煤矿设备选型(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,张子山1.2Mt/a矿井设备选型设计,汇 报 人：李志军,指导教师：李元星,日 期：2015.4,大沟子煤矿,1.2Mt/a矿井设备选型设计,汇 报 人：李志军,指导教师：李元星,日 期：2015.4,1,摘要,随着科学技术的迅猛发展，现代化的综采设备大,大解放了煤炭开采的生产力，极大提高了煤炭开采的,效率。在实际采掘过程中，合理的综采设备配套选型,是影响采掘工作面生产系统的主要因素。,本文结合实际，对大沟子煤业有限公司的煤层的,实际情况进行分析。根据煤层赋存情况、开采技术条件,和管理水平，对相关设备进行了选型计算。,2,设计任务书：,1.矿井设计年产量：1.20Mt/a,2.矿井服务年限：10年,3.煤矿主立井煤炭提升方式：多绳摩擦提升机配合固定底卸式箕斗提升,4.矿井投产后所需的供风量为：213m3/s,5.矿井的瓦斯涌出量：最大绝对CH4涌出量31.99m3/min，,最大,相,对C,H4,涌出量为12.67m3/t,6.煤层自然倾向：不易自燃,7.矿井涌水量：正常涌水量为120m3/h,最大涌水量为174m3/h,3,主要内容,概述,采煤方法及工作面设备选型,提升设备,排水设备,通风设备,4,煤层概况,概述,4号煤层：煤层厚度02.37m，平均1.19m。该煤层层位较稳定，煤层厚度变化不大。根据4号煤层剩余资源的钻孔来看，41采区和4,2,采区的煤层厚度基本都在1.5m左右，故本次设计4号煤层厚按1.5m计算,5,概述,矿井的设计生产能力,矿井的设计生产能力为,1.2Mt/a,。,设计服务年限为10年,矿井达产时，为保证产量达到设计要求，4号煤层配有2个综采工作面，4个掘进工作面，矿井采掘比为1：2。本次设计主要开采四号煤层，四号煤层的产量既整个煤矿的产量。,6,采煤方法的选择,4号煤层可以采用的采煤方法有单一长壁采煤法和倾斜长壁采煤法，经比较确定采用走向（倾斜）长壁采煤法，综采一次采全高回采工艺，全部垮落法管理顶板。,采煤方法,7,工作面,设备选型,三机配套原则,采煤机和刮板输送机的生产能力应满足工作面产量要求，采煤机和液压支架调高范围要适应煤层厚度及变化范围，液压支架移架速度要跟得上采煤机的牵引速度。采煤机要依靠刮板输送机导向并在其上移动，刮板输送机依靠液压支架推移，液压支架又靠刮板输送机支承而移动。,8,采煤机,采煤机平均割煤速度,采煤机生产能力,采煤机总装机功率,V=（L+2L,1,）/（t-t,1,）,Q=60HBVC,N=QH,W,工作面设备选型,采煤方法,L 工作面长度,L1 采煤机斜切进刀长度,t 每个循环作业时间,t1 辅助作业时间,H 工作面平均采高,B 滚筒截深,V 平均割煤速度,煤的容重，1.41,Q 生产能力,Hw 吨煤耗煤系数,9,煤层赋存条件,1,、4号煤层厚02.37m，平均1.5m，属全井田大部分稳定可,采煤层。,2,、煤层倾角一般为4，属近水平煤层。,3,、顶板为砂质泥岩，属软弱岩层，采用全部垮落法管理顶板。,4,、煤层瓦斯含量,高,，为,高,瓦斯矿井,。,5,、井田内水文地质条件比较简单。,10,设计原则：,1.适合特定的煤层地质条件，并且采煤机采高、截深、牵引速度等参数选取合理，有较大的适用范围。,2.满足工作面开采生产能力要求，采煤机实际生产能力要大于工作面设计生产能力10%20%。,3.与液压支架和刮板输送机相匹配。影响采煤机选型的主要因素是煤层的力学特性，厚度和倾角，工作面生产能力。,11,4,号煤层采煤机,4,号煤层采煤机,12,工作面设备选型,刮板输送机：,QGQ1.2,Q 采煤机理论生产能力,工作面刮板输送机的能力应与采煤机设计生产能力相适应，考虑各种因素影响，刮板输送机的运输能力按采煤机理论生产能力的1.2倍考虑。,采煤方法,13,设计原则：,一,、,是工作面刮板输送机能力要保证将采煤机采落的煤全部运出，并留有一定的富裕，刮板输送机能力应不低于工作面最大能力。,二,、,是外型尺寸和牵引方式与采煤机相匹配。,三,、,是运输机长度与工作面长度相一致。