煤矿机电设备选型设计

1、本课题在了解矿井概况的基础上，研究综采工作面设备、中央排水系统、通风设备、运输和提升设备的选型和设计。通过筛选实习过程中收集到的原始资料，加以整理，参照各种规程的相关要求确定出相关设备的各项具体参数，进行相关验算，确定设备布置和关系，利用电力、电子等技术对提升机电控系统进行科学设计。本课题通过对矿山机电设备合理的选择与维护、机械化设备的科学使用，对促进矿井生产效率的提高和安全作业，无疑具有极其重大的影响。；ABSTRACTIn recent years, the existence of the mine the coal industry for small, safe low level

2、of serious waste of resources and other issues, how to improve mine mechanization as the key to solving this problem. To achieve high efficiency of coal mining, must be the correct selection of equipment. This issue focuses on electrical and mechanical equipment supporting mine to mine mechanical an

3、d electrical equipment on the rational selection and design, mine production system to achieve safe, high yield, high efficiency requirements.Overview of the subject in the understanding of mine, based on research equipment mechanized mining face, the central drainage system, ventilation equipment,

4、transportation and upgrading of equipment selection and design. Internship through the screening process the raw data collected, arranged, reference to the relevant requirements of the various procedures related equipment determined the specific parameters of the related checking, determine the equi

5、pment layout and the relationship between the use of electricity, electronics and other technology to enhance the mechanical and electrical scientific design of control systems.The issue on mine electrical and mechanical equipment selection and maintenance of a reasonable, scientific use of mechaniz

6、ed equipment, the promotion of improved mine productivity and safety of operations, is undoubtedly an extremely significant.Keywords:Mine mechanization; selection; mine ventilation; mine drainage; enhance electronic control1 绪论由于机电一体化技术和自动化技术的发展，高生产能力、高性能的开采设备广泛应用于矿井生产过程自动化控制，实现煤矿的高产高效生产。我国综采经过40年的发

7、展，大体可分为3个阶段：(1) 70年代，以攻关会战形式反复进行试验，通过开展大量的基础科技攻关，不断解决试验中出现的问题，使我国的综采技术一步步走向成熟。大量扎实的基础攻关、引进吸收先进的国外技术和狠抓队伍培训和制度建设为80年代综采大发展奠定了坚实的基础。(2)80年代，在消化吸收国外先进综采技术和国内攻关取得丰硕成果的基础上，综采开始在我国大面积推广应用随着引进综采设备的陆续到货并投入使用，国内攻关陆续取得实质性进展，广大煤矿干部、职工在认识和科学素质上的提高，特别是通过实践验证和反复的讨论“综采是采煤技术发展方向”、“发展综采符合我国国情”为大多数人认同，综采在我国煤矿进入快速发展时期

8、。(3) 90年代，以建设高产高效综采工作面和高产高效矿井为特征，对我国综采技术和装备进行完善、改造、创新和提高。我国的高产高效矿井建设现已取得了重大进展。在引进、消化和吸收的基础上，经改进完善和开发研究使我国的综合机械化采煤技术得到长足发展，我国的综采技术趋向于大型化、集中化、高产高效的方向发展，某些综采技术达到国际先进水平。目前国外高产高效矿井现阶段的特点是：(1)矿井高度集中生产，井型为34Mt/a，一矿一面，年工作日250d，两班生产一班检修。工作面平均月产300kt以上，日产10kt以上。(2)广泛采用大功率高效能重型成套机电设备，采煤机总功率在1000kW以上，采高已达5m，可采煤

9、量4Mt6Mt。工作面刮板输送机装机功率已达2250kW，最大输送能力4kt/h，过煤量6Mt以上。平巷带式输送机装机功率（24）（400500kW），最大输送能力达，铺设长度2000m以上。液压支架普遍采用电液控制和高压大流量供液系统，架型向两柱掩护式方向发展，最大工作阻力已达，移架速度已达6s8s/架。(3)工作面推进长度一般2000m3000m，最长已达5280m，美国西部某矿设计工作面推进长度甚至已达6700m。(4)工作面可靠性高，采、装、运和支护设备综合开机率达90%以上。美国高产高效设备可用率已达97%。(5)工作面设备配套合理。美国综采面刮板输送机、转载机、平巷带式输送机的生产

10、能力一般大于采煤机最大生产能力的20%，以便形成由工作面往外生产能力越来越大的煤流，为保持工作面稳定高产创造条件。(6)工作面设备监测监控设施齐全，自动化程度高，工作面安全设施齐全，安全状况良好，百万t死亡率接近于零。(7)矿井生产系统，包括煤炭运输、辅助运输、通风、排水、供电、供水、供热、安全生产监测监控及通信等系统先进可靠，能满足高产高效工作面要求。近年来，随着我国经济的快速发展和对矿山资源需求的高速增长，对矿山生产技术提出了越来越高的要求。矿井机电设备为矿山进行生产活动的关键设备，其技术的发展对促进矿井生产效率的提高和安全作业，无疑具有极其重大的影响。历经几十年发展，我国的矿井机设备技术

