综采工作面主要设备选型设计-毕业论文.doc

综采工作面主要设备选型设计目录第一篇 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 采区供电系统的确定第一章 概述第二章 采区负荷统计表及供电系统确定8101综采工作面主要设备选型设计 第一章 序言 第一节 概论开采技术发展史： 煤炭被誉为工业的粮食，做为能源的重要的一部分，在我国开采有着悠久的历史，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，为改进爆破技术，实现爆破装煤创造了条件，在此之间，部分矿井使用了宽截深框形截联合式采煤机及各种截煤机。开始推广使用金属支柱，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）刨煤机组以及与之配套的金属支柱，铰接顶梁的使用，把回采工作面生产技术提高到一个新的水平，使破煤、装煤、运煤基本上实现了机械化、连续化。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，尽量减少某些不必要的辅助工作量，使我国煤炭事业得到了发展。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1、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2、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：2.53.0米煤层倾角：12度15度煤层硬度：中硬瓦斯涌出量：中等水文地质情况：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，每天为三班作业，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： 1、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。 2、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部下的破碎状态，要尽量保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，以防止底板松软而使底板下陷不能移架。 3、要适应采高变化和按煤层倾角考虑其对支架稳定性的要求。 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 1、采煤机必须满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。 2、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 1、要满足工作面长度和倾角对于运输机铺设长度和稳定性的要求。 2、运输机必须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1、煤层厚度为2.53.0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。2、根据以上条件及配套关系初选为ZF2400/16.5/25型掩护式液压支架。其技术数据如下：1、架型：四柱单摆杆放顶煤液压支柱2、支架高度： 16002400mm3、支架宽度： 14001570mm4、支架运输长度： 38154331mm5、支架中心距： 1500mm6、支护强度： 0.450.51MPa7、对底板比压： 0.420.90MPa8、支架初撑力： 16821852kN9、支架工作阻力：（P=3.90MPa） 22322417kN10、操作方式： 本 架11、泵站压力： 31.4MPa12、支架重量： 8050Kg13、立 柱： LDGGW1413870L1 根 数： 4 缸 径： 140mm 柱 径： 160mm 初 撑 力： 452kN 工作阻力：（P=39.0MPa） 600kN 液压行程： 870mm14、前推溜千斤顶： QGKF127076A1 根 数： 1 缸 径： 125mm 柱 径： 70mm 推力/拉力： 120.8/264.5kN 行 程： 700mm15、后推溜千斤顶： QGEK107070F1 根 数： 1 缸 径： 100mm 柱 径： 70mm 推力/拉力： 246.6/125.7kN 行 程： 700mm16、侧推千斤顶： QSEL634517B1 根 数： 2 缸 径： 63mm 柱 径： 45mm 推力/拉力： 99.7/49.8kN 行 程： 170mm17、插板千斤顶： QGEL804540V1 根 数： 2 缸 径： 80mm 柱 径： 45mm 推力/拉力： 157.8/107.9kN 行 程： 400mm18、尾梁千斤顶： QGEK107034E1 根 数： 2 缸 径： 100mm 柱 径： 70mm 推力/拉力： 306/125.7kN 行 程： 340mm19、伸缩梁千斤顶： QGEL804570E1 根 数： 2 缸 径： 80mm 柱 径： 45mm 推力/拉力： 157.8/107.9kN 行 程： 700mm二、液压支架参数的确定1、支护强度的计算： q=K1Hr10-3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58； H采高 M r岩石容重 一般取2.3104KN/M3 q=K1Hr10-3=(58)(2.53)23=287552MPa2、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 