薄煤层采煤机截割部的设计【含3张CAD图纸】
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薄煤层采煤机截割部的设计【含3张CAD图纸】,含3张CAD图纸,煤层,采煤,机截割部,设计,CAD,图纸
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前言 我国现行采煤机摇臂壳体的设计基本上都采用传统的设计方法:根据经验和以往设计实例设计人员在纸面上设计所需的产品,根据小功率采煤机摇臂尺寸适当加大来设计更大功率的采煤机摇臂,如果出现问题或不满足预定设计要求的情况,就要修改设计,这在现实设计中确实出现了许多的问题。随着采煤机装机功率越来越大,单纯依靠经验,根据小型机器设计大功率机器和加大安全系数的方法,往往使设计产品的尺寸越来越大,结构的应力分布、变形分布、内力分布也很难得到合理保证。然而通过对采煤机摇臂进行有限元分析,可以得出采煤机摇臂壳体在不同位置、不同工况的应力、应变规律,摸清其危险截面、极限工况、极限载荷和极限应力,提出摇臂承载能力的优化方案。同时还可以对摇臂壳体固有频率、各阶振型、动力性能进行探索性分析研究。应用该技术可以在产品设计阶段预测产品质量,使产品在投入生产之前进行优化以提高产品质量,从而缩短产品开发周期,进而降低开发成本,提高市场竞争力。1 绪论1.1 课题的设计目的及意义当今全球制造业企业之间的竞争越来越激烈。企业要赢得竞争，就要以市场为中心，就要以用户为中心，快速地响应市场的需求，快速地满足用户的需要。换句话说，就是要以最短的产品开发时间（Time）、最优的产品质量（Quality）、最低的成本（Cost）和最佳的服务（Service），既“TQCS”，去赢得用户和市场。随着采煤机控制系统的发展，它的功能越来越齐全，操作越来越方便。虽然以数控系统为控制系统的采煤机生产效率会很高，而且质量也非常好，但这些消耗的成本较高，固我们采取常用的设计结构。这样不但能满足生产条件还能节省资金。1.2 与课题相关国内外研究现状分析1.2.1 采煤机在国内的发展情况随着近年来我国煤炭行业的快速发展，与之唇齿相依的煤机行业也日益受到重视。从去年出台的煤炭行业纲领性文件关于促进煤炭工业健康发展的若干意见，到去年召开的全国煤炭工业科学技术大会，再到近日的国家发改委出台的煤炭行业结构调整政策，都涉及到发展大型煤炭井下综合采煤设备等内容。有关人士指出，大型煤炭井下综合采煤设备走进人们的视野，这是煤机行业发展的必然趋势。加快发展煤机制造业意义重大我国是世界煤炭第一生产和消费大国。由于我国富煤少油，所以煤炭在我国的一次能源中占有极其重要的地位。近年来，国际油价高企，这在某种程度上更加凸显了我国煤炭资源的战略意义.建设强大的煤炭工业须有强大的煤矿机械制造能力作为后盾。然而，生产技术总体水平落后正在制约着煤炭工业的快速发展。据统计，目前全国采煤机械化程度仅为42%。众多小煤矿仍沿用传统落后的开采方式。为解决这一矛盾，国家提出了加快提升煤炭生产和设备制造技术水平的战略目标。根据“十一五”煤炭行业结构调整的主要目标，到2010年，全国大、中型煤矿采煤机械化程度要分别达到95%和80%以上。据有关专家介绍，大型煤炭井下综合采掘设备等重大专项，主要是面向煤矿高产、高效集约化生产及其配套的设备和技术。包括年产600万1000万吨厚煤层综采成套技术装备研制；年产150万200万吨薄煤层自动化综采成套技术装备研制；年产100万吨以上短壁综采成套技术装备研制；巷道快速综掘成套技术装备研制等。有关业内人士指出，我国发展大型煤炭井下综合采煤设备，不仅是为了解决煤炭行业发展的设备需求，也不仅是间接地为提高我国煤机行业技术水平提供难得的发展机遇，更重要的是，它将为我国重要能源资源开采提供有力保障.制约因素加大综合差距煤机行业的发展并非一帆风顺。在经过多年的低谷期后，虽然近年来市场逐步转暖，但在其自身发展中仍有诸多制约因素。诸如基础技术及基础元器件发展滞后、国产原材料不能满足要求、企业数量多规模小且分散重复、科技开发投入少、技术创新能力弱等。目前，煤机全行业最突出的问题之一就是成套能力薄弱，市场竞争力不强。据了解，改革开放以来，在煤炭专用设备研制和国产化工作上取得了巨大成就.但是，由于体制和机制的制约，在煤炭专用设备研制和国产化工作中，力量主要集中在提高单机的设计制造能力和水平上。因而，煤炭专用设备的系统开发、系统设计、系统成套及系统服务，则显得十分薄弱。同时，由于煤炭装备制造业发展滞后，产品的性能和可靠性难以满足高产、高效矿井要求，导致企业在市场竞争中缺乏竞争力。另据了解，目前国内仅有山西焦煤集团和中国煤炭机械工程装备集团具有综合煤机制造实力。种种制约因素及行业技术创新能力不足，造成目前我国煤机制造业与国际水平相比存在很大差距。专家建议，根据目前行业的具体情况，行业创新路线还需要引进和自主研发相结合。专家指出，在全球产业结构调整和转移的浪潮中，以及诸多制约因素前提下，我国煤炭装备制造业面临着重组和规模经营的新趋势。1.2.2 国外采煤机的发展今年4月份，全球最大的煤炭开采设备生产商之一的JoyGlobalInc.(JOYG)获得了其在华建厂的首张执照。 这家坐落在天津市的工厂预计将于2007年年初投产。实际上，此次建厂正是JoyGlobal提高在华销量计划的一部分，公司的目标是2010年将在华销售额从2005年的1.7亿美元提升至5亿美元。 面对中国不断扩大的采矿设备市场，许多外国公司都在跃跃欲试，JoyGlobal并不是唯一的一家。德国的DBTGroup、EickhoffCorp.、瑞典的SandvikMiningandConstructionLtd.及其他一些大型国际采煤设备生产商都已设法进入了中国市场。 煤矿伤亡事故频发及采煤效率低下问题引起了中国政府的担忧，目前中国国内正积极地推进煤炭行业的改革重组。未来几年，中国将关闭更多能效低下且存在安全问题的小型煤矿，转而组建一些大型煤炭生产集团。在这样的背景下，对于高端采矿设备的需求也在相应上升。而国内的相关设备供应商却无法满足此类需求，这就给海外生产商提供了抢占市场立足点的机会。美国驻中国使馆事务处(ChinabranchoftheU.S.CommercialService)的一位资深商务专家梅报春表示，从开采效率、设备质量、对矿山的环境保护及安全和健康等方面来考虑，中国的主要采煤设备普遍落后其他国家10-15年。虽然中国是全球最大的煤炭生产国，2005年的煤炭总产量达21.1亿吨，但中国煤矿的安全纪录则非常糟糕。几乎每天都有因煤矿爆炸、透水和塌方导致矿工丧生的报导。2005年，中国共有5,986名煤炭工人在事故中丧生。中国的煤矿数量接近2.5万座，其中90%以上是村镇所有的小型煤矿。高端采矿设施需求强劲目前，中国煤矿的机械化程度平均为42%，小型煤矿的机械化程度则更低。极低的自动化和机械化水平意味着煤炭采出率少得可怜。中国煤矿目前的平均采出率仅为35%左右，小型煤矿的采出率更是不到10%。煤炭行业的数据显示，中国约五分之二煤矿的年产量均不到3万吨。除了关闭安全状况差及非法的煤矿（此类煤矿使用的一般都是小型采矿设备）外，中国还将在2010年前建立13个大型煤炭生产基地，并组建5-7家年产量超过1亿吨的大型煤炭生产商。在2010年年底前，国有大中型煤矿的机械化程度将从目前75%的平均水平分别提高至95%和80%。不过，凯基证券(KGISecurities)分析师张伟(AaronZhang)表示，国产的采煤设备已经过时，而且主要是在小型煤矿中使用。实际上，刨煤机、综掘机和支架等一些关键的井下采煤设备还需依赖进口。中国90%的煤矿都属于井下作业。JoyGlobal的一位管理人士表示，该公司在中国最畅销的产品是连续采煤机，这种设备已在美国和其他发达国家的大型煤矿中得到了普遍使用。这位不愿透露姓名的管理人士称，到目前为止，中国的生产商已生产出几台类似的样机，但还远没有达到真正的商业化水准。