11、取得了不少的进步，但与美国、德国等世界发达国家相比，依然存在着很大的差距。目前发达国家的矿井提升技术已全面实现了全数字控制，而国内绝大多数中小煤矿的矿井提升机效率低下，安全隐患多，严重制约着我国矿山产业的健康发展，急需大规模的技术改造和更新。机械化采煤在煤矿生产中所占比重越来越大。要实现高产高效的采煤，必须进行正确的机电设备选型。在煤矿机电设备中，矿井提升机作为矿山进行生产活动的关键设备之一，其电控调速技术的发展对促进矿井生产效率的提高和安全作业，无疑具有极其重大的影响。综合机械化采煤工作面的装备以采煤机、液压支架和刮板输送机为代表，它们共同决定着煤矿的采煤量。而提升运输设备以皮带输送机、电机

12、车和主副井提升设备为主，决定着煤的运输提升量。通风和排水设备在煤矿生产中的作用更是异常重要，必须保证完全可靠的工作。本课题以煤矿原始资料为依据，以实现高产高效机械化采煤为目标，验证所学理论；提高理论计算、问题分析、图纸绘制、技术文件编制的能力，旨在融会贯通所学知识，进行全矿主要机电设备的选型设计。有助于我们熟练掌握相关的技术以及矿山机电设备选型注意的问题，更有利于了解煤矿具体情况，可以尽快融入以后的工作，为我国煤炭事业的发展做出应有的贡献。2 矿井概况2.1 矿井地理位置及井田分布某矿井位于某省某市，矿区内公路四通八达。某井田为一单斜构造。地层走向北东南西，倾向北西，倾角一般718，局部小于5

13、，最大达30。断裂构造比较发育，井田内存在有岩浆岩侵入，地质条件类型为中等。2.2 煤层赋存情况及顶板条件某井田含煤地层为下二叠统山西组和上石炭系太原群，共含煤十九层，其中可采和局部可采四层：即3上、3下、12下、16煤。可采煤层总厚度平均。主要含煤地层一般厚度为260m，可采含煤系数为4%。山西组可采煤层3上、3下煤层层位稳定，可采性较好，是本区的主要开采煤层，平均总厚度为，山西组地层厚度为91m，可采含煤系数为9.2%。3上煤层沉积稳定，全井田可采，厚度变化幅度为8.53m，72%的钻孔见煤厚度5m左右，煤层容重3，结构简单，仅在极少数钻孔见有夹石一层，厚度一般小于，其岩性以粘土岩为主。太

14、原群可采煤层为12下、16层煤，平均总厚度为，太原群地层一般厚169m，可采含煤系数为1.1%。由于其为簿煤层，且12下为大部分可采，煤厚为01.97m，平均，故12下、16层煤可采性较差。3上煤层直接顶板以粉砂岩、砂质泥岩为主，厚度，平均，致密、性脆、裂隙较发育。底板为粉砂岩泥岩，厚11.44m，平均。3下煤层顶板以粉砂岩为主，厚度，平均。底板一般为粉砂岩及泥岩为主，厚20m，平均。2.3 水文地质情况某井田范围内地面标高为+32+43m，地势低洼，多为洼地和湖区。井田内主要河流有三条：1河：河床宽度一般在40m左右，常年有水，只能通行小木船，由于两岸修筑堤坝，雨季时对矿井无洪水威胁。2河：

15、河床宽约320m，水深1. 5，北起二级坝，斜穿全井田至微山湖新渔村，全长19km，为湖内河流。3河：北起二级坝，南至沿湖村，全长约10km，河床宽度不等，北部约600m；中间分3股计800m：末端宽400m，河深1.0m，一般约。2.4 瓦斯、煤尘、自燃发火等参数2.4.1 瓦斯从钻孔采样所得资料和矿井历年瓦斯鉴定证明，某矿井煤层瓦斯含量较低（2008年矿井瓦斯鉴定绝对涌出量为3/min）, 属于低瓦斯矿井。2.4.2 煤尘爆炸指数各煤层均有煤尘爆炸危险性，3上煤层煤尘爆炸指数为45.5%，3下煤层煤尘爆炸指数为37.09%。2.4.3 煤层自然发火倾向各煤层均有自然发火倾向，发火期为39天

16、。2.5 矿井开拓矿井开拓方式为立井分区式集中下山开拓，井田浅部布置三个立井，分别为主井、副井和风井。主井用于煤炭提升兼作进风；副井用于材料、矸石提升和运送人员，同时兼作进风；风井专用于回风。整个井田范围内共划分为6个水平布置7个采区。矿井以中部邵集断层为界将井田分为东、西两翼，其中：矿井东翼划分为3个水平布置4个采区，分别为-215m水平布置西三采区，-370m水平布置西一采区，-530m水平布置西七、西九采区；矿井西翼划分为3个水平布置3个采区，分别为-430m水平布置西五采，-600m水平布置西十一采区，-800m水平布置西十三采区。2.6 煤层开采方式采区采用综采、综放采煤工艺，为走向

17、长壁开采方法。3上煤层采用综采、综放工艺，3下煤层采用综采工艺。某矿总体规划共7个采区：即西一、西三、西五、西七、西九、西十一采区、西十三采区，截至2009年底全矿可采储量为万吨（其中3上煤层可采储量为万吨，3下煤层可采储量为万吨）。（1）西五采区：该采区为某矿矿井改扩建后的第一个旱采采区，2010年的生产主要在该采区内进行，采区内计划布置24个工作面，采用双翼布置，从2002年6月截止到2009年12月，已有16个工作面开采完毕。整个西五采区（-430m水平）截至2009年12月底尚有基础储量万吨（其中3上煤层基础储量万吨，3下煤层基础储量万吨）。3上煤层目前能被利用的可采储量为万吨，3下煤

