三机配套选型

辽源职业技术学院课程设计说明书题目：城西矿二采区放顶煤三级配套设计专业班级：设计周数：________姓名：指导教师：资源工程系·采煤教研室西安矿二采区综采放顶煤三级配套设计-2-指导教师评语：设计成绩：指导老师签名：年月日西安矿二采区综采放顶煤三级配套设计-3-目录第一章采区概述-----------------------------------4第二章设备选型的程序------------------------------第二章设备选型-----------------------------------5第一节采煤机选型------------------------------------5第二节液压支架的选型--------------------------------7第三节刮板输送机的选型------------------------------9西安矿二采区综采放顶煤三级配套设计-4-第一章采区概述1、采区概况珲春城西矿7#煤为全区可采，属稳定煤层，地质构造简单。以中厚煤层为主，本煤可采高度2.3～2.7m,平均2.5m。勘探区内煤层厚度沿走向自北向南变薄，在倾向上由西向东变薄，且煤层厚度变化规律明显。结构较简单，层间距变化不大，自北向南稍有增大的趋势。煤层顶板以粗粒砂岩、粉砂岩为主，部分钻孔有伪顶，岩性为泥岩和碳质泥岩，底板为粉砂岩和细粒砂岩，局部见有碳质泥岩和伪底。矿井设计生产能力为4.0Mt／a。2、煤层条件该采区位于该矿第一水平，开采2号煤层，设计两个工作面，分别沿走向相对开采。两工作面长度为300m；第一采区长度为2100m.煤层平均倾角为20°，第二采区长度为2250m,截深为0.8m,井田内煤层赋存稳定，煤层可采厚度2.3～2.7m，平均2.5m，煤的密度为1.35t/m³地面无需保护地物，采空区全部采用自然垮落法。3.采区煤层及其顶底板特征煤层的自然发火期为16个月，煤层顶板无伪顶，直接顶为厚度7.0m的细沙岩，基本顶厚度为13m厚度的砾岩。煤层底板为石灰岩。4.采区瓦斯、相对涌水量、煤质采区瓦斯相对涌水量15mm³/t，正常涌水量100m³/h煤尘具有爆炸性,煤质中硬。西安矿二采区综采放顶煤三级配套设计-5-第二章三机配套选型的程序一、明确煤层赋存条件、生产条件及工作面产量要求综合机械化采煤是一个多工序、多环节的采煤过程，工作面采煤、运煤及支护(包括端头及过渡支护)构成了综采最重要的几个环节。因此，这些环节上主要设备的功能、质量、生产效率与使用寿命是决定综采能否达到高产高效的关键，所以应依据煤层赋存及矿井选用可靠的具有良好使用效果的综采成套设备。为此在设备配套选型前应了解下列资料和要求。(1)煤层赋存条件：煤层厚度(最大、最小和平均)；煤层倾角(最大、最小和平均)；开采深度(最大、最小和平均)；煤层硬度；煤层顶、底板的厚度、岩性及其分类；煤质和储量等。(2)矿井地质及水文条件：地质构造复杂程度、断层、褶曲等；瓦斯含量；煤层自燃倾向性，煤尘爆炸危险程度；矿井尺寸及采区划分、采面长度、采高、推进长度等；水文地质条件(水源及涌水量等)。(3)矿井能力及对工作面产量要求：矿井生产能力(万t／a)；矿井开采计划；矿井通风、排水、供水、供电、运煤、辅助运输等方式和能力；对工作面产量要求(t／月，t／a)及年工作日数；分析确定可能的工作面生产能力及采煤参数。二、采煤工作面三机配套选型(一)分析围岩条件，提出对架型、支架参数和支架结构选择的要求液压支架选型涉及采面顶板分类，要根据综采工作面的矿压特性选定液压支架支护阻力，并要考虑煤层赋存条件对支架结构的要求。对于高产高效工作面液压支架的选型中，液压控制方式和系统的选择尤为关键，因为它决定着工作面推进速度，影响着工作面高产高效。综采工作面矿压特性随不同的采煤方法及顶板类、级而异，因而对支架选型有相应要求。(1)1、2类直接顶与I、Ⅱ级基本顶综采工作面的基本顶来压步距小而稳定，强度较小、顶板岩石压力小且分布均匀，直接顶特别是端面不稳定，受移架影响严重。