中国市场吸引全球关注过去几年来，外国采煤设备生产商亲眼目睹了在华销售额的大幅增长。2003年，JoyGlobal在中国的销售额仅为5,000万美元，但2004年很快激增至1.4亿美元，2005年为1.7亿美元，今年有可能达到2亿美元。其他外国公司当然也没有袖手旁观。2005年末，德国DBT集团与中国的煤炭公司达成了三笔大宗合同，这使其中国客户的数量在不到18个月的时间里由5个增加到11个。其中有一份合同就是和中国煤炭产量最大的生产商神华集团有限责任公司(ShenhuaGroupCorp.，简称：神华集团)签定的，这也是DBT有史以来签订的最大的一笔订单。该公司在新闻稿中称，合同履行完成后，DBT对神华集团的支架交货量将达到2,700架。不仅是采煤设备生产商，一些投资公司也开始进入了这片市场.6月14日，总部在纽约的投资公司JordanCo.旗下InternationalMiningMachineryLtd.宣布，已向国有黑龙江煤矿机械集团有限公司,收购了鸡西煤矿机械有限公司和佳木斯煤矿机械有限公司的全部股权。上述交易在国内遭到激烈的批评，一些业内人士指出，当地政府不应该把一切都卖给海外公司，因为这两家采煤设备制造企业生产的综掘机和支架各占到国内销量的近40%。 JoyGlobal的一位管理人士表示，当前最大的挑战是中国政府正在不断要求煤炭企业购买国产设备。该管理人士称，除民族主义情绪外，价格也是一个问题，进口采煤设备通常比国产设备贵2-3倍。 1.2.3 对采煤机在国内发展的建议连日以来，关于煤炭行业整顿整合的声音不绝于耳，6月初，温家宝总理在参观神华集团神东矿区的时候曾指出，要通过煤矿的兼并重组建几个亿吨级的大型煤矿基地；实现煤矿生产的规模化、现代化，把煤炭企业办成现代企业。此后不久，发改委便做出了详尽规划，力争在十一五期间建5-7个年产5000万吨的大型煤矿集团，同时，国家将重点建设神东、晋北、晋东、蒙东（东北）、云贵、河南、鲁西、晋中、两淮、黄陇（华亭）、冀中、宁东、陕北等13个大型煤炭基地，力争使前6位的煤炭开采企业的产量达到全国总产量的60%，实现煤炭行业的有序竞争，以及煤炭资源的合理开发。6月22日，国家安全生产监督管理总局局长李毅中在山西晋城召开的全国煤矿瓦斯治理和利用工作现场会上表示，将采取“三步走”的战略，争取用3年左右的时间解决小煤矿问题。逐步关闭不符合安全生产条件、以及资源、环保和煤炭产业政策的小煤矿，力争近两年内消灭年产3万吨以下的小煤矿。种种迹象表明，在安全生产事故频出、煤炭资源无序开发屡禁不止的情况下，政府已经开始全力着手整顿煤炭行业，煤炭行业规模化、现代化的方针已基本形成。煤炭行业的规模化重组将对我国的煤机生产企业带来巨大的冲击。首先，煤炭行业的重组直接带来煤矿机械消费结构的变化。原有的小煤矿大多使用成本低、效率低、自动化程度低的小型采煤机，这也构成了国内多数煤机生产企业的主要市场，使它们丧失了技术创新的动力。重组后的煤炭企业将对大型成套采煤设备有更高的需求，从而带来市场偏好的变化，而国内恐怕只有为数不多的煤机生产企业（如张家口、鸡西、西安等煤机生产厂）能够在技术上达标。其次，消费结构的变化使得国外的煤机供应商获得更为广阔的市场，国内企业的生存环境会愈加困难。根据中国国际招标网的数据显示，现有的煤机消费市场呈现两极化的趋势。以神华、晋煤为代表的大型煤炭生产企业主要使用综合成套设备进行开采，主要包括大型采煤机、重型刮板运输机以及液压支架三部分。由于国内企业在这方面生产能力得欠缺，在采购时主要面向国外企业，以国际招标形式为主，包括德国艾科夫、美国久益以及英国DBT在内的国际知名矿山机械巨头就成了它们的主要供应商。而另一级则是中小煤矿与国内的煤机生产企业所构成的供应链，尽管在生产能力、安全设计、工作效率方面都有很大的差距，但由于成本较低，正好满足小煤矿的消费偏好。两极化的市场分割态势使得国内外煤机生产企业都有生存的空间，而在煤炭规模化重组之后，小煤矿数量的减少将直接导致国内煤机生产企业市场的萎缩，而大型煤炭企业的形成则会给国外的煤机企业带来更多的订单。最后，在技术水平上，国内煤机企业难以同国外竞争对手相比。根据中国国际招标网的历史招标资料显示，凡是生产能力在1000t/h以上的采煤机，都要采用国际招标的形式向国外企业采购，足见国内企业技术水平上的差距。而国产的采煤机的生产能力大多在200-400t/h徘徊，不但难以同国外对手抗衡，就连本土的市场需求都无法满足。概而言之，原有的煤炭产业结构成就了煤机企业的今天，为它们提供了广阔的市场；但也束缚它们的成长道路，使其丧失了学习创新的动力。如今，煤炭产业整合的大幕已经拉开，随着众多小煤矿的“关停并转”，国内的煤机企业未来的发展道路恐怕也会愈加艰难。1.3 设计内容和预期结果1.3.1 设计内容1） 采煤机的总体设计;2）采煤机截割部3）;行星减速器的设计;4）控制系统概述设计1.3.2 预期结果能够设计出一台满足生产要求的采煤机，并能提高一定的生产率和产品质量，减轻工人劳动强度，降低生产成本。2 采煤机的概述采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失.随着煤炭工业的发展,采煤机的功能越来越多,其自身的结构、组成愈加复杂,因而发生故障的原因也随之复杂。双滚筒采煤机综合了国内外薄煤层采煤机使用经验，针对我国具体国情而设计的新型大功率薄煤层采煤机。采煤机主要技术参数1、适用煤层 采高0.85-1.6m 倾角30 煤质硬度f3 2、生产能力 最大理论生产能力528t/h 经济生产能力249t/h 3、截割部 滚筒转速：75.62rpm 滚筒直径：850、1000、1200 调高方式：液压调高4、牵引部 牵引方式：液压无级调速、摆线齿轮、销排无链牵引 最大牵引力：20t 牵引速度：0-5.5m/min 5、电动机 牵引电机3. 截割部的整体设计3.1 截割部的组成：摇臂齿轮箱，机头齿轮箱，滚筒及附件.3.1.1 截割部主要作用：落煤，碎煤，装煤.3.2 采煤机的主要工作参数3.2.1 采高：采煤机实际高度.注意事项：煤层厚度一般不宜超过采煤机的最大采高的，不宜小于采煤机最小采高的 。 采煤机的最大采高H和最大卧底深度X的关系式：sin （3-1） (3-2)式中： A机身上部距底板的距离 C机身箱体厚度 L摇臂回转中心到滚筒轴心的长度 摇臂相对机身水平上摆动最大角度摇臂相对机身水平下摆动最大角度D滚筒直径3.2.2 截深定义：采煤机截割部机构，每次切入煤体内的深度B，称为截深。截深是决定采煤机功率和生产率的主要因素。截深范围（）。在厚煤层中，由于受到输送机的能力和顶板易冒顶片条件的限制，宜用较小的截深。当用单体支柱护顶板时，金属顶梁的长度为采煤机截深的整数倍。滚筒采煤机的截深一般小于1m，多采用，大功率采煤机可取0.75m。3.2.3 截割速度概念：滚筒上截齿齿尖的圆周切线速度，称为截割速度。它取决于截割部传动比，滚筒直径，滚筒转速。截割速度一般取。新型采煤机直径左右的滚筒转速多为左右，直径小于的滚筒转速可高达。3.2.4牵引速度牵引速度越大，单位时间内的产煤量越大。但电动机的负荷和牵引力也相应增大。牵引速度是无级的，至少是多级的。目前，双滚筒的采煤机的最大截割牵引速度可达,有的采煤机最大牵引速度高达。截煤时，牵引速度一般不超过。采煤机的生产能力计算： （） (3-3) 式中： H采煤机采高 B采煤机截深 采煤机平均牵引速度 煤的密度 一般为对于一定的滚筒转速和允许的截齿切削厚度，可用下面公式计算允许工作的牵引速度： （） (3-4)式中：t采煤机允许的截割切屑厚度m滚筒每一截线上的截齿数n滚筒转速3.2.5 牵引力牵引力由外载荷决定，因此精确计算采煤机所需要的牵引力既不可能，也没必要。据统计，装机功率P不超过的链牵引采煤牵引力约为,无链牵引采煤机牵引力约为，装机功率P超过300kw，有链和无链牵引采煤机的牵引力分别为1P和2P。