18、层目前能被利用的可采储量为万吨。村庄压煤量万吨（其中3上煤层万吨，3下煤层万吨）。（2）西七采区：该采区为某矿水改旱结束后，矿井东翼的第一个旱采采区，目前处于开拓阶段。2009年年底全区基础储量为万吨，其中正常块段基础储量万吨（3上煤层万吨，3下煤层万吨），村庄压煤量万吨（3上煤层万吨，3下煤层万吨）；正常块段可采储量（其中3上煤层万吨、3下煤层万吨）。（3）西十一采区：西十一采区下限为-600水平，正处于开拓和准备阶段。西十一采区内基础储量为万吨，（3上煤层万吨，3下煤层万吨），其中正常可采块段基础储量万吨（3上煤层万吨，3下煤层万吨），村下压煤量万吨（3上煤层万吨，3下煤层万吨）。正常块段

19、可采储量万吨（3上煤层万吨，3下煤层万吨）。西一、西九、西十三采区近年暂不从事采掘活动，西七、西十一采区正在开拓，西三采区正在进行矸石注浆充填，目前主要在西五采区生产。2.7 掘进方式某煤矿从2002年矿技术改造以来每年均布置两个综采（放）工作面进行生产。目前这两个综采（放）工作面均布置在西五采区内，一个布置在3上煤层内，一个布置在3下煤层内。某煤矿在西五、西七、西十一采区内共布置了8个掘进工作面。西五采区1个综掘工作面负责回采巷道施工；西十一采区4掘进工作面，其中1个综掘工作面负责回采巷道施工，3个炮掘工作面负责开拓巷道施工；西七采区布置3个掘进工作面，其中1个工作面负责回采巷道施工，2个工

20、作面负责开拓巷道施工。所有采煤工作面均为单面布置，没有对拉工作面。整个矿井在3个水平、3个采区2层煤内共布置2个采煤工作面同时生产，8个掘进工作面负责矿井开拓及生产接续，符合煤矿安全规程的要求。2.8 矿井自然灾害情况2.8.1 顶板管理重点（1）3下507工作面部分地段3上煤层与3下煤层之间岩柱较薄而且过DF9断层（H9m）时，顶板破碎、压力大，管理困难，应制定专项措施，进行重点管理。（2）3上1101工作面采用综放工艺进行生产，工作面倾角较大（平均17，局部达26）且面内有一条落差H12m的断层斜穿工作面，造成顶板管理困难，需进行重点管理。（3）西七采区轨道下山及回风下山掘进，由于地质勘探

21、精度底，断层较大且较多，并且穿层掘进，顶板易冒落，顶板管理难度较大，需加强管理。（4）3下506轨道巷沿采空区掘进，且顶板为3上煤层采空区，掘进过程中顶板破碎且变形量较大，顶板控制难度大，应对顶板重点进行管理。2.8.2 一通三防某煤矿所采煤层煤尘爆炸指数45.5%，属自燃煤层，由于矿井生产比较集中，机械化程度较高，存在采空区漏风现象。因此通防安全管理的重点为自然发火防治、煤尘治理和采空区气体管理。2.8.3 防治水管理重点2010年某煤矿防治水重点共有4项，主要是：3上512工作面回采受顶板砂岩水威胁、3上1101工作面回采期间受顶板砂岩水威胁、3下506轨道巷掘进受3下504运输巷局部积水

22、威胁、3上1102轨道巷掘进受3上512运输巷低洼区积水威胁。具体如下：（1）3上512工作面回采受顶板砂岩水威胁3上512 工作面回采中主要受3上煤顶板砂岩水影响，目前采面水量15m3/h左右，该面回采中在揭露断层附近顶板淋水较集中，沿上山回采期间浅部510采空区内动水也会逐渐流入面内，届时面内总涌水量将略有增大，对回采构成一定影响。（2）3上1101工作面回采期间受顶板砂岩水威胁该工作面内地质构造复杂，断层较多，顶板破碎会导致回采期间顶板淋水或涌水，尤其在断层附近裂隙发育地段富水性较强、老顶初次跨落出水量较大，预计该面回采过程中最大涌水量为64m3/h，正常涌水量35 m3/h。因此，3煤

23、顶板砂岩含水层对3上1101面回采构成威胁。（3）3下506轨道巷掘进受3下504运输巷局部积水威胁3下504工作面回采过程中采空区内动水和积聚的生产用水在局部低洼处形成积水区，积水位置位于3下504运输巷18#导线点-10#导线点之间，预计积水面积：18222 m2，积水量：26405m3，积水标高：-49.4 m-，对3下506轨道巷掘进构成威胁。（4）3上1102轨道巷掘进受3上512运输巷低洼区积水威胁3上512运输巷掘进过程中受断层及煤层产状影响，局部存在低洼区，该面回采完毕后，低洼区势必存在积水，对3上1102轨道巷掘进构成影响。2.9 通风及排水要求2.9.1 矿井基本通风情况某