基本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：PQ式中：P支架具有的工作阻力 吨 Q支架工作时需要承受的顶板载荷 吨或千牛顿 Q=qE式中：q矿山压力 千牛顿/米2 q=（287552）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=2.9米 C端梁距 米 C=0.335米 B顶梁宽 米 B=1.5米 E=(L+C）B=(2.9+0.335)1.5=4.8525米 Q=qE=5504.8525=2669KN初撑力的确定 支架的初撑力是在泵站工作压力作用下,使支架全部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,增加顶板的稳定性,使支架尽快在恒阴状态下工作。 一般情况下，初撑力与工作阻力的关系按下面选取，我国近年来设计支架初撑力已达期工作阻力的80%以上。 Q1=0.8Q=0.82669=2135KN 通过以上数据计算,满足要求。 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档采煤工作面支护设备提供高压乳化液，也可以作为其它液压设备的动力源。 （一）泵站压力的确定 泵站压力必须满足立柱初撑力和千斤顶最大推力的要求，做为动力源。 PbKPm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1.01 根据立柱或千顶最大推力算得的压力1、立柱的初撑力所需泵站压力 Pm Pm=P初/(A立9.8)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=/4d2 d立柱活塞直径 厘米2 d=130mm=13cm A立=/4(D2-d2)=3.14/4(1402-1302)=2100cm2 Pm=P初/(A立9.8)=1682103/(21009.82.6)=31MPa 2、根据推移千斤顶算得的工作压力PM2 PM2=Pmax/(Amax9.8) 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/(Amax9.8)=120.8103/（4109.8)=30MPa 根据计算出PM1 PM2选最大值PM=31 故 PbKPm=1.0131=31.3MPa(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，一般按一台支架全部立柱和千斤顶的同时动作来估算。 Qbk2(Qi)vq/A10-3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=1.5米 k2从泵站到泵站支架管路泄漏系数 Qi一台支架全部立柱和千斤顶同时动作所需的流量 1、立柱所需的流量Q1 Q1=4/4d2L1升 式中：d立柱活塞腔直径 130MM L1移架时立柱活塞伸缩量 870 MM Q1=/4d2L110-6升 =3.14/4(130287010-6)=11.5升2、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=2/4d2L210-6=23.14/4（45217010-6） =0.5升3、前推溜千斤顶所需的流量Q3的计算： Q3=/4d2L310-6 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=/4d2L310-6=3.14/4(70270010-6)=2.6升4、后推溜子千斤顶： Q4=/4d2L410-6 升 式中：d后推溜子活塞腔直径 70MM L4活塞伸缩量 700MM Q4=/4d2L410-6升 =3.14/4(70270010-6)=2.6升5、插板千斤顶： Q5=2/4d2L510-6 升 式中：d插板千斤顶活塞腔直径 45MM L5活塞伸缩量 400 MM Q5=2/4d2L510-6 =23.14/4(45240010-6)=1.2升6、尾梁千斤顶： Q6=2/4d2L610-6 升 式中：d尾梁千斤顶活塞腔直径 70MM L6活塞伸缩量 340 MM Q6=2/4d2L610-6 =23.14/4(70234010-6)=2.6升7、伸缩梁千斤顶： Q7=2/4d2L710-6 升 式中：d伸缩梁千斤顶活塞腔直径 45MM L7活塞伸缩量 700 MM Q7=2/4d2L710-6 =23.14/4(45270010-6)=2.2升泵站所需流量： Qbk2(Qi)vq/A10-3升/分 =1.2(11.5+0.5+2.6+2.6+1.2+2.6+2.2)6/1.5 =1.223.26/1.5 =111 升/分 根据所需泵站的压力和流量,确定选MRB-125/31.5型乳化液泵,高压进液管19MM，总回油管25MM，支干线13MM，支线10MM。 