【《某煤矿6Mta井田机电设备选型分析案例》7700字】

目录 1 11.1.井田概述 11.2.井田开拓 41.3.采煤方法 6 62.1采煤机的选型 62.2刮板输送机的选型 112.3液压支架的选型 162.4顺槽转载机选型 212.4.3破碎机选型 222.5胶带输送机的选型 232.6胶带输送机圆周力计算 24井田概述交通地理位置万利一矿在鄂尔多斯市西北方向，地理行政区划隶属鄂尔多斯市的万利镇，地理坐标为：东经109°52′42″～110°02′24″；北纬39°50′09″～39°58′53″。210国道、包（头）～府（谷）公路从煤矿中部横穿通过，包（头）～神（木）铁路从煤矿西部边缘地带通过。气象及地震情况本井田煤矿是半沙漠高原大陆性气候。区内没有发生过地震，万利一矿所在地区万利镇抗震设防烈度为度，设计基本地震加速度值为。现有生产、在建矿井情况万利一矿该矿设计生产能力，开采对象主要为煤层。万利一矿井下由南到北布置运输、煤炭运输用的是带式输送机、辅助运输与回风大巷，，辅助运输现在主要采用的是无轨胶轮车运输。采煤方法采用一次采全高采煤法，主要是以一个综采工作面来保证万利一矿的设计生产能力，同时对昌汉沟地面生产系统及辅助生产系统进行了改扩建。水源及电源情况本矿区气候干燥，地面没有稳定的水流，地下水源较为缺少。矿区目前主要使用城塔的水源地作为主要的供水来源，城塔水源地可采储量，距离万利一井工业场地约，建有三级加压的输水管线将水送至矿井工业场地。鄂尔多斯北郊――万利110kV输变电初期工程。该站位于万利镇，新建110kV变电站1座，建设规模为2×50MVA，电压110/35/10kV。初期建1回110kV线路，导线为LGJ-185/10km，安装1台50MVA主变。万利一井现在的一回电源线路，电源来自鄂尔多斯东郊变电站，导线为，线路长约。另外一个万利一井变电所,设置主变压器台，，。地面地形条件井田内地形呈丘陵地貌，冲沟发育，沟川纵横，对井口与工业场地选择有一定影响，（韩家村车站附近由北向南分布有焦建沟、海字沟、郝家渠），但地面建筑物和人烟稀少，对建井有利。煤层赋存条件及煤质万利一矿的煤层赋存主要为一单斜构造的近水平的煤层，倾角＜，除了宽缓的起伏之外，没有比较大的断层和其它构造，有利于矿井的开拓开采布置，也有利于设计利用矿井现有生产系统进行技改。4-2煤：位置于延安组第二岩段的下部，自然厚度1～6.98m，煤层结构较为简单。井田内可采面积约76.0km2，占井田面积的比例为82.7%，平均采厚5m。大于2m的区域主要分布于井田中部和北部局部区域。地质储量630.35Mt。表1.1井田煤层特征表煤层编号煤层自然厚度()煤层之间的间距（）煤层可采厚度（）结构情况可采的程度稳定性夹矸层数类型两极值两极值两极值两极值一般值一般值一般值一般值4-2中0～4.9816.180.80～4.980～3简单大部可采不稳定1.635.52～38.851.900各煤层主要由暗色煤和绢状煤组成，含线状，条带状亮煤和镜质组成分。4，2煤层亮煤和镜质体组分高于其它煤层，以半暗型为主，其他煤层以暗型为主。煤的抗碎强度较高，结渣性中强，灰熔性偏低，属易选～极易选煤。精煤回收率：4-2中、平均在30.4～45.1%。根据煤的分类指数、结合指数和透光率，井田的煤结合指数y值为零，透光率约为59-77%，除4-2煤层外洗煤挥发分为38.27%，故煤层以长焰煤（CY41）为主。水文地质条件万利一矿的水文地质条件简单，井下涌水量也比较少，对煤矿水文地质条件影响都比较小。矿井涌水量4-2中～5-1煤层承压含水组正常涌水量120.4m3/h，最大涌水量130m3/h；矿井排水系统按正常涌水量103m3/h，最大涌水量130m3/h设计。瓦斯煤尘自燃地温等其他条件1、煤矿属于低瓦斯，煤层瓦斯为，瓦斯含量很小。2、矿井下的煤层的挥发份比较高，均在36%左右，煤尘有爆炸的危险性。3、层属易自然发火煤层4、井田无地温异常区。井田境界及储量根据设计委托，井田南北长平均为11km，东西宽平均为9km，面积约92km2。储量为639.141Mt。煤矿的服务年限和矿井设计生产能力1、矿井工作制度矿井年工作日为330d，每天三班作业，其中两班生产，一班准备。2、矿井设计生产能力矿井生产能力按6.0Mt/a考虑。