24、煤矿矿井通风方式为中央并列式，矿井通风方法为主扇抽出式通风，通风机型号2K56-124，配备450kW电机。进风井为主井和副井。矿井采、掘工作面均采用独立通风；矿井一翼、采区及全风压供风掘进工作面等位置地点的风量调节，主要是通过构筑调节窗、调节风门等风流控制设施实现增阻调风的。当前，矿井风网内部无违反煤矿安全规程规定的串联通风；矿井用风区没有角联风路。目前，某煤矿井下累计建有永久风门47道，临时风门6道，永久密闭38道，临时密闭8道，风桥2个，测风站8个，通风设施共计109道。矿井通风构筑物位置与分布合理，且有利于减少采区漏风压差；整个矿井通风网络合理稳定。2.9.2 矿井排水情况某矿目前设有

25、三个排水泵房，分别为-370水平排水泵房、-430水平排水泵房和-600水平排水泵房。-370泵房主要担负西一采区的排水；-430泵房主要担负西五采区的排水；-600泵房主要担负西十一采区的排水。2.10 主副井系统主井安装有某公司生产的绞车1台，配置电机Z710-400，天轮直径。电控系统采用某公司生产的ASCS全数字电控系统。该电控系统采用PLC控制，具有逻辑编程简单、安全保护可靠、状态显示齐全、故障记忆、语言报警及信号闭锁等功能。装载系统采某公司自动装载定重系统。提升高度242m，提升最大速度/s，于2002年6月10日安装调试完毕，正式投入提升。主井井筒装备配有玻璃钢罐道，主井箕斗为新

26、型铝合金后置式曲轨卸载10吨箕斗。主井上井口安装有某公司生产的防过卷、过放和托罐装置，能有效防止箕斗过卷。副井安装由某公司生产的4（I）E（GZ）多绳磨擦式绞车1台，配套电机YR630-12/1430，焦作华飞JTDK-ZN双PLC电控1套，天轮，减速阶段低频爬行，最大提升高度254m，运行速度/s。副井井筒安装有玻璃钢罐道，安装一对双车双层普通罐笼，提升时仅作单层使用，提人不提物，井口安全门自动闭锁，并在上下井口安装某公司生产的防过卷和托罐装置。主、副井绞车每天都安排2小时检修时间，保证了绞车的安全运转。2.11 主运输系统所有胶带运输机采用阻燃输送带，入井前均进行了阻燃检测，具有入井证。现

27、井下所有胶带的防滑保护、堆煤保护、防跑偏装置、温度、烟雾保护和自动撒水装置均齐全可靠。在强力主运输巷的机头、机尾设备了防护栏。胶带机巷行人经常跨越处均设置了过桥。主运皮带。我矿井下共有主要运输皮带四部，即西翼一、二部强力皮带和东翼一、二部强力皮带。东翼一部强力胶带输送机为DT型，带速/s，皮带为青岛巨航生产的1250S橡胶面整芯阻燃输送带，带宽1m，配用电机2160kW，型号为YBK2315L1-4；东翼二部强力胶带输送机为DT型，带速/s，皮带为兖州银河2500S橡胶面整芯阻燃输送带，带宽1m，配用电机4280kW，型号为YB400M2-4。东翼一、二部强力皮带启动方式采用唐山开诚生产的QB

28、G180/6000R高压软启动装置和变频调速装置，传动装置为德国产B3SH12型弗兰德减速箱。西翼一部强力胶带输送机为DT型，带速/s，弗兰德减速箱，皮带为上海芬纳输送带有限公司生产的2000S橡胶面整芯阻燃输送带，带宽1m，配用电机3280KW，型号为YB400M2-4，2002年6月正式投入运行，2004年1月将液粘起动装置调速型液力偶合器改造成唐山开诚生产的QBG180/6000R防爆高压软启动装置；西翼二部强力胶带输送机为DT型，带速/s，弗兰德减速箱，皮带选用兖州生产的2500S橡胶面整芯阻燃输送带，带宽1m，配用电机4315kW，型号为YB450S1-4，2003年12月正式投入运

29、行，2004年5月将液粘起动装置调速型液力偶合器改造成唐山开诚生产的QBG180/6000R防爆高压软启动装置。以上四部皮带张紧装置均选用了某公司可靠性研究所生产的YZL-50/150液压绞车。液压绞车自动拉紧装置的张力检测装置能够随时根据皮带运行中张紧力的大小自动张紧皮带。2.12 辅助运输系统电机车：在-215水平大巷共使用5台8t防爆特殊型蓄电池电机车，机车的闸、灯、警铃、连接装置和撒砂装置均齐全、可靠。-215水平西五轨道大巷装备使用了平巷人行车运送人员，候车室悬挂了管理制度、操作规程，加强了人车的运行管理，达到了安全要求。西五回风下山和西一回风下山均装备了架空乘人装置，负责-215水

30、平至-430水平和-370水平的人员运送，其运行速度为/s，蹬座中心至巷道一侧距离均大于，具有自动停车的安全装置。2.13 矿井供电系统某矿井建有一座35/6KV变电所，供电电源来自某某矿35KV变电所，以两回路35KV，LGJ-120mm2架空线供电，输电线路距离为2。单路最大供电能力为380A。现矿井正常负荷约为10000kW，6KV侧进线电流为1000A左右，折合35KV侧电流为172A。因此，当一路架空线出现故障时，另一路能担负起全矿负荷。某35/6KV变电所安装了SFZ1-16000和SFZ1-12500型变压器各1台，平时1台使用，1台备用。主变供电采用中性点不接地方式。地面变电所

