綜采工作面設(shè)備選型設(shè)計(jì)及計(jì)算

1、前言一、概述1.1設(shè)計(jì)題目、條件、任務(wù)及相關(guān)資料1.1.1設(shè)計(jì)題目和條件1.1.2任務(wù)和相關(guān)資料1.2選型的基本原則1.2.1采煤機(jī)1.2.2運(yùn)輸機(jī)1.2.3液壓支架二、采煤機(jī)的選型2.1初選采煤機(jī)2.1.1根據(jù)煤的堅(jiān)硬度選型2.1.2根據(jù)煤層厚度選型2.1.3根據(jù)煤層傾角選型2.2滾筒2.2.1滾筒直徑的確定2.2.2滾筒截深2.3采煤機(jī)的生產(chǎn)率2.3.1理論生產(chǎn)率2.3.2技術(shù)生產(chǎn)率2.3.3實(shí)際生產(chǎn)率2.4采煤機(jī)的牽引力和允許的最大牽引速度2.4.1牽引力2.4.2最大牽引速度2.5防滑設(shè)備三、液壓支架的選型3.1確定架型3.2主要參數(shù)計(jì)算和支架型號的確定3.2.1支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力3.

2、2.2初撐力3.2.3支架高度3.2.4頂梁長度3.2.5確定支架型號3.3支架布置臺(tái)數(shù)四、輸送機(jī)的選型4.1.刮板輸送機(jī)的選用原則4.2運(yùn)輸能力的驗(yàn)算4.3刮板輸送機(jī)電機(jī)功率的驗(yàn)算五、乳化液泵站的選型5.1乳化液泵5.2乳化液泵的電機(jī)功率5.3乳化液參考文獻(xiàn)總結(jié)前言一、概述1.1設(shè)計(jì)題目、條件、任務(wù)及相關(guān)資料1.1.1設(shè)計(jì)題目和條件 1.1.2任務(wù)和相關(guān)資料工作面長度：350米；傾角：40度；煤層平均厚度：4.5米；頂板中等穩(wěn)定；A=230N/mm f=3.5.1.2選型的基本原則1.2.1采煤機(jī)1.2.2運(yùn)輸機(jī)1.2.3液壓支架二、采煤機(jī)的選型2.1初選采煤機(jī)2.1.1根據(jù)煤的堅(jiān)硬度選型煤

3、的力學(xué)性質(zhì)主要包括煤的堅(jiān)硬度系數(shù)f,抗壓強(qiáng)度,截割阻抗A,韌性,層理和節(jié)理的發(fā)育狀況,夾石含量及分布等.這些因素關(guān)系到選擇采煤機(jī)械的工作機(jī)構(gòu)形式和采煤機(jī)械的功率大小. 根據(jù)煤的堅(jiān)硬度系數(shù)f和截割阻抗A,將煤分為三類 （1） 軟煤-f<=1.5,A<180N/mm（2） 中硬煤-f=1.530,A=180240N/mm （3） 硬煤-f>=3.0,A=240360N/mm 各種刨宜選用中等功率的滑行刨煤機(jī);硬煤必須選用大功率的滾筒式采煤機(jī).滾筒式采煤機(jī)可截割各種硬度的煤.煤機(jī)最合適開采軟煤,特別是脆性軟煤;韌性中硬煤應(yīng)選用中等功率的滾筒式

4、采煤機(jī);脆性中硬煤2.1.2根據(jù)煤層厚度選型根據(jù)開采技術(shù)要求,將煤層厚度分為三類:從最小開采厚度至1.3m為薄煤層,1.33.5m為中厚煤層,3.5m以上為厚煤層 . 煤層的厚度決定著所需采煤機(jī)的最小采高,最大采高,機(jī)面高度,過煤高度,過機(jī)高度以及電動(dòng)機(jī)功率大小. 采高在1.12.0m左右的采煤工作面,煤質(zhì)中硬,應(yīng)選用單滾筒采煤機(jī);采高在1.32.5m時(shí)應(yīng)選用雙滾筒采煤機(jī)或單滾筒采煤機(jī).2.1.3根據(jù)煤層傾角選型根據(jù)開采技術(shù)特點(diǎn),將煤層傾角分為三類:025度為緩傾斜煤層;2545度為傾斜煤層;4590度為急傾斜煤層. 傾角小于12度的煤層,對機(jī)械化開采最

5、為有利,一般不考慮采煤機(jī)械的防滑問題. 在工作面干燥的條件下,金屬對金屬的摩擦系數(shù)為0.230.30,相應(yīng)的摩擦角為1317度.因此傾角大于12度時(shí),騎溜子工作的采煤機(jī)和以輸送機(jī)支撐和導(dǎo)向的爬底板采煤機(jī),必須帶防滑裝置. 在工作面潮濕的條件下,摩擦系數(shù)要降低,傾角大于8度時(shí)就得備有防滑裝置. 無鏈牽引采煤機(jī),由于具有可靠的制動(dòng)裝置,牽引力又大,故可用到傾角4050度的工作面. 煤與底板的摩擦系數(shù)一般為0.70.8,相應(yīng)的摩擦角為3640度,故煤層傾角大于40度時(shí),煤可沿底板自溜下滑,而不必安裝輸送機(jī).但實(shí)際上,為了使煤流沿著要求的安全方向運(yùn)輸,并且無鏈牽