3、矿井服务年限矿井可采煤层的可采储量639.141Mt，储量备用系数取1.35，年产量按6.0Mt/a计算，其服务年限为78.9a。井田开拓1.2.1.开拓方式矿井目前采用斜井平硐综合开拓方式，斜井平硐开拓方式使主运输和辅助运输系统简单，均可实现从井下工作地点到地面的一条龙连续运输，运输能力大，生产效率高，因此本次技改仍采用斜井平硐综合开拓方式。通风方式矿井达到6.0Mt/a技改设计生产能力时，需风量较大（154m3/s），而矿井目前利用的昌汗沟风井净断面为8.2m2，断面较小，通风能力有限。大巷布置、盘区划分为减少岩巷工程量，加快施工进度，集中辅助运输巷道从副井平硐见4-2中煤开始，沿4-2中煤做南北向水平大巷，然后和东西向水平盘区大巷相接，构成辅助运输系统。从副井平硐见4-2中煤开始，沿4-2中煤做南北向水平大巷，然后和东西向水平盘区大巷相接构成辅助运输系统。盘区回风巷通过斜巷和上部4-1上煤集中回风巷相连，构成通风系统。盘区胶带运输巷通过溜煤眼和下部5-1煤集中胶带运输巷相连，构成主运输系统。4-2中煤层可采区域划分为四个盘区进行开采，II盘区煤层平均厚度2.11m，可采储量14.263Mt；III盘区煤层平均厚度1.51m，可采储量26.315Mt；IV盘区东翼煤层平均厚度2.11m，可采储量36.784Mt；VI盘区西翼煤层平均厚度1.31m，可采储量19.220Mt；合计96.582Mt。井筒、井底车场及硐室1、井筒用途、布置、装备矿井技改投产时，共有5个井筒，即新主斜井、副井平硐、昌汉沟进风井、昌汉沟回风井和原万利一井回风井。2、主井：主斜井担负全矿井的煤炭提升任务，且为矿井的进风井，同时作为矿井的安全出口。井筒采用半圆拱断面，净宽4.4m，净高3.5m，净断面13.3m2，倾角16°，斜长834m，方位角259°。利用昌汉沟现有副井平硐。井筒为三心拱断面，净宽5.0m，净高3.8m，净断面16.5m2，倾角5°，斜长920m，方位角32°，采用无轨胶轮车提升（运输）。4、昌汉沟进风井：利用昌汉沟现有主斜井。井筒采用半圆拱断面，净宽3.2m，净高2.9m，净断面8.2m2，倾角16°，斜长268m，方位角32°。井筒内设有台阶、扶手。5、昌汉沟回风井：利用昌汉沟现有回风斜井。井筒为半圆拱断面，净宽3.2m，净高2.9m，净断面8.2m2，倾角20°，斜长223m，方位角32°。井筒内设有台阶、扶手。6、万利一井回风井：利用现已闲置的副斜井改造作为回风斜井。井筒采用半圆拱断面，净宽2.9m，净高3.25m，净断面8.5m2，倾角22°，斜长324m，方位角270°。改造延深段倾角30°，斜长118m。井筒内设有台阶、扶手。采煤方法构造本井田倾角＜3°，褶曲不发育，无较大断层及其它构造，地质构造简单（Ⅱa型）。煤层4-2中煤：自然厚度1～6.98m，煤层结构简单。井田内可采面积约76.0km2，占井田面积的比例为82.7%，平均采厚5m。工作面长度初期工作面长度为260m。2.1采煤机的选型2.2.1采煤机的选型原则采煤机性能参数的计算与决定下面是万利一矿设计生产能力6Mt/a进行三机配套设备选型的初步计算。煤层总厚在6.98m左右，工作面倾向长度为260米，要求开采厚度2.8～6.98m，平均采高5m，工作面地质条件良好，煤层倾角为3°，工作面年产量6.0Mt/a。2.1.2采煤机的参数2.1.2.1滚筒直径的选择本矿采煤方法为一次采全高长壁综采工作面。故而选取滚筒采煤机，双滚筒采煤机的滚筒直径＞大于的一半，通常是D=（0.52～0.6）：D=(0.52～0.6)×6.98=3.63～4.19(m)根据计算，设计取3.7m。2.1.2.2截深的选择本次设计截深选择是。2.1.2.3滚筒转速及截割速度滚筒转速选的转速高，煤尘量变大，循环煤变多，效率降低，截煤比能耗降低。依据实践，通常采煤机的滚筒转速为25～40转/分比较合适。这次设计取30转/分。滚筒直径为3.7m，转速为30转/分，故而计算截割速度：式中：——截割速度，m/s；D——滚筒直径，m；n——滚筒转速，r/min；2.1.2.4采煤机最小设计生产率采煤机最小设计生产率由下式计算：式中：——采煤机最小设计生产率，t/h，W——采煤工作面的日平均产量，6000000÷330=18181.82（t）0.85——采煤机有效开动率。