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综采工作面配套设备选型设计任务书设计任务1）根据所给原始数据进行设备配套选型的详细计算2）编写综采设备配套选型设计的说明书3）工作面综采设备配套关系图原始数据及条件煤层厚度（M）截割阻抗A(N/mm)煤层倾角(°)顶板条件工作面长度（M）设计产量（万吨/年）生产安排HmaxHmin老顶直接顶2.42.0200102级Ⅱ类110651、一年工作日按300天计算2、实行四班工作制，三班采煤，一班准备，每天生产时间为18小时。目录综采工作面配套设备选型设计说书第一章液压支架的选型.第二章滚筒采煤机的选型第三章工作面可弯曲刮板输送机的选型第四章工作面运输巷带式输送机的选型第五章采区负荷统计及变压器、电缆、开关的选型第六章总结第七章参考文献第一章液压支架的选型一、影响液压支架选型的因素影响液压支架选型的因滚．主要是矿山地质条件，如顶、底板稳定性、煤层厚度、煤层倾角、煤层赋存状况及瓦斯含量等，其中以煤层及顶，底扳稳定性影响最大。1、顶板稳定性顶板稳定性直接影响支架的架型支护强度，顶板岩性的不同．决定支架的架型的型式，岩层载荷和顶板的稳定性主要影响支架支护强度和顶梁的结构型式。一般讲：煤层顶板稳固平整，应选用支撑式支架；煤质松软、顶板破碎煤层，应选用掩护式支架；而煤层顶板坚硬。则应选用支撑掩护式支架。2、底板稳定性底板岩石的组成．结构及岩石力学性质是支架选型不可忽视的另一重要条件．底板的稳定性．对支架底座影响颇大．支架架型选取不当，会使支架陷入底板，使移架困难。根据我国煤层底板岩石抗压强度。建议按表1-1选型。表1-1不同底板条件下选用的架型岩石松软粘土岩页岩（或松软煤）较软粘土岩页岩（或松软煤）一般粘土岩砂页岩、砂岩（或煤）抗压强度MPa＜2.0＞2.0＞4.0应选架型掩护式液压支架式两柱支掩式掩护式支架支掩式支架支掩式及强力支撑四柱及强力支撑3、煤层厚度煤层厚度主要影响支架支护强度，煤层厚度越大支护强度应越高，煤层厚度大小及变化情况，又决定着支架的结构高度和伸缩范围。厚度超过2.5m，顶板有水平推力时，应选用抗水平推力强的掩护式或者支撑掩护式支架，一般不宜采用支撑式支架。厚度在2.5~2.8m（软煤取上限，硬煤取下限）以上时，支架应带支护帮装置，当厚度较大时，支架应选用调高范围较大的双伸缩立柱或者带机械加长杆的单伸缩立柱，若为假顶分层开采，应选用掩护式支架。4、煤层倾角煤层倾角主要影响支架稳定性，煤层倾角大则易使支架发生倾倒、下滑等现象。必须采取防倒防滑措施。当倾角大于10°～15°（支撑式支架取下限，掩护式和支撑掩护式取上限）时，应选用有防滑装置的支架。当倾角大于18°时，应选用防滑、防倒和调架装置的支架。5、煤层埋藏稳定性对于断层十分发育、断层落差大、煤层厚度变化过大、顶板的允许暴露面积小于5～8㎡,允许暴露时间在20min以下的工作面，暂时不宜使用液压支架。实践证明：煤层埋藏越平稳，综采的效果越好。断层及其性质对支架的使用好坏起决定性的影响。若断层落差大，综采设备通不过，断层条数多，综采面搬家次数多。6、煤层瓦斯含量瓦斯含量大的煤层应采用通风断面大的支架。液压支架架型选择是否合适，最终必然反映到经济效果上。应尽量做到安全、高效，而又能降低吨煤成本。支撑式液压支架虽然价格便宜，但使用性能远不如掩护式和支撑掩护式液压支架优越。因此：在可能情况下，应优先选用掩护式和支撑掩护式两种架型。除矿山地质条件外，采矿技术条件，如回采方式，采面长度，采煤机械类型、生产环节等因素对液压支架的造型也有一定的影响。二、煤层顶板及顶板分类覆盖在煤层上的岩石，依次分为伪顶、直接顶、老顶，它们统称为煤层的顶板。伪顶是紧贴在煤上极易冒落的较薄岩层，通常在煤层被采下后随即冒落，对液压支架的选型一般没有影响。直接顶位于伪顶之上，无伪顶时直接位于煤层之上，通常是在移架或回柱后随即冒落，直接顶下部1.5～2米厚的岩石叫直接顶下位岩石，它对架型的选择有决定性的影响。