毕业论文 综采工作面机械设备选型.doc

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宁夏工业职业学院

毕业论文实训报告

设计题目：

综采工作面机械设备选型

专业班级：

矿山机电044

设计人：

指导人：

教研室主任批准

教研室日期

签名

毕业设计（论文）任务书

发给学生

1、设计（论文）题目及专题：

2、学生提交设计（论文）期限：

自月日开始至月日完成

3、设计（论文）所用原始材料：

4、设计（论文）的主要章节：

5、图表目录（必须完成的图）

6、设计答疑人

答疑章节

姓名

7、发题日期：

年月日

指导人（签名）：

学生（签名）：

毕业设计（论文）指导人评语

指导人：

（签字）

年月日

职业学院

毕业设计（论文）评阅人评语

评阅人：

（签字）

评阅人所在单位：

评阅日期：

年月日

职业学院

毕业设计（论文）答辩评语第号

日期：

年月日

提交设计（论文）学生：

提交毕业设计（论文）答辩材料：

1）、设计（论文）说明书共页

2）、设计（论文）图共页

3）、指导教师评语共页

毕业设计（论文）答辩评语：

答辩成绩：

综合成绩：

毕业设计（论文）答辩组长：

（签字）

组员：

（签字）

前言

通过这三年的学习使我懂得了很多，从那天真幼稚的我，经过那人生的挫折和坎坷，到现在成熟、稳重的我。

经历的过程中也使我明白了一个道理，人生不可能存在一帆风顺的事，只有自己勇敢地面对人生中的每一个驿站。

当然，三年中的我，曾也悲伤过、失落过、苦恼过，这缘由于我的不足和缺陷。

但我反省了，这只是上天给予的一种考验。

只要我不断学习，不断努力，付出总会有所收获。

通过实训，巩固了我们的专业理论知识，加深对所学基础知识和专业理论知识的理解，进一步巩固和扩大专业知识面，锻炼了我们在采矿开采领域的能力，培养了我们劳动意念，为以后的工作垫定了基础。

将走上工作岗位的我从容、坦然。

我知道，这又是我们人生中的一大挑战，角色的转换。

这除了有较强的适应力和乐观的生活态度外，更重要的是得益于大学三年的学习积累和技能的培养。

今后我可以用热情和活力,自信和学识来克服毕业后生活和工作中的各种困难,用自己的学习能力分析处理问题,用自己的管理能力去完成今后的美丽人生！

目录

第一章矿井基本情况………………………………………

第一节采区地质概括………………………………………

第二节矿山生产系统………………………………………

第二章三机选型………………………………………………

第一节采煤机械选型………………………………………

第二节支护设备选型………………………………………

第三节运输装置选型………………………………………

第三章转载机选型……………………………………………

第四章通风系统………………………………………………

第五章排水设备………………………………………………

第六章压风装置………………………………………………

第七章提升系统………………………………………………

第八章综采工作面三机配套特性……………………………

第九章实训总结……………………………………………

第一章矿井基本情况

第一节采区地质概括

该采区位于该矿第一水平，开采2号煤层，采区上以—160为界，下已—580为界，左已F10断层为界，右以F11断层为界。

采区走向2340米，倾斜长1640米，（已是煤层实际倾斜长）煤层走向为东西走向。

煤层的平均厚度3.5米，倾角平均为8°左右，煤的密度为1.33T/M³，采区瓦斯相对涌出量15M³/T，采区正常涌水量为120M³/h，煤层自燃发火期为6个月，煤尘具有爆炸性，煤质中硬。

地面无需保护地物，邻近采空区对本采区开采无影响，井底车场位于采区左侧，水平运输大巷在本采区走向中部煤层底板20米的岩石中。

一、采区地质特征

1，地质构造

本采区以断裂构造为主，除王庄和高庙两条边界断层外，区内还有王庄支断层和13－5逆断层，走向基本为NE向，均位于采区南部，两条断层控制程度均一般，实际摆动位置尚有待检验。

