综采工作面设备选型设计及计算

1、前言一、概述1.1设计题目、条件、任务及相关资料1.1.1设计题目和条件1.1.2任务和相关资料1.2选型的基本原则1.2.1采煤机1.2.2运输机1.2.3液压支架二、采煤机的选型2.1初选采煤机2.1.1根据煤的坚硬度选型2.1.2根据煤层厚度选型2.1.3根据煤层倾角选型2.2滚筒2.2.1滚筒直径的确定2.2.2滚筒截深2.3采煤机的生产率2.3.1理论生产率2.3.2技术生产率2.3.3实际生产率2.4采煤机的牵引力和允许的最大牵引速度2.4.1牵引力2.4.2最大牵引速度2.5防滑设备三、液压支架的选型3.1确定架型3.2主要参数计算和支架型号的确定3.2.1支护强度和工作阻力3.

2、2.2初撑力3.2.3支架高度3.2.4顶梁长度3.2.5确定支架型号3.3支架布置台数四、输送机的选型4.1.刮板输送机的选用原则4.2运输能力的验算4.3刮板输送机电机功率的验算五、乳化液泵站的选型5.1乳化液泵5.2乳化液泵的电机功率5.3乳化液参考文献总结前言一、概述1.1设计题目、条件、任务及相关资料1.1.1设计题目和条件 1.1.2任务和相关资料工作面长度：350米；倾角：40度；煤层平均厚度：4.5米；顶板中等稳定；A=230N/mm f=3.5.1.2选型的基本原则1.2.1采煤机1.2.2运输机1.2.3液压支架二、采煤机的选型2.1初选采煤机2.1.1根据煤的坚硬度选型煤

3、的力学性质主要包括煤的坚硬度系数f,抗压强度,截割阻抗A,韧性,层理和节理的发育状况,夹石含量及分布等.这些因素关系到选择采煤机械的工作机构形式和采煤机械的功率大小. 根据煤的坚硬度系数f和截割阻抗A,将煤分为三类 （1） 软煤-f<=1.5,A<180N/mm（2） 中硬煤-f=1.530,A=180240N/mm （3） 硬煤-f>=3.0,A=240360N/mm 各种刨宜选用中等功率的滑行刨煤机;硬煤必须选用大功率的滚筒式采煤机.滚筒式采煤机可截割各种硬度的煤.煤机最合适开采软煤,特别是脆性软煤;韧性中硬煤应选用中等功率的滚筒式

4、采煤机;脆性中硬煤2.1.2根据煤层厚度选型根据开采技术要求,将煤层厚度分为三类:从最小开采厚度至1.3m为薄煤层,1.33.5m为中厚煤层,3.5m以上为厚煤层 . 煤层的厚度决定着所需采煤机的最小采高,最大采高,机面高度,过煤高度,过机高度以及电动机功率大小. 采高在1.12.0m左右的采煤工作面,煤质中硬,应选用单滚筒采煤机;采高在1.32.5m时应选用双滚筒采煤机或单滚筒采煤机.2.1.3根据煤层倾角选型根据开采技术特点,将煤层倾角分为三类:025度为缓倾斜煤层;2545度为倾斜煤层;4590度为急倾斜煤层. 倾角小于12度的煤层,对机械化开采最

5、为有利,一般不考虑采煤机械的防滑问题. 在工作面干燥的条件下,金属对金属的摩擦系数为0.230.30,相应的摩擦角为1317度.因此倾角大于12度时,骑溜子工作的采煤机和以输送机支撑和导向的爬底板采煤机,必须带防滑装置. 在工作面潮湿的条件下,摩擦系数要降低,倾角大于8度时就得备有防滑装置. 无链牵引采煤机,由于具有可靠的制动装置,牵引力又大,故可用到倾角4050度的工作面. 煤与底板的摩擦系数一般为0.70.8,相应的摩擦角为3640度,故煤层倾角大于40度时,煤可沿底板自溜下滑,而不必安装输送机.但实际上,为了使煤流沿着要求的安全方向运输,并且无链牵