则：2.1.2.5采煤机在截割时的牵引速度和生产率（1）牵引速度,式中：——采煤机的最小设计生产率，1188.35t/h；H——采煤机平均采高，5m；B——采煤机截深，0.865m；γ——煤的容重，1.35t/；（2）牵引速度，主要是根据截齿最大切削厚度来计算得出，则：上式中，取，转/分。应该＜截齿伸出齿座长度的，依据采煤机取。则：（3）根据支架的推移速度来确定牵引速度截割时牵引速度应＜,＞综上所述，采煤机的牵引速度取V＝4.84m/min确定采煤机牵引速度之后，采煤机的生产率Q＝60·H·B·V·γ把以上计算结果带入公式可得处采煤机的生产率：2.1.2.7采煤机的装机功率（1）预计装机功率采煤机的装机功率：式中：——截深，0.865m；——最大采高，6.98m；——最大牵引速度，6.3m/min；——采煤机截煤的单位能耗，；一般取，取3。（2）截割功率=（0.8～0.85）=0.85×1901.87=1616.59kW（3）牵引和辅助功率：采煤机牵引消耗的功率要远＞，所以辅助功率忽略不计：=0.9×（0.15～0.2）=0.9×0.2×1901.87=342.34kW（4）辅助装置功率：=0.1×（0.15～0.2）=0.1×0.2×1901.87=38.04kW（4）总装机功率采煤机的实际装机功率为：N=++=1616.59+342.34+38.04=1996.97kW2.1.2.8采煤机的牵引力经验公式计算：P=（1.1～1.3）N式中：P——牵引力，kN；N——采煤机装机容量，kW。则：P=1.1×1996.97=2196.67kN依据以上计算，确定采煤机的主要参数为：总装机功率1，截深不小于，采高（换滚筒），生产能力不应＜，牵引方式是销排式无链电牵引，牵引力为，额定电压是。2.1.3初选采煤机及其配套设备采煤机技术特征见下表2.1。表2.1MG1000/2550-GWD型交流电牵引采煤机技术特征名称数据单位1.最大设计能力4500t/h2.采高3.2~7.1m3.装机功率2×1000+2×150+2×50+150=2550kw4.供电电压3300v5.滚筒直径φ3000，φ3200，φ3600mm6.截割功率2×1000kw7.牵引功率2×150kw8.泵站功率2×50kw9.截深800，1000mm10.牵引力1360/680kn11.牵引速度0~11.5~23m/min12.灭尘方式内外喷雾13.拖电缆方式自动拖缆14.主机外形尺寸18500×2950×3153mm15.主机重量165t16.最大不可拆卸尺寸3220×2520×1100mm17.最大不可拆卸重量≤20t18.配套运输机槽宽≥1000mm19.机面高度3150mm20.煤层倾角≤15°21.摇臂摆角62，-17°图为MG1000/2550-GWD型无链电牵引采煤机。2.2刮板输送机的选型2.2.1刮板输送机的设计生产率设计生产率是指运输地点在单位时间内需要运出的货载的质量，设计生产率的计算公式为h——煤层厚度，6.98m；b——截深，0.865m；——牵引速度，6.3m/s；;——煤的实体密度，1.35；2.2.2刮板输送机的选型根据A=3081t/h,选用SGZ1250/2400型刮板输送机。表2.2SGZ1250/2400型刮板输送机的参数名称数据设计长度350m运输能力3750t/h装机功率刮板链速1.54m/s电机型号HXW78电机功率1200kW电机电压3300V减速器型号XP-KPL-75减速器功率2000kW速比1：33中部槽形式整体铸焊封底式溜槽结构长×内宽×高1750*1250*367mm中部连接方式哑铃组件刮板链形式中心双链紧凑链规格紧凑链刮板链中心距280mm刮板链单位长度质量72kg/m刮板链破断力2900kN卸载方式交叉侧卸紧链方式伸缩机尾辅助紧链和液压马达紧链2.2.3运行阻力、牵引力和功率的计算重段运行阻力式中q——输送机单位长度上货载质量，;——刮板链运行速度，m/s。图1.1空段运行阻力式中——刮板输送机的有载分支基本运行阻力（N）；L——刮板输送机设计长度260（m）；g——重力加速度，取g=10m/s2；β——刮板输送机倾角2.5（˚）；q——刮板输送机每米长度物料的质量；——刮板链条每米长度的质量；——刮板链在溜槽中的移动阻力系数0.7；——煤在溜槽中的移动阻力系数0.35。