2，采区煤层及其顶底板特征

煤层自然发货期6个月，煤层顶板无伪顶，直接顶为厚8.0m的细砂岩，基本顶厚度为11m厚度的石灰岩。

煤层底板为砂页岩。

3，采区瓦斯.相对涌水量.煤质

采区瓦斯相对涌出量15/t，采区正常涌水量为120/h，煤层自然发货期6个月，煤尘具有爆炸性，煤质中硬。

4，水文地质

1、含水层

采区内含水层有第四系砂层、上侏罗系砾岩、二迭系石盒子组底部粗砂岩层、3煤顶板砂岩、三灰等。

二迭系石盒子组底部粗砂岩含水层富水性强、径流条件好、有相当的补给水源，对回采影响较大。

三层灰岩含水层平均厚7.1m，属裂隙溶洞水，富水性强而不均一，在掘进过程中遇到该层水时，应坚持提前探放。

2、钻孔水

采区内除90－6和99－1两个钻孔外，其余钻孔多为封闭不良钻孔，在开采之前，一定要重新启封，以免上覆含水层水沿钻孔导入井下。

采区正常涌水量预计70m3／h，最大涌水量预计120m3／h。

二、采区储量及采区参数

1，采区储量

本采区地质储量1146.6万t，其中3上煤574.5万t（包括村下压煤237.9万t），3下煤572.1万t（包括村下压煤196.2万t）；可采储量570.4万t，其中3上煤283.9万t，3下煤286.5万.

2，采区参数

1、采区生产能力及服务年限

根据北六采区储量、煤层赋存、地质条件及矿井两翼均衡生产的原则，设计采区内只安排一个综放工作面或一个条带工作面生产，年生产能力平均为60万吨，服务年限6.8a。

2、工作面长度

根据我矿开采的经验，工作面倾斜长度为170m，走向长度根据采区尺寸而定，一般不小于1000m。

3、煤柱留设

①、井田边界及断层煤柱

井田边界煤柱按30m的规定留设。

②、准备巷道煤柱

巷道一侧留设30m，巷道之间留设20～30m。

③、区段煤柱

按小煤柱沿空送巷考虑，一般留设4～6m。

第二节矿山生产系统

一、通风系统

方案Ⅰ：

新鲜风流自北大巷→采区轨道石门→工作面进风行人斜巷→工作面进风巷→采煤工作面→工作面回风巷→采区回风上山→－250m北总回风巷→中央风井.

方案Ⅱ、方案Ⅲ：

新鲜风流自北大巷→204煤柱皮带道→采区运输机上山→工作面进风巷→采煤工作面→工作面回风巷→采区回风上山→－250m北总回风巷→中央风井。

二、煤流系统

采煤工作面煤→工作面运输巷→溜煤眼或煤仓→采区运输机上山→204煤柱皮带机道→北翼一部强力皮带机道→井底1号煤仓→主井→地面。

三、排水系统

方案Ⅰ：

工作面涌水自流或用泵排至采区轨道石门，然后自流至北大巷。

方案Ⅱ、方案Ⅲ：

工作面涌水自流或用泵排至运输机上山，然后自流至采区水仓，经采区泵房排至204煤柱皮带道，经水沟自流至北大巷。

四、辅助运输系统

方案Ⅰ：

材料自北大巷→采区轨道石门→工作面进风行人斜巷→工作面材料巷→采煤工作面。

方案Ⅱ、方案Ⅲ：

材料自北大巷→北翼回风上山→－250m北总回风巷→采区回风上山→工作面材料巷→采煤工作面。

工作面两道视煤层赋存情况增设辅助绞车提升。

五、供电、通信、安全监测系统

1、供电系统

根据北六采区生产能力及井下位置，初步设想北六采区不设变电所，利用北二变电所为北六采区供电，采用双回路供电方式，容量以一个综放面、一个综掘头、一个炮掘头、一个备用面为基本负荷，约3600kVA。

2、通信系统：

采用DDK-6M型数字程控调度通信系统，将安全型电话机分别接至各工作面、掘进迎头及转载点即可。

3、安全监测系统：

采用我矿现有的KJ66安全监测系统，对采掘工作面瓦斯、一氧化炭、风速、温度和局扇开停及生产情况进行24小时不间断监测。

六、防尘系统

地面静压水池的防尘水利用6吋管路通过副井井筒引入井下，经北大巷改为4吋钢管一路进入北翼回风上山，通过采区回风上山进入各工作面；另一路利用4吋钢管经采区轨道石门，通过工作面进风行人斜巷进入各工作面。

第二章三机选型

综采工作面成套设备主要由液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、胶带输送机及工作面供电、供液设备等组成，这些设备的正确选型及合理配套，是充分发挥设备生产效能，达到高产高效的前提。

设备选型着重考虑设备的生产能力、主要技术指标、适应性、可靠性、安全性、经济性、配套性等因素。

三机选型原则:

