1123综采工作面主要设备选型设计(正原)

1目录第一篇综采工作面主要设备的选型…………第一章序言第一节概论……………………………………………第二节选型设计原始资料……………………………第三节综采工作面主要设备的选型原则……………第二章采煤机的选型……………………………第一节采煤机选型…………………………………第二节液压支架的选型………………………………第三节乳化泵的选型………………………………第三章刮板输送机的选型……………………第四章可伸缩性胶带运输机的选型………………第二篇采区供电系统的确定………………第一章概述………………………………………第二章采区负荷统计表及供电系统确定…………2综采工作面主要设备选型设计第一章序言第一节概论开采技术发展史：煤炭被誉为工业的粮食，做为能源的重要的一部分，在我国开采有着悠久的历史，开采技术经历了漫长的阶段。解决初期，采用煤破落煤，人工装煤，木材支护，由于工作面运输机，运输能力有限，工作面长度大多在一百米以下，五十年代后期，采用了运输能力较大，强度较高的刮板链运输机，为改进爆破技术，实现爆破装煤创造了条件，在此之间，部分矿井使用了宽截深框形截联合式采煤机及各种截煤机。开始推广使用金属支柱，六十年代末期，浅截深滚筒式采煤机组。（滚筒采煤机与可弯曲刮板输送机）刨煤机组以及与之配套的金属支柱，铰接顶梁的使用，把回采工作面生产技术提高到一个新的水平，使破煤、装煤、运煤基本上实现了机械化、3连续化。解放了工人笨重体力劳动，提高了劳动生产率和工作面生产水平，同时，也简化了生产工序，改善了劳动条件，尽量减少某些不必要的辅助工作量，使我国煤炭事业得到了发展。走向了世界先进水平行列。第二节选型设计的原始条件1、矿井内有两层可采煤层，煤层倾角10～13o，平均倾角11o。双龙煤层厚度一般0.35～0.8m，平均厚约0.42m，煤层结构简单，由两分层及一夹矸组成，上分层煤厚0.17～0.5m，下分层煤厚0.05～0.4m，夹矸厚度0.2～1.55m，夹矸岩性为砂质泥岩或粉砂岩。为高灰(HA)、低硫(LS)、低热质(LQ)煤、煤类为无烟煤二号(WY2)。上下连煤层厚度一般0.59～0.7m，平均0.62m。为简单结构煤层，上连煤厚一般0.26～0.40m，下连煤厚0.27～0.36m，中部夹矸为砂质泥岩或粉砂岩，厚一般0.42～1.25m。为中灰(MA)、低硫(LS)、高热质(GQ)煤、煤类为无烟煤三号(WY3)。可作为火力发电用煤及一般工业锅炉用煤，该矿块煤4绝大部份为工业用煤，粉煤主要用于民用蜂窝煤。该矿历年瓦斯等级鉴定结果为高瓦斯矿井，开采煤尘无爆炸危险性，煤的自燃倾向性为Ⅲ类，属不易自燃煤层，矿井水文地质条件为中等类型。工程地质条件为简单类型，矿区环境地质类型为中等。第二章采煤机的选型第一节采煤机的选型（一）采煤方法及采煤工艺选择本矿设计采用倾斜长壁采煤法，高档普采采煤工艺。（二）采煤工艺及工作面设备选型1、工作面采煤、装煤、运煤方式工作面采用采煤机落煤，运行时端部斜切进刀，一个循环一个进尺，采煤机链条牵引运行，落煤时滚筒实现装煤，部分煤炭需要人工装煤，采用刮板输送机运煤。2、采煤工作面设备选型（1）采煤机选型1）采煤机选型原则①适合特定的煤层地质条件，采煤机采高、截深、功5率、牵引方式等主要参数选取合理，有较大的适合范围；②满足工作面生产能力的需要，采煤机实际生产能力要大于工作面的设计生产能力；③采煤机技术性能良好，工作可靠性高，各种保护功能完善；④采煤机检修、维护等方便。2）采煤机参数的确定：①设计投产工作面长度为150m，采煤机应具有的生产能力按下式计算：Qh=Qy/(DTK)式中：Qh——设备小时生产能力，t/h；Qy——要求的单工作面年产量，150kt；D——年工作天数，330d；T——每日生产小时数，12h；K——总时间利用系数，取0.4。