矿山机械课程设计1.docx

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矿山机械课程设计1

河南理工大学

采矿工程10级2班周玉制作

矿

山

机

械

课

程

设

计

班级：

采矿1002班

学号：

姓名

日期：

原始资料

已知：

年产量为：

120万吨

矿井供电电压为:

6KV

散煤容量:

0.94t/m³

实体容量：

1.6t/m³

安息角：

30º

煤层倾角10º

煤层厚度：

3m

工作面个数：

1个

工作面长度：

150m

年工作天数：

300天

日工作小时16h

顶板较好，有夹石

f=2-4

试为该工作面选择采煤机，液压支架，刮板输送机等设备的型号。

D≥1/2

≥1/2*H

=1/2*3

=1.5

其中：

H------最大高采

H------平均煤层厚度

3截深

我国现在的采煤机截深均提统一采用0.63m截深。

4采高

在综采工作面中，中厚煤层一般要求一次采全高，故采高H为3m

5牵引速度

一般采煤机的最大牵引速度应该在10m/min以下，根据采煤机的生产能力计算公式：

Q=60HBVqρ

则：

Vq=Q/（60HBρ）

=641/（60*6*0.63*1.6）

=3.533m/min

采煤机的选型

一采煤机是综采面最主要的生产设备

选型时首先考虑煤层赋存条件和对生产能力的要求，以及液压支架和刮板输送机的匹配要求。

1根据煤层的坚硬度选型

有已知煤层硬度系数为f=2-4,且直接顶板完好，有夹石，故煤层与直接顶都属于中硬度的煤层和岩层。

因此应选择大功率的采煤机。

2根据煤层厚度选型

因煤层平均厚度为三米，属于中厚煤层，又由于煤层属于中硬度的煤层，故应选采高位1.3-3.5米之间的大功率采煤机。

3根据煤层的倾角选型

应煤层倾角为10度，故煤层属于缓倾斜煤层。

二采煤机的基本参数

1采煤机的生产率

1）采煤机的实际生产率

因该矿年产量为120万吨，且年工作天数为300天，日工作时间为16小时，由此可以计算采煤机的实际功率为：

Qm=120＊10000／300＊16

=250t／h2）采煤机的技术生产率

不考虑在生产过程中，根据循环图表而进行的辅助工作且

第一页

进行更换截齿，开切口，检查机器和排除故障。

采煤机的技术生产率为：

Qt=Qm/k1

其中：

k1---采煤机技术上可能达到的连续工作系数

k1=0.5-0.7

则Qt=250/0.6

=416.7t/

3）采煤机的最大生产率（生产能力）

不考虑工作中的所有类型的停机状况，即采煤机的理论生产率为：

Q=Qt/k2

其中：

k2----采煤机在实际工作中的连续工作系数

k2=0.6-0.65

Q=Qt/k2

=416.7/0.65

=614t/h

故应该选生产能力至少为641t/h的采煤机

2滚筒直径

由于该矿的工作面为综采工作面，故应采用双辊筒的采煤机，一次采全高，且滚筒直径应大于最大采高的一半。

进行更换截齿，开切口，检查机器和排除故障。

采煤机的技术生产率为：

Qt=Qm/k1

其中：

k1---采煤机技术上可能达到的连续工作系数

k1=0.5-0.7

则Qt=250/0.6

=416.7t/

3）采煤机的最大生产率（生产能力）

不考虑工作中的所有类型的停机状况，即采煤机的理论生产率为：

Q=Qt/k2

其中：

k2----采煤机在实际工作中的连续工作系数

k2=0.6-0.65

Q=Qt/k2

=416.7/0.65

=614t/h

故应该选生产能力至少为641t/h的采煤机

2滚筒直径

由于该矿的工作面为综采工作面，故应采用双辊筒的采煤机，一次采全高，且滚筒直径应大于最大采高的一半。

Q－理论生产率

H－截深

ρ－实体煤层厚度

所以采煤机的最大牵引速度至少需要达到3.533m/min

6,截深速度

截深速度的选取，应该根据不同煤质时的牵引速度选用，这里采煤机采用大滚筒，为减小截割速度，所以采用较低的滚动速度。

7，装机功率

由于该煤层中矸石含量较少，采高不大，煤层中硬，故选用单电机。

三，采煤机的型号

综上所述应该选择MLS3－170型双滚筒采煤机

该采煤机主要技术特征如下：

生产能力（t/h）:

670∽780

截深:

（m）0.63

采高（m）：

1.5∽3

+滚筒直径（mm）：

1350，1600

滚筒速度（mm）：

50，64.5，78

最大牵引力（KN）:

200

牵引速度（m/min）:

0∽9.3

电动机型号：

DMB－170

转率（r/min）:

1760

电压（v）:

1140

功率（kw）:

170

支护设备的选择

一液压支架的型号选择

1由采高的选择

采高为3米，应选用带护帮的装置的支撑掩护式支架。

2由倾角的选择

倾角为10º，不须采用防倒放滑的设备，但须常备类似的设备。

3瓦斯含量的选择

瓦斯含量决定支架通风断面的大小。

二液压支架和单体液压支柱参数的确定

1支护强度的计算

q=KHρg

其中：

Q------支护强度km/m3

K-------顶板岩层厚度系数对于中厚煤层一般取6-8

H-----采高

ρ------顶板岩层的密度

g------重力加速度

所以，可求出最大可能的支护强度和最小的支护强度

Qmin=K·H均·p·g

=6×3×2.3×9.8

=406KN/M2

Qmin=Kmax·H均·p·g

=8×3×2.3×9.8

=541KN/M2

既要支架的支护范围至少为406~541KN/M2的液压支架。

2.初撑力

3.支架高度

支架高度由选用的采高决定，为3M。

4.支架的中心距与宽度

中心距与宽度与输送机有关。

5.顶梁长度

与结构形式，支护方式，输送机的宽度，采煤机的尺寸有关。

6.工作阻力

液压支架的工作阻力计算公式为：

F2=qA

其中：

A--支架的支护面积

7.支架高度的确定

（1）最小高度：

Hmin=Mmin-S-g-e

其中：

M--煤层的最小开采厚度

S--液压支架后排立支柱处顶板的下沉量

g--浮煤，浮矸的厚度

e--移架时液压支架的最小回缩量

（2）最大高度：

Hmax=Mmax+（200~300）

8.调高比

中厚煤层支架的调高比一般为1.4~1.6

三选择液压支架

选择ZZ4000/17/15型支撑掩护式液压支架。

其主要技术特征：

支架高度mm1700~3500

工作阻力KN3920

初撑力KN1844

支护强度pa730000

中心距mm1500

推溜力KN142.1

移架力KN225.4

泵站工作压力（mpa）14.7

支架质量（kg）10500

刮板运输机的选择

一选择挂板运输机

1计算运输生产率，即工作面的出煤量

Q=250t/h

2选择挂板运送机

根据运输生产率的QS=250t/h，工作面的长度L=150m

选用SGB-630/220行型挂板运送机。

其设计长度L=200m

输送能力Q=450t/h

链速v=1mQS/s

链力破断力FP=610KN

刮板每米质量q=31.57kg/m

电动机功率p=2.110ＫＷ

3　运行的阻力

　　　牵引力及电动机的功率计算

　　　输送机上每米货载量

　　　　　　　　q=QS/{3.6·（v±vk/600）}

代入数据得；

　Q=73.79kg/m　

其中；

±-----采煤机与运输机方向相同是取“-”相反是取“+”

1）运行阻力

重段阻力

Wzh=g（qw+q1+w1）Lcosβ-g（q+q1）Lsinβ

=10（73.8·0.7+31.57·0.47）·150cos10°

-10（73.8+31.57）·150sin10°

=57693N

空短阻力

WK=gq1L（w1cosβ+sinβ

=10·31.57+150（0.4cos10°+sin10°）

=26877N

2）总牵引力

Wo=1.1Wf（W2h+Wk）

=1.1·1.1（57693+26877）

=102330

3）电动机功率

最大轴功率

Pmax=wov/1000η

=102330·10/（1000·0.8）

=127.9KW

最小轴功率

1.1Wf2gqW1LVCOSβ

Pmin=--------------------

1000η

=65.44KW

等效功率

PD=0.6P2max+Pmax+Pmin+P2min

=98KW

考虑到要有20%的备用功率，电动机设备的功率为

P=1.2Pd

=1.2*98

=117.6KW

SGB----630/220型刮板输送机功率2110KW足够用。

4刮板链接强度的验算

1）因为W0NB/N0-WK=10230/2-26877

=24388>0

所以F3=FMIN

2）各点张力的计算

F3=Fmin=2*3000=6000N

F4=Fmin=F3+W2H=6000+57693=63693N

F1=F4-W0/2=12428N

最大张力点张力

F4=Fmax=63693N

3）刮板链接强度验算

K=nλFp/Fmax

=16.3>4.2

刮板链接强度足够

结论：

工作面选用SGB-630/220型刮板运输机，在铺设长度160m的情况下，输送能力，电动机功率和刮板链接均满足要求。

采煤机设备的配套性能

总裁机组包括双辊筒采煤机，刮板运输机，液压支架，一般应满足如下要求：

一设备间空间尺寸的配套关系

1为保证安全作业，无立柱空间宽度R应尽可能小，一般为2m.。

即：

R=B+F+W+X+d/2

其中：

F－滚筒外侧与铲煤机间的间距m

W－挂板运输机宽度m

d－支柱外径m

X－前排柱到电缆槽的间距

2铲煤机与煤壁间距

F=1000mm－2000mm

以防采煤机位于输送机弯曲段时滚筒切割铲煤板

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：

1生产率相互适应

2移架速度适应采煤机的牵引速度

从开始采煤到开始移架的时间应满足

F0/BVq>t’>nlq

其中：

F0----顶板允许暴露面积

B-----采煤机截深

Vq----采煤机的牵引速度

n-----同时移架支架数

L-----支架中心居

移动支架的时间t应满足：

其中：

L----工作面长度

计算时部分数据未知，无法进行实际的计算，故只列出计算公式。