综采工作面系统匹配设计Word下载.docx

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具体计算过程如下：

1工作面生产能力

工作面所需的小时生产能力可按下式计算

Qy——工作面年产量，吨

d——年工作日，（一般为300天）；

f——能力富裕系数，生产不均衡系数（1.1-1.25）；

h——日工作时间,h（一般为16-18h）；

K——开机率，（0.6-0.8）

2采煤机生产能力

其中，Qmj代表采煤机的采煤能力，t/h

——牵引速度，m/min

H——平均采高，m

B——截深，m 

——煤的容重，1.3-1.4t/m

f——能力富裕系数，考虑瞬时片帮落煤的情况，通常取1.1。

K——工作时间利用系数，通常取0.85。

3刮板机输送能力

刮板输送机原则上应当把采煤机采落的煤全部带走，同时，要有一定的富裕能力来防止片帮和过载情况的发生。

其中，Qgs——刮板机输送能力，t/h

——刮板机的链速，m/s

A——中部槽装载截面积，m

——煤的密度（考虑煤的松散性），0.8-1t/m

——满载系数，0.65-0.9

4转载机输送能力

其中，Qzz——转载机输送能力，t/h

——转载机的链速，m/s

A——中部槽装载截面积，m

——转载机上煤的满载系数，0.65-0.9

5液压支架移架能力计算

为保证工作面采煤机连续截煤,整个工作面支架的追机速度应大于采煤机连续截煤的平均截煤牵引速度。

1工作面支架依次移动,支架向工作面推进方向移架速度:

Vy=B/t

式中　

Vy——移架速度，m/min;

B——采煤机截深,m;

t——移一架支架的时间,min。

2支架沿工作面的追机速度:

Vz=nL/t

Vz——支架沿工作面的追机速度，m/min；

n——同时移动的支架数;

L——架距,m。

3支架的最小移架速度与采煤机牵引速度的关系应当满足的关系如下：

n——同时移动的支架数

l——架距,m

t——移架时间,min

F0——顶板允许暴露面积

B——截深

Vq——采煤机牵引速度

T′——采煤机沿工作面全长割一刀时间,T′=L/Vq,min

结论：

为保证工作面采煤机连续截煤，支架的追机速度大于采煤机工作牵引速度。

根据经验，通常整个工作面追机速度应大于采煤机连续截煤的平均截煤牵引速度1.17~1.22倍。

通常的计算顺序（流程）：

由煤矿的年产量Qy,推算日产量Qd，再推算每小时产量（工作面的生产能力）Qh。

1煤矿的年产量Qy或日产量Qd

6刮板输送机的输送能力Qgs

现行国内外高产高效综采工作面装备能力的配比关系主要是：

1）采煤机的落煤能力应大于工作面设计生产能力的20%；

2）综采设备的能力应以工作面生产能力为基础,采煤机、工作面刮板输送机、运输巷可伸缩带式输送机的生产能力一般按工作面生产能力分别乘以系数1.2，1.3，1.4来确定。

需要说明的是:

上述各种配套关系不是唯一的。

也就是说,采煤机、液压支架、刮板输送机的选型完全可以用性能和能力相似的同类产品所代替。

3）支架的追机速度大于采煤机工作牵引速度。

（1.17-1.22）

系统匹配设计原则之二：

空间几何关系匹配

工作面中部“三机”几何关系配套设计就是要确定刮板机、采煤机和支架的相互搭配尺寸,保证设备运行时不相互发生干涉与影响,并使其配套设备效能最大程度的发挥。

几何关系的主要配套关系包括7个部分:

1.工作面综采成套设备整体布置图

2.中部断面三机配套图（中间架，过渡架，端头架）

3.运输顺槽端头设备布置图

4.运输顺槽内设备配套图

5.通风顺槽端头设备布置图

6.工作面整体布架图

7.设备列车车载设备布置图

采煤机、刮板输送机和液压支架间空间几何尺寸关系的中部断面配套布置图：

关键几何匹配关系

匹配参数

定义与匹配要求

最小无立柱空间

M

从安全生产出发,支架前柱到煤壁无立柱空间宽度M应越小越好。

梁端距

P

支架顶梁前端至煤壁的距离简称梁端距。

梁端距大小在中部断面配套设计中起很重要的作用。

过大易造成顶梁前端片帮、冒顶发生;

过小易造成采煤机滚筒割打顶梁。

梁端距大小的合理取值主要依据煤的软硬程度、梁端顶板冒落情况、底板沿走向起伏变化情况以及采高等因素综合考虑。

若煤硬、顶板不易冒落、底

板起伏大、采高大,梁端距可取值大一点;

反之,应取值小一点。

通常的取值在200～400mm之间。

卧底量

w

采煤机摇臂下摆至极限位置时,刮板机底面至滚筒最下齿尖的垂直距离。

卧底量取值的大小主要影响工作面机头、机尾煤墙三角煤的割透情况。

卧底量越大越有利于割透机头、机尾煤墙三角煤和适应地板不平的状况。

一般情况下,在采煤机机体结构允许的情况下,制造厂家应设计使卧底量取值尽量大一点。

通常在300以上。

过煤高度

E

刮板机中板上面到采煤机底腹面的高度。

采煤机过煤高度的设计主要是保证大块煤和矸石的顺利通过。

其取值主要依据煤的软硬程度和配套设备情况。

煤硬、煤墙落下的煤块度大,过煤高度可选取值大一点;

