大倾角综采工作面设备选型

Selectionoflargedipanglefully-mechanizedfaceequipment摘要说明书主要针对鹤岗峻德矿大倾角厚煤层综采工作面进行设备选型的探讨。该工作面长度160m，煤层平均厚度11m，倾角35°~40°，年产量35.1万吨，日产2100吨，“四六”工作制，三班生产，一班检修，每天净提升时间为16小时。依据该工作面地质情况和煤层赋存条件并结合近年来实际生产经验，工作面煤层倾角平均为37°，煤层平均厚度为11m，变化在8~12m之间，该工作面适合采用单一走向长壁采煤，多水平分层开采，全部顶板垮落法管理顶板，进刀方式采用单向割煤，由上向下割煤方式。作面“三机”是指采煤机、液压支架、刮板输送机，是整个矿井生产系统的核心，各设备间的合理配套是设备发挥最大的生产潜能的必须条件，这关系到整个矿井能否实现高产高效安全生产。该说明书涵盖了工作面采煤机、液压支架、刮板输送机的选型以及配套合理性分析。关键词：综采工作面；采煤机；液压支架；刮板输送机；合理配套

ABSTRACTManualsaimedprimarilyatHeganginJundeminehighinclinedfullymechanizedfaceinthickcoalseamwithdiscussiononequipmentselection.Lengthintheface160m,theaveragethicknessofcoalseam11M,angle35°~40°,annualoutputof35.1milliontons,Nissan2100Tonsof"46"worksystem,three-shiftproduction,maintenance,nettimeforeveryday16Hours.Basedonthegeologyandpreservativeconditionsofcoalseamfaceandcombinedwithactualexperienceinproductioninrecentyears,workingfacecoalseamdipangleanaverageof37°,averagethicknessofcoalseam11M,8~12mbetweenthesuitableforsingleworkingfaceinlongwallmining,Horizontalslicing,allroofcavinglawofroof,entrybyone-waycoalcutting,cuttingcoalfromtoptobottom."Three"referstocoalmining,hydraulic,scraperconveyor,arethecoreofthewholemineproductionsystem,reasonablematchingbetweenthevariousdevicesareconditionsnecessarytomaximizetheproductivepotentialofequipment,whetherthisrelatestothewholeminerealizehighproductionandhighefficiencyinproduction.Thisspecificationcoversthefacecoalwinningmachine,hydraulic,selectionandmatchinganalysisofrationalityofscraperconveyor.Keywords:Fullymechanizedworkingface;Thecoalminingmachine;Hydraulicsupport；Scraperconveyor;Supporting

目录TOC\o"1-3"\h\u1矿井概况 适应不同等级顶板的架型老顶级别ⅠⅡⅢⅣ直接顶类别12212312344支架类型掩护式掩护式支撑式掩护式掩护或支掩式支撑式支撑掩护式支撑掩护式支撑或支掩式支撑或支掩式支撑式采高小于2.5m时支撑掩护式采高大于2.5m时5.2液压支架型号的确定顶板分类属Ⅱ类。基本顶来压明显，直接顶中等稳定。初选支架为ZZ4800/18/38型支撑掩护式液压支架（表5-2列出支架的主要技术参数）。根据力学分析可知：液压支架的初撑和工作状态稳定性均优于自由状态，支架下滑和倾倒主要发生在降架移架时；支架的高度和宽度对下滑无影响，支架的高度（h）和宽度（b）对倾倒有影响，b/h值愈大，支架愈不容易倾倒；在工作状态，随支架重量增加，下滑和倾倒加剧；摩擦系数（μ）愈大，支架愈不容易下滑。依据上述分析，基本支架选择宽型顶梁和底座，较大缸径立柱的液压支架；采用整体顶梁，双活大伸缩侧护板，加大侧推和调底千斤顶直径；使用高强度板材，尽量减轻支架重量；选用带有凹凸防滑面的顶梁和底座，控制和减少推移杆的自由度；控制支架高度，降低支架重心，提高单个支架稳定性；配大流量阀，实现快速移架。表5-2ZZ4800/18/38型支架技术参数参数ZZ4800/18/38支护强度0.83MPa初撑力3524kN工作阻力4800kN泵站压力315MPa支架高度1800~3800mm支架宽度1410~1580mm支架中心距1500mm对地板比压0.7/2.0MPa额定供液压力31.4MPa移动步距800mm支架重量16t操作方式手动本架5.3液压支架的验算1.工作阻力支架支撑顶板的有效工作阻力为（5-1）式中：F——工作阻力，kN；P——顶板所需支护强度，取大值0.54MPa；L——支架顶梁宽度，1.45m；C——梁端距，0.4m；A——支架中心距，1.5m。代入数据得：对于撑掩护式支架，由于受到立柱倾斜的影响，支架的支工作阻力小于立柱总的工作阻力，一般按80％支撑效率计算。因此工作阻力满足要求。2.初撑力初撑力对支架的支护性能和成本有很大影响，较大的初撑力能使支架较快的达到工作阻力，减慢顶板早期下沉，增加顶板稳定性，但对泵站和液压元件要求较高，一般取0.6~0.8倍的工作阻力，即初撑力满足要求。3.移架力和推溜力移架力与支架的结构、重量、煤层厚度、顶板性质等有关。对于中厚煤层支架移架力一般为150~300kN，推溜力100~150kN。4.支架高度的确定支架的最大结构高度按下式计算（5-2）式中：——支架的最大结构高度，m；——采煤机割煤高度，m；S——考虑伪顶和浮煤冒落的最大厚度，m。代入数据得：因此支架的最大结构高度应在2.7m以上5.支护强度顶板所需的支护强度主要取决于煤层的厚度和顶板的等级，除按标准选取外，还可按经验公式计算（5-3）式中：P——支护强度，MPa；K——顶板岩石厚度系数，一般取5~8；M——机采高度，m；ρ——岩石密度，t/。代入数据得：依据前面两个参数=2.7m，P=0.3375~0.54MPa企业现有设备结合个参数，初选支架为ZZ4800/18/38四柱支撑掩护式液压支架。其最大高度3.8m，支护强度0.75MPa，满足前面参数要求。ZZ4800/18/38型支架采用整体顶梁加铰接前梁带伸缩梁和护帮板，增大了有效支护面积，防止顶板冒空，能有效地承受周期来压时的矿山压力，具有较强的接顶性能。主顶梁相对稍短，其支撑力合力主要集中在前力柱附近。铰接前梁采用两根Ф160mm千斤顶进行调节，前端力大，能有效地支撑顶板，减小或防止顶板下沉和离层，有利于保持前梁上方顶板的完整，适应破碎顶板的特性。