因而要求支架初撑力高，控制端面顶板能力强，护顶能力强，挡矸、护帮西安矿二采区综采放顶煤三级配套设计-6-装置全，能快速从邻架操作移架，及时支护。（2）3、4类直接顶与Ⅲ、Ⅳ级基本顶综采工作面基本顶来压步距大、强度高，顶板岩石压力大而且分布不均，直接顶稳定。要求支架支撑能力大、抗水平推力强、切顶性能好，在冲击压力下支架安全阀流量大。（3）倾斜分层下行垮落长壁综采工作面的基本顶来压对各分层越向下越缓和，顶板压力分层越向下越小而不均，下分层支架易压死、歪斜倾倒，顶板易破碎，下分层移架和所需时间对顶板稳定性的影响大于上分层。因此，要求上、下分层支架应有区别。对于上分层，由于顶板为实体岩石，要求支架工作阻力较大；由于底板煤体强度较弱，则要求支架底座比压分布较均匀、接触比压较小；由于上分层要为下分层铺网，故要求支架设置铺网和洒水装置。对于下分层，由于顶板为破碎岩石，故要求支架工作阻力较小，并且除最下一个分层底板为岩层实体外，其余各下分层均是煤层，因此也要求支架底座比压分布较均匀、接触比压较小。(4)对于采煤工作面，随着采空区的距离，上覆岩层动压频繁，矿压显现强烈，支架应具有足够的支护阻力，必要时采区人工放顶；采煤支架要有相应的防片帮、漏顶装置，尽力保持支架稳定性，为此提高支架刚度是十分重要的。(5)综采工作面仍有明显基本顶来压，有时还较强烈。因此，支架应有足够的工作阻力，按其煤层赋存条件应比普通综采工作面阻力提高一些为好。为防止采空区冒落的矸石渗入工作面影响煤质。以及顶板破碎架间掉矸伤人选择支架时应考虑选用带有侧护板和挡煤板的支撑式掩护液压支架及时支撑刚刚暴露的顶板；并采用带压移架、初撑力保持阀，以提高初撑力，减少顶煤早期下沉和断裂，尽力保持其稳定性，防止顶板下落。综采工作面顶板压力受多种因素影响，分布不均，因此它将导致支架和采面围岩工作状态不良。为使支架能可靠地工作，要求支架的结构件及其连接件都要有足够的强度和刚度。为了保证支架支撑安全性能及稳定性，要求维修人员每班必须对液压支架进行一次检查，发现问题及时处理避免因漏压卸压，压力不足等影响正常工作。保证快速移架。支架要有利于顶煤软化、降尘、防火，因此支架选型时要考虑注水、洒水、喷雾、等要求。(6)液压支架控制方式有手动、液压及电液控制系统，我国多用手动控制。为了实现综采工作面高产高效，加快推进，我国试验并推广了KS2型液压支架手西安矿二采区综采放顶煤三级配套设计-7-动快速移架系统。在铁法晓南煤矿试验，经测试实现单架降、移、升共用时间10．25S。兖州鲍店煤矿采用快速移架系统，并配置流量为200L／rain和315L／min的大流量乳化液泵，于2000年综放工作面实现年产351．37万t。开滦钱家营煤矿采用大流量系统并提高泵的流量至200L／min，加快了移架速度，1999年3月创月产26．59万t的好成绩。神华大柳塔煤矿引进了电液控制系统的液压支架，电液控制液压支架采用了电磁或微电机控制的先导阀、先进可靠的压力和位移等传感器、灵活自由编程的微处理机以及多：芒=线和位处理等现代新技术，因此，与传统的手动液压控制液压支架相比较，其性能上具有许多显著的优点。总之，高产高效工作面需要选用大流量快速移架系统，有条件时应选用电液控制系统。(二)按煤层条件及工作面生产能力初选采煤机1．采高、下切深度和截深(1)采煤机的采高H应与煤层厚度M的变化范围相适应。采煤机产品说明书中所说的“采高”往往是滚筒的工作高度，而不是真正的采高，考虑到底板上的浮煤和顶板下沉的影响，工作面的实际采高要减少，一般比煤层厚度小0．1～0．3m。为保证采煤机正常工作，采煤机的采高应有较大的可调范围。(2)下切深度是滚筒处于最低工作高度时，滚筒截割到工作面输送机中部槽底以下的深度，要求一定的下切深度以适应工作面调斜时割平底板，或采煤机割到输送机机头和机尾时能割掉过渡槽的三角煤。下切深度也叫卧底量，一般取100～300mm。