矿山机械课程设计报告书

下载可编辑.专业.整理.华北科技学院矿山机械课程设计综合机械采煤工作面配套机械选型设计姓名：学号：专业班级：指导教师：二〇一二年一月四日下载可编辑.专业.整理.目录第一篇绪论 2第二篇综采工作面机械选型 2第一章 采煤机械的选型 4一、采煤机的选型原则 4二、采煤机的选型 4三.滚筒直径与截深 6四.牵引速度 6五、采煤机生产率的计算 6第二章支护设备的选型 10一、支护设备的选型原则 10二、支护设备的选型 11三、液压支架参数的确定 12第三章输送设备的配套性能 15一、刮板输送机与采煤机及支架的配套原则 15二、刮板运输机的选型 16第四章机的选型 17一、设备主要空间尺寸的配套关系 18二、设备主要参数的匹配 18第三篇参考文献 19第四篇课程设计总结 20下载可编辑.专业.整理.第一篇绪论对于采矿工程专业的学生，对于综采工作面的机械设备选型，是必须掌握的知识及能力。本课程设计主要针对《矿山机械与液压传动》课程，同时必须和《采煤方法》的知识相结合，在给定的工作面的具体条件的情况下（或自己假定工作面的地质条件），制定科学合理高产高效安全可行采煤操作规程，这项工作是采煤工程技术人员必须具备的素质。由于操作规程和地质条件影响“三机”的结构以及性能要求，所以，二者密不可分。具体要求是：在给定（或自己假定）的采面地质条件的基础上，学生根据相关的设计规、法规，对该工作面采用综合机械化采煤方法制定安全操作规程，并对所用的机械设备进行科学合理的计算选型，对于自移式液压支架不仅要选择架型，还要初步确定其基本参数主要部件的结构以及其它特殊要求。书写选型设计说明书，说明书应书写工整、章节层次分明；图标规、计算准确。采煤工作面中，采煤机、刮板输送机和支护设备（液压支架或单体支柱与顶梁）等组成一个称为采煤机的有机整体来实现采煤工艺的各个工序，它们在工作能力和结构尺寸的配套关系，直接影响到采煤工艺的顺利实施和设备能力的充分发挥。因此，为了正确地选择采煤机组各种设备的形式，不仅要看它们各自能否满足采煤工艺的要求，同时要注意它们之间的配套性能。第二篇综采工作面机械选型综采机械设备选型的重点是工作面“三机”选型,“三机”指的是采煤机、液压支架、刮板输送机，是综采工作面的主要设备。其选型首先必须考虑配套关系，选型正确先进、配套关系合理是提高综采工作面生产能力、实现高产高效的必要条件。采煤机械的选型一、采煤机的选型原则采煤机能适合的煤层地质条件，其主要参数（采高、截深、功率、牵引方式）的选取要合理，并有较大的适用围。采煤机应满足工作面开采生产能力的要求，其生产能力要大于工作面设计能力。采煤机的技术性能良好，工作可靠，具有较完善的各种保护功能，便于使用和维护。二、采煤机的选型采煤机的实际生产能力、采高、截深、截割速度、牵引速度、牵引力和功率等参数在选型时必须确定。实际生产能力主要取决于采高、截深、牵引速度以及工作时间利用系数。采高由滚筒直径、调高形式和摇臂摆角等决定。滚筒直径是滚筒采煤机采高的主要调节变量，每种采煤机都有几种滚筒直径供选择，滚筒直径应满足最大采高及卧底量的要求。截深的选取与煤层厚度、煤质软硬、顶板岩性以及移架步距有关。截割速度是指滚筒截齿尖的圆周切线速度，由截剖部传动比、滚筒转速和滚筒直径确定，对采煤机的功率消耗、装煤效果、煤的块度和煤尘大小等有直接影响。牵引速度的初选是通过滚筒最大切削厚度和液压支架移架追机速度验算确定。牵引力是由外载荷决定的，其影响因素较多，如煤质、采高、牵引速度、工作面倾角、机身自重及导向机构的结构和摩擦系数等。此次设计所选择的原始条件如下表：工作面长度煤层倾角煤层平均厚度顶板稳定程度煤层坚硬度系数fA135度3中等稳定3.5300N/mm根据煤层坚硬度选型由上表知，本次设计条件是煤层坚硬度系数f=3.5,A=300N/mm，属坚硬以上的煤层，故而必须选用大功率采煤机。根据煤层厚度选型由于煤层厚度为3米，属中厚煤层，开采这类煤层在技术上比较成熟，根据煤的坚硬度等因素可选用的大功率采煤机型号，如MG340、MXA—300/3.5、MG300—W（2x300）、MG—200（2x200）等。根据煤层倾角选型由于表中煤层倾角大于10°，属于倾斜煤层，所选采煤机必须增设防滑装置，以防止生产过程中意外事故的发生。三.滚筒直径与截深中厚煤层综采工作面采用双滚筒采煤机，一般都是一次采全高，即上行或下行各进行一刀，各完成一个循环，故滚筒直径稍大于最大采高一半：D>H·1/2=3/2=1.5m又由于滚筒直径已经系列化，此处选用D=1.6m。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。一般为0.6或0.63m，此次设计取0.6。四.牵引速度牵引速度是采煤机的一个重要参数，它直接决定了机器的生产能力。随着装机容量的加大，采煤机牵引速度已达8~10m/min，此次设计取8.2m/min(电牵引情况下)。五、采煤机生产率的计算1、理论生产率在给定条件下，以最大参数连续运行时的生产率成为理论生产率，理论生产率Qt的计算公式为Qt=60HBvqρ式中H—工作面平均采高m；B—为滚筒有效截深，m；vq—为在所给工作面条件下可能的最大工作牵引速，m/min；ρ—为煤的实体密度，取1.3~1.4t/m3。故Qt=60HBvqρ=60x3x0.6x8.2x1.35=1195.6t/h2、技术生产率考虑根据循环图表而进行的辅助工作，如更换截齿、开切口、检查机器和排除故障所花费时间后的生产率称为技术生产率，技术生产率Q的计算公式为Q=Qtk1式中k1—采煤机技术上可能达到的连续工作系数，一般k1=0.5-0.7故Q=QtK1=0.6x1195.6=717.4t/h3、实际生产率实际使用中，考虑了工作中发生的所有类型的停机状况，如处理输送机和支架的故障、处理顶底板事故等。实际生产率Qm的计算公式为Qm=Qk2式中k2—采煤机在实际工作中的连续工作系数，一般k2=0.6-0.65故Qm=717.4x0.60=430.4t/h综合以上采煤机的选型的主要要点，且滚筒式采煤机的采高围大，对各种每层适应性强，能切割硬煤，并能适应较复杂的顶底板条件，因而此处选择滚筒式采煤机。其主要参数(采高、截深、功率、牵引方式)的选取要合理，并有较大的适用围；采煤机应满足工作面开采生产能力的要求，其生产能力要大于工作面设计能力；采煤机的技术性能良好，工作可靠，具有较完善的各种保护功能，便于使用和维护。确定选择如下图所示的MG300/730WD型双滚筒采煤机。MG300/730WD型双滚筒采煤机主机技术参数及配套设备采高（m）：2.1～3.82.1～4.1截深（m）：0.63;0.8适应倾角：液压牵引≤40°电牵引≤15°（35°）滚筒直径（m）：1.6;1.8;2.0滚筒转数（r/min）：42;40;35;29摇臂长度（mm）：2160摇臂摆动中心距（mm）：6220牵引力（KN）：550;450牵引速度（m/min）：液压牵引0～5.4;0～6.6