考虑曲线段阻力及弯曲段的附加阻力，则总牵引力式中——刮板链条绕上头部、尾部链轮回转时的附加阻力系数1.21按照两端布置传动方式计算，确定最小张力点的位置，之后根据逐点计算法进行计算。式中——电动机总台数；——表示一段的电动机总台数。故而最小张力点在点。为了限制刮板链垂度从而保证链条于链轮正常啮合平稳运行，刮板链每条链子最小张力点的张力，一般可取，可由拉紧装置提供。电动机轴上的总功率考虑到20%的备用功率，取电动机的功率备用系数,故而2.2.4链子强度验算链子强度系数其中——两条链子负荷不均匀分配系数，模锻链，圆环链；——一条刮板链的破断力，N；——刮板链抗拉强度安全系数。2.3液压支架的选型2.3.1液压支架选型原则（1）支护强度必须大于综采工作面矿压；（2）支架结构与矿井井下的赋存条件相匹配；（3）支护的断面要能满足矿井通风需要。2.3.2液压支架选型计算2.3.2.1液压支架类型的选择1.支架高度由于要求煤层的开采厚度为2800～6980mm，得出：式中：Hmax——支架最大支护高度，mm，Hmin——支架最小支护高度，mm，Mmax——煤层最大厚度，6980mm，Mmin——煤层最小厚度，2800mm，S1——大采高支架取220mm，S2——大采高支架取600mm。经计算，支架伸缩比：2.支护强度按经验公式计算：式中，q——支架承受的荷载，MPa；M——采高；ρ——顶板岩石密度，一般取2.5×kg/；K——取K=7。预选液压支架根据支架高度和支护强度，预选掩护式液压支架ZY15000/33/72D。表2.3掩护式液压支架ZY15000/33/72D的参数名称参数额定工作阻力15000kN中心距2050mm支架最大支护高度7200mm支架最下支护高度3300mm支护强度1.24～1.30MPa初撑力12370kN额定压力31.5MPa支架重量68t支护宽度1880～2130mm底座比压2.5～2.7MPa支架推移步距865mm操纵方式电液控制顶梁长度：式中——铲煤板铲尖部与煤壁之间的距离，取。式中F——铲煤板宽度，取；G——中部槽宽，350mm；J——导向槽宽度，mm；V——电缆槽宽，估算350～450mm；d——超前移架时＞截深，滞后移架时取0；e——人行道的宽度，不小于0.6米，高度不应该小鱼仙倌采高H的70%；H——采高，m；——立柱倾角；c——梁端距，取250～350mm；a——a>300mm；——一般，较厚煤层布置人行道；——由结构而定，一般为300～500mm。顶梁全长工作阻力支架支撑顶板的有效工作阻力为初选支架时可取80%左右，因此有效工作阻力12333.83kN<掩护式液压支架ZY15000/33/72D的工作阻力15000kN，因此预选的掩护式液压支架ZY15000/33/72D满足要求。初撑力：一般计算中，初撑力依据工作阻力的倍取，故而初撑力为推溜力与移架力移动力与支架的架重、结构、顶板性质和煤层厚度有关。厚煤层移动力一般为，滑动力一般为。架数确定该型号的液压支架的宽度为1950mm，工作面长度为260m，需要布置127台液压支架。台式中L——工作面长度，m；A——液压支架中心距，m。2.4顺槽转载机选型2.4.1转载机概述转载机安装在综采工作面的顺槽内，主要作用是把刮板机破碎机上的煤，转运到胶带输送机上。2.4.2转载机选型2.4.2.1转载机选型原则（1）选择转载机时，运输能力要比刮板机的输送能力大；（2）转载机机尾得和刮板输送机连接处相匹配；2.4.2.2选择转载机依据以上原则，初选SZZ1350/525型顺槽转载机，进行溜槽断面和电动机功率的校核；转载机溜槽断面校核同刮板输送机基本吻合，经效验SZZ1350/525型装载机满足要求。设计的长度为；链速：输送能力为;电动机的功率。