1、直接顶分类我国将缓倾斜煤层回采工作面直接顶根据其稳定程度分为四类1)、不稳定顶板：也称破碎顶板，这类顶板很易冒落。冒落后岩石能基本充满采空区。泥质页岩，再生顶板等属于这类顶板。2)、中等稳定顶板：强度较高，但有大量节理裂隙，局部较完整，冒落后不能充满采空区，一般在支护设备前移后随即冒落。砂质页岩，粉砂岩属予这类顶板。3)、稳定顶板：难于冒落，需支架帮助切顶。4)、坚硬顶板：极难于冒落，采后需强制放顶，砂岩，坚硬砂质页岩等属于这后两类。表1-2直接顶分类类别指标1234不稳定顶板中等稳定顶板稳定顶板坚硬顶板主要指标强度指数D≤3031～707l～120120无直接顶层厚在2~5米以上，岩石单向抗压强度60～80MPa,节理裂隙间距和分层厚大于1米的整体岩层。参考指标直接顶初次跨落步距L：（M）≤88～1819～25252、基本顶分级基本顶位于直接顶之上，顶板分级主要由直接顶厚度∑h与采高H之比值N来决定，再参考老顶初次来压步距L2，N的意义是指冒落带充满采空区的程度，L2是指工作面初次切顶线到开切眼煤壁之间老顶悬露的长度。老顶周期来压的强弱，对确定支架的吨位即支护强度有决定性影响，N越大L2越小，说明老顶周期来压不明显，作用在支架上的载荷小而稳定，支架的支护强度不需要很大，相反，N越小，L2越大，老顶周期来压就越强烈，作用在支架上的载荷就越大且有冲击，支架的支护强度就要求比较高。根据N和L2值老顶被分为四级。见表1-4。表1-4老顶分级级别ⅠⅡⅢⅣ周期来压不明显明显强烈极强烈指标N3～50.3N≤3～5Ll=25～50(M)0.3N≤3～5Ll50(M)N≤0.3Ll=25～50(M)N0.3Ll50(M)三、液压支架的选型液压支的选型，包括选择支架的架型，支架的结构参数和支架强度的确定。1、架型的选择液压支架根据对顶板的支护方式和结构特点不同，可分为支撑式、掩护式、支撑掩护式三种基本型式。支撑式支架顶梁长，立柱多，且垂直支撑，工作阻力大，切顶能力强．通风断面大，后部有简单的挡矸装置，架间不撑紧，对顶板不密封，它适用于稳定或坚硬以上直接顶和周期来压明显或强烈的老顶条件。掩护式支架有宽大的掩护梁可挡住采空区冒落的矸石，它的顶梁较短，支柱少且倾斜支撑，架间密封，支架工作阻力较小，切顶能力差，但由于顶梁较短控顶面积小，支护强度不一定小，它适用于不稳定和中等稳定直接顶条件。支撑掩护式支架兼有支撑式和掩护式支架结构特点，顶梁较长，立柱较多，呈垂直或倾角较小倾斜支撑，故工作阻力大，切顶能力强，具有掩护梁架间密封，挡矸掩护性能好。它适用稳定以下各类顶板，有取代支撑式支架的趋势，但它的结构复杂，重量较大，价钱较高。当工作面直接顶类别，老顶级别已确定经过分析论证后，可按表1-4选择支架型式。表1-4适应不同类级顶板的架型及支护强度老顶级别ⅠⅡⅢⅣ直接顶类别12312312344架型掩护式掩护式支撑式掩护式掩护式，支撑掩护式支撑式支撑掩护式支撑掩护式掩护式，支撑掩护式掩护式，支撑掩护式采高2.5m支撑式，采高2.5m支撑掩护式支架支护强度/.MPa采高(米)10.31.3×0.31.6×0.302×0.30结合深孔爆破，软化顶板等措施处理采空区20.35（0.25）1.3×0.35(0.25)1.6×0.352×0.3530.45（0.35）1.3×0.45(0.35)1.6×0.452×0.4540.55（0.45）1.3×0.55(0.45)1.6×0.552×0.55使用表1-5时，还应注意下列因素：1、煤层厚度大于2.5米，顶板有侧向推力时，一般不宜采用支撑式支架，煤层厚度在2.5～2.8米以上时，应选用带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架，煤层厚度变化大时应采用调高范围大的双伸缩支柱。2、煤层烦角在10～15°(支撑式支架取下限，掩护式取上限)以上时，支架应有可靠的防滑防倒装置。3、底板强度、支架对底板比压应小于底板岩石允许抗压强度。4、瓦斯含量，瓦斯涌出量大的工作面，应优先选用通风断面大的支撑式或支撑掩护式支架。