#4.1.8101综采工作面主要设备选型设计

1、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.第二篇米区供电系统的确定.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，

2、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。（滚筒采煤机和可弯曲刮板输 送机）刨煤机组以及和之配套的金属支柱，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，

3、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：2.53.0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

4、、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、要和采煤机的高度，刮板运输机长度和支架 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，要和煤层的倾角适应。2、要考虑和支架和刮板运输机配套，和移架速 度和运输机运煤能

5、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、运输机必须和采煤机的能力相适应，要保证 采煤机效能的发挥。3、要和支架和采煤机配套，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、选型依据1、煤层厚度为2.53.0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ZF2400/16.5/25型掩护式液压支架。16002400mm14001570mm38154331mm1500mm0.450.51MPa0.42

6、0.90MPa16821852kNP=3.90MPa)22322417kN本架31.4MPa8050Kg其技术数据如下：1、 架型： 四柱单摆杆2、支架高度：3、支架宽度：4、支架运输长度：5、支架中心距：6、支护强度：7、对底板比压：8、支架初撑力：9、 支架工作阻力： （10、操作方式：11、泵站压力：12、支架重量：13、立 柱：LDGGW1413870L1根数：4缸径：140mm柱径：160mm初 撑 力：452kN工作阻力：(P=39.0MPa)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：120.8

7、/264.5kN行 程：700mm15、后推溜千斤顶：QGEK107070F1根 数：1缸 径：100mm柱 径：70mm推力/拉力：246.6/125.7kN700mmQSEL634517B1263mm45mm99.7/49.8kN170mmQGEL804540V1280mm45mm157.8/107.9kN400mmQGEK107034E12100mm70mm推力/拉力：306/125.7kN行 程：16、侧推千斤顶：根 数：缸 径：柱 径： 推力/拉力：行 程：17、插板千斤顶：根 数：缸 径：柱 径：推力/拉力：行 程：18、尾梁千斤顶：根 数：缸 径：柱 径：行 程：340mm19、

8、伸缩梁千斤顶：QGEL804570E1根 数：2缸 径：80mm柱 径：45mm推力/拉力：157.8/107.9kN行 程：700mm二、液压支架参数的确定1、支护强度的计算：q=K1Hrx10-3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2.3x104KN/Mq=KiHrx10-3= （58） （2.53）x23=287552MPa2、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

9、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Q=qXE式中：q矿山压力千牛顿/米2E支架的支护面积 米2E=（L+C）BL顶梁长度 米C端梁距米B顶梁宽 米q=287552)KN/M取q=550KN/ML=2.9米C=0.335米B=1.5米E=(L+C)B=(2.9+0.335)X1.5=4.8525米Q=qXE=550X4.8525=2669KN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和顶板接触时,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

10、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，初撑力和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。Q1=0.8XQ=0.8X2669=2135KN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和乳化液箱组成，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X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1.01根据立柱或千顶最大推力算得的压力

11、1、立柱的初撑力所需泵站压力PmPm=P初/(A立n9.8)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=n /4Xd2d立柱活塞直径 厘米2d=130mm=13cmXA立=n/4X(D2-d2)=3.14/4(1402-1302)=2100cm2Pm=P初/(A立n9.8)=1682 x 103/(2100 x 9.8 x2.6)=31MPa2、根据推移千斤顶算得的工作压力PM2PM2=Pmax/(Amaxx9.8)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PM2=Pma

12、x/(Amaxx9.8)=120.8x103/(410 x9.8)=30MPa根据计算出PM1PM2选最大值PM=31故PbKPm=1.01x31=31.3MPa(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。Qbk2(刀Qi)vq/Ax10-3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A=1.5米k2从泵站到泵站支架管路泄漏系数刀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Q1Q1=4X n/4 X d2L1升式中：d立柱活塞腔直径130MML1

13、移 架 时 立 柱 活 塞 伸 缩 量870MMQi=n/4Xd2LlX10-6升=3.14/4X(1302X870X10-6)=11.5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Q2=2X n/4Xd2L2X10-6=2X3.14/4X(452X170X10-6)=0.5升3、前推溜千斤顶所需的流量Q3的计算：Q3=n/4d2LsX10-6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=n/4d2L3x 10-6=3.14/4(702X700X

14、10-6)=2.6升4、 后推溜子千斤顶：Q4=n/4Xd2L4X10-6升式中：d后推溜子活塞腔直径70MML4活塞伸缩量700MMQ4=n/4Xd2L4X10-6升=3.14/4X(702X700X10-6)=2.6升5、 插板千斤顶：Q5=2X n/4Xd2L5X10-6升式中：d插板千斤顶活塞腔直径45MM活塞伸缩量400 MMQ5=2X n/4Xd2L5X10-6=2X3.14/4(45x400X10-6)=1.2升6、尾梁千斤顶：Q6=2X n/4Xd2LeX10-6升式中：d尾梁千斤顶活塞腔直径70MML6活塞伸缩量340 MM2 -6 2 -6Q6=2X n/4Xd L6X10

