型液压支的选型，包括选择支架的架型，支架的结构参数和支架强度的确定。1、架型的选择液压支架根据对顶板的支护方式和结构特点不同，可分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三种基本型式。支撑式支架顶粱长，立柱多，且垂直支撑，工作阻力大，切顶能力强通风断面大，后部有简单的挡矸装置，架间不撑紧，对顶板不密封，它适用于稳定或坚硬以上直接顶和周期来压明显或强烈的老顶条件。掩护式支架有宽大的掩护梁可挡住采空区冒落的矸石，它的顶梁较短，支柱少且倾斜支撑，架间密封，支架工作阻力较小，切顶能力差，但由于顶粱较短控顶面积小，支护强度不一定小，它适用于不稳定和中等稳定直接顶条件。支撑掩护式支架兼有支撑式和掩护式支架结构特点，顶梁较长，立柱较多，呈垂直或倾角较小倾斜支撑，故工作阻力大，切顶能力强，具有掩护梁架间密封，挡矸掩护性能好。它适用稳定以下各类顶板，有取代支撑式支架的趋势，但它的结构复杂，重量较大，价钱较高。当工作面直接顶类别，老顶级别已确定经过分析论证后，可按表15选择支架型式。表15适应不同类级顶板的架型及支护强度老顶级别直接顶类别12312312344架型掩护式掩护式支撑式掩护式掩护式支撑掩护式支撑式支撑掩护式支撑掩护式掩护式支撑掩护式掩护式支撑掩护式采高25M支撑掩护式支架支护强度吨/米2采高米112343035254535554513301335251345351355451630163516451655230235245255结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区使用表15时，还应注意下列因素1）、煤层厚度大于25米，顶板有侧向推力时，一般不宜采用支撑式支架，煤层厚度在2528米以上时，应选用带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架，煤层厚度变化大时应采用调高范围大的双伸缩支柱。2）、煤层倾角在1015支撑式支架取下限，掩护式取上限以上时，支架应有可靠的防滑防倒装置）。3）、底板强度、支架对底板比压应小于底板岩石允许抗压强度。4）、瓦斯含量，瓦斯涌出量大的工作面，应优先选用通风断面大的支撑式或支撑掩护式支架。5、地质构造、断层发育、煤层厚度变化大，顶板允许暴露时间和面积分别为20分钟以下和58M2时，暂不宜采用综采设备。6、设备成本，能同时允许选用不同架型时，应优先选用价格便宜的支架。另外，表24中的支护强度是指单位面积上的支撑力大小，括号内数字是掩护式支护强度；但允许有5的波动范围13，16，2分别为、级老顶和1级老顶的增压倍数，级老顶由于地质条件变化较大，只给出最低限2，具体数字应根据实际情况确定，单体液压支柱的支护密度，可用表中的支护强度除以工作阻力计算。表中采高系最大采高，具体采高下的支护强度可用插值法计算。2、液压支架结构参数的确定液压支架的结构参数，主要指液压支架的结构高度，液压支架的结构高度，应能适应采高的要求。它根据煤层厚度或采高和采区范国内地质条件的变化等因素来确定。其选择的原则是在最大采高时，液压支架应能“顶得住”，在最小采高时，支架能“过得去”。支架最大结构高度和最小结构高度，具体由下面经验公式计算MAXHMINH30232（M）HMAX180150101145MCBSHINI式中，煤层最大厚度和最小厚度，M（已知）；AXHIN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200MM，厚煤层可取300MM；薄煤层适当减小；顶板最大下沉量（一般取支架后排立柱处顶板的下沉量，可借鉴邻近S工作面的观测资料选取，若无这方面资料，可按100200MM选取，I级老顶取大值，级老顶取小值；支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚度大于12M时，取B80100MM；支架顶粱上存留的浮煤和碎矸石厚度，一般取50100MM。