电牵引0～7.1;0～8.7牵引型式：电液互换无链销轨机面高度（mm）：1460卧底量（mm）：264;364;464灭尘方试：外喷雾装机功率（KW）：2×200+90

2×200+2×45+202×250+90

2×250+2×

45+202×300+90

2×300+2×45+20

2×300+2×45+

20+55

2×300+2×50+302×400+90电压（V）：1140机重（T）：45输送机：SGZ730/320SGZ764/400SGZ830/630支架：ZY35等第二章支护设备的选型综采装备选型的重点是工作面“三机选型，其中液压支架是核心。而液压支架选型实质上是研究支架与围岩相互作用关系。因此，液压支架选型涉及采面顶板分类，要根据综采工作面的矿压特性选定液压支架支护阻力，并要考虑煤层赋有条件对支架结构的要求进行选型。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。一、支护设备的选型原则1、液压支架的选型就是要确定支架类型(支撑式、掩护式、支撑掩护式)、支护阻力(初撑力和额定工作阻力)、支护强度与底板比压以及支架的结构参数(立柱数目、最大最小高度、顶梁和底座的尺寸及相对位置等)及阀组性能和操作方式等。2、选型依据是矿井采区、综采工作面地质说明书。在选型之前,必须将所采工作面的煤层、顶底板及采区的地质条件全部查清。然后依据不同类级顶板选取架型。最后依据选型容结合国现有液压支架的主要技术性能直接选定架型及其参数所对应的支架型号3、总的来说，架选型应使支护强度与采面矿压相适应,支架结构与煤层赋存条件相适应,支护断面与通风要求相适应,液压支架与采煤机、输送机等设备相匹配。二、支护设备的选型1.依据煤层厚度煤层厚度直接影响到支架的高度和工作阻力以及稳定性。设计煤层厚度H=3米，应选用选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。2.依据煤层倾角煤层倾角主要影响支架的稳定行，倾角30°，支架易发生倾倒、下滑，故应采用同时具有防滑、防倒功能的支架。3.地板条件底板随支架的全部载荷，对支架的底座影响较大，底板的软硬和平整性，基本上决定了支架底座的结构和支承面积。选型时，要验算底座对底板的接触比压，其值要小于底板的允许比压（对于砂岩底板，允许比压为1.96～2.16Mpa，软底板为0.98Mpa左右）。4.瓦斯涌出量对于瓦斯涌出量大的工作面，支架通风断面要满足通风要求，选型时进行验算。5.地质构造地质构造十分复杂，煤层厚度变化又较大，顶板允许暴露面积和时间分别在5-8m2和20min以下时，暂不宜采用液压支架。6.考虑设备成本在满足要求的前提下，在地质条件允许的情况下，液压支架选择围较大，且使用数量较多，此时应优先考虑经济型的液压支架，以降低企业成本在管理上做好液压支架的日常检修和维护，可大大减少使用过程中的维检资金，争取最大的经济效益综合以上个条件，煤层厚度超过2.5m时，煤壁和悬顶部分顶板可能在矿压作用或采煤机割煤时振动而引起的垮落，需要选用带有护帮装置的液压支架，一般多采用四柱式支撑掩护式支架，故此次设计初步选用支撑掩护式支架，三、液压支架参数的确定1.支护强度和工作阻力（1）支护强度q=KHγx10-5=7.5x3x2.3x103x10-5=0.52MPa此处取q=0.6MPa（2）工作阻力工作面支护强度确定以后，支架工作阻力主要取决于支护顶板的控顶面积。支架控顶面积主要与工作面“三机”配套设备的断面纵向尺寸有关。工作阻力：F≥P·Bc·L/0.95=0.6×1.5×4.2/0.95=3979kN式中P为综采工作面支护强度L为支架中心距。取L=1.5m：Bc为控顶距，取Bc=4.2支撑效率，取=0.95。对以上计算结果考虑一定富裕量，工作阻力取4600kN。2.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。支架初撑力的大小由立柱的缸径、数量和泵站压力所决定，支架的初撑力一般控制在70～85％。根据该矿井的煤层赋存条件，认为支架初撑力为75％比较适宜，则初撑力P初与工作阻力P阻有以下关系式：