,14,4,号煤层,刮板输送机,15,液压支架,支架支撑高度,支架的支护强度,支架的工作阻力,H,max,M,max,+0.2,H,min,M,min,-0.2,P,1000NM9.810,-6,F,1000PA(L+C),工作面设备选型,16,煤层地质条件：,4号煤层,赋存于太原组下部，上距11号煤45.45m左右，煤层厚02.37m，平均1.5m，煤层结构简单-较简单，含1层夹矸，单层夹矸最大厚度0.35m，为全区稳定可采煤层，顶板为石灰岩（K2），大部分有泥岩伪顶，伪顶厚0.60m左右，底板为砂质泥岩。,17,4号煤层液压支架,18,提升设备,多绳提煤箕斗,本次设计矿井采用,多绳摩擦提升机配合固定底卸式箕斗,提升全矿原煤。提升容器为主立井提升多绳箕斗，井下与井底煤仓相接,矿井深度238m，提升高度273m；其中卸载高度15m，装载高度20m。,19,1、确定合理的经济速度Vj,：,箕斗选型计算步骤,Vj=（0.3-0.5）,式中 H为提升高度，m,H=,为装载高度确定为,2,0m，=18-25m；,为矿井深度，238m；,为卸载高度，m，=15-25m,代入具体数字，得 H=20+238+15=273m.,所以，合理经济速度为：,Vj=0.3,=4.9m/s,20,2、估算一次提升循环时间,=,+,+,u,+,式中，a为提升加速度，一般为a=0.8m/,s2,U为箕斗低速爬行时间，一般取u=10s,为箕斗装卸载休止时间，一般取=10s,所以，,=,=81.84s,21,（3）计算小时提升量,式中：C为不均衡系数，箕斗提升C=1.15,为矿井设计年产量，t/a，1200000,为提升富裕系数，主井提升设备对第一水平留有1.2的富裕系数,为提升设备每天工作小时数，一般为=1,6,h,为提升设备每年工作日数，一般为=3,3,0d,所以，,=,=394.3t/h,22,（5）计算小时提升次数n,（次），计算得,=43.98，取44,（6）计算一次合理提升量,，,计算得,=8.96t,根据下表选择合适的箕斗规格为：JDS9/110X4,23,箕斗规格表,24,钢丝绳的选择计算,1、提升钢丝绳的选择原则,1)当供应的条件允许时，应优先采用三角股钢丝绳,2)在三角股钢丝绳的货源无法解决时，应选用线接触、品种结构为W(瓦林吞式)、T(填充式)的同向捻圆股钢丝绳；,3)在只有普通圆股点接触钢丝绳时，则应选用同向捻的钢丝绳,25,2、提升钢丝绳的绳端荷重Qd,箕斗提升时：,Qz 提升容器(箕斗或罐笼)的质量，kg；多绳,Q 一次提升量，kg；,g 重力加速度，m/s2。,所以，计算得,=（8960+10700）,9.8=192668N,3、钢丝绳最大悬垂长度Hc,式中 HH 尾绳环的高度，m，,26,S 提升钢丝绳的中心距(即提升容器在井筒中的中心距)，m；2.2m,Hg 过卷高度，m，煤矿安全规程及煤炭工业设计规范规定：当提升速度小于10m/s时，过卷高度不小于速度值，且不小于6m；当提升速度不小于10m/s时，不小于10m；,=6+1.52.2=9.3m,Ht 提升高度，m；,Hz 装载水平至井下运输水平的高度，m；,Hs 井筒深度，m；,Hx 卸载水平至井口的高度，m，,=,20+238+15=273m,Hk 提升容器在卸载位置时，容器底部至主导轮轴线的高度,27,Hr 容器全高，m；,Hf 防撞梁底部至导向轮层层面的高度，m；,Hl 导向轮轴中心距楼板层面的高度，m；,Hzx 主导轮中心至导向轮中心的高度，m。,=7m,综上所述,，,=9.3+273+7=289.3m,4、确定提升钢丝绳每米质量p,提升钢丝绳每米质量p的计算公式，箕斗提升,式中 B 钢丝绳公称杭拉强度，Pa；我国多用1550和1700，此处用1550n/mm2,n 钢丝绳数目；4,g 重力加速度，m/s2；9.8,ma 提升钢丝绳的安全系数。,ma 提升钢丝绳的安全系数，煤矿安全规程及煤炭工业设计规范规定：,当钢丝绳悬垂长度Hc不大于1200m时，按下列公式计算：,专为升降物科时：ma7.2-0.0005Hc ma=7.06,专为升降人员时：ma9.2-0.0005Hc,计算得，P 39.58N/M,28,根据计算出的p值，从钢丝绳规格表中选出钢丝绳。