安陽煤礦機電設備選型設計畢業論文(已修改)

　

【正文】 畢業設計（論文）說明書 共 98 頁第 84 頁 安陽煤礦機電設備選型設計畢業論文，煤層傾角14176。，煤層截割阻抗A＝330N/mm，頂板巖性：老頂為Ⅲ級，直接頂為1類，工作面設計長度為135m，設計年產量為75萬t/a。本礦煤層賦存條件較好，煤層為進水平煤層，煤層厚度適中，井型為中型礦井，設計能力為75萬t/a，直接頂為1類中等穩定頂板，老頂為Ⅲ類頂板，周期來壓強烈，要求工作面支護強度較大。根據本礦工作面條件及我國目前采煤方法的類型及設備配套情況，設計確定工作面的方法為綜采一次采全高。影響液壓支架選型的因素，主要考慮煤層頂底板穩定性，煤層厚度、傾角賦存狀況及瓦斯含量等情況，其中以煤層及頂、底板穩定性影響較大。，傾角14176。，煤層賦存條件較好。本礦工作面煤層直接頂為1類頂板，屬不穩定頂板，強度較低，強度指數在≤30/cm2之間，發育大量節理裂隙，隨采隨落。本礦工作面老頂為Ⅲ級頂板，周期來壓強烈，對支架支護強度的要求較高。液壓支架根據對頂板的支護方式和結構特點不同，可分為支撐式、掩護式、支撐掩護式三種基本型式。支撐式支架頂梁長，立柱多，且垂直支撐，工作阻力大，切頂能力強，通風斷面大，后部有簡單的擋矸裝置，架間不撐緊，對頂板不密封，它適應于穩定或堅硬以上直接頂和周期來壓明顯和強烈的老頂條件。掩護式支架有寬大的掩護梁可擋住采空區冒落的矸石，它的頂梁較短，支柱少且傾斜支撐，架間密封，支架工作阻力較小，切頂能力差，但由于頂梁較短，控頂面積小，支護強度不一定小，它使用于不穩定和中等穩定直接頂條件。支撐掩護式支架兼有上述兩種支架的結構特點，頂梁較長，立柱較多，呈垂直或傾角較小傾斜支撐，故工作阻力大，切頂能力強，具有掩護梁架間密封，擋矸掩護性能好，它使用于穩定以下各類頂板，有取代支撐式支架的趨勢，但結構復雜，重量較大，價錢相對較高。由于本工作面的直接頂類別及老頂級別均以確定，所以可直接根據“適應不同類級頂板的架型及支護強度表”直接選擇。根據表中給定的架型選擇標準，確定本工作面的支架類型為支撐掩護式。雖然該支架結構復雜，成本較高，但該類型支架技術成熟，安全性高，工作性能穩定，對不同地質條件的煤層適應性強，應用廣泛。Hmax＝hmax＋aHmin＝hmin－S2－b－C式中：Hmax——支架最大支護高度，m， Hmin——支架最小支護高度，m， hmax——煤層最大厚度， hmin——煤層最小厚度， a——考慮偽頂，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撐力所需要的支 撐高度的補償量；中厚煤層取200mm， S2——頂板最大下沉量，取160mm， b——支架卸載前移時，立柱伸縮余量， 80～100mm，本次設計取100mm， c——支架頂梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，取100mm。則：Hmax＝＋＝ Hmin＝－=根據經驗公式估算：q＝KHR式中：q——支架支護強度，t/m2, K——作用于支架上的頂板巖石厚度系數，我國取6～8，設計取 8， H——最大采高， R——巖石容重。則： q＝8=50 t/m2直接查表選取根據頂板條件及煤層厚度，查表可知支架支護強度為：72 t/m2據以上計算及查表選取，確定支架支護強度為72t/m2。根據支架結構參數及支護強度，設計選取支架型號為ZZ4000型。該支架技術參數如下：支架初撐力：1884kN，支架工作阻力：4000kN，底板比壓： ，泵站工作壓力：20 MPa，支護強度： MPa。，支護強度及型式的選擇Hmax＝hmax－cHmin＝hmin－s－c－a式中: Hmax——支柱最大工作高度，m， Hmin——支柱最小工作高度，m， hmax，hmin——煤層最大最小采高，， c——頂梁高度，100mm， s——最大控頂距處頂板頂板下沉量，160mm， a——支柱卸載高度，80mm。