6、引的采煤機(jī)也需要為之導(dǎo)向,故在傾角大于40度的工作面條件下,仍配備工作面輸送機(jī).2.2滾筒2.2.1滾筒直徑的確定 2.2.2滾筒截深截深是指滾筒外緣到端盤外側(cè)截齒齒尖的距離，即一次截割深度。2.3采煤機(jī)的生產(chǎn)率2.3.1理論生產(chǎn)率 2.3.2技術(shù)生產(chǎn)率2.3.3實(shí)際生產(chǎn)率 2.4采煤機(jī)的牽引力和允許的最大牽引速度2.4.1牽引力2.4.2最大牽引速度2.5防滑設(shè)備 三、液壓支架的選型3.1確定架型選擇架型主要根據(jù)頂板條件,但同時(shí)還應(yīng)考慮下列因素: (1)煤層厚度 根據(jù)我國煤層賦存的特點(diǎn),當(dāng)厚度超過2.5m,頂板有水平推力時(shí),應(yīng)選用抗水平強(qiáng)的支架,一般不宜選用支撐式支架.當(dāng)

7、煤層厚度在2.52.8m以上時(shí),應(yīng)選用帶護(hù)幫裝置的掩護(hù)式或 支撐掩護(hù)式支架.當(dāng)煤層厚度變化較大時(shí),應(yīng)選用調(diào)高范圍大的支架2)煤層傾角 煤層傾角在1015度以上時(shí),支架應(yīng)有防滑和調(diào)架裝置 ,當(dāng)傾角超過18度時(shí),應(yīng)同時(shí)具有防滑和防倒裝置. (3)底板強(qiáng)度 支架底座的對底板接觸比壓應(yīng)小于底板的允許比壓,允許比壓與底板的巖石性質(zhì)有關(guān),對于砂巖底板,其值一般為1.962.16MPa,軟底板為0.98MPa左右.接觸比壓與具體支架有關(guān),選型時(shí)應(yīng)驗(yàn)算接觸比壓值. (4)瓦斯涌出量 對于瓦斯涌出量大的工作面,應(yīng)優(yōu)先選用通風(fēng)斷面大的支撐式和支

8、撐掩護(hù)式支架. (5)地址構(gòu)造 斷層十分發(fā)育,煤層厚度變化大,頂板允許暴露面積和時(shí)間在58平方米和20min以下時(shí),暫不宜采用綜采設(shè)備. (6)設(shè)備成本 能同時(shí)允許使用幾種架型時(shí),應(yīng)優(yōu)先選用價(jià)格便宜的支架.在一般情況下,支撐式支架最輕,造價(jià)也最便宜.而支撐掩護(hù)式支架最重最貴. 此外,對于對于特定的開采要求,應(yīng)選用特種支架.如厚煤層分層開采時(shí)選用鋪網(wǎng)支架,冒落法開采時(shí)選用放頂煤支架,工作面端頭支護(hù)選用端頭支架,等等3.2主要參數(shù)計(jì)算和支架型號的確定3.2.1支護(hù)強(qiáng)度和工作阻力頂板所需的支護(hù)強(qiáng)度取決于頂板的等級和煤層厚度,他可按以下公式確定:

9、60;            q=KHg x 0.00001(MPa) 式中,K為作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù),一般去58;H為采高,m;為巖石強(qiáng)度,一般取2500kg每立方米;g為重力加速度，取10m/s2。 支架支撐頂板的有效工作阻力Q=qF x1000 (kN)  式中,F為一支架的支護(hù)面積,按下列公式計(jì)算：     F=(L+C)x(B+

10、K)  單位 平方米 式中,L為支架頂梁長度,m;C為梁端距,m;B為支架頂梁寬度,m;K為架間距,m. 有效工作阻力與支架工作阻力的比值,稱為支架的支撐效率.支撐式支架的支撐效率為100%;掩護(hù)式和支撐掩護(hù)式支架,由于頂梁與掩護(hù)梁鉸接,立柱又斜撐,故支撐效率總是小于1,初選支架時(shí)可取80%左右.在考慮了支撐效率后,所需每架立柱的總工作阻力P應(yīng)為:              P=Q/ (MPa)3

11、.2.2初撐力初撐力大小對支架的支護(hù)性能和成本都有很大的影響.較大的初撐力能使支架較快達(dá)到工作阻力,減慢頂板的早期下沉速度,增加頂板的穩(wěn)定性,但對乳化液泵站和液壓元件的耐壓要求也將提高.一般取初撐力為0.60.8倍的工作阻力.3.2.3支架高度支架最大結(jié)構(gòu)高度 Hzmax=Mmax+S1  (m) 支架最小結(jié)構(gòu)高度 Hzmin=Mmin-S2   (m) 式中,Mmax,Mmin為分別為煤層最大,最小采高,m;S1為偽頂冒落的最大厚度,一般取0.20.3m;S2為頂板在周期來壓時(shí)的最大下沉量,移架時(shí)支架的下降量,頂梁上及底座下的浮矸厚度之和,一般為0.250.35m. 支架伸縮比 K2=Hzmax/Hzmin K2反映了支架對煤層厚度變化的適應(yīng)能力。其值越大，支架對煤層厚度變化的適應(yīng)能力就越大。單伸縮立柱的支架，k2不超過1.6；若k2大于1.6，需加機(jī)械加長段或采用雙伸縮立柱。通常薄煤層支架的k2值為2.53.0；中厚煤層支架k2值為1.41.6。3.2.4頂梁長度頂梁長度 頂梁長度與支架的結(jié)構(gòu)形式、支護(hù)方式、輸送機(jī)寬度和采煤機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸有關(guān)。 3.2.5確定支架型號3.3支架布置臺(tái)數(shù)四、輸送機(jī)的選型