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,根据不同煤层条件,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：根据原始条件和采煤机的适用条件以及滚筒的直径，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基本参数1、采煤机的生产率在给定条件下，以最大参数连续运行时和生产率为理论生产率Qt=60HBvq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 煤的密度，一般为1.31.4 t/m3Qt=60HBvq=6030.6391.35=1378T/H2、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连续工作系数 一般0.50.7 Q=Qtk1=13780.65=895T/H2、实际生产率 Qm=Qk2式中：Qm使用生产率T/H k2采煤机在实际工作中的连续工作系数0.50.65 Qm=Qk2=0.51378=689T/H 滚筒的直径的确定 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D1/2Hmax 按满足最大采高和最小卧底量深度来确定滚筒的直径,最大采高Hmax=A-H/2+Lsinamax+D/2式中:A机面高度，1.2M H采煤机机身厚度 1.2M L摇臂长度 1.58M a摇臂向上摆角35.1度 b摇臂向下摆角18.5度 Hmax=A-H/2+Lsinamax+D/2 Hmax=1.2-0.6+1.580.57+D/2 Hmax=2.09+D/2 D=1.08 Kmax=Lsinb+D/2-A+H/2 =1.580.31+0.9-1.2+0.6 =0.330 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，用截煤比能耗的方法进行校验。 比能耗的确定： 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180200牛顿/毫米的煤层时，滚筒采煤机的采煤比能耗可由下表估计（1)、前滚筒比能耗的计算HWBX=HWBAX/A=0.8320/200=0.60式中HWB螺旋滚筒采煤机比能耗 A煤的截割阻抗系数 A=180200 AX特定煤层中的截割阻抗系数AX=262643（2）后筒比能耗计算HWBY=K3HWBX=10.60=0.60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（0.6HWBX+0.4HWBX)=689/10.95(0.60.6+0.40.6)=435KW500KW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 根据工作面地质条件，采煤机的生产能力和采煤机的配套情况，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 0.937米/秒 刮板链型式 双边 圆环链规格 2486 电机功率 2110 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1、运输生产能力的校验（1）、F=1/2（430770）=16550mm2（2）、输送机上单位长度货载重 q=1000F (3)、刮板输送机的小时运输能力Q 3600FV式中：F货载最大横断面积（米2） 货载的装满系数，一般取0.650.9 货载的散集容重（吨/米2）取0.851.0 V刮板链运行速度 米/秒 2 3600FV =36000.165550.80.90.937 =804吨689吨/小时 刮板输送机运行阻力计算: Wzh=ql(WcosBsinB)+q0l(w1cosBsinB) =(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公斤/米 q0 刮板链单位长度重量公斤/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 =6001000/36000.937=177.87公斤/米 Wzh=ql(WcosBsinB)+q0l(w1cosBsinB) =(qw+q0w1)lcosB(q+q0)lsinB =(177.870.752.080.3)180cos13(177.8752.08)180sin13 =15296.3公斤(2)刮板输送机空段运行阻力 W1k=q0l(w2cosBsinB) =52.08180(0.3180cos13sin13)=4839.06公斤(3)可弯曲刮板输送机主动链轮牵引力为 W0=1.21(WzhW1k)=1.21(15296.34839.06）=24363.35公斤 电机功率的校验Nmax=W0V/(1000) =24363.350.937/(1020.82)=272.93KW式中:W0刮板输送机的牵引力 公斤 V牵引机构运行速度 米/秒 传动装置的效率 取0.80.83(2)电动机最小轴功率 Nmin=1.12q0lW1cosBV/(102) =1.1252.081800.3cos130.937/(1020.82) =67.53KW式中:q0刮板链单位长度重量公斤/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 传动装置的效率 取0.80.83（3）、电动机等效功率Nd0.6N2maxNmaxNmin N2min =187.33KW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=1.15Nd =1.15187.33=215KW220KW此运输机功率满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=400600公斤 取500公斤S2=S小+W1K=500+4839.06=5339.06公斤S3=1.06S2=1.065339.06=5659.40公斤刮板链强度的计算K=2Sp/(1.2Smax)3.5 =27.20.651000/(1.220955.70) =3.723.5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1.11.2 双链负荷分配不均系数 ，对于模锻链取0.65通过以上验算刮板输送机满足要求,选用合理。 