C3、支架支护强度的确定支架支护强度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Q要参数，可由下列方法确定；1按经验公式估算552T/M2328KHR式中作用于支架上的顶板岩石厚度系数，日本取5，苏联取69；英国取K57；我国中厚煤层取68；最大采高，M；H岩石容重，一般取23T/M3。R2直接查表选取根据顶板条件和煤层厚度，直接由表24中查取。根据顶板条件和煤层厚度选取支架支撑掩护式满足工作面支护强度。4、选择液压支架型号由上面计算出的支架最大和最小结构高度和支护强度的数值，从液压支架产品目录中选择合适液压支架的型号，并列出支架规格和主要技术参数表（表16）。支撑掩护式支架具有支撑效率高，切顶能力强，支架稳定性好的特点。采用分体顶梁铰接前梁形式，切顶效果好，便于运输。采用前后双连杆形式，可减少支架重量改善底板比压的平均分布和前端比压。表16支架规格和主要技术参数表型号名称ZF3800/16/32型支撑掩护式液压支架参数主要技术高度M中心距M宽度M初撑力KN工作阻力支护强度底板比压前泵站压力整体运输尺寸适应倾角操纵方式重量TKNMPA端MPAMPAMM参数16321514115831363236360041180700720451962552501410170030本架控制13第四节工作面可弯曲刮板输送机、转载机、破碎机一、刮板机的选择由于煤层厚度仅为30米,采用综采一次采全高,所以只选取前部刮板机。根据毕业设计指导书附表211表中可直接查出工作面配套设备的型号为SGD630/180PB型刮板输送机。其技术特征如下设计长度200M出厂长度150M输送能力QC400吨/小时刮板链速度092M/S电机功率290KW链条形式中双链1、对所选刮板输送机的验算运输能力刮板输送机的运输能力为Q36FV式中F运行物料的断面积M2物料的散碎密度KG/M3装满系数，按表11查出下运时取091V刮板链速度由于该工作面年产115万吨，平均每班生产原煤869吨，所以不需要加挡煤板，因此F1/2HB094M2按装满为矩形估算物料的散碎密度按我矿的值取为132/15088所以Q36FV360940881092274KG/S986吨/小时由于QQC，所以输送机满足运输要求。2、运行阻力计算重段直线段的总阻力W（QQ）LGCOSQQLGSINZH111式中Q中部槽单位长度货载质量KG/MQQ/36V831/3657405KGCQ刮板链单位长度质量，由SGD630/180PB型刮板输送机技术参数查得1Q57KG/M10704由矿山机械表255查得18为已知ML0故WQQLGCOSQQLGSINZH11405075704711010COS1824543N空段直线段的总阻力WIQLGCOS18SIOD18SIN18432278N1总的运行阻力W12WW81325N0ZHK3、刮板链张力的计算判断最小张力点的位置，对双机头驱动，最小张力点的位置用下面方法判断若06W04W154T/H，满足要求。HTQ/214908531906按照煤的最大粒度较核胶带宽度MDB22MAX式中DMAX煤的最大粒度，MM。由此可以看出，带式输送机的带速、带宽能满足输送能力的要求。3、驱动力和所需传动功率计算驱动圆周力FUCFHFS1FS2FST式中C1064；附加阻力系数；FHFLGQROQRU2QBQGCOS；输送机的主要阻力；QRO，承载分支托辊每米长旋转部分质量；MKGANORO/320183QRU，回程分支托辊每米长旋转部分质量；UR/65F模拟摩擦系数，F003；L输送机水平长度，L1430M；H物料提升高度，H100M。输送机在运行方向的倾斜角；05。G重力加速度；G981M/S2暂定胶带为PVG2500S整芯难燃型胶带，其中QB264KG/M，每米长输送带的质量；QG，每米长输送物料的质量；MKGVQ/821053623输送带速度；315M/S；经计算，FH77887N。