31、高压馈电线上，装设有南京自动化设备厂的WBX-35监测监控系统。它具有完善的实时监控、动作保护、选择性的漏电保护功能，6KV侧安装35面XYN1-10Z高压开关柜，两面进线，一面联络。下井6根电缆，其中2根YJV22-3185，4根YJV22-3120（井筒部分为YJV42）。地面主井绞车、副井绞车、抽风机、地面变电所、洗煤厂主厂房均为双回路供电。矿井用电平均负荷为8000kW，最高负荷为10000kW。某矿井下有两个中央变电所、四个采区变电所，其中-215中央变电所负责西五采区供电，四路进线均来自地面35/6KV变电所，两路电缆型号为YJV22-3185，另两路电缆型号为YJV22-3120

32、，变电所安有29面KYGC-2高压开关柜，2台KBSG-315/6变压器。-370变电所主要负责-370泵房供电，两路进线来自地面35/6KV变电所，一路进线来自-215中央变电所，三路电缆型号均为YJV22-3120。西五变电所供电电源来自-215中央变电所，三路进线电缆型号为YJV22-3120，变电所安有BGP30-6高防开关15面，BGP9L-6A高防开关6面，KBSG-800/6变压器2面，KBSG-630/6变压器1面。-430变电所供电电源来自西五变电所，三路进线电缆为MYJV22-3120，变电所内安有BGP30高防开关22面。KBSG-630/6变压器1个，KBSG-400/

33、6变压器2个。3 采煤工作面设备选型计算3.1 采煤工作面设计3.1.1 工作面长度、走向长度以3下504工作面为例进行机电设备选型3下504工作面具体位置关系及井上下关系如表3.1所示。3.1.2 巷道布置及其影响因素（1）采煤工作面运输顺槽3下504工作面运输顺槽沿顶板掘进。运输顺槽采用锚网梯支护。锚网梯支护断面形状为矩形，断面积为S=宽高=2。锚网梯支护：顶板采用金属网、钢筋梯、螺纹锚杆支护，顶部金属网规格为：长宽=5100mm900mm，采用8#铁丝编织，螺纹锚杆规格202200mm，每根锚杆均用2块树脂锚固剂固定，锚固长度不少于1337mm，锚杆外露长度为30-50mm；托盘为正方形

34、，规格为长宽厚=1501508mm；钢筋梯规格为470090mm。两帮采用菱形金属网、普通金属锚杆支护，菱形网规格根据现场情况确定；普通金属锚杆规格为161650mm，间排距为800800mm，每根锚杆均用2块普通快硬水泥锚固剂实行端锚，托盘为配套的普通金属锚杆托盘，规格为长宽厚=1501508mm。运输顺槽主要用于工作面运煤和回风。运输顺槽上帮侧布置有4寸防尘管路和排水管路各一趟，布置有转载机和胶带输送机。运输顺槽内敷设束管、瓦斯、一氧化碳（CO）监测等安全监测设施管线。（2）采煤工作面轨道顺槽3下504工作面轨道顺槽跟顶掘进。轨道顺槽采用锚网梯和局部架棚支护。顶板采用锚网梯支护，钢筋梯规格

35、为300090mm，采用16mm圆钢焊制，菱形网规格为34001000 mm，采用8#铁丝编织，螺纹锚杆规格为202200mm，每根锚杆均用2块树脂锚固剂端头固定，锚固长度不少于1337mm，锚固外露长度为30-50mm，托盘为正方形，规格为长宽厚=1501508mm。两帮采用菱形网、普通锚杆支护，菱形网规格29001000 mm，铁锚杆规格为16x1650mm，每根锚杆用两块块硬膨胀水泥药卷实行端锚。架棚支护采用矿用11#工字钢，棚距为800mm。轨道顺槽为矩形，断面积为S=宽高=2。轨道顺槽主要用于工作面的运料和进风。轨道顺槽下帮布置有4寸防尘管路和排水管路各一趟以及2寸注浆管路一路，上帮

36、侧敷设高低压电缆、信号线、电话线路。（3）采煤面切眼顶部采用螺纹锚杆支护，规格202200mm。锚杆间排距800800mm；金属菱形网规格4600900mm，帮部采用竹锚杆支护，帮部高分子网规格为2700x900mm。切眼为矩形断面。净高为，净宽为，断面积为m2。3.2 采煤工艺3.2.1 长壁采煤法采用走向长壁后退式采煤法，全部垮落法处理采空区顶板，为综采工艺。3.2.2 采煤方法（1）本工作面煤层赋存厚度为5.2m，煤机可采高度为4.1m，液压支架有效支护高度为4.2m，煤机运行所允许的最小高度为。确定工作面采高为。煤机滚筒截深为0.8m，确定循环进尺为，移架步距为。（2）采用双滚筒采煤机

37、双向割煤，在工作面端部斜切进刀，往返一次进两刀。煤机螺旋式滚筒配合工作面刮板输送机铲煤板自动装煤，工作面刮板输送机、顺槽桥式转载机及胶带运输机运煤，液压支架支护顶板，全部垮落法管理采空区顶板。3.2.3 采煤机的进刀：采取端部自开缺口、斜切进刀的方式，斜切进刀段长度为30m，进刀深度。具体操作如下：（1）采煤机向下（上）行割透端头煤壁后，跟机推移刮板运输机，使得刮板运输机弯曲段为15m后，将两个滚筒的上下位置调换，上（下）行割煤进刀，通过15m的弯曲段至30m处，使得采煤机达到正常截割深度。同时，按要求推移刮板运输机至平直状态。（2）将两个滚筒的上下位置调换，下（上）行割三角煤至端头。（3）割