第四章 载转机的选择 根据工作条件，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 42.8米与可伸缩胶带输送机的有效搭接长度 1.24米爬坡长度 6.5米电动机型号 KBY550-132/1140功率 1132千瓦电压 1140V转速 1475转/分圆环链规格 2692 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 21.2升中部溜槽规格 1500764222毫米机器总重 约20吨机器总高 约1.7米主要参数的确定电动机功率的验算1、爬坡段运行阻力计算 Wzh=(qw+q0w1)lcosB(q+q0)lsinB W1k=q0l(w2cosBsinB) 式中：Wzh、W1k爬坡段重，空段运行阻力，公斤 l1刮板爬坡长度 M B爬坡倾角 q每米长度货载重力公斤/米 q0 链单位长度重量公斤/米 取0.70.8 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/3.6V Q刮板运输机运输能力 Q=900吨/时 V转载链速1.09米/秒 q=Q/3.6V =900/3.61.09=229公斤/米Wzh=(qw+q0w1)lcosB(q+q0)lsinB =(2290.722.60.3)6.5cos12(229 22.6)6.5sim12 =(160.36.78)6.50.97340 =1393kgW1k=q0l(w2cosBsinB) =22.66.5（0.3cos12sin12)=14kg水平段运行阻力Wzh=(qw+q0w1)(L1L2)Wk2=q0(L1L2)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=（qwqow）(L2L3) =(1530.722.60.3)(712) =2163.7 kg Wk2=qo(L2L3)W =22.6(712)0.3 =128.8 kg主动链轮的牵引力W01.1(Wzh1Wzh2Wk1 Wk2)式中:W0主动链轮的牵引力。公斤 Wzh.Wzh2.Wk1.Wk2同前 W0=1.1(WzhWzh2Wk1 Wk2) =1.1(926.52163.718128.8) =3560.7 Kg所需电机功率：Nd=1.2W0Vn102J KW式中：Nd所需电机功率 千瓦 J VO W0同前Nd=1.2W0Vn102J=35601.091.020.8=57 KW经以上计算, 所选的SZQ75型转载机合理。 可伸缩性胶带运输机的选型一、选型条件 根据工作面的刮板运输机的运输能力和走向长度，选择SDJ-150型可伸缩钢丝绳吊挂带式输送机，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 1.9m/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公斤 / 厘米 电机型号 DSB-75 电机功率 275千瓦 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 =458120.90.81=969.16吨/小时561.33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= = =0.872米1 满足要求式中：A使用地点的运输生产率 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2、按煤的块度校验 B2amax200毫米 =2350200 =9001000毫米式中：amax货载最大块度横向尺寸，毫米 满足要求胶带运行阻力运算：（1）重段运行阻力计算： Wzh=(qqdqg)CW Cos（qqd）lsin式中：输送机的倾角 度 r输送机长度 米WW分别为槽形平形托辊阻力系数查书25，表（15）取W=0.03， W=0.025 q每米长胶带上的货载重量 q=Q/3.6V=561.33/(3.61.9)82.06公斤/米 qd每米长胶带自重力 公斤/米 qq.qq分别为折算到每米长度上的上、下托辊转动部分的重力 公斤/米盲轴帆布胶带每米的重量 qd=1.1B(i12) =1.1(2331) =11公斤/米式中：1.1胶带的平均容量 吨/米2 B胶带宽度 米 I胶带帆布间层数 一层帆布层的夺取度（m m）平均取 = 1.25m m(p=560N/cm一层) =2m m(p=960N/cm一层) 1胶带上保护层厚度 1=3m m毫米 2胶带下保护层厚度 2=1m m毫米托辊转动部分的重力及qq分别为： qq.=mq.q/Vq公斤/米 =22/1.5 =14.67公斤/米 qq =Gq/vq=17/3=5.67公斤/米式中：Gq.Gq分别为每组上，下托辊转动部分重量。公斤根据查书，表（17）Gq=22公斤 Gq=17公斤 。Lq上托辊间距。一般取Lq=11.5mLq 下托辊间距。一般取Lq =23mWzh=(82.061114.67)7600.03Cos130(82.0611)760Sin130=576公斤空段运行阻力 Wk=(qdqq)LWCosqdLSin =(115.67)7600.025Cos11760Sin130 =511.5公斤胶带张力计算：1、按逐点法找出S1与S4的关系 S2=S1Wk S4=1.06S2 S4=1.06S2Wzh S4=1.06S11.06WkWzh S4=1.06S11.06511.5576