6“三机”配套合理性分析目前，我国的机械化综采设备一般只适用于煤层倾角小于15°的缓倾斜煤层条件。随着煤炭开采的时间和开采强度的不断扩大，在全球范围内，可供现有的综采机械化设备开采的煤层不断减少，大倾角综合机械化采煤技术逐渐成为煤炭行业世界性研究的课题。一些开采时间较长和地质条件较复杂的矿井，随着开采强度和年限的增加，满足常规综采开采条件的工作面储量逐渐减少甚至枯竭，遗留的块段、煤柱等储量中，大倾角复杂地质条件的较多。研究在大倾角复杂地质条件下的安全高效综放开采技术，并使其取得良好的技术经济效果对拓宽综采工艺的适用范围、发挥综放开采潜力，提高矿井机械化开采水平、经济效益和煤炭采出率有重要意义。我国大倾角厚煤层储量丰富、分布面广。大倾角煤层开采目前的发展水平远低于缓倾斜煤层，存在着一系列没有解决的基本技术难题，因而研究大倾角煤层的开采方法，既非常必要，又十分迫切。大倾角机械化开采工作面的要求为：1.工作面支架稳定性高，高阻力，降低支架重量；2.端头支架以高强度和较大吨位为控制指标，使其成为排头支架稳定的基础3.刮板输送机具有强度高，密封良好；4.采煤机以加大牵引力和制动能力，具有良好的防滑性能，提高装煤能力。6.1“三机”配套几何关系输送机的结构形式及附件必须与采煤机的结构相匹配，如采煤机的牵引机构、行走机构、底托架及滑靴的结构，电缆及水管的拖移方法以及是否连锁控制等。输送机的中部槽应与液压支架的推移千斤顶连接装置的间距和连接结构相匹配。采煤机的采高范围与支架的最大和最小结构尺寸相适应，而其截深应与支架推移步距相适应。详见附图2。表6-1工作面设备配备表序号设备名称设备型号单位数量1采煤机KWB-3RDVW台12液压支架ZZ4800/38/18架1243刮板输送机SGZ-730/320架14装载机格罗蒂-67B架25可伸缩带式输送机DSP-1080/1000台16乳化液泵站KB-125/320台17液压绞车KBH-5台1图6-1综采工作面设备配套横断面其计算公式为：（6-1）式中：R———无立柱空间宽度，mm；B———截深，600mm；E———铲煤板空距，规定为50~100mm；W———输送机宽度，mm；X———前柱与电缆槽间距，200mm；d———前柱外径，40mm。（6-2）式中：F———铲煤板宽度，200mm；G———中部槽宽度，730mm；J———导向槽宽度，200mm；V———电缆槽宽度，250mm。代入上式得：代入（6-1）式得：6.2“三机”性能配套综采工作面三机性能必须相互配套，才能使设备发挥其最大生产潜能，提高生产效率。配套的主要内容有以下几个方面：1.采煤机摇臂与输送机机头机尾的匹配，能够自开切口并割透煤壁。2.采煤机牵引速度与支架性能的匹配3.采煤机的底托架要与刮板输送机的中部槽结构尺寸匹配，这样采煤机才能够顺畅牵引，正常割煤。采煤机的理论生产能力为，刮板输送机的最大输送能力为,远远满足要求。6.3“三机”生产能力配套工作面年产量决定了工作面小时生产能力，工作面小时生产能力又决定了采煤机的生产能力。对于“三机”而言，工作面输送机的运煤能力必须大于采煤机生产能力，液压支架的移架速度应大于采煤机的工作速度，这样才能保证采煤机割下来的煤及时向外运输，保证采煤机安全正常工作。6.4“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相互接近。安全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，则必然影响安全高效的实现，也会对设备造成损坏。衡量造成工作面“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。我国目前造成“三机”寿命配套尚无统一标准，但一般要求设备产煤1Mt以上大修一次。国外有些安全高效造成设备的大修周期已达到3.5Mt以上大修一次。在工作面同时装备有国产设备和引进设备时，更应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。该综采工作面“三机”在寿命上满足要求。

参考文献..

结束语毕业设计是一次较为全面的设计实践，它为我们以后的工作打下了坚实的基础，具有极其重大的教育和实践意义。在设计过程中，