15、 =2x3.14/4(70 x340 x10 )=2.6升7、伸缩梁千斤顶：Q7=2X n/4Xd2L7X10-6升式中：d伸缩梁千斤顶活塞腔直径45MML7活塞伸缩量700 MMQ7=2X n/4Xd2L7X10-6=2X3.14/4(452X700X10-6)=2.2升泵站所需流量：Cbk2(刀Qi)vq/AX10-3升/分=1.2X(11.5+0.5+2.6+2.6+1.2+2.6+2.2)X6/1.5Q5=2X n/4Xd2L5X10-6=2X3.14/4(45x400X10-6)=1.2=1.2X23.2X6/1.5=111升/分根据所需泵站的压力和流量,确定选MRB-125/31.

16、5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MG250/591-W型采煤机MG250/591-W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Q=60HBvqp式中：Qt理论生产率t/h;H工作机平均采高mB滚筒有效截深vq给定条

17、件下，可能的最大牵引速度m/minp煤的密度，一般为1.31.4 t/m3Q=60HBqp=60X3X0.63X9X1.35=1378T/H2、技术生产率Q=Qtk1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0.50.7Q=Qtk1=1378X0.65=895T/H2、实际生产率Qm=Qk2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0.50.65=1.58X0.31+0.9-1.2+0.6Qm=QQ0.5X1378=689T/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

18、高和最小卧底量深度来确定滚筒 的直径,最大采高Hmax=A-H/2+Lsinamax+D/2式中:A机面高度，1.2MH采煤机机身厚度1.2ML摇臂长度1.58Ma摇臂向上摆角35.1度b摇臂向下摆角18.5度Hmax=A-H/2+Lsinamax+D/2Hmax=1.2-0.6+1.58X0.57+D/2Hmax=2.09+D/2D=1.08Kmax=Lsinb+D/2-A+H/2=0.330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： 采煤机比能耗和煤的物理性质，工作机构的传 动效率参数和结构有关，当以不同的牵引速度截割

19、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HWB=H/V説AX/A=0.8X320/200=0.60式中HW螺旋滚筒采煤机比能耗A煤的截割阻抗系数A=180200AX特定煤层中的截割阻抗系数AX=262643（2）后筒比能耗计算HWB=YK3XHWBx=1X0.60=0.60式中K3后滚筒的工作条件系数取1三、采煤机装机功率N=Q/K1K2(0.6HWB+0.4HWBX=689/1X0.95(0.6X0.6+0.4X0.6)=435KW3.5=2X7.2X0.65X1000/(1.2X20955.70)=3.72 3.5式中:Smax

20、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1.11.2入一一双链负荷分配不均系数，寸于模锻链取0.65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SZZ-764/132(160)型转载机。SZZ-764/132(160)型转载机的技术特征如下：输送量900吨/时铺设长度42.8米和可伸缩胶带输送机的有效搭接长度1.24米6.5米KBY550-132/11401x132千瓦1140V 1475转/分26x92中心双链833千牛920毫米YL-560型160KW20号汽轮机油2

21、1.2升1500 x764x222毫米 约20吨 约1.7米主要参数的确定爬坡长度 电动机型号 功率 电压 转速 圆环链规格 刮板链形式 每条链断拉力 刮板间距刮板链速度 液力联轴器型号 额定功率 工作液体 注油量 中部溜槽规格 机器总重 机器总高电动机功率的验算1、爬坡段运行阻力计算Wzh=(qw+q0w1)lcosB(q+q0)lsinBW1k=q0l(w2cosBsinB)式中：Wzh、Wik爬坡段重，空段运行阻力，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0.70.8w1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q=Q

22、/3.6VQ刮板运输机运输能力Q=900吨/时转载链速1.09米/秒q=Q/3.6V=900/3.6 X 1.09=229公斤/米Wzh=(qw+q0w1)lcosB(q+q0)lsinB=(229X0.722.6X0.3)X6.5Xcos12(22922.6)X6.5Xsim12=(160.36.78)X6.5X0.97340=1393kgW1k=q0l(w2cosBsinB)=22.6X6.5X(0.3Xcos12sin12)=14kg水平段运行阻力Wzh=(qw+q0w1)(L1L2)Wk2=q0(L1L2)W1式中：Wzh2W平重空段运行阻力。KgL2水平段长度米L2=TML3搭接段长

