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1、综合机械化采煤工作面机械选型设计 （2008-2009学年第一学期） 班 级：采矿B064班 学 号：200601014403姓 名：黄小兵指导老师：韩红利2008年12月30日目 录第一章 绪论2第一节 综采工作面机械2第二节 综采工作面参数2第二章 滚筒采煤机的选型3第一节 采煤机的选择原则3第二节 设计选用采煤机参数3第三节 采煤机生产率的计算5第四节 滚筒直径与截深5第三章 支护设备的选型7第一节 选型原则7第二节 支架选择内容8第三节 综采工作面适用支架9第四章 输送设备的配套选型10第一节 刮板输送机的选择10第二节 转载机的选择11第三节 可伸缩胶带输送机的选择12第五章 采煤设
2、备的配套性能13第六章 课程设计心得体会14第一章 绪论第一节 综采工作面机械综采工作面配套设备由采煤机、支护设备、刮板输送机等设备组成.所谓综采工作面配套设备的选型含义,系指依据煤层赋存和矿井生产技术条件,可获得良好使用效果而实际选用的综采成套设备。综采工作面设备配套的目的,首先在于总体配套是单机设计的依据,要解决成套设备各单机间的能力相互匹配和空间几何关系的配套;其次在于使成套设备性能与采煤工艺间相互适应。因而总体配套又是采区设计和采煤工艺设计的依据。要实现综合机械化采煤，必须配备成套设备，特别要把工作面“三机”“采煤机、刮板输送机、液压支架”配套搞好，否则综采生产将无法进行，勉强生产也获
3、得不了好效果。第二节 综采工作面参数本次综采工作面的基本参数如下：工作面长320m，倾角12，煤层平均厚度2.5m，顶板中等稳定，截割阻抗A=230N/m，煤的坚硬度系数f=3.5。第二章 滚筒采煤机的选型第一节 采煤机的选择原则 采煤机选型原则通常是要符合煤层赋存条件，满足对生产能力的要求，以及与刮板输送机和液压支架的匹配要求。并结合以下四点依据，确定采煤机的选型：（1） 根据煤层厚度选择采煤机械给出的设计参数中煤层平均厚度为2.5m，属于中厚煤层，可选用双滚筒采煤机。（2） 根据煤的力学性质选择采煤机械煤的力学性质主要包括煤的坚硬度系数f、抗压强度、截割阻抗A、韧性、层理和节理的发育情况、
4、夹石含量及分布等。这些因素关系到选择采煤机械的工作机构形式和采煤机械的功率大小。根据煤的坚硬度系数f和截割阻抗A，将煤分为三类：a. 软煤f1.5，A180N/mm;b. 中硬煤f1.53.0，A180240N/mm;c. 硬煤f3.0，A240360 N/mm。各种刨煤机最适合开采软煤，特别是脆性软煤；韧性中硬煤应选用中等功率的滚筒式采煤机；脆性总硬煤宜选用中等功率的滑行刨煤机；硬煤必须选用大功率的滚筒式采煤机。滚筒式采煤机可以截割各种硬度的煤。设计参数中A=230N/m、f=3.5，属于偏硬一些的中硬煤，因此，滚筒采煤机宜选用中等偏大功率。（3）煤层倾角对选择采煤机械的影响。根据开采技术特
5、点将煤层倾角分为三类：025为缓倾斜煤层；2545为倾斜煤层；4590为急倾斜煤层。倾角小于12的煤层，对机械化开采最为有利，一般不必考虑采煤机的防滑问题。因此，本次选用采煤机不用设置防滑装置。（4）顶底板性质对选择采煤机械的影响。顶底板性质主要影响顶板管理方法和支护设备的选择，因此，选择采煤机时应同时考虑选择何种支护设备。例如，对于不稳定顶板，控顶距应当尽量小，应选用窄机身采煤机和能超前支护的支架；若底板松软，则不宜选用拖钩式刨煤机、底板支撑式爬底板采煤机和混合支撑式爬底板采煤机，而应选用靠输送机支撑和导向的滑行刨、悬臂支撑式爬底板采煤机、骑溜子工作的滚筒式采煤机和对底板接触比压小的支架。第