6、引的采煤机也需要为之导向,故在倾角大于40度的工作面条件下,仍配备工作面输送机.2.2滚筒2.2.1滚筒直径的确定 2.2.2滚筒截深截深是指滚筒外缘到端盘外侧截齿齿尖的距离，即一次截割深度。2.3采煤机的生产率2.3.1理论生产率 2.3.2技术生产率2.3.3实际生产率 2.4采煤机的牵引力和允许的最大牵引速度2.4.1牵引力2.4.2最大牵引速度2.5防滑设备 三、液压支架的选型3.1确定架型选择架型主要根据顶板条件,但同时还应考虑下列因素: (1)煤层厚度 根据我国煤层赋存的特点,当厚度超过2.5m,顶板有水平推力时,应选用抗水平强的支架,一般不宜选用支撑式支架.当

7、煤层厚度在2.52.8m以上时,应选用带护帮装置的掩护式或 支撑掩护式支架.当煤层厚度变化较大时,应选用调高范围大的支架2)煤层倾角 煤层倾角在1015度以上时,支架应有防滑和调架装置 ,当倾角超过18度时,应同时具有防滑和防倒装置. (3)底板强度 支架底座的对底板接触比压应小于底板的允许比压,允许比压与底板的岩石性质有关,对于砂岩底板,其值一般为1.962.16MPa,软底板为0.98MPa左右.接触比压与具体支架有关,选型时应验算接触比压值. (4)瓦斯涌出量 对于瓦斯涌出量大的工作面,应优先选用通风断面大的支撑式和支

8、撑掩护式支架. (5)地址构造 断层十分发育,煤层厚度变化大,顶板允许暴露面积和时间在58平方米和20min以下时,暂不宜采用综采设备. (6)设备成本 能同时允许使用几种架型时,应优先选用价格便宜的支架.在一般情况下,支撑式支架最轻,造价也最便宜.而支撑掩护式支架最重最贵. 此外,对于对于特定的开采要求,应选用特种支架.如厚煤层分层开采时选用铺网支架,冒落法开采时选用放顶煤支架,工作面端头支护选用端头支架,等等3.2主要参数计算和支架型号的确定3.2.1支护强度和工作阻力顶板所需的支护强度取决于顶板的等级和煤层厚度,他可按以下公式确定:

9、60;            q=KHg x 0.00001(MPa) 式中,K为作用于支架上的顶板岩石厚度系数,一般去58;H为采高,m;为岩石强度,一般取2500kg每立方米;g为重力加速度，取10m/s2。 支架支撑顶板的有效工作阻力Q=qF x1000 (kN)  式中,F为一支架的支护面积,按下列公式计算：     F=(L+C)x(B+

10、K)  单位 平方米 式中,L为支架顶梁长度,m;C为梁端距,m;B为支架顶梁宽度,m;K为架间距,m. 有效工作阻力与支架工作阻力的比值,称为支架的支撑效率.支撑式支架的支撑效率为100%;掩护式和支撑掩护式支架,由于顶梁与掩护梁铰接,立柱又斜撑,故支撑效率总是小于1,初选支架时可取80%左右.在考虑了支撑效率后,所需每架立柱的总工作阻力P应为:              P=Q/ (MPa)3

11、.2.2初撑力初撑力大小对支架的支护性能和成本都有很大的影响.较大的初撑力能使支架较快达到工作阻力,减慢顶板的早期下沉速度,增加顶板的稳定性,但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求也将提高.一般取初撑力为0.60.8倍的工作阻力.3.2.3支架高度支架最大结构高度 Hzmax=Mmax+S1  (m) 支架最小结构高度 Hzmin=Mmin-S2   (m) 式中,Mmax,Mmin为分别为煤层最大,最小采高,m;S1为伪顶冒落的最大厚度,一般取0.20.3m;S2为顶板在周期来压时的最大下沉量,移架时支架的下降量,顶梁上及底座下的浮矸厚度之和,一般为0.250.35m. 支架伸缩比 K2=Hzmax/Hzmin K2反映了支架对煤层厚度变化的适应能力。其值越大，支架对煤层厚度变化的适应能力就越大。单伸缩立柱的支架，k2不超过1.6；若k2大于1.6，需加机械加长段或采用双伸缩立柱。通常薄煤层支架的k2值为2.53.0；中厚煤层支架k2值为1.41.6。3.2.4顶梁长度顶梁长度 顶梁长度与支架的结构形式、支护方式、输送机宽度和采煤机的结构尺寸有关。 3.2.5确定支架型号3.3支架布置台数四、输送机的选型