牵引力和牵引速度的关系为： (3-5)式中：C牵引阻力的不变分量k系数，取决于煤质及压张程度3.2.6 生产能力 (3-6) 采煤机的生产能力主要取决于牵引速度，而牵引速度的提高就要求采煤机的装机功率和牵引力加大。3.2.7 装机功率采煤机所装备的电动机的总功率，称为装机功率。 装机功率越大，采煤机可采越坚硬的煤层，生产能力越高。原煤炭工业部标准MT484规定采煤机电动功率系列为：100，150，170，200，300和375KW。 滚筒采煤机总消耗率P包括截煤功率，装煤功率和牵引功率三部分。对于双筒采煤机： (3-7) 滚筒截煤时消耗的功率为： (3-8)式中：滚筒总平均截割阻力N截割速度截割部总传动效率滚筒装煤的功率为： (3-9)式中：滚筒装煤的阻力牵引部的功率消耗为： (3-10)式中：F采煤机的总牵引阻力牵引部的总效率由于等式右边各项均受牵引速度影响所以 (3-11)式中：采煤机空载消耗功率K系数工程上，一般采用单位比能消耗法来确定采煤机的消耗功率。 (3-12)式中：H采用m采煤单位能耗考虑到功率储备，采煤机的装机功率一般为： (3-13)式中：功率储备系数3.3 齿型选择3.3.1 截齿截齿是采煤机上直接用来落煤的刀具。对截齿的主要要求是：(1)耐磨性和强度要求。(2)几何参数合理，能适合不同煤质的截割工程。(3)固定可靠，拆装方便。3.3.2 截齿的几何参数截割刀具的主要参数有（如图3-1）Cutting Tool is the main parameters （1）截角：刀头前面与刀尖运动轨迹的切线之间的夹角。（2）前角：刀头前面与刀尖运动轨迹的法线之间的夹角。（3）后角：硬质合金片端面与刀尖运动轨迹的法线之间的夹角。（4）倒角：刀头侧角与前面法线之间的夹角。（5）刀尖角：刀头侧角与前面法线之间的夹角。（6）截刃宽度b：刀头前面与端面所形成的切削刃的宽度。（7）前面宽度B：刀头前面的最大宽度。截角常用，前角与截角互余，后角常用，侧角一般用。截刃宽度对截割阻力和单位能耗影响很大，当10mm时，由于截槽的崩裂角逐渐减小，因而摩擦阻力增大，使截割阻力和单位能耗加大。因此一般b10mm。3.3.3 截齿的分类扁形截齿（径向截齿）（图3-2）Pick a flat shape (radial Pick)（1） 根据扁形截齿前面形状的不同分为平前面截面（图1-3a）和屋脊状前面截齿平前面截面（图3-3a）Ping front section屋脊状前面截齿（图3-3b）Roof-ahead Pick平面截齿结构简单，但生产时煤粉多，刀具受力大。适用于中硬及夹石较少且节理发达的煤层。屋脊状前面截齿的强度高，生产时产生的煤粉少，受阻力相对也小，多用于韧性，夹石多的硬煤层。（2）镐形截齿圆锥形截齿(3-4a)Conical Pick 。带刃扁截齿(3-4b)Band-edge Pick 3.3.4 截齿伸出长度截齿径向伸出长度应大于工作时的最大煤屑厚度 (3-14) 式中： 储备系数，可取：螺旋滚筒的径向截齿。切向截齿，对钻削头。 (3-15) 式中：最大牵引速度 滚筒转速 同一截线上截齿数3.3.5 截齿的失效形式与寿命一般规定截齿尖的硬质合金磨去或于煤的接触面积大于时，应及时更换截齿。3.3.6 截齿的材料为了保证截齿的强度和耐磨性，截齿齿身常用或刚制成，并调质处理。齿头镶嵌化钨硬质合金核或片。3.4 滚筒设计滚筒的结构：螺旋滚筒的作用是落煤和装煤。它是由螺旋叶片，端盘，齿座，喷嘴及筒毂等部分组成。端盘上截齿截出的宽度。滚筒和滚筒轴的联接结构有：锥形轴端和平键联接，内齿轮副与锥形盘复合联接轴端突缘与楔块联结和方头联结。3.4.1滚筒的结构参数： 滚筒的三个直径：滚筒直径D，螺旋叶片外缘直径及筒毂直径。 （1）.滚筒直径D：截齿齿尖处的直径，对于薄煤层双滚筒采煤机或一次采全高的单滚筒采煤机： (3-16) 式中：最小厚度 选考虑到割煤后顶板的下沉量，用以防止采煤机返回装煤时滚筒截割顶梁。 对于中厚煤层用的单滚筒采煤机，滚筒直径为： 式中：最大煤层厚度双滚筒采煤机的滚筒直径应略大于最大采高的一半或者根据两个滚装 煤量相等的原则来选取。 设滚筒直径D与采高H之比为，螺旋滚筒的装煤效率为，则： 上滚筒截煤的厚度：。 下滚筒截煤的厚度：。 下滚筒除了要装卸所剩下的厚度为H-D的煤处，还要负担上滚筒留下的当量厚度 为的煤，根据两个滚筒装煤量相等，得： (3-17) 式中：螺旋滚筒的装煤效率 将代入中得到相应的值，对于小直径滚筒， =，于是滚筒直径D=H。 滚筒直径系列尺寸为： （2）.螺旋叶片的外缘直径，叶片外缘指齿座突出的最大直径。 式中：截齿径向伸出长度。 滚筒割煤时，煤壁上残留锯齿状煤槽（图1-5）的槽高取决于滚筒上截齿最大截距，并有以下关系： (3-18) 式中：截齿的最大截距 截刃宽度煤的崩裂角煤壁残留煤槽（图3-5）Coal wall residual coal chutes为防止叶片边缘及齿座与这些煤槽碰挤而增大摩檫阻力，叶片边缘直径应满足： (3-19) （3）.筒毂直径，在满足结构的前提下，滚筒直径应尽可能小，一般：（对大直径滚筒）（对小直径滚筒）常用的滚筒筒毂直径与叶片外缘直径之比在之间。3.4.2 滚筒宽度滚筒宽度B是滚筒边缘到端盘最外侧截面齿齿尖的距离，但滚筒的实际截深小于滚筒宽度。我国滚筒的宽度系列为：，近年来，多采用的截深。3.4.3 螺旋叶片的参数： （1）螺旋叶片的升角： 螺旋升角是指螺旋线的切线与垂直螺旋轴心平面的交角。 (3-20) 是将一个双右旋叶片外缘直径，内缘直径，内缘直径及任意直径展开，得： （外缘） (3-21) （内缘） (3-22) （任意） (3-23) (3-24) 若有一块煤落在叶片上任意处，当滚筒转动时，叶片带动煤块沿轴移动，其移动速度： (3-25) 式中：L螺旋导程 v滚筒转速 实验表明，螺旋叶片外缘升角在效果较好。 （2）.螺旋叶片的导程和头数Z 导程是指螺线旋转一周的轴向距离。 若螺旋头数为Z，则有（S为螺距） 螺旋叶片的导程应不小于叶片宽度（） 但在时，螺旋头数Z必须满足，否则滚筒圆周上将有一部分没叶片，使螺旋叶片头数选择（图3-6a）Helical Blade first few choices滚筒无法顺利装煤（图1-6a）满足上式的螺旋滚筒(图1-6b)，当时，圆周上布满叶片，合理。通常螺旋叶片头数为 ，以双头螺旋叶片用省得最多，三，四头螺旋叶片一般用于直径较大的滚筒和开采硬煤层。 螺旋叶片头数选择(3-6b)Helical Blade first few choices（3）.螺旋叶片的螺距S 螺距是相邻两螺线之间的轴向距离： (3-26) 确定了导程和头数以后，螺距即可求得： 为使两叶片之间的空间够大不至于被大块煤片卡住。 另外，螺距与叶片深度之比应满足： (3-27)（4）.螺旋叶片在筒毂上的总包角，包角是叶片围绕筒毂转过的角度。1.导程等于叶片宽度（图1-7a），故总包角(rad）这种螺旋叶片的升角和两叶片间距小，不满足上述要求。 2.螺距等于叶片宽度（图1-7b），包角，这种螺旋叶片的特点，导程，升角都符合上述要求，但工作平稳性差，截割阻力常从滚筒一侧向另一侧变换。 因此规定（图18），两相邻叶片之间相互搭接，叶片在筒毂上的总包角为：每条叶片的包角 叶片总包角比较（图3-8）Angle leaves the total package comparison对双头螺旋叶片，三头，四头。这时，叶片外缘升角为： (3-28)式中：叶片总包角 叶片头数内缘外角为： (3-29)3.5 螺旋滚筒的运动参数运动参数包括滚筒的旋转方向和转速。3.5.1 滚筒的旋转方向1.滚筒截煤时分逆转和顺转两种情况： （1）逆转是刀具截煤方向与碎煤落下的方向相反（图1-9a），逆转时，即使不用挡煤板，也有较好的装煤效果。 （2）顺转是刀具截煤方向与碎煤落下的方向相同（图1-9b），顺转必须用挡煤板，否则工作面浮煤较厚。 