6、二节 设计选用采煤机参数综上所述，可选用MG400/985-WD系列采煤机，该采煤机的外观、简介以及基本参数如下表2-2：该机为大功率，多电机横向抽屉式结构，电控系统为机载式交流变频调速电牵引，总装机功率达985Kw，最大牵引为620KN，最大牵引速度为8.69m/min，调机速度高达14.2m/min。 电动机全部横向布置,都是圆柱直齿轮传动，安装、维护简单，传动效率高。所有电机、行走箱上驱动轮组件，牵引双行星减速器均可从老塘侧抽出。电控部内电气元件性能高度集成。整机安装、维护方便。 整机为无托架积木式组合，各大部件之间为干式联接，没有任何机械或液压连带关系。机身两对接面分别用两个160圆柱
7、销子定位，12个液压螺母及13个高强度螺钉把合。 截割机械传动链及破碎机械传动链均设有扭矩轴过载保护装置，截割机械传动链及牵引机械传动链中均设有强制润滑冷却系统，提高了传动件，支承件的使用寿命。 两个截割电机分别设有离合装置，可方便检修。 为保证可靠性及使用寿命，传动系统中的轴承和高速端的油封采用进口，齿轮材料选用国内最好的钢种18Cr2Ni4WA（重型坦克料）。 截割部铰接点及调高油缸支承点，破碎机构铰接点及破碎油缸的支承点均在各自相关的箱体上，作用在其上的支承力及相关反支承力属箱体上的内力，与大部件间的接合面无关。 调高液压系统设置合理，摇臂不调高时，系统压力为空载状态，系统采用集成阀块结
8、构，管路少，连接可靠。液压元件全部选用专业厂家的名牌产品，如调高泵选用A2F28R3P4，性能稳定，技术可靠。 电控系统为机载式，所有电气元件（除电动机外）均设在机身中部的电控部内，结构紧凑。整机装有六台电动机，除泵电机外，其余电机上均设有热接点式温度保护装置。 交流变频调速系统采用美国生产的WOLKMA9000系列变频器或瑞士ABB公司变频器。大功率整流晶体管采用IGBT模块，控制系统采用32位微机处理，运算速度快，反应灵敏，性能可靠。各种保护、 诊断及显示功能齐全，性能达到世界先进水平。 操作系统完善，操作控制点分机身中部及两端头处。中部手控，两端集中电控，根据用户要求可实现无线离机控制。
9、 配套能力强，销轨式、链轨式输送机均可。与不同型号输送机配套时，一般只需换两个支承零件便可满足要求。采煤机型号MG400/985-WDMG400/985-GWD采高（m）2.14.02.64.72截深（m）0.63;0.8适应倾角15（35）滚筒直径（m）1.6;1.8;2.0;2.22.0;2.2;2.4滚筒转数（r/min）29;35;40摇臂长度（mm）21092508摇臂摆动中心距（mm）6080牵引力（KN）620/360 506/304牵引速度（m/min）07.12 08.69牵引型式电牵引（交）无链销轨链轨机面高度（mm）1505157019852050卧底量（mm）326;4
10、26;526215;415灭尘方试内外喷雾装机功率（KW）2400+245+75+20电压（V）1140机重（T）5557输送机SGZC-880/800 WSGZ-880/800W 超级链轨2000支架ZZ500/17/35 ZY400-18/38 HZ38/480 表2-2 MG400/985-WD系列采煤机基本参数第三节 采煤机生产率的计算由采煤机可得，理论生产率=602.50.637.121.35=908.33t/h，技术生产率=908.330.6=545.00t/h，实际生产率=545.000.625=340.63t/h。第四节 滚筒直径与截深单滚筒采煤机一次采全高或薄煤层双滚筒采煤机
