矿山机械课程设计

1、综 合 机 械 采 煤 工 作 面配套机械选型设计 班级：采矿.班 姓名：. 学号:. 目 录第一章 概述2一、设计题目、任务和要求、设计条件2二、选型的基本原则2第二章 采煤机的选型3一、初选采煤机3二、采煤机的基本参数4三、确定采煤机型号8第三章 液压支架的选型9一、确定架型9二、主要参数计算和支架型号确定10三、支架布置台数14第四章 刮板运输机选型15一、运输能力15二、电动机功率15三、刮板链强度16四、确定刮板输送机型号17第五章 转载机及胶带输送机的选型17一、转载机选型17二、胶带运输机选型18第六章 配套验算19一、生产能力配套19二、设备的空间尺寸配套关系19三、综采工作面

2、布置图20第七章 课程设计总结及感想22参考文献23第一章 概述一、设计题目、设计条件、任务和要求1、设计题目及设计条件（1）综采工作面配套机械选型（2）设计条件：工作面长度150米；倾角15；煤层平均厚度2.5米；顶板中等稳定；截割阻抗A=230Nmm；煤层的普式系数f=4。2、任务和要求（1）确定采煤机、刮板运输机、液压支架的型号和参数的验算。（2）各设备匹配尺寸和参数的验算，完成一张综采设备之间的配套尺寸关系平面布置图。二、选型的基本原则1、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，要与煤层的倾角向适应。（2）采煤机以最小的电耗获得最大的采煤速度即生产能力，以获得最大的

3、块度。（3）要考虑与支架和运输机配套，与支架移置速度和运输机运煤能力适应。（4）具有内外喷污灭尘装置以及防滑装置。（5）机身所占空间较小，对薄煤层开采尤为重要。2、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（4）能在正常状态下随采煤机之后适当弯曲，并配有清扫浮煤装置，并使移置液压支架和拖动电缆方便。3、液压支架（1）要顶的住，它的初撑力和工作阻力要适应直接顶和老顶岩层移动所产生的压力（包括二次来压），使控顶区的顶板下沉限制到最小程度。（2）要移的走，它的结构形式和支护性能，要适应直接顶

4、下部岩层冒落特点，尤其要注意顶板在暴露面尚未支护的情况下的破碎状态，要尽量保持该处顶板的稳定性。支架底座要适应底板岩石抗压强度，以防底软而使支架陷入底板。（3）要满足通风和行人的要求，以及要和运输机、采煤机配套。第二章 采煤机的选型采煤机是综采工作面最主要的生产设备，应首先考虑煤层赋存条件和对生产能力的要求，以及与液压支架和刮板运输机的匹配要求。一、初选采煤机1、根据煤的坚硬度选型滚筒式采煤机适于开采坚硬度系数f20.24920.34320.4412应结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区单体支柱支护强度（Mpa）采高（m）1230.1470.2450.3431.30.1471.30.2451

5、.30.3431.60.1471.60.2451.60.343 按采空区处理方法确定选择架型主要根据顶板条件,但同时还应考虑下列因素:1、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.2、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.3、底板强度支架底座的对底板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

6、.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.4、瓦斯涌出量对于瓦斯涌出量大的工作面,应优先选用通风断面大的支撑式和支撑掩护式支架.5、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在58和20min以下时,暂不宜采用综采设备.6、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.二、主要参数参数计算和型号确定1

7、、支护强度和工作阻力 顶板所需的支护强度取决于顶板的等级和煤层厚度,支护强度可根据表3-1确定，还可以按下面的经验公式确定: q=KH105 (MPa)式中K作用于支架上顶板岩石厚度系数,一般取58;H-为采高,m;-顶板岩石密度，一般取2.3103kg/m3。则 q=62.52.3103105 =0.345MPa 支架工作阻力P应满足顶板支护强度的要求，即支护工作阻力由支护强度和支护面积所决定。P=qF103 ,kN式中 F-支架的支护面积,m3。按下式计算：F=(L+C)(B+K1)= (L+C) A ，m2式中L-为支架顶梁长度,m;C为梁端距,m;B为支架顶梁宽度,m;K1为架间距,m