滚筒的顺转（图3-9a） 滚筒的逆转（图13-9b）ded with the drum Drum reversal2.采煤机滚筒转向 对单滚筒采煤机（图1-10），滚筒转向必须上行时顺转（图a），下行时逆转(图c)。所以在左工作面时滚筒顺时针转，用右旋滚筒。右工作面时，滚筒逆时针转，用左旋滚筒。 这样正确转向的原因是：1.有利于装煤 2.机器受翻转力矩小，从（图b,d）可以看出，若滚筒转向改为逆时针时，则煤流断面被摇臂挡住，装煤口尺寸减小，不合理。 对双滚筒采煤机，滚筒的转向分两种： 反向对滚和正向对滚。 单滚筒采煤机和双滚筒采煤机的滚筒转向（图3-10）Shearer single-and double-drum shearer drum shift 3.5.2 滚筒的转速 每一截齿的最大切屑厚度： (3-31)由上式可知，在牵引速度v和每一截线上截齿数m已定的情况下，滚筒转速越高，截齿的切削厚度越小。反之，滚筒转速越低，切削厚度越大。在确定滚筒转速时，以切削厚度不超出截面齿伸出齿座的径向长度为原则（一般认为不超过截齿伸出齿座长度的为宜）目前，各种双滚筒采煤机径向截齿伸出齿座的长度一般为，有的大功率可达到左右。在滚筒转速一定的情况下，滚筒的直径越大，截割速度越大。根据实际使用经验，截割速不宜超过。因此，目前趋向采用较低的截割速度，一般在，最低可达。3.6 截齿配置螺旋滚筒上截齿的排列规律称为截齿配置。螺旋滚筒工作机构的截齿配置图是滚筒截齿齿尖所在圆柱面的展开图。（图1-11） 截齿配齿图（图3-11）Pick Distribution Tooth Chart 3.7 电动机的选择计算3.7.1 选择电动机的转速截割滚筒的转速范围,即，选。卷筒直径Dm3.7.2 选择电动机的转速范围 因为出轴转速为，又因为滚筒转速为，所以截割部的总传动比为： (3-32)3.8 所需电动机的输出功率3.8.1 工作机的功率已知：截割滚筒的所需有效功率:P=300kw3.8.2 传动装置的总效率:传动装置总功率按机械设计课程设计表4.2-9取：联轴器效率0.995齿轮啮合效率（齿轮精度为8级）0.98滚动轴承效率0.99传动装置总效率=0.9950.980.990.9133.8.3 所需电动机的输出功率 (3-33)电机选择功率为327kw3.8.4 选择电动机的型号通过比较选择电动机型号为：其主要性能数据如下表型号功率KW 电压V转速冷却方式3701400定子水冷3.9 传动装置的运动和动力参数计算3.9.1 分配传动比1、总传动比:2、各级传动比的分配，由，得：， 根据滚筒转速需求和所选电机转速则有：=2.5 .3.9.2 功率、转速和转矩的计算0轴（电动机轴）：n1400r/minT=9.55P/n=9.55326.810/14002229.24N.m 4 传动零件的设计计算4.1 圆柱齿轮传动的设计计算4.1.1 高速级齿轮传动计算(1)选择材料及热处理方法 查表8-17（p174）小齿轮： 45号钢 调质HBS1=217-255大齿轮： 45号钢 正火HBS2=162-217(2)按齿根弯曲疲劳强度设计计算:采用斜齿圆柱齿轮传动，按V=(0.0120.021)=0.015 估取圆周速度10.34m/s ,参考教材表8-14，8-15选取第公差组7级小齿轮分度圆直径由式8-77得 (4-1)齿宽系数查表8-23按齿轮相对轴非对称布置取=0.8小齿轮齿数 按推荐值2040中选=32大齿轮齿数=i=2.530=80传动比= / =80/32=2.5传动比误差 =(2.5-2.5)/2.5=0.00误差在5%范围里小轮转矩=9.55/=9.5510326.8/1400=2229242.86 N.mm载荷系数K K=KKKK动载荷系数K初值查图8-57K=1.10使用系数 K 查表8-20 K=1.00齿向载荷分布系数 查图8-60得=1.12齿间载荷的初值在推荐值（=）中选值初选=由式8-55和8-56得=+=1.88-3.2（1/+1/）COS+()tan=1.71+1.91=3.62查表8-21得载荷系数K初值K=5=1.54弹性系数查表8-22得节点影响系数Z查图8-64（X=X=0）得Z=2.42重合度系数查图8-65=0.77螺旋角系数Z Z=0.98许用接触应力由式=.ZZ/S (4-2)接触疲劳极限应力、查图8-69580 N/，470 N/应力循环次数由式8-70得N=60nj=60140018300816.13 (4-3)N= N/16.13/6.27=2.57 (4-4)查图8-70接触强度寿命系数Z ZZ = Z=1硬化系数Z查图8-71及说明Z=1.15接触强度安全系数S查表8-27按一般可靠度S=1.01.1取 S=1.1=58011.15/1.1606 N/mm=47011.15/1.1491 N/mm的设计初值124.52法面模数：m=. / =124.52cos14/32=4.03 圆整取模数m=4中心距a=m(+)/2cos=4112/2cos14=230.9 圆整取231分度圆螺旋角=cosm(+)/2a=cos4112/（2450）=小轮分度圆直径的计算= m/cos=432/cos14.3=131.9圆周速度V=/60000=3.14123.711472/60000=9.53m/s与估取的值10.34m/s相近对K取值影响不大不必修正取K=K=1.10齿间载荷K由式8-55和8-56得为=+=1.88-3.2（1/+1/）COS+1/tan=1.88-3.2(1/30+1/188) cos14.4+1/300.8tan14.4=1.71+1.91=3.62查表8-21得K=1.28载荷系数 K=8=1.58小轮分渡圆直径=123.71=124.77mm取=124.77mm大轮分度圆直径=m/cos=480/ cos14.4=326.8mm齿宽=0.8123.711=98.5 大齿轮齿宽b圆整取齿宽100 小齿轮宽=b+（510）=100+10=110校核=ZZZZ=188.92.420.770.98 =460.37 N/mm=460.37 N/mm=188.92.420.770.98=365.36 N/mm=365.36 N/mm，合格按齿根弯曲疲劳强度校核计算=Y YY (4-4)齿形系数Y 由当量齿数Z=Z/cos=30/=30.9 (4-5)Z= Z.=30.96.27=193.7 (4-6)查图8-67得与2.502.17应力修正系数Y查图8-68 1.631.82重合修正系数Y由式8-67得Y0.25+0.75/=0.25+0.75/1.71=0.69 所以Y=0.69 (4-7)螺旋角系数Y由式8-78中的说明=1.781取1得Y=1-/120=1-114.4/120=0.88 (4-8)许用弯曲应力由式（8-71）计算 (4-9)弯曲疲劳极限查图（8- 72）=470 N/=400N/弯曲疲劳强度得寿命系数查图8-73查得=1.0尺寸系数Y 查图8-74Y=1.0安全系数S 查表8-27 则S=1.3=47011/1.3=361.54N/ =40011/1.3=307.69N/故=21.582229242.862.501.630.690.88/（105124.7734）=146.031N/=21.582229242.862.171.820.690.88/（100124.7734）=149.423N/满足要求，合格4.1.2 其他齿轮的参数选择： 5 轴的设计5.1 选择轴的材料45 5.1.1 初步估算轴外伸段直径d=(0.81.0)d=(0.81.0)50=40505.1.2 选择联轴器，设计轴的结构，初选滚动轴承计算转矩为：名义转矩 T=9.55 （4-10） 工作情况系数 K=1.251.5 取K=1.4T=KT=1.4175.08=2724.8N.m查表4.7-2 HL7： T=6300N.mT=2724.8 N.m n=2240r/min600 r/min 轴孔直径d=70 d=110若取减速器高速轴外伸轴径d=110可选联轴器轴孔d= d=110mm d=d=100mm 选取HL7型5.1.3 轴各部尺寸选取：如图，轴的第1段安装轴承及挡油盘，所以由它们的宽度决定第1段轴的高度，半径根据第2段安装齿轮段确定，大齿轮宽度已知，既能确定，3段为过度轴，长度起调整作用，4段安装轴承和挡油盘同第1段，5段为过度部分。