11、：D=Hmin（0.10.3）Hmin=A-h/2+L sinmin+D/2中厚煤层使用的单滚筒采煤机：D=（0.550.6）HmaxHmax= A-h/2+L sinmax+D/2(式中：用户在选定机面高度A，滚筒直径D，电动机高度h，采煤机摇臂长度L，摇臂向上最大，最小摆角max，min)截深即滚筒宽度，是指滚筒外缘到端盘外侧截齿齿尖的距离，即一次截割的深度。中厚和厚煤层采煤机常用0.6（或0.63）m第三章 支护设备的选择第一节 选型原则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。在具体选择架型的时，首先要考虑煤耗层的顶板
12、条件，它是选择支架架型的依据。煤层厚度根据我国煤层赋存的特点，当厚度超过2.5m、顶板有水平推力时，应选用抗水平力强的支架，一般不宜选用支撑式支架。当煤层厚度在2.52.8m以上时应选用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。煤层倾角煤层倾角在1015以上时， 支架应有防滑和调架装置； 当倾角超过18时，应同时具有防滑和防倒装置。底版强度支架底座对底板的接触比压应小于底板的允许比压，允许比压与底板的岩石性质有关，对于砂岩底板，其值一般为1.962.16Mpa，软底板为0.98Mpa左右。接触比压与具体支架有关，选型时应验算接触比压值。瓦斯涌出量对于瓦斯
13、涌出量大的工作面，应优先选用通风断面大的支撑式和支撑掩护式支架。地质构造断层十分发育、煤层厚度变化大、顶板允许暴露面积和时间分别在58m和20min以下时，暂不宜采用综采设备。设备成本能同时允许使用几种架型时,应优先选用价格便宜的支架.在一般情况下,支撑式支架最轻,造价也最便宜.而支撑掩护式支架最重最贵.此外,对于对于特定的开采要求,应选用特种支架.如厚煤层分层开采时选用铺网支架,冒落法开采时选用放顶煤支架,工作面端头支护选用端头支架,等等.第二节 支架选择内容液压支架的工作原理和过程升架: 操纵手动换向阀,使得液压油进入缸体下腔,上腔回油,立柱逐渐上升(初撑阶段),处于增阻阶段。增阻阶段,下
14、腔压力上升,一直达到安全阀调定压力。降架: (为推移架做准备)操纵手把,立柱上腔进压力油,下腔回油(液控单向阀),立柱下移。移架：操纵手动阀，溜子为支点，移架，然后紧接着升架。推溜：支架为支点，推溜。初撑力初撑力大小对支架的支护性能和成本都有很大影响。较大的初撑力能使支架较快达到工作阻力，减慢顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性，但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求也将提高。一般取初撑力为0.60.8倍的工作阻力。在此我们取0.8倍的工作阻力计算如下：20830.81666.4kN。工作阻力有效工作阻力与支架工作阻力的比值,称为支架的支撑效率.;在考虑了支撑效率后,所需每架立柱的总工作阻力P应为
15、:P=Q/ (MPa)移架力和推溜力移架力与支架结构、质量、煤层厚度、顶板性质等有关。第三节 综采工作面适用支架根据设计参数，可以求出支护的强度=0.5MPa。综合各方面因素，选用ZY2800/14/32型掩护式支架，该支架的外观如下图3-3和参数如下表3-3： 图3-3 ZY2800/14/32掩护式支架表3-3ZY2800/14/32掩护式支架主要技术特征名 称数 据单位高度14003200mm宽度14101580mm运输长度（长宽高）460514101400mm中心距1500mm初撑力（f0.2）18502083KN工作阻力（f0.2）25982945KN支护强度0.550.63MPa对