FS1FFGL；主要特种阻力；FC0LNQBQGGCOSCOS；托辊前倾的摩擦阻力；C槽形系数；C0430托辊和输送带间的摩擦系数；003LN装有前倾托辊的输送机长度；LN1430M托辊前倾角度；130其它符号同前。经计算，F5766NFGL；导料槽栏板的摩擦阻力；21BGLIUV2物料与导料槽间的摩擦系数；207B1导料槽两栏板间宽度；B1073ML导料槽栏板长度；L30MIV输送能力；IV；SMXQ/3709623其它符号同前。经计算，FGL481NFS157664816247N。FS2AP3；输送带清扫器摩擦阻力；A清扫器与输送带接触面积；A00120018003P清扫器与输送带的压力；P10X1043清扫器与输送带间的摩擦系数；307经计算，FS22100N。FSTQGGH；倾斜阻力符号同前，经计算，FST103810N。驱动圆周力1064X7788762472100103810195029N195KN。传动功率计算传动滚筒轴功率PA。KWVFU256144、输送机胶带张力的计算在进行胶带张力计算时，暂不考虑储带装置带来的阻力、特种阻力和附加特种阻力。计算简图见图411。输送机正常运行，必须满足以下两个条件1）满足输送带下垂度要求为了限制输送带在两组承载托辊间的下垂度，作用在输送带上任意一点的张力必须大于最小张力FMIN。承载分支KNAHGQGBO519/8MXMIN回程分支FBU7/AXIN（H/A）MAX输送带许用的最大垂度，（H/A）MAX001；其它符号同前。2）输送带不打滑输送带不打滑条件为F2S1MIN1MAXUE式中FUMAXKAFU15X1952925KN；本输送机采用双滚筒驱动，功率配比11，1、2分别为驱动滚筒的围包角，1180，2210；为输送带与传动滚筒的摩擦系数，030。EUEU1XEU23X256768则F2S1MIN4379KN各特性点张力计算S14379KNS2104XS14554KNS3S2FLGQRUQBQBHG3333KNS4104S33466KNS5S4FLGQROQBQGCOSQBHGFSTFS12348KN输送带最大张力为FMAXFUS12388KN根据以上计算可知，输送机胶带的最大张力SMAX2388KN。胶带的安全系数N1256，所以选用PVG2500S整芯难燃型胶带满足设计要求。5、电机功率的计算及驱动装置选型电机功率计算PMPA/7678KW。选用电机型号YB450S34，400KW，两台，驱动方式采用双滚筒驱动。该带式输送机输送距离长，提升高度高、输送量大、功率大，其驱动装置必须采用软启动，消除硬启动的危险，使带式输送机具有良好的启动技术性能，保证生产的正常运行。经方案比选后，设计选用进口的CST可控启动驱动系统，提高本胶带输送机的运行可靠性。CST型号为630KS，速比为315，共两台。因此1煤工作面可伸缩带式输送机的型号为SSJ1200/2X400，储带长度为120M。拉紧装置选用SZL型可伸缩带式输送机液压自动拉紧装置，型号为SZL1200/130，液压泵站电机功率为4KW，慢速绞车功率为55KW。工作面运输顺槽带式输送机基本参数详见表21。表21工作面运输顺槽带式输送机基本参数表型号输送能力T/H带宽MM带强N/MM带速M/S设计长度M顺槽倾角装机功率KW供电电压V驱动装置台数SSJ1200/2400120012002500315143005400X210KVCST630KS1台第二节采区顺槽运输机械的选择设计对炮采工作面的顺槽运输，一般采用多台刮板输送机串联运输，若产量较大且顺槽巷道较直时，可采用绳架吊挂式带式输送机，但需要配一台转载机或一台转载机和一台可伸缩带式输送机。刮板输送机选型计算与第一节同，对综采工作面的顺槽运输，一般采用转载机、可伸缩带式输送机和绳架吊挂式带式输送机。一、转载机的选择选择转载机时，要注意与工作面刮板输送机的配套要求。即转载机的运输能力要稍大于工作面刮板输机的运输能力；顺槽转载机的机尾与工作面输送机的连接处要配套；顺槽转载机的零部件与工作面刮板输送机的零部件应尽可能通用。