采煤工作面成套设备选型设计.docx

1.采煤机械的选型原则
煤层賦存条件、地质构造、综采工作面设备配套尺寸及配套能力是确定采煤机械选型的主要因素。为了充分发挥采煤机械的效能，还要有相应的配套管理、维修和配套的采区生产环节。
在采煤机械选型中，应对煤层厚度、煤层倾角、煤层硬度、顶底板岩性、地质构造，以及采煤方法和工艺要求、技术经济效果、配套设备要求等因素进行综合分析，然后再确定选型原则。
（1）根据煤层厚度及采高要求选型
根据煤层厚度及采高选择采煤机械参考表

0.8-1.3

1.4-1.6

1.7-3.5

3.6-4.5

选型时，应考虑的其他要素：
序号
其他要素
1
自煤层底板算起的采煤机机身面高度
2
所能配用的滚筒直径装煤效果
3
滚筒（连摇臂）的调高范围
4
采煤机机身下的过煤空间及髙度
5
配套液压支架艇适应的最大和最小高度
6
与采高相适应的采煤机功率（采高愈大功率愈大）

（2）按煤层倾角大小选择采煤机械
煤层倾角的大小是采煤机牵引方式选择的一个重要因素。倾角越大，牵引力也越大，防滑问题也突出。因为链牵引采煤机的最大牵引力是按采煤机在煤层倾角条件下设计的；而无链牵引的采煤机，其最大牵引力按设计。无链牵引采煤机配有制动器时可用以倾斜、急倾斜煤层。根据煤层倾角可选用的采煤机械类型见下表：
倾角范围
采煤机械类型
0°-15°
链牵引采煤机
各种创煤机
15°-25°
链牵引采煤机（附设安全防滑绞车）
25°-35°
无链牵引采煤机
35°-55°
无链牵引采煤机（有制动防滑装置）
原则上链牵引采煤机只能在15°倾角的条件下使用，当倾角>15°时必需设置防滑安全装置，但也只能在倾角25°时使用。
无链牵引采煤机因牵引力大，可用在倾角的条件下。但应指出：一般无链液压牵引采煤机，只能用在倾角的条件下，只有在牵引力大并设置有可靠的制动防滑装置的情况下，才允许在倾角35°-55°条件下使用。无链电牵引采煤机则分为几种情况：变压变频的交流电牵引采煤机，因下行时靠摩擦耗能制动，目前还只能在倾角时使用；他激励磁直流电牵引采煤机，因可实现四象限运行，采煤机下行时电机可实现再生发电制动，所以可以用在倾角为45°-55°的条件下；而串激直流电牵引采煤机，因不能实现四象限运行，只能在倾角条件下工作。
从安全角度，除极薄煤层外，在小倾角工作面也应选用无链牵引方式，无链牵引是发展方向。
（3） 按煤质（包括夹矸）硬度选择采煤机械
煤（或夹矸）的硬度是选择采煤机械电动机功率的直接因素，对采煤机械的正常使用有直接影响。
煤岩的硬度通常用三种指标来衡量，即：（1）煤（岩）的坚固性系数 (又称坚硬度或普氏系数），它是衡量煤（岩）被碎难易程度的指标；（2）煤岩的单向抗压强度，它是煤抵抗单向压碎的能力；（3）煤的截割阻抗,它是用标准刀具截割一单位厚度煤时刀具上的截割阻力值。根据煤质硬度选择采煤机械的情况见表4-9-4。

（Mpa）

(1)
--煤实体密度，一般取 (2)
(3)
-- -因技术和劳动组织原因引起的采煤机停机时间，min；　　　　　　 　　　　　　　 (5)　

参数
采 高（m）
0.5-1.3
0.8-1.6
1.3-2.0
2.0-5.0
切屑断面积（mm2）
1200
1500
2000
3000
最大切屑厚度（mm）

范围
35-50
45-63
55-77
69-90
平均
55
55
62
75
平均切屑厚度（mm）

范围
23-32
29-40
35-50
40-57
平均
29
35
40
48

表6
采高（m）
平均切屑厚度（mm）
滚筒转速(r/min)
同一截线齿数(m)
牵引速度范围(m/min)
0.8-1.6
29-40
54
76
54
76
1
1
2
2
2.3-3.2
3.2-4.7
4.7-6.7
6.7-9.5
1.3-2.0
35-50
38
54
38
54
54
1
1
2
2
3
2.1-2.9
2.9-4.1
4.1-5.8
5.8-8.2
8.2-10
2.0-5.0
40-57
27
38
27
38
38
1
1
2
2
3
1.7-2.4
2.4-3.4
3.4-4.8
4.8-6.7
6.7-9.5

式中：——表8 电动机与牵引力功率表

表10 采煤机装机功率推荐值

　　　　　　 (15）
式中：——刨链牵引力，Kn；
——刨煤机电动机总功率，kW；
——刨煤机的传动效率，取=0.7～0.8；

刨链牵引力指的是从减速器输出连轮处的牵引力，包括以下四个内容：
　　　　　 （16）
——刨削力，kN；
——装载力，kN；
——刨头摩擦阻力，kN；
——刨链摩擦阻力，kN。