38、完三角煤以后，将两个滚筒的上下位置调换，采煤机空机返回，进入正常割煤状态。3.3 采煤设备配套要求综采工作面的设备一般是成套购置的。由于综采设备机型增多，各机型又有各自不同的优势，根据煤层赋存条件、工作面生产能力及设备新旧接替的要求，国产和引进设备交叉配套使用，国产设备间多种匹配是必然的，不同采煤机、输送机和液压支架可配套成多种合理的成套设备。只有选型合理、配套恰当，才能获得良好的使用效果。因此，要使综采工作面“三机”都能发挥最大的生产潜力，必须在性能参数、结构参数、工作面空间尺寸以及相互连接的形式、强度和尺寸等方面互相匹配。3.3.1 综采工作面“三机”性能配套综采工作面“三机”性能应相互匹

39、配，否则会互相制约，设备难以充分发其作用。其主要涉及的内容有：采煤机底托架与输送机槽的匹配。采煤机摇臂与输送机头尾和自开切口的匹配。支架性能与采煤机速度的匹配。3.3.2 综采工作面“三机”生产能力匹配工作面小时生产能力取决于工作面的年产量，采煤机的生产能力依据工作面小时生产能力确定。其它配套设备的能力都应大于采煤机的生产能力。就“三机”而言，工作面输送机的生产能力应大于采煤机的生产能力，液压支架的移架速度应大于采煤机的工作速度。3.3.3 转载机和平巷可伸缩皮带式输送机与工作面刮板输送机的配套工作面转载机和平巷带式输送机与工作面刮板输送机的配套指的是运输能力上的配套，其原则是由里（工作面）向

40、外（平巷）的运输设备能力后者大于前者。3.3.4 综采工作面“三机”寿命配套“三机”寿命配套是指综采工作面各单机设备的大修周期应该互相接近。高产高效要求工作面各种设备，特别是主要设备必须处于良好的运转状态。如果在工作面生产过程中，设备交替更换进行大修或“带病”运转，则必然影响高产高效的实现，也会对设备造成损坏。衡量综采工作面“三机”寿命的配套性需要有一个统一的标准，这既是寿命配套选型的需要，也是提高设备可靠程度的需要。我国目前综采“三机”设备的寿命配套尚无统一的标准，但一般要求设备产煤100万吨以上大修一次。国外有些高产高效综采设备的大修周期已达产煤350万吨以上。在工作面同时装备有国产设备和

41、引进设备时，更应充分注意设备寿命的配套问题，以便充分发挥综采设备的整体效能。3.3.5 工作面外围环节配套研究和发展工作面外围环节配套技术时实现高产高效矿井的重要条件，也是许多“两头大”（采煤工作面能力大、运输提升能力大）、“中间小”（工作面外围配套环节薄弱）矿井充分发挥采煤设备能力的有效途径。近年来综采设备高速发展，特备是液压牵引采煤机已被大功率多电机电牵引采煤机所取代，采煤机生产能力达2000t/h以上，工作面输送机向强力重型化发展，采煤时运输能力为10003500t/h左右，最大达到4000t/h；电液控制液压支架的应用实现了移架自动控制程序，保证了快速移架，按要求推进，使工作面具有很大

42、潜力；而煤炭的提升和运输由于采用了带式输送机连续运输或大容量箕斗和大容量缓冲煤仓，能力都有较大富于。当前各国尽管都有日产万吨以上的高产高效工作面，但大部分综采工作面平均日产量不高，其主要原因是回采工作面外围配套技术比较薄弱。3.4 采煤机械选型计算3.4.1 采煤机类型及适应性采煤机类型及适应性见表。表3.2 采煤机类型及适应性3.4.2 采煤机选型原则及主要技术要求（1）适应强所选采煤机应和煤质、煤层厚度、煤层顶底板种类、煤层倾角等基本条件相适应。适合特定的煤层地质条件，并且采煤机采高、截深、功率、牵引方式等主要参数合理，有较大的使用范围。（2）功能全、性能好采煤机的主要功能是采煤和装煤。完

43、成这些功能的工作机构是滚筒。截煤时的比能耗要小，块煤率要高，粉尘要小，生产率要高，装煤效果要好，能调整滚筒高低，以适应煤层厚度的变化，能自开缺口等。所选的采煤机参数应满足矿井工作面高产高效的要求。（3）工作可靠性高采煤机要达到高产高效，除具有较好的性能外，还必须具有较高的可靠性。技术性能良好，工作可靠性高，各种保护功能完善。液压牵引向电牵引的发展正是体现了这两种主要要求。微机控制和故障诊断也可满足这方面要求。（4）经济效益显著、能力足够采煤机的价格较高，因此，必须以高产量，高效率来获取好的经济效益。满足工作面开采生产能力要求，采煤机实际生产能力要大于工作面设计生产率。（5）机电和人身安全保护完