在选择转载机时，只要满足上述要求，可不作验算。二、带式输送机的选型计算带式输送机选型计算时，所需的原始资料有带式输送机的铺设长度L，M；带式输送机的铺设倾角，顺槽的运输生产率Q，T/H；物料的散碎密度，KG/M3，物料中最大块度的长尺寸AMAX，MM；物料的动堆积角。知道上述资料后，首先按表21至表26选择带式输送机，然后按下述步骤进行计算。1、牵引力计算1）运输最大件FDJGDJGPG0002COSMAXSINMAXQRL式中GDJ最大牵引重量，GDJ20000KGGP平板车质量，GP2000KG；G0梭车自重，G01800KG；MAX运行线路最大坡度，MAX6；钢丝绳阻力系数，025；QR单位长度钢丝绳的重量，QR178KG/M；L运输距离，L1500M；则F2000020001800002COS6SIN602514794829835848N2）运输人员FRGRCGRG0002COSMAXSINMAXQRL式中GRC人车质量，GRC2630KG；GR载人质量，GR21575KG；其它参数同上。FR22630215751800002COS6SIN602514794829818180N3）运输物料FWGGZG0002COSMAXSINMAXQRL式中G一次运送物料质量，G42700KG；GZ矿车质量，GZ4980KG；其它参数同上。FW4270049801800002COS6SIN602514794829826971N从牵引力计算结果看，绞车牵引力不得低于37288N，考虑到1煤后期轨道运输巷可达1500M左右，所以在此巷道需配置一套SQ1200/75型顺槽连续牵引车。2、功率验算412KW108534DJJDVFN式中085为绞车传动效率，VDJ10M/S为梭车牵引支架速度。功率备用系数K75/N75/41217811。539KW10857269FWVN式中085为绞车传动效率，V17M/S为梭车牵引人车和其它车辆的速度。功率备用系数K75/N75/53913911，满足使用要求。3、钢丝绳强度验算运送人员时通过钢丝绳最大牵引力和初张力，可根据下式验算钢丝绳强度898891325MAXSCQZ式中M钢丝绳安全系数；QZ钢丝绳破断拉力总和，KN；SMAX钢丝绳最大牵引力，KN；SC钢丝绳张力初选值，KN运送人员时钢丝绳许用安全系数为N650001LE6500019485552但不能小于6。式中，LE由绞车至尾轮的钢丝绳长度，LE948M；N6N牵引钢丝绳强度合格。运送支架时通过钢丝绳最大牵引力和初张力，可根据下式验算钢丝绳强度558943521MAXSCQZ式中M钢丝绳安全系数；QZ钢丝绳破断拉力总和，KN；SMAX钢丝绳最大牵引力，KN；SC钢丝绳张力初选值，KN而钢丝绳许用安全系数（运送物料时）为N50001LE500019484052式中，LE由绞车至尾轮的钢丝绳长度，LE948M；NN牵引钢丝绳强度合格。4、钢丝绳张力计算S1（E1）根据欧拉公式S4S1N式中N摩擦力备用系数，可取N1112；钢丝绳与驱动轮间的摩擦系数，可取014（不得大于025）；钢丝绳在驱动轮上的总围抱角；而已知钢丝绳最大静张力S435848NS4N35848115则S11884NNE1115E01435215、主要技术参数绞车电机1140V，75KW牵引速度1017M/S牵引力60KN滚筒直径1200MM钢丝绳规格20NAT619SFC1570ZS最大储绳量1000M适用倾角6人车外形尺寸长宽高MM4800135014686、运输量的计算在此巷道配置2辆15人座的人车，系统运输一趟可以分别牵引4辆矿车或牵引2辆人车，满足运输量要求需运输3趟，运人1趟，运料2趟。运输一趟的时间为948/17/6093MIN，首尾摘挂钩时间均按10MIN考虑，共计193MIN，一个往返为386MIN，运送28人和6车材料、设备等仅需193H。