5、地质构造、断层发育、煤层厚度变化大，顶板允许暴露时间和面积分别为20分钟以下和5~8m2时，暂不宜采用综采设备。6、设备成本，能同时允许选用不同架型时，应优先选用价格便宜的支架。另外，表1-4中的支护强度是指单位面积上的支撑力大小，括号内数字是掩护式支护强度；但允许有5％的波动范：1.3，1.6，2分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ级老顶比1级老顶的增压倍数，Ⅳ级老顶由于地质条件变化较大，只给出最低限2，具体数字应根据实际情况确定，单体液压支柱的支护密度，可用表中的支护强度除以工作阻力计算。表中采高系最大采高，具体采高下的支护强度可用插值法计算。2、液压支架结构参数的确定液压支架的结构参数，主要指液压支架的结构高度，液压支架的结构高度，应能适应采高的要求。它根据煤层厚度(或采高)和采区范国内地质条的变化等因素来确定。其选择的原则时：在最大采高时，液压支架应能“顶得住”，在最小采高时，支架能“过得去”。支架最大结构高度Hmax和最小结构高度Hmin，具体由下面经验公式计算：Hmax=hmax+a=2.4+0.2=2.6（m）Hmin=hmin-S2-b-c=2.0-0.15-0.05-0.05=1.75(m)式中,Hmax,Hmin:煤层最大采高和最小采高，m（已知）；a：考虑伪顶，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撑力所需要的支撑高度的的补偿量；一般取0.2~0.3m，中厚煤层取小值，厚煤层取大值，薄煤层适当减小。S2最大控顶距处顶板下沉量，一般取0.1~0.2m。b：支架卸载前移时，最小可伸缩量，一般取0.05m；c：支架顶梁上留存的浮煤和碎矸石厚度，一般取0.05m；3、支架支护强度的确定．支架支护强度Q：支架单位支护面积上的支撑力。它是衡量液压支架性能的一个重要参数，可由下列方法确定；1)按经验公式估算q=KHR×10−2MPaq=8×2.4×2.5×10−2=0.48MPa式中：K——作用于支架上的顶板岩石厚度系数，一般取4—8；顶板较好时、周期来压不明显时，取低值，否则取高值；日本取5，苏联取6—9；英国取5—7；我国中厚煤层取6—8；H——最大采高，m；R——岩石容重，一般取2.5t/m3。液压支架的伸缩比液压支架的伸缩比Ks定义为支架最大支撑高度和支架最小支撑高度之比，它反映了支架对采高的适应能力。Ks=Hmax/Hmin=2.4/2.0=1.2支架支撑顶板的有效工作阻力Q=qF×103KN故工作阻力Q=qF×103=0.48×5.71×103=2740.8(KN)。上式F为支架的支护面积，m2F=(L+C)(B+K)m2L:支架顶梁长度，mC:梁端距，mB：支架顶梁宽度，mK:架间距，m选定液压支架为ZZ4000/17/35的支护面积为5.71m2。2)直接查表选取根据顶板条件和煤层厚度，直接由表1-4中查取。根据顶板条件和煤层厚度选取支架支撑掩护式满足工作面支护强度。4、选择液压支架型号由上面计算出的支架最大和最小结构高度和支护强度的数值，从液压支架产品目录中选择合适液压支架的型号，并列出支架规格和主要技术参数表支撑掩护式支架该机具有支撑效率高，切顶换能力强，支架稳定性好的特点。采用分体顶梁铰接前梁形式，切顶效果好，便于运输。采用前后双连杆形式，可减少支架重量改善底板比压的平均分布和前端比压。综合以上数据，初步选定液压支架型号ZZ4000/17/35ZZ4000／17／35液压支架技术参数总体型式支撑掩护式支撑高度1.7-3.5m支护宽度1.43-1.60m工作阻力4000KNP=31.5MPa初撑力3141.6KNP=25MPa中心距1.5m支护面积5.71m2支护强度0.72MPa底座面积2.428m2最小外形尺寸5500×1420×1700mm支架重量10180Kg立柱缸径Φ200mm活柱直径Φ185mm活柱行程930mm加长杆直径Φ157mm初撑力785KNP=28MPa降柱力113.33KNP=28MPa工作阻力1000KNP=31.5MPa短柱缸径Φ140m