16、底板比压前端0.51.35平均1.2MPa操纵方式本架控制，及时支护泵站工作压力31.4MPa第四章 输送设备的选用第一节 刮板输送机的选择刮板输送机承担着直接从采煤工作面运煤的艰巨任务，因此，刮板输送机选择的合适与否，直接影响着煤炭的运输与生产。选择刮板输送机要考虑以下内容：1、刮板输送机与采煤机的配套。要求刮板输送机的输送能力不小于采煤机的理论生产率；要求刮板输送机的结构形式必须与采煤机结构相配套。2、刮板输送机与液压支架相配套原则。要求刮板输送机的结构形式要与液压支架架型相匹配；要求刮板输送机的溜槽长度要与液压支架的中心距相匹配；刮板输送机溜槽与支架推移千斤顶连接装置的间距和结构匹配。综
17、合考虑，可选用山东矿机集团生产的SGZ880/800型输送机。输送机如下图4-1和技术参数如下表4-1：图4-1 SGZ880/800型输送机外形图表4-1 SGZ880/800型输送机主要技术参数本系列产品主要适用于缓倾斜中 厚及厚煤层长臂式综采工作面，可与相应的采煤机、液压支架配套使用。具有工作可靠，结构简单、适 用性强等特点。型号输送量设计长度链速电机功率链 条 规 格中部槽规格（t/h）（m）（m/s）（kw）（mm）（长宽高）SGZ880/80015002001.1400 234126- C1503800331（铸） 第二节 转载机的选择转载机必须满足生产率大于刮板输送机的生产率，小
18、于胶带输送机的生产率。设计中选用的是山东矿机集团生产的SZZ800/400型转载机。以下是转载机外观如下图4-2和技术参数如下表4-2：图4-2 SZZ800/400型转载机外形图查看大图 表4-2 SZZ800/400型转载机主要技术参数型号输送量设计长度电机功率链速链条规格中部槽规格(t/h)(m)(kw)(m/s)（mm）(长宽高)SZZ800/400（箱式）1800364001.5634126-C内宽800第三节 可伸缩胶带输送机的选择同装载机的选型方式类似，可伸缩胶带输送机的选用必须满足胶带输送机的输送能力大于转载机的生产率。设计中选用山东矿机集团生产的DSJ120/200/3250
19、型胶带输送机，该带式输送机外观如下图4-3和参数如下表4-3：图4-3 DSJ200/200/3250型胶带输送机外形图表4-3 DSJ120/200/3250型胶带输送机技术参数项目技术参数运量1200t/h运距800m带宽1000mm带速3.5m/s倾角5电机功率3250Kw传动滚筒直径830mm托辊直径133mm机头外形尺寸（宽高）13301880mm总重147.1第五章 采煤设备的配套性能设备主要空间尺寸的配套关系普采工作面采煤设备的尺寸配套关系从安全的角度，由前排支柱到煤壁之间的无立柱空间宽度R愈小愈好，必须符合顶板性质的要求。综采工作面的采煤机的配套尺寸关系图5-1 机械化采煤工作
20、面配套图示设备主要参数的匹配综采机组主要参数的匹配应满足两方面的要求：一是生产率相适应，即要求采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机和可伸缩胶带输送机所组成的生产系统中，每一后者的生产率要大于前者；二是移架速度与采煤机牵引速度相适应。第六章课程设计心得体会通过这次的综采工作面配套机械选型设计，使我对本学期所学的知识有了整体的把握，将分散的知识点窜成了一个有机的整体，进一步加深了我们对综采机械的认识与理解，掌握了综采设备选型的步骤与方法。这次课程设计使我最受益的是：锻炼了我们的分析数据、处理数据、搜集资料等综合能力，使我大体地了解了煤矿企业中综采工作面的整个流程，这不仅为我们毕业设计奠定了基础，还为我们日后的工作打下了坚实的基础。在整个过程中,我发现像我们这些学生最最缺少的是经验,没有感性的认识,空有理论知识,有些东西很可能与实际脱节.总体来说,我觉得做这种类型的课设对我们的帮助还是很大的,它需要我们将学过的相关知识都系统地联系起来,从中暴露出自身的不足,以待改进。