8、.A-支架中心距，m。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.支撑式支架的支撑效率为100%;掩护式和支撑掩护式支架,由于顶梁与掩护梁铰接,立柱又斜撑,故支撑效率总是小于1,初选支架时可取80%左右.在考虑了支撑效率后,所需每架立柱的总工作阻力P应为:P总=P/ , kN2、初撑力初撑力的大小是相对于工作阻力的而言，并与顶板的性质有关。较大的初撑力可以使支架较快的达到工作阻力，防止顶板过早的离层，增加顶板的稳定性。对于不稳定的中等稳定顶板，为了维护机道上方的顶板，应取较高的初撑力，约为工作阻力的80；对于稳定顶板，初撑力不宜过大，一般不低于工作阻力的60，对于周期来压强烈的顶板，

9、为了避免大面积跨落对工作面动载威胁，应取较高的初撑力，约为工作阻力的75。 3、移架力和推溜力移架力与支架结构、吨位、支撑高度、顶板状况等因素有关.一般薄煤层支架的移架力为100150kN;中厚煤层支架为150300kN;厚煤层支架为300400kN.推溜力一般为100150kN。4、支架调高范围支架最大结构高度 Hmax=Mmax+S1 ， m支架最小结构高度 Hmin=Mmin-S2 ， m式中 Mmax、Mmin煤层最大,最小采高,m;S1伪顶冒落的最大厚度,一般取0.20.3m;S2顶板在周期来压时的最大下沉量,移架时支架的下降量,顶梁上及底座下的浮矸厚度之和,一般为0.250.35m

10、.则 Hmax=3.20.23.4m Hmin=2.20.351.85m支架伸缩比Ks=Hmax/Hmin4.41.85=2.38Ks反映了支架对煤层厚度变化的适应能力。其值越大，支架对煤层厚度变化的适应能力就越强。采用单伸缩立柱，ks不超过1.6；若ks大于1.6，需加机械加长段或采用双伸缩立柱。通常薄煤层支架的ks值为2.53.0；中厚煤层支架ks值为1.41.6。5、覆盖率支架覆盖率是顶梁接触顶板的面积与支架面积之比值,即： =BL/(L+C)(B+K)x100% 覆盖率应符合顶板性质的要求，一般不稳定顶板85%95；中等稳定顶板75%85%；稳定顶板60%70%。否则会引起冒顶。6、底

11、座的宽度支架底座宽度一般为1.11.2m。为提高横向稳定性和减小对地板比压，厚煤层支架，可加大到1.3m左右，放顶煤支架为1.31.4m。底座中间安装推移装置的槽子宽度，与推移装置的结构和千斤顶缸径有关，一般为300380。7、选择液压支架型号由上面计算出的支架最大和最小结构高度和支护强度的数值。选择合适的液压支架。其参数如下表3-2：液压支架示意图表3-2 支撑掩护式支架BC520-25/47参数型号支撑高度/m工作阻力/kN初撑力/kN支护强度/Mpa煤层倾角/()质量/tZY35B1.703.50392018420.7152510.88三、支架布置台数N=L/A式中 N支架布置台数台L工

12、作面长度，mA一台支架支护宽度，通常为1.5m。则 N=1501.5100台第四章 刮板运输机选型一、 运输能力刮板输送机溜槽中刮板输送机是连续运输设备，其每小时运输能力为：Q=3.6qv t/h式中v-刮板链运行速度，m/s；q-输送机上单位长度货载重量，kg/m。刮板输送机工作时，货载沿溜槽连续均匀分布，被刮板链拖带而沿溜槽移动，所以q值溜槽中货载断面积有关Q=1000F0 kg/m式中 F0-货载断面积，-货载的松散密度，t/，对于煤炭=0.851.0。刮板输送机装运货载的最大横断面积与六彩的结构形式与结构尺寸有关，还与松散煤的堆积角度有关。考虑上述因素，刮板运输送机每小时输送能力为：Q

13、=3600Fv t/h式中 F-货载做大横断面积，；-货载的装满系数，一般取0。750.9.二、电动机功率电动机功率Nd=W0v/1000 kW式中 W0 刮板输送机总牵引力，N；-传动装置效率，=0.80.85。对用于机械化采煤工作面与采煤机配合工作的可弯曲刮板输送机，其货载的装载长度随采煤机的移动而变化。在这种情况下，输送机的电动机功率应按等效功率来计算，并验算电动机的启动能力与过载能力Nd0.6(Nmax)2+Nmin+(Nmin)2 kW式中Nmax-刮板输送机满载荷时，电动机最大功率；Nmin-刮板输送机空载时，电动机最小功率。刮板输送机电动机容量N0=KdNd式中Kd-备用系数，一

