综采工作面主要设备选型设计doc.docx
《综采工作面主要设备选型设计doc.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《综采工作面主要设备选型设计doc.docx（24页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
综采工作面主要设备选型设计doc
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………………
第二篇采区供电系统的肯定………………
第一章概述………………………………………
第二章采区负荷统计表及供电系统肯定…………
8101综采工作面主要设备选型设计
第一章序言
第一节概论
开采技术进展史：
煤炭被誉为工业的粮食，做为能源的重要的一部份，在我国开采有着悠长的历史，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，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，为改良爆破技术，实现爆破装煤创造了条件，在此之间，部份矿井利用了宽截深框形截联合式采煤机及各类截煤机。
开始推行利用金属支柱，六十年代末期，浅截深滚筒式采煤机组。
（滚筒采煤机与可弯曲刮板输送机）刨煤机组和与之配套的金属支柱，铰接顶梁的利用，把回采工作面生产技术提高到一个新的水平，使破煤、装煤、运煤大体上实现了机械化、持续化。
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，尽可能减少某些没必要要的辅助工作量，使我国煤炭事业取得了进展。
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
一、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
二、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：
——米
煤层倾角：
12度——15度
煤层硬度：
中硬
瓦斯涌出量：
中等
水文地质情形：
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，天天为三班作业，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：
一、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。
二、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手下的破碎状态，要尽可能维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，以避免底板松软而使底板下陷不能移架。
3、要适应采高转变和按煤层倾角考虑其对支架稳固性的要求。
4、要与采煤机的高度，刮板运输机长度与支架的宽度相匹配。
（二）采煤机
一、采煤机必需知足煤层开采厚度和煤的切割阻力的需要，要与煤层的倾角适应。
二、要考虑与支架和刮板运输机配套，与移架速度和运输机运煤能力相适应。
3、具有有效的喷雾抑尘装置。
（三）、刮板运输机
一、要知足工作面长度和倾角对于运输机铺设长度和稳固性的要求。
二、运输机必需与采煤机的能力相适应，要保证采煤机效能的发挥。
3、要与支架和采煤机配套，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
一、选型依据
一、煤层厚度为——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。
二、按照以上条件及配套关系初选为ZF2400/25型掩护式液压支架。
其技术数据如下：
一、架型：
四柱单摆杆放顶煤液压支柱
二、支架高度：
1600~2400mm
3、支架宽度：
1400~1570mm
4、支架运输长度：
3815~4331mm
五、支架中心距：
1500mm
六、支护强度：
~
7、对底板比压：
~
八、支架初撑力：
1682~1852kN
九、支架工作阻力：
（P=）2232~2417kN
10、操作方式：
本架
1一、泵站压力：
1二、支架重量：
8050Kg
13、立柱：
LDGGWL1
根数：
4
缸径：
140mm
柱径：
160mm
初撑力：
452kN
工作阻力：
（P=）600kN
液压行程：
870mm
14、前推溜千斤顶：
QGKFA1
根数：
1
缸径：
125mm
柱径：
70mm
推力/拉力：
行程：
700mm
1五、后推溜千斤顶：
QGEKF1
根数：
1
缸径：
100mm
柱径：
70mm
推力/拉力：
行程：
700mm
1六、侧推千斤顶：
QSELB1
根数：
2
缸径：
63mm
柱径：
45mm
推力/拉力：
行程：
170mm
17、插板千斤顶：
QGELV1
根数：
2
缸径：
80mm
柱径：
45mm
推力/拉力：
行程：
400mm
1八、尾梁千斤顶：
QGEKE1
根数：
2
缸径：
100mm
柱径：
70mm
推力/拉力：
306/
行程：
340mm
1九、伸缩梁千斤顶：
QGELE1
根数：
2
缸径：