则Qh=150000/(330×12×0.4)=94.7t/h②为满足Qh所需的采煤机工作牵引速度按下式计算：Vc=Qh/(60BHγC)6式中：Vc—采煤机割煤速度，m/min；B—截深，由于煤层较薄取0.6m；H—煤层厚度，0.62m，薄层炭质泥岩夹矸一起计入煤层厚度的平均采高为0.7m；γ—煤的视密度，1.4t/m3；C—工作面回采率，0.97。则Vc=94.7/(60×0.6×0.7×1.4×0.97)=2.76m/min③采煤机的滚筒直径D根据前述所选的采煤机割煤方式，设计考虑滚筒直径应不小于0.80m。④截深B：根据煤层顶底板条件、瓦斯含量及生产能力等方面因素，并参考现有采煤机标准截深，确定B=0.6m。⑤采煤机实际生产率Q=60MBVγK式中：Q—采煤机生产率，t/h；M—平均采高，平均取1.2m,采用双滚筒采煤机，滚筒直径0.8m，二趟割全高；B—截深，0.6m；7V—采煤机截煤时的实际牵引速度，考虑到国内机采工作面采煤机的实际使用经验，设计取1.9m/min；γ—煤的密度，为1.4t/m3；K—工作面回采率，0.97。则Q=60×1.2×0.6×1.9×1.4×0.97=111.5t/h⑥采煤机装机功率P装机功率包括割煤电动机、牵引电动机、液压泵电动机、机载增压喷雾泵电动机等所有电动机功率。a、用单齿比能耗法计算P=QmaxHw式中：Qmax—采煤机理论生产率，111.5t/h；Hw—切割比耗能，取0.65kW·h/t。则P=111.5×0.65=72.5kWb、根据截割阻抗选取矿井煤层普氏系数在2～4之间，截割阻抗为2.4～3.3kN/cm，按照《高产高效综采工作面设备选型与配套》中8装机功率推荐值，采煤机装机功率P应为65kW～130kW。3）采煤机选型根据上述参数计算，考虑到矿井开采技术条件的复杂性以及采煤机的通用性，并与同类矿井现有采煤机类比，工作面采用MG170/410-WD型交流电牵引采煤机，该采煤机主要技术特征详见表3-7-1、3-7-2。4）其它设备工作面刮板输送机能力要大于工作面采煤机生产能力的1.2倍，工作面配套刮板输送机选用SGB630/220型可弯曲刮板输送机，输送量为400t/h，设计长度190m，装机功率220kW，电压等级为1140V。表3-7-1MG170/410-WD型采煤机基本参数序号项目单位数值1采高范围m1.3—2.92m2适宜煤质硬度ff≤43总装机功率kW4114煤层倾角°≤355机面高度mm11006调速方式交流变频调速97牵引方式无链牵引8内、外喷雾压力MPa6.39配套工作面输送机SGB630/22010外形尺寸mm6053×984.5×70011整机重量t25由于煤炭较薄，没有大块煤，不配套破碎机，应配套转载机，选用SGB620/40T型刮板输送机，输送量为100t/h，设计长度100m，装机功率40kW，电压等级为1140V。带式输运机选用DTL80/20/75X型，输送量为200t/h，设计长度655m，带宽800mm，带速2.0m/s，装机功率75kW，电压等级为660V。选用BRW200/31.5型乳化液泵两台与XR200/16A乳化液箱一台共同组成乳化液泵站为工作面液压支架提供动力源。BRW200/31.5型乳化液泵公称压力为31.5Mpa，公称流量为200L/min。工作面运输巷选用JD-2.5A型调度绞车提升矿车运输材料、设备。三、工作面顶板管理方式及支护设备选型第二节液压支架的选型101、支护选型该矿1123(a)工作面及1123(b)工作面均采用ZH2000/14/19.5Z型整体顶梁组合液压支架支护顶板。主要参数见表3-1。表3-1ZH2000/14/19.5Z支架主要技术参数项目单位参数备注支架高度m1.4～1.95支架宽度m0.96工作阻力kN2000初撑力kN1545行程mm550支柱数量根4带Φ350mm铁鞋支柱直径mmΦ125支护强度MPa0.60采煤工作面选用BRW125/31.5型乳化液泵两台与乳化液箱一台共同组成乳化液泵站为整体顶梁组合悬移支架提供动力源。