23、度米L3=12MWzh=(qw+qow)(L2+L3)=(153X0.722.6X0.3)(712)=2163.7 kgk2= q(L2+L3)W=22.6X (7 + 12) X 0.3=128.8 kg主动链轮的牵引力W0 1 . 1 (Wzh1Wzh2Wk1Wk2)式中:W0主动链轮的牵引力。公斤Wzh.WUWki.W2-同前Wo=1.1(Wzh+Wzh2+Wki+Wk2)=1.1(926.52163.718128.8)=3560.7 Kg所需电机功率：Nd=1.2XWoXVn+102J KW式中：N d所需电机功率 千瓦J VOWD- 同前Nd=1.2XWoXVn+102J=3560X

24、1.09-1.02X0.8 =57KW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、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SDJ-150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，工于工作胶带运输机的校核(1)胶带运输机的输关量Q=KB2.V .v. C吨/小时=458x12x0.9X0.8X仁969.16吨/小时面走向长度760米 技术特征如下： 输送量输送长度带速 传动滚筒直径 托滚直径 机身形式 输关带宽 输送带强度 电机型号 电机功率 电动机电压 电动机转速6

25、30吨/小时1000米1.9m/秒630毫米108毫米落地1000毫米6500公斤/厘米DSB-752X75千瓦660/1140伏1480转/分式中：A使用地点的运输生产率吨/小时561.33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K=458C -输送倾角系数C-1(2)带宽校核按生产能力效核B=上，=I =0.872米1满足要求K-货载断面系数V-带速 米/秒v -货载散集容量C-输送机倾角系数2、按煤的块度校验B2amax+200毫米=2X350+200=900V1000毫米式中：amax货载最大块度横向尺寸，毫米满足要

26、求胶带运行阻力运算：(1)重段运行阻力计算：Wzh=(q+qd+qg)CW CosB (q+qd)Isin式中：B-输送机的倾角度r-输送机长度米W W-分别为槽形平形托辊阻力系数查书q每米长胶带上的货载重量25,表（15）取W =0.03,W=0.025q=Q/3.6V=561.33/（3.6X1.9）=82.06公斤/米qd 每米长胶带自重力公斤/米qq.qq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qd=1.1B（8i8182）=1.1（2X331）=11公斤/米式中：1.1胶带的平均容量吨/米2B胶带宽度米I胶带帆布间层数8一层帆布层的夺取度（m m

27、）平均取8=1.25m m（p=560N/cm一层）8=2m m（p=960N/cm一层）81胶带上保护层厚度81=3mm毫米q每米长胶带上的货载重量m毫米托辊转动部分的重力及qq分别为：qq. =mq.q/Vq公斤/米=22/1.5=14.67公斤/米qq=Gq/vq=17/3=5.67公斤/米 式中：Gq.Gq-分别为每组上，下托辊转动部分重量。公斤根据查书，表(17)Gq=22公斤Gq=17公斤 。Lq-上托辊间距。一般取Lq=11.5mLq下托辊间距。一般取Lq =23mWzh=(82.06+11+14.67)X760X0.03XCos13(82.06+11)X760Sin130=57

28、6公斤空段运行阻力胶带下保护层厚度2=1mWk=(qd+qq儿WCosp qdLSinB=(11+5.67)760X0.025XCosB +11X760Sin130胶带张力计算：1、按逐点法找出Si和S4的关系/S2=S+WkS4=1.06S2S4=1.06S2+Wzh S4=1.06S1+1.06Wk+WzhS4=1.06S1+1.06X511.5+576S4=1.06S1+1118.192、按摩擦条件找出S和S4的关系S4=S1（1+emd1/n）S4=S1（1+1.871/1.15）S4=1.76S1式中：n-摩擦力备用系数n=1.151.2m胶带和滚筒之间的摩擦系数。=511.5公斤查

29、书表（18）m=0.20emd=1.871.76=1.06S1+118.191=1597.41公斤4=1.76X1597.41=2811.45公斤S2=1597.41511.5=2108.91公斤S3=1.06S2=1.06X2108.91=223.544公斤按重度条件校验最小张力：Smin h=5(q+qd)LG.CosB=5(81.7111)1.5Cos1.5=695公斤v2235.44公斤满足要求Smin k=5qdLgCosB=5X11X3XCos1.50=164.94v1597.41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。Wo=

30、SYSL+(0.030.05)(SY+SL)公斤=S4S10.04(S4S1)=3210满足要求=2811.451597.410.04(2811.451597.41)=1390.4公斤 电动机的功率：N= W0V/102J=(1390.4X 1.9(102 X 0.85)=30.47千瓦式中：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：N=30.47(120)=36.56千瓦v150千瓦满足要求胶带强度验算：m=BGx/Smax=100900/2811.45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。

31、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、下顺槽和工作面连接处 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，

32、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 常使用，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423.9吨，都适合顶板 条件，对底板的底压国6.68公斤，也适合底板条件。上、下顺槽用单体液压支柱和铰接顶梁配合超 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 顺槽和工作面端部附近受采动因素，影响向上、下 顺槽掘进施工时，采用的