80mm
柱径：
45mm
推力/拉力：
行程：
700mm
二、液压支架参数的肯定
一、支护强度的计算：
q=K1Hr×10-3
式中：
q——支护强度MPa
K1——作用于支架上顶板岩石的厚度系数一般取5~8；
H——采高M
r——岩石容重一般取×104KN/M3
q=K1Hr×10-3=（5~8）~3）×23=287~552MPa
二、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、强度和支撑力能力大体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时的顶板载荷相适应，但，它最终由安全阀限定。
即：
P≥Q
式中：
P——支架具有的工作阻力吨
Q——支架工作时需要经受的顶板载荷吨或千牛顿
Q=q×E
式中：
q——矿山压力千牛顿/米2
q=（287~552）KN/M2取q=550KN/M2
E——支架的支护面积米2
E=（L+C）B
L——顶梁长度米L=米
C——端梁距米C=米
B——顶梁宽米B=米
E=（L+C）B=+×=米
Q=q×E=550×=2669KN
初撑力的肯定
支架的初撑力是在泵站工作压力作用下,使支架全数立柱升起顶梁与顶板接触时,支架对顶板的支撑力,它的大小由泵站的工作压力决定的.其作用是用来减缓顶板的自然下沉,增加顶板的稳固性,使支架尽快在恒阴状态下工作。
一般情形下，初撑力与工作阻力的关系按下面选取，我国最近几年来设计支架初撑力已达期工作阻力的80%以上。
Q1=×Q=×2669=2135KN
通过以上数据计算,知足要求。
乳化液泵的选型
乳化液泵由乳化液泵与乳化液箱组成，它为综合机械化采煤工作面或高级采煤工作面支护设备提供高压乳化液，也能够作为其它液压设备的动力源。
（一）泵站压力的肯定
泵站压力必需知足立柱初撑力和千斤顶最大推力的要求，做为动力源。
Pb≥KPm
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
——按照立柱或千顶最大推力算得的压力
一、立柱的初撑力所需泵站压力Pm
Pm=P初/（A立η
式中P初——支架初撑力千牛顿
P初=1682KN
A立=立柱活塞面积厘米2
A立=π/4×d2
d——立柱活塞直径厘米2
d=130mm=13cm
A立=π/4×（D2-d2）=4×（1402-1302）=2100cm2
Pm=P初/（A立η=1682×103/（2100××=31MPa
二、按照推移千斤顶算得的工作压力PM2
PM2=Pmax/（Amax×
式中Pmax——支架上最大千斤顶的推力306KN
Amax——支架上最大千斤顶活塞的面积厘米2
d=推移千斤顶活塞腔的直径
PM2=Pmax/（Amax×=×103/（410×=30MPa
按照计算出PM1PM2选最大值PM=31
故Pb≥KPm=×31=
（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，一般按一台支架全数立柱和千斤顶的同时动作来估算。
Qb≥k2（∑Qi）vq/A×10-3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=米
k2——从泵站到泵站支架管路泄漏系数
∑Qi——一台支架全数立柱和千斤顶同时动作所需的流量
一、立柱所需的流量Q1
Q1=4×π/4×d2L1升
式中：
d——立柱活塞腔直径130MM
L1——移架时立柱活塞伸缩量870MM
Q1=π/4×d2L1×10-6升
=4×（1302×870×10-6）=升
二、侧推千斤顶所需流量的计算：
式中：
d——侧推千顶活塞腔直径45MM
L2——移架时护帮千斤顶伸缩量170MM
Q2——移架时护帮千斤顶所需流量升
Q2=2×π/4×d2L2×10-6=2×4×（452×170×10-6）=升
3、前推溜千斤顶所需的流量Q3的计算：
Q3=π/4d2L3×10-6
式中：
d——前推溜千顶活塞腔直径70MM
L3——移架时护帮千斤顶伸缩量700MM
Q3——移架时护帮千斤顶所需流量升
Q3=π/4d2L3×10-6=4（702×700×10-6）=升
4、后推溜子千斤顶：
Q4=π/4×d2L4×10-6升
式中：
d——后推溜子活塞腔直径70MM
L4——活塞伸缩量700MM
Q4=π/4×d2L4×10-6升
=4×（702×700×10-6）=升
五、插板千斤顶：
Q5=2×π/4×d2L5×10-6升
式中：
d—插板千斤顶活塞腔直径45MM
L5——活塞伸缩量400MM
Q5=2×π/4×d2L5×10-6=2×4（452×400×10-6）=升
六、尾梁千斤顶：
Q6=2×π/4×d2L6×10-6升
式中：
d—尾梁千斤顶活塞腔直径70MM
L6——活塞伸缩量340MM
Q6=2×π/4×d2L6×10-6=2×4（702×340×10-6）=升
7、伸缩梁千斤顶：
Q7=2×π/4×d2L7×10-6升
式中：
d—伸缩梁千斤顶活塞腔直径45MM
L7——活塞伸缩量700MM
Q7=2×π/4×d2L7×10-6
=2×4（452×700×10-6）=升
泵站所需流量：
Qb≥k2（∑Qi）vq/A×10-3升/分
=×++++++×6/
=××6/
=111升/分