各轴半径关系由各轴作用及相关尺寸确定，既：如轴段起自由作，如轴段起定位作用，一般来说，小半径轴的直径比大半径轴直径小。 （图）如图，轴段1安装轴承，高度由轴承确定。轴段2为过度部分，起调节轴整体作用。轴段3安装大齿轮，高度与齿轮高度有关。轴段4为齿轮轴，由计算可知齿轮轴的宽度既为轴段4的高度。轴段5安装轴承和挡游盘，尺寸由它们确定。，（图）5.1.4轴的计算简图轴的计算简图Axis of calculating diagram1） 求输出轴的转矩T3Ft= （4-11）Fr=Ft=11637.0=4354.8 （4-12）Fa=Fttan=11637.0tan13.44=2780.9 （4-13）2） T=1938260 l=121l=158 l=47.5 5.1.5求垂直面内的支承反力，作垂直面内的弯矩图解：对D点取矩 F47.5-R205.5=0 R=2689.80NR=8947.20N解得M=424988.4N. 垂面内弯矩图Vertical plane moment map 5.1.6求水平面内的支承反力，作水平面内的弯矩图解 对B点取矩：F333/2-F158+R205.5=0 R=-1095.8NR=5450.6NM=-52050.5N.M=861194.8N.平面内弯矩图Plane moment map 5.1.7求合成弯矩，作合成弯矩图M=428163.9N.M=960349.7N.查表得=1.7 =0.1扭矩T=1938260N， T=0.619382601162956N合成弯矩图Synthesis moment map5.1.8作转矩图转矩图Torque Chart 5.1.9求当量弯矩M，作当量弯矩图M=1239270.3N.M=1508223.5N.= M/w= M/（-bt(d-t)/2d）=19.05N.=60N.式中 b=16 t=5.5 d=92当量弯矩图Equivalent moment map 5.1.10精校核轴的强度1）判断危险截面 C处为危险截面2）计算危险截面：截面右侧弯矩M为：M=960349.7（158-21.5）/158=829669.2N.截面上扭转矩T T=1938260N.抗弯截面系数 W=0.1d=0.192=77868.8抗扭截面系数 W=0.2d=0.292=155737.6截面上的弯曲应力 =M/W=829669.2/77868.8=10.65N/截面上的扭转剪应力 =T/W=1938260/155737.6=12.45N/弯曲应力幅 =10.65N/ 弯曲平均应力 =0扭转剪应力幅与平均应力相等：即=/2=6.23N/3）确定影响系数：轴为45#调质处理由表4-1得600N/，275 N/=140 N/轴肩圆角处有小应力集中系数KK根据r/d=2.0/92=0.022 D/d=100/92=1.08 查表4-4插值法：K=1.40 K=1.14尺寸系数据轴截面图为圆截面查图4-18：=0.71=0.78表面质量系数根据=600N/和表面加工方法精车查图4-19得=0.88材料弯曲扭转特性系数 取=0.1 =0.05S=/（K+）=275/1.4010.65=18.44S=/（K+）=140/（1.1410.65+0.0510.65）=11.05S= S.S/=9.48查表4-4 S=1.5 SS 合格6 低速轴滚动轴承的选择6.1 选择轴承类型及初定型号选用圆锥滚子轴承，摘自GB/T297-94,型号为：302166.1.1 计算轴承的受力1）水平支反力: R=2689.8N R=8947.2N2）垂直支反力: R=5450.6N R=1095.8N 3）合成支反力:R1=6078.2N R2=9014.0N6.1.2 计算当量动载荷:1）轴承的派生轴向力: 查机械设计课程设计表4.6-3得 Y=1.4,e=0.42 150800N=2）轴承所受的轴向载荷因，由机械设计工程学（5-10）得3) 轴承的当量动载荷 因,查机械设计工程学表5-12得由式（5-7）: 因,查机械设计工程学表5-12得由式（5-7）：6.1.3 计算轴承寿命轴承寿命：因，故按计算，由机机械设计工程学表5-9、5-10查得 ，按式（5-5）计算7、键联接的选择和验算7.1 轴组件齿轮内腔花键：矩形花键: 查GB114-87 规：10829212 由机械设计工程学=0.8 h(D-d)/22c c为倒角尺寸c0.6 （D+d）/2 T3=1966910N.mm d=92 =100140N. 根据式：=2T3/Nhl=21966910/0.8103.83787=40.2N.7.2 轴组件内花键：A型:l=L-b k=h/2 L=80 bh=2014 T3=1966910N.mm d=70 =120150N.根据式：=2T3/dkl=21966910/707(80-20)=133.8N. 7.3 轴组件内花键：A型: l=L-b k=h/2 L=70 bh=128 T=174200N.d=40 =120150N.根据式：=2T/dkl=2174200/404(70-12)=37.5N.7.4 行星轮减速器内花件：A型: l=L-b k=h/2 L=50 bh=1610 T641340N.d=57 =120150N.根据式：=2T/dkl=2641340/575(58-16)=107.2N. 8 经济性分析本文所设计的采煤机截割部结构简单、成本低廉、可靠性高、能耗低及耐污染等特点，而且对工人的操作技巧要求非常低，不但能减少劳动强度还可以增加生产效率。在生产方面，一般的小型厂矿都能够自己生产出来，不仅在老式机上进行了改观，而且也能够适应高自动化的发展趋势。 9 结论 近年来，我国采煤机得到了迅猛的发展，应用也越来越广泛，但是经济实用才是每个企业选择产品的关键。按照这套方案所生产的产品，基本满足公司的需求，并且具有一定的经济性和实用性。在减速器的选择中，我选取了行星轮减速器来达到减速的效果。又根据采煤机摇臂电动机的自身特点，为了加大采高，增加采煤效率，添加了惰轮。带有背压阀主要是防止活塞突然前冲，产生激烈振动。本文所设计的采煤机的材料都是以经济实用为中心选取的。所以这套设计方案无论是在价格方面，还是在安全方面都是一个很好的选择。 本文所设计的不足之处主要是尺寸方面存在着差异，由于图书馆中的资料提供的数据都是相近的，而且都存在一定的范围，而我所要设计的数据超出了这个范围，这就导致我所计算的一部分数据源自于自己的估算，从而影响到折弯机的总体尺寸设计。具体尺寸数据还需要通过专业书籍进行校正。 致谢紧张而又有序的毕业设计就要结束了。回想论文写作的日日夜夜，心中充满了无限的感激之情。在这一个学期的设计过程中，张建卓老师对我的设计提供了非常大的帮助，在这里深深的感谢您！从课题选择、方案论证到具体设计和调试，无不凝聚着张老师的心血和汗水。而且对我设计中的错误进行细心的指出和修改，耐心的为我讲解工作原理，在百忙之中修改我的设计初稿，在这里再次的感谢您！同时，我要感谢我的同学和朋友，他们对我的设计提出了相当好的建议，使我得以顺利的完成论文，尤其在最后的关头也是最困难的时候给了我莫大的鼓励，在此我向他们表示感谢。参考文献1 蔡春源.新编机械设计实用手册M.北京：学苑出版社，1992.2 巩云鹏 田万禄 张祖立 黄秋波.机械设计课程设计M.辽宁：东北大学出版社，2000.3 李贵轩 李晓豁.采煤机设计M.辽宁：辽宁大学出版社，2000.4 牛维麟.