P初=P阻×75％=4600×75％=3450kN3．支架高度的确定根据此次设计最大采高确定在3.2m,在最大采高支架保留200-300mm行程，保证支架发挥正常支护作用．选取支架的最大结构高度3支架最低结构高度应满足最低采高时顶板下沉、采煤机和运输机配套及运输要求。根据目前成熟的架型以及立柱液压行程(即支架伸缩比)的数值．液压支架最小结构高度确定为2.7m。

4.支架中心距的确定

支架中心距是指相邻支架中心之间的距离，现液压支架中心距有3种：1.75m、1.5m、1.25m。考虑到支架的稳定性及便于刮板输送机的配套联接．确定支架中心距为1.5m。

5.支架移架步距的确定

根据此次设计的煤层赋存条件和国采掘机械技术发展现状，工作面截深确定为通过以上的计算及论证，此次设计选用北方重工集团的ZZX4000-17/35型液压支架，其主要技术参数见下表：北方重工集团ZZX4000-17/35型液压支架主要技术参数支架形式型号煤层倾角

（°）支护高度

（m）初撑力

（KN）工作阻力

（KN）支护强度

（Mpa）质量

（kg）支

撑

掩

护

式ZZX4000-17/35≤35°1.7-3.5351040000.73-0.7813889附图：第三章输送设备的配套性能一、刮板输送机与采煤机及支架的配套原则由工作面的预期年产量或日产量参照输送机的设计输送能力确定大致的输送机型号围。输送机的输送能力应大于采煤机的生产能力。工作面的实际铺设长度通常应小于输送机的设计长度。但要注意的是,输送机的输送能力是工作面长度和倾角的函数,当工作面长度或倾角变化时,应对输送能力进行调整。输送机的中部槽高度应与开采条件相适应。较薄煤层和普通机械化开采应选用高度较矮的中部槽,高产高效综合机械化开采一般不受中部槽高度的限制。工作面煤炭的可采储量应与输送机的寿命相适应。中双链输送机较边双链输送机具有更高的运行可靠性,尽量不采用单链输送机。性能相同(相近)的输送机建议选择圆环链规格较大的输送机,可大幅度减少圆环链断链事故的频次。现代输送机选型倾向于具有较大的功率储备。二、刮板运输机的选型由以上原则，选用如下图所示的SGZ-830/630刮板输送机SGZ-830/630刮板输送机SGZ-830/630刮板输送机技术参数值第四章机的选型根据采煤机、液压支架、刮板输送机类型及其参数确定机型号，此次设计选用如下图所示的SZZ1000/160(200)型机SZZ1000/160(200)型机主要技术参数机StageloadSZZ1000/160(200)SZZ1000/375输送能力Outputcapacity2200t/h3000t/h设计长度Designlength28m70m装机功率Power160(200)KW单速电机

singlespeedmotor375KW双速电机

doublespeedmotor额定电压Ratedvoltage1140V3300v(1140)链速Chainspeed1.83m/s1.8m/s刮板链型式Flightbartype中双链twin-boardchain链距fightbardistance200mm链条规格Chainsizeф34*加强链superchain链条破断负荷Chainbreakingload1850KN中部槽规格linepan3000(1500)*1000*750mm爬坡角度10℃第五章采煤设备的配套性能一、设备主要空间尺寸的配套关系如图6—1所示，为综采工作面采煤机组的配套尺寸关系图6--1二、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；二是移架速度适应采煤机的牵引速度。1、生产率相适应要求采煤机、刮板输