反之,可选取值小一点。

一般情况下,在满足采煤机机身设计尺寸的要求下,过煤高度选取值应尽量大一点,以利于大块煤和矸石的通过。

采煤机过煤高度一般取值在300-800mm左右。

输送机铲板与煤机滚筒空隙距离

e

采煤机滚筒与输送机铲煤板之间的空隙距离。

铲板空隙的合理取值主要依据煤的软硬程度和底板沿走向起伏变化情况等因素综合考虑。

空隙过大易造成采煤机滚筒装煤困难;

过小易造成采煤机滚筒割打铲煤板。

在保证滚筒不切割铲煤板的前提下，此空隙距离尽量小，通常在100～250mm；

支撑滑靴内侧与产煤板之间距离

c

当采煤机一端的齿轮与销轨配合，右端的滑靴应座落在运输机的铲煤板上，同时距运输机槽帮应有一定的距离。

距离太大，采煤机的滑靴会掉在铲煤板外边，发生掉道；

如果太小，采煤机在行走过程中就会碰着运输机，从而影响产煤的生产率。

根据多年的经验，这个距离应在40~50mm左右为宜。

中心偏差值

S

采煤机中心线与刮板机中心线的偏差值。

为了保证采煤机在刮板机上顺利行走,确保采煤机的横向稳定性,要求在配套设计中采煤机重心与刮板机中心尽量重合,即两中心偏差值越小越好。

中心偏差值Z一般取值不大于100mm。

前立柱与电缆槽之间的距离

b

为了避免输送机倾斜时而挤坏电缆和司机的操作安全，距离应大于200-400mm；

如果需要保证行人、工作的最小空间，对于两柱支架而言，此距离应大于600mm。

铲煤板的宽度

f

铲煤板用于支撑采煤机滑靴，一般为在150～240mm内。

采煤机机身上方空间高度

F

采煤机机身上方空间高度。

考虑到工人操作和留有顶板下沉量；

空间高度200～250mm之间。

其它需要标注的尺寸

电缆槽和导向槽的宽度

a

电缆槽和导向槽的宽度，通常为360mm。

.

支架前柱到梁端距离

Z

支架最大高度

H

采煤机机身高度

A

立柱倾斜水平投影

X

输送机中部槽外宽

q

系统匹配设计原则之三：

系统性能匹配

系统运动协调性能配套主要解决各设备性能间互相协调与制约的问题，系统之间连接方式的匹配。

●采煤机摇臂与输送机头、机尾的匹配；

采煤机与刮板输送机头、机尾的匹配,保证采煤机能够运行到刮板输送机头、机尾一定位置,采煤机摇臂下摆滚筒割透上下巷处“三角煤”，并留有一定卧底量,而采煤机摇臂不与刮板输送机头、机尾干涉。

●输送机挡煤板与支架推移千斤顶的联接方式；

●液压支架推移千斤顶的推溜力、拉架力与刮板输送机和支架相匹配,满足推动刮板输送机前移和液压支架的前移。

●刮板输送机与液压支架连接的推移耳座、连接头应满足推移千斤顶的推溜力和拉架力的强度要求。

●支架推移步距与采煤机滚筒宽度的匹配；

●支架降架、移架速度与采煤工艺的匹配；

●巷道设备的运动和工作面的推进速度的匹配；

系统匹配设计原则之四：

系统地质条件匹配

地质条件的主要影响因素有煤层厚度、倾角、硬度、顶板稳定性、底板能承受的比压条件等。

煤层厚度——影响支架的结构空间、伸缩比和支护强度。

对薄煤层而言，影响煤机的最大结构高度和采高；

煤层倾角——影响系统的稳定性，当倾角大于10度，采煤机和支架要有防滑装置；

当倾角大于16度时，输送机要有防滑装置；

顶底板条件——顶底板条件的稳定性影响支护强度和架型。

在顶板不稳定的条件下，应选用截深较小的采煤机，槽宽较窄的刮板输送机；

在底板抗压强度不同时，支架的底座形式，刮板槽宽应与煤机底托架的形式相匹配；

煤层硬度——硬度小的煤层，应当选用较大截深的采煤机，双中链和单中链的刮板输送机；

硬度大的煤层，应当选用大功率和截深较小的采煤机，优先选用双边链或双中链刮板；

系统匹配设计原则之五：

系统使用寿命匹配

寿命匹配是指各种设备大修周期应当相接近为原则。

否则在工作面生产过程中交替的更换设备进行大修，将对工作面的正常生产造成的影响。

传统行业中，在使用寿命的计算上，不同设备有不同的标准。

1.液压支架通常以使用时间来衡量。

2.采煤机常用连续割煤长度或采煤量来衡量。

3.刮板输送机常用过煤量来衡量。

这样没有一个统一的标准来衡量不同设备的大修周期,也就无法对设备提出寿命配套的要求。

为此，需有一个简化的标准。

匹配标准：

根据目前设备设计制造水平和采煤工作面实际生产情况，综采主要设备寿命配套（设备大修周期）可按产煤量100万ton以上来计算和衡量。

当某种设备不能满足生产所需要的寿命时，应找出解决的措施以实现寿命配套要求。

参考资料：

综采技术手册，煤炭工业出版社。

综合机械化采煤技术与装备，煤炭工业出版社。

综采工作面中部设备“三机”配套设计探讨，煤炭工程。