按照所需泵站的压力和流量,肯定选MRB-125/型乳化液泵,高压进液管φ19MM，总回油管φ25MM，支干线φ13MM，支线φ10MM。
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,按照不同煤层条件,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：
按照原始条件和采煤机的适用条件和滚筒的直径，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
采煤机的大体参数
一、采煤机的生产率
在给定条件下，以最大参数持续运行时和生产率为理论生产率
Qt=60HBvqρ
式中：
Qt——理论生产率t/h;
H——工作机平均采高m
B——滚筒有效截深
vq——给定条件下，可能的最大牵引速度m/min
ρ——煤的密度，一般为~t/m3
Qt=60HBvqρ=60×3××9×=1378T/H
二、技术生产率
Q=Qtk1
式中：
Q——技术生产率T/H
K1——采煤机技术上可能达到的持续工作系数一般~
Q=Qtk1=1378×=895T/H
二、实际生产率
Qm=Qk2
式中：
Qm——利用生产率T/H
k2——采煤机在实际工作中的持续工作系数~
Qm=Qk2=×1378=689T/H
滚筒的直径的肯定
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D＞1/2Hmax
按知足最大采高和最小卧底量深度来肯定滚筒的直径,最大采高Hmax=A-H/2+Lsinamax+D/2
式中:
A——机面高度，
H——采煤机机身厚度
L——摇臂长度
a——摇臂向上摆角度
b——摇臂向下摆角度
Hmax=A-H/2+Lsinamax+D/2
Hmax=Hmax=+D/2
D=
Kmax=Lsinb+D/2-A+H/2
=×+=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，用截煤比能耗的方式进行校验。
比能耗的肯定：
采煤机比能耗与煤的物理性质，工作机构的传动效率参数与结构有关，当以不同的牵引速度截割阻抗A为180~200牛顿/毫米的煤层时，滚筒采煤机的采煤比能耗可由下表估量
（1）、前滚筒比能耗的计算
HWBX=HWB×AX/A=×320/200=
式中HWB——螺旋滚筒采煤机比能耗
A——煤的截割阻抗系数A=180~200
AX——特定煤层中的截割阻抗系数AX=262~643
（2）后筒比能耗计算
HWBY=K3×HWBX=1×=
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（+=689/1××+×=435KW<500KW
式中:
Q——采煤机的生产率
K1——功率利用系数
K2——功率水平系数
通过上述主要参数的验算，所选的采煤机适用于该工作面。
第四章工作机刮板输送机的选型
一、选型依据
按照工作面地质条件，采煤机的生产能力和采煤机的配套情形，初选为SGZ-630/220两套前、后用刮板运输机。
输送能力600吨/小时
出厂长度200米
刮板链速米/秒
刮板链型式双边
圆环链规格24×86
电机功率2×110
电机型号KBYD55/110
电机电压660/1140V
刮板间距1030
紧链形式液压缸式
二、技术数据校验
一、运输生产能力的校验
（1）、F=1/2×（430×770）=16550mm2
（2）、输送机上单位长度货载重
q=1000FΨγ
（3）、刮板输送机的小时运输能力Q
Ｑ＝3600FΨγV
式中：
F——货载最大横断面积（米2）
Ψ——货载的装满系数，一般取~
γ——货载的散集容重（吨/米2）取~
V——刮板链运行速度米/秒
Ｑ＝2×3600FΨγV
=3600××××
=804吨＞689吨/小时
刮板输送机运行阻力计算:
Wzh=ql（WcosB±sinB）+q0l（w1cosB±sinB）
=（qw+q0w1）lcosB±（q+q0）lsinB
式中l——刮板输送机铺设长度M
B——刮板输送机安装倾角°
q——输送机上每米长度货载重力千克/米
q0——刮板链单位长度重量千克/米
Wzh——货载在溜槽中移动的阻力系数
w1——刮板链在上部溜槽中移动阻力系数
W——刮板链在下部溜槽中移动阻力系数
q=Q/3600V
=600×1000/3600×=千克/米
Wzh=ql（WcosB±sinB）+q0l（w1cosB±sinB）
=（qw+q0w1）lcosB±（q+q0）lsinB
=×＋×180cos13°－＋180sin13°
=千克
（2）刮板输送机空段运行阻力
W1k=q0l（w2cosB±sinB）
=×180＋sin13°）=千克
（3）可弯曲刮板输送机主动链轮牵引力为
W0=（Wzh＋W1k）=＋）=千克
电机功率的校验
Nmax=W0V/（1000η）
=×（102×=
式中:
W0——刮板输送机的牵引力千克
V——牵引机构运行速度米/秒
η——传动装置的效率取~
（2）电动机最小轴功率
Nmin=×2q0lW1cosBV/（102η）
=×2××180×°×（102×
=
式中:
q0——刮板链单位长度重量千克/米
l——刮板输送机铺设长度M
B——刮板输送机安装倾角°
V——牵引机构运行速度米/秒
η——传动装置的效率取~
（3）、电动机等效功率
Nd≈
＋NmaxNmin＋N2min
=
式中：