采煤机M.北京：煤炭工业出版社，2000.5 饶振纲.行星齿轮传动设计M.北京：北京工业出版社，2003.6 唐大放 冯晓宁.机械设计工程学M.北京：中国矿业大学出版社，2001.7 甘永立. 几何量公差与检测M. 第五版. 上海:上海科学技术出版社,2001.8 党根茂,骆志斌,李集仁. 模具设计与制造M. 西安:西安电子科技大学出版社,1997.9 隗金文,王慧. 液压传动M. 沈阳:东北大学出版社,2001.附录A简介： 煤炭是我国的主要能源，在我国一次性能源中占76以上。煤系地层大多形成与还原环境，煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，使水呈酸性，形成酸性矿井水。对地下水以及其它环境和设施等造成一定的环境影响和破坏。本文对酸性矿井水的危害、形成原因以及对酸性矿井水的预防和治理进行了简单的阐述。关键字：采煤活动 酸性矿井水 环境影响 预防 治理1前言 煤炭是我国的主要能源，在我国一次性能源中占76以上，必定要进行大量的采煤。采煤过程中破坏了煤层所处的环境，使其原来的还原环境变成了氧化环境。煤炭中一般都含有约0.35的硫，主要以黄铁矿形式存在，约占煤含硫量的2/3。煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，生成硫酸和氢氧化铁，使水呈现酸性，即生产了酸性矿井水。PH值低于6的矿井水称酸性矿井水。酸性矿井水在我国部分煤矿特别使南方煤矿分别较为广泛。我国南方煤矿的矿井水pH值一般在2.55.8，有时达2.0。pH值低的原因与煤中含硫量高有密切关系。酸性矿井水的形成对地下水造成了严重的污染，同时还会腐蚀管道、水泵、钢轨等井下设备和混凝土井壁，也严重污染地表水和土壤，使河水中鱼虾绝代，土壤板结，农作物枯萎，影响人体健康。1 酸性矿井水的危害 矿井水的pH值低于6即具有酸性，对金属设备有一定的腐蚀性；pH值低于4即具有较强的腐蚀性，对安全生产和矿区生态环境产生严重危害。具体有以下几个方面： 1腐蚀井下钢轨、钢丝绳等煤矿运输设备。如钢轨、钢丝绳受pH值探放pH值低的老空水，铁质控水管道和闸门在水流冲刷下腐蚀很快.3酸性矿井水中SO42-含量很高，与水泥中某些成分相互作用生成含水硫酸盐结 晶。这些盐类在生成时体积膨胀。经测定，当SO42-生成CaSO42H2O时，体积增大一倍；形成MgSO47H2O时，体积增大430；体积增大使混凝土构筑物结构.4酸性矿井水还是环境污染源。酸性矿井水排入河流，pH质小于4时，会使鱼类死亡；酸性矿井水排入土壤，破坏土壤的团粒结构，使土壤板结，农作物枯黄，产量降低，影响工农关系；酸性矿井水人类无法饮用，长期接触，可使人们手脚破裂，眼睛痛痒，通过食物链进入人体，影响人体健康。2 酸性矿井水形成的原因煤系地层大多形成于还原环境，含黄铁矿（FeS2）的煤层形成于强还原环境。煤炭中一般都含有约0.35的硫，主要以黄铁矿形式存在，约占煤含硫量的2/3。煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，生成硫酸和氢氧化铁，使水呈现酸性，即生产了酸性矿井水。酸性矿井水形成的主要原因即发生的主要化学反应如下：1 黄铁矿氧化生成游离硫酸和硫酸亚铁：2FeS27O2+2H2O2H2SO4+2FeSO42 硫酸亚铁在游离氧的作用下转化为硫酸铁：4FeSO42H2SO4O22Fe2（SO4）32H2O3 在矿井水中，硫酸亚铁的氧化作用，有时也不一定需要硫酸：12FeS23O2+6H2O4Fe2（SO4）34Fe（OH）34 矿井水中硫酸铁，具有进一步溶解各种硫化矿物的作用：Fe2（SO4）3MSH2O3/2 O2M SO4+2FeSO4H2SO5 硫酸铁在弱酸性水中发生水解而产生游离硫酸：Fe2（SO4）3+6H2O2 Fe（OH）33H2SO46 在矿井深部硫化氢含量高时，在还原条件下，富含硫酸亚铁的矿井水也可产生游离硫酸：2FeSO45H2S2 FeS23SH2SO44 H2O酸性矿井水的性质除与煤中含硫量有关外，还与矿井水涌水量、密闭状态、空气流通状况、煤层倾角、开采深度及面积、水的流动途径等地质条件和开采方法有关。矿井涌水量稳定，则水的酸性稳定；密闭差、空气流通良好，则水的酸性较强，Fe3+离子含量较多；反之，则酸性较弱，Fe2+离子较多；开采越深，煤的含硫量越高；开采面积越大，水的流经途径越长，则氧化、水解等反应进行得越充分，水的酸性越强，反之则弱。3 酸性矿井水的预防与治理31 酸性矿井水的预防根据酸性矿井水形成的条件和原因，可以从减源、减量、减时等三个方面进行预防或减轻其危害程度。1减源：捡选利用造酸矿物，化害为利。煤矿床的主要造酸矿物时夹杂在煤层中的黄铁矿结核和煤本身的含硫量。煤的开采率低、残留煤柱或浮煤丢失多，黄铁矿结核废弃在井下采空区中，被积水长期浸泡，是产生酸性水的重要根源。减少工作面丢失的浮煤、积极捡选利用黄铁矿结核，能减少产生酸性水的物质。拦截地表水，减少入渗量。例如回填矸石，控制顶板，防止地面水沿塌陷裂隙浸入老空区。在井下，特别是老井或废弃封闭井巷处，对矿井水施放适量的抑菌剂，抑制或杀灭微生物的活性，或者减少矿井水中微生物的数量。通过降低微生物对硫化物的有效作用，达到控制酸性矿井水生成的目的。2减少排水量：设立专门排水系统，集中排酸性水，并在地表拦蓄起来，使其蒸发、浓缩，而后加以处理，免除污染。3减少排放酸性水的时间：减少矿井水在井下的停留时间，可在一定程度上降低微生物对煤中硫化物的氧化作用，从而有助于减少酸性矿井水的形成。对含黄铁矿多、硫分高、地表水渗漏条件又好的浅部煤层，或已形成强酸性水的老窖积水区，在开拓布局上要权衡利弊，统筹安排，在矿井前期不予开采或探放，留待矿井水末期处理，避免长期排放酸性水。32 酸性矿井水的治理在一定地质条件下，酸性水中的硫酸可与钙质岩石或其它基性矿物发生中和反应而降低酸度。用烧碱作中和剂用量少，污泥生成也少，但水的总硬度往往很高，虽降低了水的酸度，但增加了硬度，而且成本高，现已基本不用。目前，处理方法有以石灰乳为中和剂的方法、石灰石为中和剂的方法以及石灰石石灰法、微生物法和湿地处理法。石灰乳中和剂处理法适用于处理酸性较强、涌水量较小的矿井水；石灰石石灰法适用于各种酸性矿井水，尤其是当酸性矿井水中的Fe2+离子较多时适用，还可以减少石灰用量；微生物法基本原理时应用氧化铁细菌进行氧化除铁，此菌能从水生环境中摄取铁，然后以氢氧化铁形式把铁沉淀子在它们的粘液分泌物中，时酸性水的低铁转化为高铁沉淀出来，然后再用石灰石中和游离硫酸，可降低投资，减少沉渣。湿地法又称浅沼泽法，此法具有成本低、易操作、效率高等优点，具体方法在这里不再详述。结论煤系地层大多形成与还原环境，煤层开采后处于氧化环境，流铁矿与矿井水和空气接触后，经过一系列的氧化、水解等反应，使水呈酸性，形成酸性矿井水。对地下水以及其它环境和设施等造成一定的环境影响和破坏，同时会对人体健康造成一定的影响。通过对酸性矿井水的形成原因进行分析，并采取一定的预防和治理措施，可减少酸性矿井水对地下水的污染、其它环境和设施等造成的破坏以及对人体健康的影响。参考文献：1王大纯等主编，水文地质学基础，地质出版社，北京.2苑眀顺，环境及地下水水力学研究专题论文综述，长江科学院院报，1994，3.3林年丰，李昌辉，田春声等，环境水文地质学，北京，地质出版社，1990，21.