44、善机电保护应能防止机器过载、过温，应能防爆，对液压油和冷却水能抗污染，有可靠的降尘机构，若工作面倾角较大时，应有防滑装置。3.4.3 采煤机所需各种参数（1）生产能力采煤机的生产能力见式（3.1）Q=60HJVq式（3.1）=60()4=933.12 t/h式中H工作面平均截割高度；截深；Vq采煤机截割时的最大牵引速度；煤的实体密度，取3。（2）截割高度采煤机的实际开采高度称为截割高度。采煤机的截割高度应与煤层厚度的变化范围相适应。考虑到顶底板上的浮煤和顶板下沉的影响，工作面的实际截割高度要减小，一般比煤层厚度Ht小0.1。为保证采煤机正常工作，截割高度范围H见式（）和式（）Hmaxtmax式

45、（）(5.2-0.2)=4.5 mHmintmin式（）(3.2-0.2)=3.3 m（3）截深采煤机滚筒切入煤壁的深度称为截深，他与滚筒宽度相适应。截深决定着工作面每次推进的步距，是决定采煤机装机功率和生产率的主要因素，也是支护设备配套的一个重要的参数。根据煤层厚度，媒质软硬，顶板岩性以及支架移架步距，选择采煤机的截深为。（4）滚筒直径滚筒直径按式（）计算D=H/(1+0.84)式（）=式中H工作面平均截割高度；滚筒直径应符合标准系列（、2.60m）。根据滚筒直径系列，选取滚筒直径为2m。（5）卧底量卧底量一般取100300 mm，在此取200 mm。（6）截割速度滚筒上截齿齿尖的切线速度称

46、为截割速度.截割速度决定于滚筒直径和滚筒转速.为了减小滚筒截割时产生的粉尘,提高块煤率,出现了滚筒低速化的趋势.截割速度一般为3.5/s，少数机型只有/s左右。选取滚筒转速为30转/分，则相应的截割速度为/s。（7）切削厚度最大切削厚度见式（）hmax=100vq/(mn)式（）= 1004/(330)=式中 vq牵引速度，m/min；n滚筒转速，r/min；m同一截线上的截齿数。（8）牵引速度牵引速度与电动机功率、牵引电动机功率、采煤机生产率的关系都近似成正比，牵引速度的上限受电动机功率、装载能力、液压支架移架速度、输送机运输能力等限制。电牵引采煤机截割时的牵引速度一般可达到1012m/mi

47、n，最高牵引速度已达到/min。牵引方式为电牵引，取其截割时的牵引速度为4m/min。（9）装机功率装机功率包括截割电动机、牵引电动机、破碎机电动机、液压泵电动机、喷雾泵电动机等所有电动机功率的总和。装机功率P与比能耗Hw和理论生产率Qt有关见式（），P=QtHw式（）W。式中P装机功率，kW； Qt采煤机理论生产率，t/h； Hw截割比能耗，kWt/h。（10）牵引力其牵引力为装机功率的倍左右，计算见式（）式（）=233.28 KN3.4.4 采煤机的型号的确定根据以上数据，选用MG-400/930-WD采煤机其主要技术参数如下：采高（m）：（配2m滚筒)；适应倾角（）：15 ；煤质硬度 :

48、 F4；机面高度（m）：；过煤高度（m）： 0.655 ；机重（t）： 55牵引速度(m/min)：；牵引力（KN）： 620/360 506/304；截深（m）： 0.63 ；滚筒直径（m）：1.6 1.8 ；电压（V）： 1140；卧底量（m）：（滚筒为0.326 、滚筒为）；滚筒水平中心距（m）：；摇臂回转中心距（m）：；最大生产能力（t/h）： 2033；牵引形式：机载交流变频调速销排式或链轨式无链牵引；调高泵型号：A2F28RP4 主电缆型号：UCEP312012546（两根）；配套开关型号：DQZBH400/1140（两台）供水管型号：KJR38100/L；电缆夹型号： C型；最大

49、不可拆卸部件是电控箱，其尺寸及重量为：长宽高（mm）： 25001380890重量（t）： 7.8 装机功率（kW）： 985（其中两个截割电机2400kW，两个牵引电机245kW，一个破碎电机75kW，一个泵电机kW，共计240024575985kW）3.4.5 采煤机截割部传动系统截割机构由左右摇臂、左右滚筒组成，其主要功能是完成采煤工作面的落煤，向工作面运输机装煤和喷雾降尘。左、右摇臂完全相同，摇臂内横向安装一台截割电机，其动机通过两级直齿轮减速和两级行星齿轮减速传给出轴方法兰驱动滚筒旋转。传动系统截割电机空心轴通过扭矩轴花键（m=5,Z=16）与一轴轴齿轮联接，将动力传入摇臂减速箱，再

50、通过Z14、Z15、Z16、Z17Z21传递到双级行星减速器，末级行星减速器行星架出轴渐开线花键（m=5,Z=72）与方法兰（500500）联接驱动滚筒。截割机构的总传动比：。当电机转速为1470r/min时，滚筒转速为。3.4.6 采煤机牵引部MG400/930-WD型交流电牵引采煤机牵引机构由左、右牵引部和左、右行走箱等组成，位于机身的左右两端，是采煤机行走的动力传动机构。左、右两个牵引部内各有一台用于采煤机牵引的55kW交流电机，其动力通过二级直齿轮传动和二级行星齿轮传动减速传至驱动轮，驱动轮驱动齿轨轮，使采煤机沿工作面移动。左右两个牵引部内部传动元、组件完全相同。两个行走箱结构完全相同