2、顶板控制1123(a)工作面及1123(b)工作面均采用ZH2000/14/19.5Z型整体顶梁组合液压支架支护顶板，最大11控顶距3.6m，最小控顶距2.4m；放顶步距为0.6m，全部垮落法管理顶板。目前矿井还没有煤层开采的矿压观测资料，工作面支护强度计算现在按8倍采高顶板自重计算支架支撑力，该矿煤层的采高取1.2m，经计算采煤工作面支护强度为149.6kN/m2。P=N×M×γ×9.8×103式中：P——支架单位面积上应有的工作阻力（即支护强度），Pa；N—支架荷载相当于采高岩重的倍数，取N=8；M——煤层平均采高，m；γ——顶板煤层平均容重，取1.59t/m3；P=8×1.2×1.59×9.8×103＝149.6kN/m2ZH2000/14/19.5Z型整体顶梁组合液压支架工作阻力2000kN/架，支架承载不均匀系数取0.8，支架实际承载能力P按下式计算：P单=2000×0.8=1600kN/架工作面支护密度12ρ=PW=16006.149=0.094架/m2式中：ρ—支柱密度，根/m2；W—支护强度，kN/m2；P—支架实际承载能力，kN/架；确定架距根据工作面推进度0.6m；据此确定间距。R=1/（Lρ）=1/（0.6×0.78）=2.14m式中：R—间距，m；L—推进度，m；根据计算，确定工作面采用支架间距为1.0m，推进度0.6m。四、工作面回采方向采煤工作面采用后退式开采，工作面自带区边界向水平运输巷方向推进。五、采煤工作面循环数、年推进度及工作面长度（一）工作面循环数回采工作面采用ZH2000/14/19.5Z型整体顶梁组合液压支架支护顶板，工作面年推进度和工作面生产能力与工作13面支架的移架速度有直接关系，设计选用双滚筒采煤机采煤，ZH2000/14/19.5Z型整体顶梁组合液压支架支护顶板，刮板输送机运煤，采煤机运行时采用双向割煤方式，斜切进刀，自开缺口，往返一次割两刀。（1）双滚筒采煤机完整割一刀煤所需时间(T)Td=(L-l)/Vc+t1=（150-18）/2+30=96（min）式中：td——采煤机割一刀所需时间，min；L——工作面长度，取150m；l——采煤机采煤开口长度，根据采煤机型号取l=18m；Vc——采煤机割煤时牵引速度，取2.0m/min；t1——斜切进刀时间(采煤机反向操作及进刀所需时间)，取30min。（2）采煤机日进刀数(N，根据工作面条件及设备能力)式中：N——采煤机日进刀数，刀；K——采煤机正常开机率，取0.80；t——准备时间，“两班采煤，一班准备”时取10h；14td——割一刀所需时间。根据以上计算，MG170/410-WD型交流电牵引采煤机双滚筒采煤机完整的割一刀煤时所需时间为96min，采面工作制度为两班采煤，一班准备，每班工作时间不超过8h，两个采煤班最多可割煤8刀，设计采面每日完成8刀，日进尺4.8m。（3）工作面年推进度(A)A=N×n×S×K=8×278×0.6×0.75=1000m式中：A——工作面年推进度，m/a；n——年工作天数，取330d；N——采煤机日进刀数，取9刀；S——采煤机截深，取0.6m；K——正规循环率，取75%。（二）工作面年推进度及长度工作面实行“两班采煤，一班准备”作业方式，年工作日278d，每刀推进0.6m，日推进4.8m，正规循环率为75%，15年推进1000m。六、采煤工作面生产能力（一）工作面生产能力核算矿井移交生产时，移交一个带区即一带区1个对拉采煤工作面保证产量，采煤工作面生产能力根据下述公式计算：A采＝(L1M1l1r1C1)×10-3式中：Li––––工作面长度，上下连煤层150m。Mi––––煤层平均厚度，上下连煤层平均厚度0.62m；li––––工作面年推进长，上下连煤层1000m（年工作日278d，每天两班采煤，一班准备，每天8个循环，每个循环进度0.6m，正规循环率75%），。ri––––煤层视密度，1.4t/m3Ci––––工作面回采率、0.97。A＝（150×2×0.62×1000×1.4×0.97）×