14、般取Kd=1.151.20。三、刮板链强度为了保证刮板链工作的可靠性，必须以链条在工作中所能承受的最大张力验算其强度。最大张力为最大静张力与动张力之和，动张力可按最大静张力的1520计算。刮板链的抗拉强度以安全系数K表示。对于单链刮板输送机，应满足K=Sp/1.2Smax3.5对于双链刮板输送机，应满足K=2Sp/1.2Smax3.5式中 K-刮板链抗拉强度安全强度；Sp-一条刮板链的破断拉力，N；-双链负荷不均匀系数，对于模锻链=0.65，圆链=0.85。四、确定刮板输送机型号根据以上计算，选择刮板运输机的机型为重型刮板运输机SGZ-764/320W，其性能参数如表4-1所示 刮板运输机示意

15、图表4-1 重型刮板运输机SGZ-764/320W性能参数设计长度(m)输送量(t/h)破断拉力/kN电动机功率/kW链速(m/s)链条规格/mm中部槽宽/mm重量/t15090085021600.952692764204第五章 转载机及胶带输送机的选型一、转载机选型由采煤机、液压支架、刮板输送机类型及其参数可选择合适的转载机，选择 SZZ764/200型桥式转载机，其性能参数如表5-1转载机示意图表5-1 SZZ764/200型转载机性能参数系列型号输送量t/h设计长度m中部槽内宽mm装机功率kw刮板链型式SZZ764/200 100050200724中双链二、胶带输送机选型由采煤机、液压支

16、架、刮板输送机类型及其参数可选择合适的可伸缩胶带输送机，选择DSJ100/100/2160型或者DSJ120/100/2200型可伸缩胶带输送机，其性能参数如表5-2胶带输送机示意图表5-2 DSJ100/100/2160（2200）型胶带输送机性能参数产品型号运量（t/h）运距（m）带宽（mm）带速（m/s）倾角（）电机功率（kW）传动滚筒（mm）托锟直径（mm）DSJ100/100/21601000122510003.1502160830133DSJ120/100/22001000100012003.1502200830133第六章 配套验算一、生产能力配套生产能力配套的原则是：工作面输送

17、机的生产能力略大于采煤机的理论生产率，顺槽转载机和胶带输送机的生产能率应大于工作面输送机的生产率，否则采煤机割下的煤可能运不出去。二、设备的空间尺寸配套关系采煤机依靠工作面输送机导向并在其上移动，而工作面输送机与液压支架又互为支点移架和推溜，因此三者的尺寸应协调。图6-1所示是三机配套尺寸的一般要求。从安全角度考虑，工作面无立柱宽度R应尽可能减小，但它受到设备宽度的制约。由6-1图可知：R=BEWXd/2式中 B-截深，mm; d-立柱外径，mm. E-煤壁与馋煤板应留的空隙，一般取100150mm; W-工作面输送机的宽度，mm; X-支架前柱与输送机电缆间的距离，一般取150200mm;

18、为了减小无立柱空间宽度R，保证铲煤板端与煤壁间距离E及采煤机电缆拖移装置对准输送机的电缆槽。采煤机的机身中心线相对于输送机中部槽中心线向煤壁方向偏移一个距离e，其大小随机型而定。人行道宽度K应大于700mm，在薄煤层中，人行道宽度应大于400mm。从顶梁尺寸看，R=LC。L为顶梁臂长度，C为梁端距。梁端距越小越好，以增大支架对顶板的覆盖率，但由于底板沿走向起伏不平会导致上滚筒倾斜而切割顶梁。因此必须保持一定的梁端距，一般取C250350mm（薄煤层取最小值）。顶梁后部尺寸与支架结构有关。推移液压缸的行程应较截深达100200mm。 在截高方向，机面高度A要保证足够的过煤空间高度h，一般取h250300mm（薄煤层允许200240mm），以便煤流顺利从采煤机底托架下通过。过机高度Y一般应大于200mm，以使采煤机在最小截割高度、顶板起伏不平及顶板下沉时，能顺利从顶梁下通过。三、综采工作面布置图（如图6-2）第七章 课程设计总结及感想通过这一个周的阅读查询资料到成功完成设计说明书，我有以下的总结和心得体会。首先，使我对于本学期所学的液压传动和矿山机械两门课程中所学的知识知