综采工作面三机的选型主要从设备配套性，对工作面地质条件的适应性，安全可靠性和经济性等方面。

（1）刮板输送机、转载机、破碎机的运输能力都应大于采煤机的生产能力，一般取1.2倍；

（2）工作面刮板输送机、转载机、破碎机大修期的过煤量应大于工作面回采煤量；

（3）刮板输送机应满足与采煤机、液压支架的配套要求；

（4）转载机要与可伸缩胶带输送机相配套；

（5）刮板输送机的铺设长度满足工作面长度要求。

第一节采煤机械的选型

一、采煤机的选型

1.根据煤的坚硬度选型

滚筒式采煤机适于开采坚硬度系数的缓倾斜及急倾斜煤层，对的中硬以上的煤层，应采用大功率采煤机。

2.根据煤层厚度选型

采煤机的最小采高、最大采高、过煤高度、过机高度等都取决于煤层的厚度，煤层厚度可根据技术要求分为三类：

（1）薄煤层煤层厚度小于是。

最小采高在时，只能采用爬底板式采煤机；最小采高在通常情况下.时，可选用骑溜式采煤机。

（2）中厚煤层煤层厚度为。

开采这类煤层在技术上比较成熟，根据煤的坚硬度等因素可选择中等功率的采煤机，如MG340、MXA—300/3.5、MG300—W（2×300）、MG200—W（2×200）等。

（3）厚煤层煤层厚度在以上。

由于大采高液压支架及采煤、运输设备的出现，厚煤层大采高一次采全高综采工作面取得了较好的经济指标。

适用于大采高的采煤机应具有调斜功能，以适应大采高综采工作面地质及开采条件的变化以及俯采的要求，此外由于落煤块度较大，采煤机和输送机应有大块煤机械破碎装置，以保证采煤机和输送机的正常工作。

当采用厚煤层放顶煤综采工艺时，在长度大于的长壁放顶煤工作面，采煤机选型与一般长壁工作面相同；但在短壁工作面，可选用正面截割的短工作面采煤机和侧面截割的短工作面采煤机两种机型。

前者其滚筒轴线平行于工作面，致使顶底板由多个圆柱体相交而成为不平坦的表面，造成支架和输送机移动的困难，另外机身重心高，稳定性差。

然而由于机身短、结构紧凑、操作维修方便，较为适于短工作面使用。

侧面截割的MGD150—NW采煤机则克服了上述缺点，该机摇臂在机身中间出轴，并可旋转270°，机身短、工作平稳，装煤效果也很好。

3．根据煤层倾角选型

煤层倾角分为三类：

为缓倾斜煤层为倾斜煤层；45°以上为急倾斜煤层。

骑溜子或以溜子支承导向的爬底板采煤机在倾角较大时还应考虑滑问题,在干燥条件下金属间的摩擦系数为，相应的摩擦角为°,故煤层倾角大于10°时,须设置防滑装置；在工作面潮湿的条件下，摩擦系数减小，倾角大于8°时，就应备用防滑装置。

普遍采用的防滑装置是固定在工作面回风巷内的同步绞车，当采煤机由下向上截割时液压绞车除了防止采煤机下滑外，还起到辅助牵引的作用；而当采煤机由上向下截割时，液压绞车的液压马达，以液压泵工况运行，产生阻止采煤机下滑的阻力矩，一旦采煤机下行超速时，限速装置切断电源，绞车自动抱闸。

一般讲，同步绞车的牵引力应大于。

二、结构组成

采煤机，由截割部分、牵引部分和动力部分组成。

截割部分包括工作机构和减速器，牵引部分包括行走机构（链轮、牵引链及其拉紧装置）和液压传动装置，动力部分包括电动机和电气控制箱。

另外，还有辅助装置，包括底托架、电缆架、喷雾装置和信号照明等设备。

滚筒采煤机适于在煤层厚度变化小、无夹石、地质构造简单、煤层倾角15°以下、顶板易于管理的条件下使用。

倾角较大时，需装防滑装置。

滚筒采煤机骑在可弯曲刮板输送机上工作，沿工作面往返运行。

螺旋式滚筒上装有按一定规律排列的截齿。

滚筒转动时，截齿按一定顺序在煤体上先后截出很多沟槽，使沟槽之间的煤体破落，通过滚筒旋叶和弧形挡煤板装入输送机。

滚筒直径为测量到截齿齿尖的截割直径，各制造厂有各种不同的系列，根据采高选定。

滚筒采煤机分单滚筒和双滚筒两种：

（1）单滚筒采煤机

进刀方式有三种：

①先进刀后移机头，一般采用斜切进刀，这种方式简单易行，但进刀时间长；②先移机头后进刀，能充分利用工时，但开缺口工作量大；③进刀同时移机头，进刀简单，时间短，但需强力推移输送机的设备。