51、，可互换。牵引电机出轴外花键与电机齿轮轴内花键相联，将电机输出转矩通过齿轮Z1、Z2、Z3、Z4、Z5两级齿轮减速传给双级行星机构，经双级行星减速后由行星架输出，传给驱动轮至齿轨轮与销轨与销轨啮合，使采煤机来回行走。一轴同时与液压制动器联接，以实现采煤机的制动。3.4.7 采煤机牵引机构牵引部由机壳、牵引电机、液压制动器、电机齿轮轴、惰轮组、牵引轴、中心齿轮组、行星减速器及油位标尺等主要零部件组成。行走机构由机壳、驱动轮、联接花键轴、齿轨轮组、导向滑靴等组成。（1）电机齿轮轴电机齿轮轴为轴齿轮，一端为内花键，将牵引电机的动力传至轴齿轮，另一端与液压制动器相联，以实现采煤机制动。（2）惰轮组惰轮

52、组由轴、齿轮（m4、z39）及两个轴承组成，是根据结构需要传递动力而设置的。（3）牵引轴牵引轴由轴齿轮（m5、z18）、齿轮（m4、z47）、两个轴承、距离套、端盖等组成。（4）中心齿轮组中心齿轮组由大齿轮（m5、z80）、太阳轮和两个轴承等组成，大齿轮两端由两个轴承支承，太阳轮将动力传递给行星减速器。（5）行星减速器牵引行星减速器采用双级行星减速机构，两级均为四个行星轮，这样使整个减速机构齿轮和轴承的寿命大为提高。3.4.8 采煤机驱动电机泵电机型号：YBRB；截割电机型号： YBCS2400；牵引电机型号： YBQYS453.4.9 采煤机截割机构截割机构主要由截割电机、摇臂减速箱、滚筒等

53、组成，机构内设有冷却系统，内喷雾等装置。截割电机直接安装在摇臂箱体内，机械减速部分全部集中在摇臂箱体及行星机构内。摇臂通过销轴与安装在牵引部上的调高油缸缸座铰接，通过油缸的伸缩，实现截割滚筒的升降。（1）截割电机截割电机为YBCS3-400(A)型矿用隔爆型三相交流异步电动机。可用于环境温度40，有甲烷或煤尘爆炸危险的采煤工作面，卧式安装在摇臂减速箱上，中间空心轴，由内花键与细长扭矩轴相联，外壳水套冷却。（2）摇臂减速箱摇臂减速箱主要由壳体、一轴，第一级减速惰轮组、二轴、第二级减速惰轮组、中心齿轮组、第一级行星减速器、第二级行星减速器、中心水路、离合器等组成。截割电机出轴外花键与摇臂减速箱一轴

54、轴齿轮内花键联接，按电机转速n=1470r/min，摇臂减速箱输出轴转速为。在截割电机尾部设有齿轮离合器，可使摇臂的传动接通或断开。（3）中心齿轮组主要由轴齿轮（M=10、Z=40）、太阳轮（M=7、Z=19）、两个轴承座、两个轴承和四个骨架油封等组成。轴齿轮两端由两个轴承支承，太阳轮通过花键与轴齿轮相联并将动力传递给第一级行星减速器。（4）第一级行星减速器主要由内齿圈、行星架、太阳轮、行星轮及轮轴、行星轮轴承、两个距离垫等组成。该行星减速器为三行星轮结构，太阳轮浮动，行星架靠两个铜质距离垫轴向定位，径向有一定的配合间隙，因而行星架径向也有一定的浮动量。（5）第二级行星减速器该行星减速器为截割

55、传动的最后一级减速，主要由行星架、内齿圈、行星轮、行星轮轴及轴承、支撑行星架的两个轴承、轴承座、联接法兰、滑动密封圈、及一些辅助件和密封件等构成，该行星减速器为四行星轮结构，太阳轮浮动，行星架一端通过轴承和轴承座支撑于摇臂壳上，另一端通过轴承支撑于轴承杯上，轴承杯、内齿圈通过螺栓、销子与摇臂紧固为一体。（6）离合器截割机构的离合器安装在截割电机的尾部，主要由离合手把、压盖、转盘、推杆轴、扭矩轴等组成。（7）滚筒滚筒主要由滚筒体、截齿、截齿固定装置和喷嘴等组成。滚筒体位焊接结构，主要有端盘板、螺旋叶片、筒毂、联接方法兰、齿座和喷嘴座等零部件组焊而成。根据不同工作面煤层地质条件，可以配置镐形截齿或

56、刀型截齿等不同技术特征的滚筒。叶片出煤口处焊接有耐磨板或堆焊有耐磨材料，以提高滚筒的使用寿命。（8）内喷雾装置滚筒的内喷雾装置包括喷雾供水水路、喷嘴座、喷嘴等。内喷雾供水水路由连接方法兰盘中的通水孔槽、端盘板和叶片内缘的环形水槽、U形管和端盘板、叶片中的径向孔等组成。3.4.10 采煤机喷雾冷却系统采煤机安装内、外喷雾装置。截煤时喷雾降尘，内喷雾压力不小于2MPa，外喷雾压力不小于，喷雾流量与机型相匹配。如果内喷雾装置不能正常喷雾，外喷雾压力不得小于4MPa。无水或喷雾装置损坏时必须停机。3.4.11 工作面开缺口方式采取端部自开缺口、斜切进刀的方式，斜切进刀段长度为30m，进刀深度。采煤机向下（上）行割透端头煤壁后，跟机推移刮板运输机，使得刮板运输机弯曲段为15m后，将两个滚筒的上