(3)截深影响采煤机的截割功率(截深大功率大)，还影响采煤机与液压支架和输送机的配套尺寸。截深的选择主要考虑煤层压酥效应，当被截割的煤体处于压酥区内时，截割功率明显下降。越靠近煤壁，煤被压得越酥。一般压酥深度为煤层厚度的0．4～1．0倍。脆性煤取大值，韧性煤取小值。当滚筒截深为煤层厚度的1／3时，截煤阻力比未被压酥煤的截割阻力小33％～50％。为了充分利用煤层压酥效应，中厚煤层截深一般取0．6或0.8m。近年来大功率电牵引采煤机的截深向增大方向发展，部分截深已达1．0rn和1．2m。加大截深的目的是为了提高生产效率，减少液压支架的移架次数。但加大截深必然造成工作面空顶距加大，因此必须提高移架速度和牵引速度，并做到及时支护。西安矿二采区综采放顶煤三级配套设计-8-2．煤层倾角当倾角大于12。时或潮湿底板倾角为8。时，采煤机应有防滑措施。采用无链牵引与制动闸的配合，可以停车制动。一旦制动闸失灵或故障，将出现采煤机高速下滑而造成人身或设备的重大事故。为此，在电牵引调速系统中应采用回馈制动。在直流电牵引中可四象限运行，能实现回馈制动，电动机超速发电回馈电网，电磁力变为制动力矩，使采煤机下滑变慢，电牵引采煤机能适应的工作面倾角较大，如3LS可达30度，EDW450／1000I。可达45度。在交流电牵引调速系统，若采用电能消耗在电阻上的能耗制动，制动力较小，如DRl02102电牵引采煤机适应的倾角才l5度；若倾角更大需采用四象限运行方式，实现回馈制动。为此，需在变频器中再反并联一套有源逆变电路，或者采用交一交变频器，以便实现四象限运行。制动闸的制动力距一般为最大工作力矩的2／3，能有效地控制下滑，制动也较平稳。采煤机采用无链牵引装置和制动闸，在大倾角工作面使用时不必再设液压防滑绞车。3．煤层地质构造煤层地质构造包括断层、顶底板岩性、火成岩侵入体在煤岩中的宽度、煤层中坚硬夹杂物(矸石和硫化铁等)、煤岩的磨蚀性、煤层的层理和节理、煤的脆性和韧性等。对采煤机选型影响较大的是断层，大功率采煤机能强行通过落差小于lm的砂页岩、页岩断层。采煤机的实际生产率比理论生产率低得多，特别是机器的可靠性对生产率的影响更为突出。采煤机的生产率主要取决于采煤机的牵引速度，生产率与牵引速度成正比。牵引速度的快慢受到很多方面因素的影响，如液压支架移架速度、输送机的生产率等，同时还受瓦斯涌出量和通风条件的制约。在实际选取采煤机时，应按工作面生产能力确定采煤机牵引速度、牵引力、装机功率和滚简直径，初选采煤机。(三)根据工作面生产能力和采煤参数初选刮板输送机工作面刮板输送机生产能力的选择原则是保证采煤机采落的煤被全部运出，并留有一定备用能力。(四)“三机”配套选型应考虑的问题工作面“三机”的相互联系尺寸与空间位置配套关系，设备性能的协调性与西安矿二采区综采放顶煤三级配套设计-9-适应性，各设备之间的生产能力配套是“三机”配套的重点问题，其中核心设备是液压支架。从具体配套程序来看，首先是将上述依条件及生产能力初步确定的采煤机和刮板输送机的机型进行配套，而后再据此配套横、纵断面与支架配套。1.确定“三机”配套最低支架结构高度依采高要求确定“三机”配套的最低支架结构高度Hz为Hz=A+C+t式中A——采煤机机身高度、输送机高度和采煤机底托架高度之和，mm，其中采煤机底托架高度应保证机身下部空间大于过煤高度E，一般E取250～300mm；C——采煤机机身上部空间高度，mm，不仅要考虑便于采煤机司机观察和操作，而且要考虑顶板下沉后不影响采煤机顺利通过；t——支架顶梁厚度，mm。2．确定采煤机自开切口的“三机”纵向配套尺寸依采煤参数及巷道尺寸和采煤工艺要求，确定采煤机自开切口的“三机”纵向配套尺寸。目前综采高产高效工作面刮板输送机一般采用交叉侧卸式布置，为了采煤机能够自开切口，必须使输送机的机头、机尾延伸至平巷中，割煤滚筒在长摇臂的支撑下，可以实现自开缺口，“三机”尺寸要匹配，保证不丢底煤，且能割透上下煤壁，上下平巷顶底板符合设计要求