,选择结果为 绳6（30）股（6+12+12）绳芯纤维 单位重力40.57N/m,绳直径为32.5mm，钢丝绳的拉断力之和为2091500N,则此钢丝绳的安全系数为：,7.2 7.02,所以计算结果符合要求。,29,矿井提升机的选择,根据上面所选箕斗为JDS9/110X4，为多绳箕斗，故初步确定提升机为多绳摩擦塔式提升机。,1,、,选型计算,（1）选择提升机卷筒直径,选择提升机直径的主要原则：使钢丝绳在卷筒上缠绕时所产生的的弯曲应力不要过大，以保证提升钢丝绳具有一定的承载能力和使用寿命,我国煤矿安全规程规定，对于安装在地面的提升机，其直径与钢丝绳的直径有以下关系,80d=2600mm,1200,=2760mm,为提升机卷筒直径,d,为提升钢丝绳直径 32.5mm,为提升钢丝绳中最粗钢丝直径，2.3mm,根据计算结果选择标准卷筒直径2800mm,对应的滚筒宽度为1.5m，提升机JKM-2.8/4,30,31,（2）卷筒的实际宽度B,H为提升高度，m,D为提升机卷筒直径，m,d为提升钢丝绳直径，mm,为提升钢丝绳圈的间隙，一般取=2-3mm,计算得，,=1.31mB,（3）提升机最大静张力及最大静张力差,为提升机工作状态的最大静张力，N,为提升机工作状态的最大静张力差，N,Q为有益载荷，kg,为提升容器质量，kg,P为钢丝绳单位长度重力，N/M,H为提升高度，m,计算得，,=285【,】=3,3,0,=,56,【,】=,10,0 满足要求。,32,天轮的选型计算,根据煤矿安全规程的规定，对于地面设备，当钢丝绳对天轮的围抱角大于90时（立井）,80d=2600,1200,=2760,为天轮直径,d,为提升钢丝绳直径 32.5mm,为提升钢丝绳中最粗钢丝直径，2.3mm,由此，选择天轮直径为3000mm，型号为TSG,。,下表为该天轮的参数,33,矿井通风方式及通风系统的选择,根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件、矿井瓦斯涌出量等条件，本矿选择通风方式为,中央并列式，,主扇工作方式为,抽出式,。,通风设备,34,具体设计依据条件：,矿井达到1.20Mt/a的设计生产能力开采4号煤层时，矿井绝对CH4涌出量为31.99m3/min，相对CH4涌出量为12.67m3/t，绝对C02涌出量为7.92m3/min，相对C02涌出量为6.27m3/t，为,高,瓦斯矿井。,35,通风机选型,通风设备,通风机,主扇风量,确定主扇的风压,选择电动机,H,mi,n,=h,min,h,H,max,=h,max,h,Qe-井下所需风量,K-漏风系数。当风井不作提升用时，k=1.1-1.5；兼做箕斗井时，k=1.15-1.2；罐笼时，k=1.25-1.3,全压公式,36,FBCDZ-10煤矿防爆轴流通风机（590r/min）,经计算，矿井需风量为213,37,38,排水设备选择条件,1、,据地质报告：正常涌水量为,80,m3/h,最大涌水量为,114,m3/h,2、,考虑各种水的析出，设计：正常涌水量为,120,m3/h,最大涌水量为,174,m3/h,3、,排水高度：2,3,8m,4、,排水管路长度：500m,5、,矿井水质为中性,6、,矿井水容重：1050kg/m3,7、,年正常涌水天数为300d，最大涌水天数为65d。,39,排水设备,排水设备选型计算,1、水泵的选型,正常涌水量时，,Q,B,=,1.2Q,k,最大涌水量时，,Q,Bmax,=,1.2Q,max,2、吸水管路的选择,按经济流速选择排水管、吸水管管径,管路壁厚计算,40,3、工况点的确定,根据求得的管路特性方程绘制管路特性曲线，求出工况点（水泵运行时，实际出水量Q、扬程H、轴功率N、效率n等，把这些值绘在扬程曲线、功率曲线、效率曲线上，就成为一个具体的点）,41,4、,确定水泵吸水高度,Pa安装地点的大气压力；,Pv安装地点实际水温饱和蒸汽压力；,矿井水密度；,hs吸水管阻力损失；,h水泵必需汽蚀余量。,5、电机的选择,电动机计算功率：初期N1,=,150kW，后期N2195kW。,选用JR117-4矿用隔爆电动机,42,200D43-111,3,43,敬请各位老师批评指正,谢,谢,感谢所有老师和同学给予我的帮助！,44,