序号
项目
计算公式 及说明

1
输送能力及溜槽段面的校核
1．刮板输送机输送能力，按连续运行方式进行计算，其公式为

式中F=货载最大橫断面积，

—货载在溜槽中的动堆积角，对原煤
—货载的装满系数，取0.65～0.9
—货载的散集容重， t/m 3， 对原煤=0.85-1.0 t/m 3
—刮板输送机链速，m/s
2. 刮板输送机与采煤机配套使用时，输送机的输送能力Q不得小于采煤机的生产能力，即

式中： B—采煤机截深，m；
H--采煤机采高，m
v’―原封煤容重，t/m 3，一般v’=1.2-1.5 t/m 3，
―采煤机牵引速度，m/min
3．当给定输送机生产能力Q,验算溜槽最大货载断面时，按下式计算

式中： v’―输送机对采煤机的相对速度，按下式计算

式中号选取原则是；当刮板链与采煤机运动方向相反时取“+”号，相同时取“-”号
2
电动机功率的校核
输送机电动机功率的大小要根据工作面倾角、输送机铺设长度和输送量的大小等具体条件决定，其关系式为：

式中q一货载每米重力，N/m，按下式计算

—刮板链每米重力，N/m
Q —输送量, t/h
K—电动机功率备用系数，K=1.15-1.2
K1- —刮板链绕过两端链轮吋的附加阻力系数
K2 —输送机水平弯弯曲时附加阻力系数，取1.1
— 刮板幢送机安装倾角
L—刮板输送机铺设长度，m。

3
铺设长度的验算
当已知电动机功率、输送量Q、及其它参数、、、、时，可根据下式验算铺设长度L与安装角度的关系：
（m）

3
刮板輸送机应用曲线
1.根据式(5-1-8)可绘制刮板输送机应用曲线，即刮板输送机铺设长度与倾角的关系曲线
2. SGZ730/264型刮板输送机在各种不同输送量时的应用曲线如图5-1-30所示， 已知参数是：设计长度200m，输送量Q=600、 500、 400、300t/h，链速=0.95m/s,，圆环链2692中双链
选甩参数
3.当装用2台132kW电动机时，允许铺设长度按图4中査得米数乘2。例如从图4中査得水平铺设、输送量为600t/h，装用1台132kw电动机的允许铺设长度为64m,如装用2台132kw电动机时，允许铺设长度为

图 3中部槽物料断面

图4 SGZ730/264 型刮板输送机长度、坡度应用曲线

第三部分　液压支架的选型
1.支架最大高度
考虑到顶板有伪顶冒落或可能局部冒落，支架的最大高度应是煤层的最大开采高度再加200-300mm，即：

式中 -煤层开采最大高度，m。
2.支架的最小高度
支架最小高度由下式计算：
(m)
式中 -煤层开采最小厚度，m；
g-顶梁上、底座下浮矸厚度，一般为0.05m；
e-移架时支架缩回量，一般为0.030.05m；
S-支架后柱处最大下沉量，即：

R——为后柱到煤壁距离，单位m；
——考虑到顶板级别的系数，对Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级顶板分別为0.04、 0.025、 0.015。在实际使用中，可取：
（m）

2.液压支架选型原则
液压支架的选型，其根本目的是使综采设备适应矿井和工作面的条件，投产后能做到高产、高效、安全，并为矿井的集中生产、优化管理和最隹经济效益提供条件，因此必须根据矿井的煤层、地质、技术和设备条件进行选择。
（1）液压支架架型的选择首先要适合于顶板条件。一般情况下可根据顶板的级别，由表3—5—1中直接选出架型。
（2）当煤层厚度超过1.5m，顶板有侧向推力或水平推力时，应选用抗扭能力强的支架， —般不宜选用支撑式支架。
（3）当煤层厚度达到1.5-2.8m以上时，需要选择有护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。煤层厚度变化大时，应选择调高范围较大的掩护式双伸缩立柱的支架。
（4）应使支架对底板的比压不超过底板允许的抗压强度。在底板较软条件下，应选用有抬底装置的支架或插腿掩护式支架。
（5）煤层倾角<10°时，支架可不设防倒防滑装置；15°～25°时，排头支架应设防倒防滑装置，工作面中部输送机设防滑装置，时，排头支架设防倒防滑装置，工作面中部支架设底调千斤顶，工作面中部输送机设防滑装置。
(6)对瓦斯涌出量大的工作面，应符合保安规程的要求，并优先选用通风面积大的支撑式或支撑掩护式支架.
(7)当煤层为软煤时，支架最大采髙一般；中硬煤时，支架最大采高一般；硬煤时，支架最大采髙。
(8)在同时允许选用几种架型时，应优先选用价格便宜的支架。
(9)断层十分发育，煤层变化过大，顶板的允许暴露面积在，时间在20min以上时，暂不宜采用综采。
(10)特殊架型的选择可根据特殊架型中各节的适用条件进行选择。
1.对采煤工作面的设备进行选型设计计算；
1）采煤机的选型设计
2）刮板输送机的选型设计
3）液压支架的选型设计
2.画出采煤工作面的设备的配套示意图；
3.提交相关课程设计计算说明书
[1] 采掘机械与支护设备. 王启广，李炳文， 主编。中国矿业大学出版社，2006
[2] 李炳文，王启广 主编.矿山机械.中国矿业大学出版社，2007
[3] 中国煤炭矿山机电设备及安全装备选型手册. 中国矿业大学出版社，