第三节采区上下山运输及辅助运输一、采区上下山运输1、采区上下山运输设备的选择对于服务于一个回采工作面的采区上下山或者运输生产率不大的采区上下山，可以考虑采用多台刮板输送机串联运输。服务于多个回采工作面的集中上下山多采用带式输送机。2、采区上下山运输机械的选型计算使用综采的采区，在运输顺槽带式输送机旁铺设轨道用25吨防爆型蓄电池式电机车，或者采用单轨吊运输材料和设备。回风巷道一般铺设轨道，用人力推送矿车、材料车和平板车，也可使用调度绞车。若距离长、运输量大时，可采用25吨防爆型蓄池式电机车表31为调度绞车技术特征表。采区上下山辅助运输可用下述设备，有极绳运输和钢丝绳牵引的单轨吊车等。二、有极绳运输的基本计算1、已知条件年运量Q年045MT/年皮带长度L480M，510运输不平衡系数K14年工作制300天/年，16小时/天。2、计算皮带计算小时运量QQ150T/H带速V2M/S。带宽B800MM传动滚筒功率计算N0（K1LHVK2QLH000273QH）K3K4（002347272108910515047270002731508335）1151（21757734）11573KW电动机功率计算NKN0/1473/09114KW输送带最大张力计算按不打滑条件计算SMAXK5N0/V15373/25585KG按垂度条件计算SMAXK6K7HK8N0570112833573243322KG输送带安全系数计算MGXB/SMAX75080/5585107安全3、设备选型根据实际情况选择电动机YB315M24，N160KW，一台。减速器的选择选择传动滚筒D800MM则传动滚筒转速N传N传601000V/314D4777则减速器传动比I1500/4777314取I315皮带运输速度V1500314800/（601000315）2039M/S满足要求。则该皮带运输机主要参数为电动机YB315SM24N160KW一台减速器DCY355315一台整体带芯阻燃胶带800SB800MML1000M第四节大巷电机车运输选型计算一、原始资料若采区年产量120万吨，则按东、西两翼进行选型计算（既认为东、西两翼各布置一个120万吨的采区），东、西两翼采区距井底车场的距离L12002000M。二、选择电机车的粘着质量新建矿井的电机车枯着质量按表21选取。现有矿井增产挖潜时，一般选用与现有电机车型号相同的电机车表21电机车粘着质量选择表矿井年产量A（万T）架线式（T）蓄电池式（T）配套矿车（T）A607及以上8及以上1及以下A12071083三、列车组成计算列车组成计算1、运矸计算按电机车（重车上坡）的牵引力组成列车100ARBWQPN147512090348（辆）取2辆按电机车的制动能力（下坡）校核列车组成0RBEMNPF空45104118KG0RBLMWQ（重817923573KG查9矿用一般型低污染柴油机车牵引特性曲线（整车）EM14389M/SL145403M/S后期列车运行时间（一个循环）TEM257MINEMPV7506147506TL248MINLP1TEMTLT调车655MIN机车的制动能力（下坡）校核列车组成LBRRBLWQPV170524971029352375MSB1221KVA，满足供电要求。2移动变电站向采煤机、乳化液泵、喷雾泵供电，其需用容量计算值为SB2KVAKPPIXE5127051COS式中KX需用系数，KX0406752013640EDPCOSPI加权平均功率因数，取COSPI075。选用1台KBSGZY630/1140型移动变电站供电，其额定容量为630KVASB2512KVA，满足供电要求。3移动变电站向工作面刮板输送机、转载机、破碎机等供电，其需用容量计算值为SB3KVAKPPIXE8947062COS式中KX需用系数，KX0406760824560EDPCOSPI加权平均功率因数，取COSPI070。选用1台KSGZY1000/1140型移动变电站，其额定容量为1000KVASB2894KVA，满足供电要求。采区上山带式输送机直接由中央变电所供给6000伏高压，直接供给高压电