附录BProfile : Coal is Chinas main energy in the countrys total primary energy accounted for 76% and above. Most coal strata formed and restore the environment, coal mining in the oxidizing environment, Flow iron ore mine with water and exposed to the air, after a series of oxidation and hydrolysis, so that water acidic. formation of acidic mine water. On groundwater and other environmental facilities, and so on have a certain impact on the environment and destruction. In this paper, the acidic mine water hazards, and the formation of acid mine water in the prevention and treatment of simple exposition. Keywords : mining activities acidic mine water prevention and correction of the environmental impact of coal a foreword is Chinas main energy, China accounted for one-time energy above 76%, will conduct extensive mining. Mining process undermined the seam office environment, the reduction of its original environment into oxidizing environment. Coal generally contain about 0.3% 5% of sulfur, mainly in the form of pyrite, sulfur coal accounts for about 2 / 3. Coal mining in the oxidizing environment, flow and iron ore mine water and exposed to the air, after a series of oxidation, hydrolysis reaction to produce sulfuric acid and iron hydroxide, acidic water showed that the production of acid mine water. PH value lower than the six said acidic mine water mine water. Acid mine water in parts of the country in the South in particular coal mine were more widely. South China coal mine water in general pH 2.5 5.8, sometimes 2.0. Low pH causes and coal of high sulfur closely related. Acid mine water to the formation of ground water have caused serious pollution, while also corrosion pipes, pumps, Underground rail, and other equipment and the concrete wall, but also serious pollution of surface water and soil, river shrimp pictures, soil compaction, crops wither and affect human health. An acidic mine water hazards mine water pH is below 6 is acidic, metal equipment for a certain corrosive; pH is less than 4 has strong corrosive influence on the safety in production and the ecological environment in mining areas serious harm. Specifically, there are the following : a corrosive underground rail, rope and other coal transport equipment. If rail, rope by the pH value 4 acidic mine water erosion, 10 days to Jishitian its intensity will be greatly reduced, Transport can cause accidents; 2 prospecting low pH goaf water, Quality Control iron pipes and the gate under the flow erosion corrosion soon. 3 acidic mine water SO42-content high, and cement production of certain components interact water sulfate crystallization. These salts are generated when the expansion. After determination of when SO42-generation CaSO4 2H2O, the volume increased by 100%; Formation MgSO4.7H2O, volume increased 430%; Volume increases, the structure of concrete structures. 4 acidic mine water or environmental pollution. Acid mine water is discharged into rivers, the quality of pH less than 4:00, would fish died; Acidic mine water into the soil, damage granular soil structure, soil compaction, arid crop yields fall, affecting workers and peasants; Acid mine water humans can not drink that long-term exposure, people will limbs broken, eyes suffering, enter the body through the food chain. affect human health. 