参数见表2-4表2-4转载机具体参数表 名称参数单位运输能力4000t/h供货长度33m电动机功率525/262kW链速1.78m/s上升坡度8度供电电压3300V减速器变速比1:21链环规格38×126mm电动机转速1485/748r/min额定电流151/100A连接处水平可弯曲角度±1度园环链破断负荷1810kN链间距500mm刮板间距756mm紧链形式伸缩机头辅助紧链和液压马达紧链伸缩机头有效行程300mm2.4.3破碎机选型2.4.3.1机械破碎的基本形式物料破碎方法分为两种，分为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，让煤炭内产生的应力超过它的强度极限从而到导致的破碎现象。非机械破碎法包括热应力方法，磁电应力方法，化学方法和核能方法等。机械破碎法是最古老的矿物破碎方法，尽管机械零件磨损严重，且破碎产物颗粒组成质量不是很好，但由于其工作可靠及成本低，迄今为止仍是矿物破碎应用最广泛的方法。2.4.3.1破碎机的参数根据转载机的输送能力为4000t/h，选择相配套的PLM4000轮式破碎机。该破碎机的具体参数见下表：表2-5破碎机具体参数表名称参数单位型式轮式破碎能力4000t/h最大输入块度1350×1000mm排出粒度400以下（可调）mm主轴转速419r/min锤头数10个锤头冲击速度21.9m/s尺寸长×宽×高4510×3680×1935mm电动机功率400kW电动机转速1485r/m电压3300kW2.5胶带输送机的选型2.5.1胶带输送机概述可伸缩胶带输送机承担着工作面下是顺槽的主要运煤任务。它具有其他胶带输送机没有的优势，可以和工作面一同推进，伸缩灵活。这种胶带输送机同样能在掘进工作面进行正常工作。这种胶带输送机有个特别的储带机构。储带机构可以根据现场实际生产来进行伸长收缩。2.5.2选择胶带输送机根据运输生产率≥3081t/h，输送长度，选择型可伸缩胶带输送机。带速，带宽，输送能力。电动机功率。2.5.2.1胶带输送机的运输能力校验1）按输送能力计算（2-5-1）式中:B——输送带的宽度，1.6m；Υ——带速，m/s，υ=4.5m/s；Ρ——煤松散密度：ρ=900kg/m3；K——物料的断面系数，动堆积角30°，取K=458；C——输送机倾角系数，取c=1（胶带机倾角0°）；Q——输送能力。根据输送机的运输能力来取，Q=3500t/h。求得：m2）按块度要求计算（2-5-2）式中：a——煤的最大的块度，a=400mm。求得：B≥1000mm计算可知带宽B=1600mm，满足使用条件。其实际运输能力：t/h>3500t/h2.6胶带输送机圆周力计算2.6.1胶带输送机圆周力计算（2-5-4）根据式（2-5-3），（2-5-4）得：式中:C——附加阻力系数，L取3000m取C=1.01；f——模拟摩擦系数，取f=0.022（槽角35°重段带与托辊间）;L——-输送机长度，取L=3000m；——圆周驱动力，N;——特种的附加阻力，N;——特种的附加阻力，N;——每米长输送机的质量，kg/m；——每米长输送物料的质量，kg/m；托辊每米长旋转部分的质量，kg/m。1）承载和回程分支托辊组每米长度旋转部分的质量计算kg/m（6-5）kg/m（6-6）式中：G1、G2——承载、回程分支托辊旋转部分质量，G1=49.5kg，G2=42kg；ao、au——承载、回程分支托辊间距，取ao=1.5m，au=3m。2）每米输送带的质量该胶带输送机选用型号为阻燃NN-500尼龙帆布芯胶带8层，纵向拉断强度是500N/mm·层，则（6-7）kg/m式中：δ——帆布芯每层厚度，取δ=1.55mm；δ1——层胶厚度，取δ1=4.5mm；δ2——下层胶厚度，取δ2=3.0mm；i——帆布芯层数，取8层；γ——帆布芯每层质量，γ=1.95kg/m2；γ1——上层胶质量，γ1=5.1kg/m2；γ2——下层胶质量，γ2=3.4kg/m2。求得：整体拉伸强度σB=8×500=4000N/mm，qB=51.7kg/m。3）每米货物质量：kg/m（6-8）4）倾斜阻力Fst的计算：（6-9）N5）主要特种阻力Fs1计算：Fs1=Fsa+Fsb（6-10）a托辊前倾摩擦阻力Fsa：重载段为等长三托辊，前倾角ε=1°25′（6-11）N式中：——槽形系数，槽角为时，取；——托辊与输送带间的摩擦系数，取，取；Lε——输送机长度（装有前倾托辊），Lε=3000m。b导料槽的摩擦阻力Fsb：不设导料槽时，Fsb=06）附加的特种阻力Fs2：Fs2=Fsc