Nmax——刮板输送机满负荷时电动机最大功率
Nmin——刮板输送机空载时电动机的最小功率
（4）校验电动机容量
N0=
=×=215KW＜220KW
此运输机功率知足要求
各张力点计算及板链强度
取主动轮上的分离点为最小张力点
一般刮板链输送机每条链子的最小张力点
S小=400~600千克取500千克
S2=S小+W1K=500+=千克
S3==×=千克
刮板链强度的计算
K=2Spλ/≥
=2×××1000/×
=＞
式中:
Smax——刮板链最大静张力KN
Sp——一条刮板链的破断拉力
K——动张力系数取~
λ——双链负荷分派不均系数，对于模锻链取
通过以上验算刮板输送机知足要求,选用合理。
第四章载转机的选择
按照工作条件，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
铺设长度米
与可伸缩胶带输送机的有效搭接长度米
爬坡长度米
电动机型号KBY550-132/1140
功率1×132千瓦
电压1140V
转速1475转/分
圆环链规格26×92
刮板链形式中心双链
每条链断拉力833千牛
刮板间距920毫米
刮板链速度
液力联轴器型号YL-560型
额定功率160KW
工作液体20号汽轮机油
注油量升
中部溜槽规格1500×764×222毫米
机械总重约20吨
机械总高约米
主要参数的肯定
电动机功率的验算
一、爬坡段运行阻力计算
Wzh=（qw+q0w1）lcosB＋（q+q0）lsinB
W1k=q0l（w2cosB－sinB）
式中：
Wzh、W1k——爬坡段重，空段运行阻力，千克
l1——刮板爬坡长度M
B——爬坡倾角°
q——每米长度货载重力千克/米
q0——链单位长度重量千克/米取~
w1——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/
Q——刮板运输机运输能力
Q=900吨/时
V——转载链速米/秒
q=Q/
=900/×=229千克/米
Wzh=（qw+q0w1）lcosB＋（q+q0）lsinB
=（229×＋×××cos12°＋（229＋××sim12°
=＋××＋340
=1393kg
W1k=q0l（w2cosB－sinB）
=××（×cos12－sin12）=14kg
水平段运行阻力
Wzh=（qw+q0w1）（L1＋L2）
Wk2=q0（L1＋L2）W1
式中：
Wzh2Wk2——平重空段运行阻力。
Kg
L2——水平段长度米L2=TM
L3——搭接段长度米L3=12M
Wzh=（qw＋qow′）（L2＋L3）
=（153×＋×（7＋12）
=kg
Wk2=qo（L2＋L3）W′
=×（7＋12）×
=kg
主动链轮的牵引力W0—（Wzh1＋Wzh2＋Wk1＋Wk2）
式中:
W0——————主动链轮的牵引力。
千克
————同前
W0=（Wzh＋Wzh2＋Wk1＋Wk2）
=＋＋18＋
=Kg
所需电机功率：
Nd=×W0×Vn÷102JKW
式中：
Nd————所需电机功率千瓦
JVOW0————同前
Nd=×W0×Vn÷102J=3560×÷×
=57KW
经以上计算,所选的SZQ—75型转载机合理。
可伸缩性胶带运输机的选型
一、选型条件
按照工作面的刮板运输机的运输能力和走向长度，选择SDJ-150型可伸缩钢丝绳悬挂带式输送机，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，工于工作面走向长度760米。
技术特征如下：
输送量630吨/小时
输送长度1000米
带速秒
传动滚筒直径630毫米
托滚直径108毫米
机身形式落地
输关带宽1000毫米
输送带强度6500千克/厘米
电机型号DSB-75
电机功率2×75千瓦
电动机电压660/1140伏
电动机转速1480转/分
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
=458×12×××1=吨/小时＞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2
V————带速米/秒
K————货载断面系数K=458
C————输送倾角系数C=1
（2）带宽校核
按生产能力效核
B=
=
=米＞1
知足要求
式中：
A————利用地址的运输生产率吨/小时
K————货载断面系数
V————带速米/秒
v————货载散集容量吨/米3
C————输送机倾角系数
二、按煤的块度校验
B≥2amax＋200毫米
=2×350＋200
=900＜1000毫米
式中：
amax————货载最大块度横向尺寸，毫米知足要求
胶带运行阻力运算：
（1）重段运行阻力计算：
Wzh=（q＋qd＋qg）CWCosβ
±（q＋qd）lsinβ
式中：
β————输送机的倾角度
r————输送机长度米
W′W————别离为槽形平形托辊阻力系数查书25，表（1~5）取W′=，W=
q————每米长胶带上的货载重量
q=Q/=×＝千克/米
qd————每米长胶带自重力千克/米
qq.′qq————别离为折算到每米长度上的上、下托辊转动部份的重力千克/米
盲轴帆布胶带每米的重量
qd=（δi＋δ1＋δ2）
=（2×3＋3＋1）
=11千克/米
式中：
————胶带的平均容量吨/米2
B————胶带宽度米
I————胶带帆布间层数
δ———
升级会员 