2 acidic mine water and the reasons are mostly coal strata formed in the reduction environment, containing pyrite (FeS2) formed in the seam-reduction environment. Coal generally contain about 0.3% 5% of sulfur, mainly in the form of pyrite, sulfur coal accounts for about 2 / 3. Coal mining in the oxidizing environment, flow and iron ore mine water and exposed to the air, after a series of oxidation, hydrolysis reaction to produce sulfuric acid and iron hydroxide, acidic water showed that the production of acid mine water. Acidic mine water that is the main reason for forming the main chemical reaction as follows : a pyrite oxidation and free sulfate ferrous sulfate : 2FeS2 O2 +7 +2 +2 H2O 2H2SO4 FeSO4 2 ferrous sulfate in the role of oxygen free Under into sulfate : 4FeSO4 +2 Cp2Fe2 H2SO4 + O2 (SO4) 3 +2 H2O 3 in the mine water The oxidation of ferrous sulfate, sometimes not necessarily need to sulfate : 12FeS2 O2 +6 +3 H2O 4Fe2 (SO4) 3 +4 Fe (OH) 3 4 mine water Sulfate is further dissolved sulfide minerals in various roles : Fe2 (SO4) 3 + MS + H2O + / 2 + O2 M SO4 H2SO FeSO4 + 5 ferric sulfate in the water occurred weak acid hydrolysis sulfate produced free : Fe2 (SO4) 3 +6 H2O two Fe (OH) 3 +3 H2SO4 6 deep in the mine containing H2S high, the reduction of conditions, the ferrous sulfate-rich mine water can produce sulfuric acid free : 2FeSO4 +5 FeS2 H2S 2 +3 +4 S + H2O H2SO4 acidic mine water in addition to the nature and sulfur coal on the other, with the mine water discharge, confined state, ventilation conditions, seam inclination, mining depth and size, water flow channels and other geological conditions and mining methods. Mine Inflow stability, stability of acidic water; Confined poor, good air circulation, the more acidic the water, Fe3 + ion content more; Instead, the acid is weak, the more Fe2 + ion; more deep mining of coal with a sulfur content higher; The larger the area of mining, water flows through the channel longer, oxidation, hydrolysis reactions from the more full, the water more acidic strong, If not weak. 3 acidic mine water prevention and control a three acidic mine water under the Prevention of acidic mine water formation conditions and causes from source reduction, reductions, reduced when three aspects to prevent or mitigate damage. 1 by the source : the seizure election made use of mineral acid, being the case. The main coal-bed mineral create acid when in a mixture of coal pyrite nodules and coal with a sulfur content itself. Coal mining rate is low and residual coal pillars or floating coal lost, abandoned pyrite nodules underground goaf, in which long-term water immersion, Acidic water produced is a major source. Face to reduce the loss of float coal, the use of positive seized election pyrite nodules, can reduce the production of acidic water substances. Intercept surface water, reduce infiltration. For example, the filling of waste, control of roof to prevent collapse fissures along the surface water immersion goaf. In Underground, particularly old or abandoned wells closed shaft, the mine water discharge appropriate antibacterial agent, kill or inhibit microbial activity, or reduce the microbial mine water quantity. By reducing microbial sulfide on the effective role and to control the generation of acid mine drainage purposes. 2 reduced discharge : the establishment of specialized drainage system, centralized emission acidic water, and storing up on the surface, it evaporated, condensed, then to be addressed to rem
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