　　割煤方式有两种：

①单向采煤，采煤机上行进一刀割煤，下行装煤。

优点是能充分利用机器装煤，效率高，但工作面割一刀时间长，顶板悬露时间长，一般适用于顶板稳定、采高较大、装余煤量大的煤层。

②双向采煤，往返各进一刀。

优点是能提高工时利用率，工作面生产能力大，支护顶板及时，工序紧凑，但采高大时清浮煤工作量大。

（2）双滚筒采煤机

一次采全厚，采煤机两端各有一个滚筒。

前滚筒在上割顶煤，后滚筒在下割底煤。

两滚筒一般相背旋转，司机左侧滚筒用左螺旋，司机右侧滚筒用右螺旋。

也可相向旋转，司机左侧滚筒用右螺旋，司机右侧滚筒用左螺旋。

一般采用双向采煤，先进刀后移机头的斜切进刀方式；也可采用进刀同时移机头的正切进刀方式。

一次采全厚，采煤机两端各有一个滚筒。

前滚筒在上割顶煤，后滚筒在下割底煤。

一般采用双向采煤，先进刀后移机头的斜切进刀方式；也可采用进刀同时移机头的正切进刀方式由截割部分、牵引部分和动力部分组成。

截割部分包括工作机构和减速器，牵引部分包括行走机构（链轮、牵引链及其拉紧装置）和液压传动装置，动力部分包括电动机和电气控制箱。

另外，还有辅助装置，包括底托架、电缆架、喷雾装置和信号照明等设备。

滚筒采煤机骑在可弯曲刮板输送机上工作，沿工作面往返运行。

螺旋式滚筒上装有按一定规律排列的截齿。

滚筒转动时，截齿按一定顺序在煤体上先后截出很多沟槽，使沟槽之间的煤体破落，通过滚筒旋叶和弧形挡煤板装入输送机。

三、采煤机选型的原则:

影响采煤机选型的主要因素包括煤层的力学特性、煤层厚度和倾角、工作面生产能力等，因此采煤机选型以采煤机对工作面地质条件的适应性，以及采煤机的实际生产能力作为主要考虑因素，同时兼顾设备的配套性、经济性与可靠性。

主要选型原则：

（1）采煤机的生产能力大于工作面设计生产能力。

（2）主要技术性能满足工作面顶底板岩层特性和煤层的力学特性。

（3）整机大修周期的过煤量应大于工作面的可采储量。

（4）采煤机与液压支架、刮板输送机之间必须具备良好的配套关系，这主要指采煤机的滚筒截深、机面高度、卧底量、牵引方式等技术指标，以及采煤机与刮板输送机之间的过煤空间，采煤机与工作面两端头设备的配套性等。

四、采煤机的技术参数确定

（1）采煤机牵引速度确定

根据计算结果,1200万t/a工作面日循环数n为23,采用“四六制”作业方式，即三个班出煤，一个班准备、检修，采煤机每个循环的平均作业时间为:

t=3×T×60/n=3×6×60/23=46.96,min

式中：

T—每个采煤班工作时间，h；

t—采煤机每个循环的作业时间，h。

采煤机截煤时的平均牵引速度按下式计算:

V=（L+2L1）/（t-t1）=（300+2×50）/（46.96-5）=9.53,m/min

式中:

L—工作面长度,m；

L1—采煤机及斜切进刀长度,m；

t1—辅助工作时间,取5min；

V—采煤机牵引速度度,m。

（2）采煤机生产能力计算

采煤机正常开机割煤时的理论生产率估算公式如下：

Q=60HBVρC，t/h

式中：

Q—采煤机理论生产率，t/h；

H—工作面煤层平均采高，取5.5m；

B—采煤机滚筒截深，取0.85m；

V—采煤机截煤时的平均牵引速度,m/min；

ρ—煤的实体密度，取1.29t/m3；

Q=60×5.5×0.85×9.53×1.29=3448,t/h

（3）装机功率

采煤机装机功率可以采用比能法进行计算。

P=QHw，kW

式中：

P—装机功率，kW；

Q—采煤机的理论生产率，3448t/h；

Hw—采煤机单位能耗，kW.h/t。

以6LS采煤机为例估算Hw。

6LS采煤机装机功率为P=1500kW，采高H=4.5m,牵引速度V=8m/min，小时生产能力Q=60×4.5×0.85×8×1.29=2368,t/h。

Hw=P/Q=1500/2368=0.6,kW.h/t

由此计算得：

P=QHw=3448×0.6=2069kW

因此，选用的采煤机装机功率应不小于2000kW。

（4）牵引力

目前所用的采煤机自重75t左右，牵引功率达到2×70kW，牵引力达到600kN以上，平均割煤牵引速度8m/min。

多年的生产实践表明在神东矿区生产条件下，这些技术参数匹配合理，对1200万t/a工作面采煤机牵引力的选取有相当大的对比参考价值。

实现1200万t/a生产能力时，采煤机平均割煤牵引速度应达到9.53m/min以上。

因此，采煤机牵引功率应达到2×110kW以上，牵引力达到800kN以上。

（5）滚筒直径

双滚筒采煤机的滚筒直径以大于工作面最大采高的0.5倍为宜。

此矿综采工作面配套支架最大高度为6m，工作面最大采高必须控制在5.8m以下，所以双滚筒采煤机的滚筒直径大于2.9m即可满足使用要求。

根据采煤机滚筒直径系列，取滚筒直径D=2.9m。

根据上述分析计算，生产能力为1200万t/a的综采工作面，配套采煤机主要性能和技术参数应满足以下要求：

①采煤机的生产能力大于3448t/h；

②采煤机允许的平均截割牵引速度大于9.53m/min；

③采煤机应优先选用865mm截深的滚筒；

④采煤机的装机功率不低于2000kW；

⑤采煤机牵引功率2×110kW以上，牵引力800kN以上；

⑥滚筒直径2.9m。

目前世界上几个先进的采煤机生产厂家的产品能达到以上生产能力及技术要求，根据我矿区目前使用情况，选用MXA-300/4.5系列型采煤机比较理想，而且该型采煤机在南非MATLA二矿6m大采高综采工作面也得到成功使用。

综上所述，由《综采技术手册》查得此工作面应采用MXA-300/4.5型采煤机。

此采煤机主要技术特征如下表1所示。

MXA-300/3.5型采煤机主要技术特征表1

技术特性

性能

单位

型号

MXA-300/3.5

采高

2.2-3.5

m

适应煤质硬度

2-4

（或f）

煤层倾角

0-25

（）

截深

600

mm

滚筒直径

1.8

m

牵引方式

液压，双牵引，无链

牵引力

400

kN

牵引速度

0-8.50

m/min

链条规格

齿销

滚筒中心距

10326

mm

机面高度

1905

mm

卧底量

194

mm

电动机

型号

DMB-300S

功率

300

kW

台数

1

台

电压

1140

V

耗水量/水压

喷雾灭尘方式

内外喷雾

控顶距

2342

mm/t

最大不可拆卸件尺寸

36051241450/2.94

mm

设计单位

西安煤矿机械厂

制造厂

西安煤矿机械厂

第二节支护设备选型

液压支架的选型，其根本目的是使综采设备适用矿井和工作面的条件,投产后能做到高产，并为矿井的集中生产，优化管理和最佳经济效益提供条件，因此必须根据矿井的煤层，地质，技术和设备条件进行选择。

一、确定架型

1、按顶板分类方案对液压支架的架型进行初选。

根据煤炭部《缓倾斜煤层工作面顶板分类》方案，按稳定性不同直接顶分为四类，按来压强度不同将老顶分为四级，并分别提出相应的架型、支护强度和顶板管理方法。

2、架型与支护强度初选

正确选择支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素。

在具体选择架型时，首先要考虑煤层的顶板条件，根据国内外液压支架的使用经验，提出各种顶板条件下适用的架型。

它是选择支架架型的主要依据。

液压支架架型的选择除了取决于顶板条件之外，还应考虑以下因素:

⑴厚度

煤层厚度不但直接影响到支架的高度和工作阻力，而且还影响到支架的稳定性。

当煤层厚度大于（软煤取下限,硬煤取上限）时，选用抗水平推力强且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。

⑵煤层倾角

煤层倾角主要影响支架的稳定性，倾角大时易发生倾倒、下滑等现象。

当煤层倾角大于时，应设防滑和调架装置，当倾角超过时，应同时具有防滑防倒装置。

⑶底板性质

底板承受支架的全部载荷，对支架的底座影响较大，底板的软硬和平整