則：Hmax＝－=（m） Hmin＝－－－=（m）單體液壓支柱的工作阻力選取DZ25型時，其工作阻力為25kN。單體液壓支柱的支護密度確定如下：，選型時按照3m采高進行選取支護強度為：35=56(噸/米2)。支護密度：56247。25=（根/m2）單體液壓支柱的型式分為內注式及外注式。根據內注式和外注式的使用條件，本設計選用外注式單體液壓支柱。外注式單體液壓支柱重量相對較小，制造成本低，伸縮比大，適用于中厚煤層之中。鉸接頂梁的選擇：根據采煤機截深，鉸接頂梁的長度取截深的整數倍。根據目前我國采煤機生產現狀及使用情況，設計選用雙滾筒采煤機。雙滾筒采煤機滾筒直徑應大于最大采高hmax的一半，一般可按D=（～）hmax選取，采高大時取小值，采高小時取大值。目前雙滾筒采煤機的滾筒直徑也已經系列化，所以滾筒直徑的選取選取和標準直徑相近的數值。D==(m)根據計算。截深的選擇，受煤層厚度、傾角、頂板穩定性、截割阻抗、及液壓支架的推移步距影響。～。滾筒轉速的選擇，直接影響截煤比能耗、裝載效果、粉塵大小等。轉速過高，不僅煤塵產生量大，且循環煤增多，轉載效率降低，截煤比能耗降低。根據實踐經驗，一般認為采煤機滾筒的轉速應控制在30～50轉/分較為適宜。設計取45轉/分。，轉速為45轉/分。采煤機最小設計生產率與采煤機有效開動率有關。雖然綜合機械化開采在我國中厚煤層一次采全高工作面的應用已經成熟，機械設備的生產加工技術也比較完善，設備可靠性也大大提高，但采煤工作面煤層潛在的變數及機械設備的檢修等的各種因素均影響采煤機有效開動率，我國平均水平在40％左右。設計取正常開動率為40％。采煤機最小設計生產率由下式計算：式中： Qmin——采煤機最小設計生產率，t/h， W——采煤工作面的日平均產量，750000247。300=2500（t） ——采煤機有效開動率。則：采煤機截割時牽引速度的高低，直接決定采煤機的生產效率及所需電機功率，由于滾筒裝煤能力，運輸機生產效率，支護設備推移速度等因素的影響，采煤機在截割時的牽引速度比空調時低得多，采煤機牽引速度在零到某個值范圍內變化，選擇截煤機時的牽引速度，要根據下述幾個方面因素，綜合考慮。根據采煤機最小設計生產率Qmin決定的牽引速度V1, m/min式中：Qmin——采煤機最小設計生產率， H——采煤機平均采高， B——采煤機截深， γ——煤的容重，根據截齒最大切削厚度決定的牽引速度V2，采煤機在工作過程中滾筒及按一定的轉速n運動，由按一定的牽引速度V2運動，滾筒的切削厚度按照月牙規律變化，如果滾筒的截齒數為m，則截齒的最大切削厚度hmax用公式表示如下：mm當m、n一定， hmax與V2成正比關系，當hmax大于齒坐上截齒伸出長度，使齒座及螺旋葉片也參與截割，則截割阻力及功率劇增，使齒座受到磨損，造成截齒不能正常工作。為了避免上述情況的發生，一般截齒的最大切削厚度應小于截齒伸出齒座長度的70%，按照這一要求采煤機的牽引速度V2可用下式表示。則： m/min式中：—截齒在齒座上伸出長度的70%（毫米）國產徑向截齒大約為44~55毫米，切向截齒大約為41~52毫米，取45毫米。m—采煤機采煤機一條截線上安裝的的截齒數，取3個。n—采煤機滾筒的轉速，取45轉/分。則：按液壓支架的推移速度決定牽引速度V3一般講支架的推移速度應大于采煤機的牽引速度較好，這樣可保證采煤機安全生產。截割時牽引速度V應根據上述三方面情況綜合分析后確定，其最大值應等于或大于V1，但應小于V2，并與V3協調，使采煤機既能滿足工作面生產能力的要求，又可避免齒座或葉片參與截割，并能保證采煤機安全生產。綜上所述，采煤機的牽引速度取V＝采煤機的牽引速度確定后，則采煤機的生產率Q為Q＝60HBVγ(t/h)將上述確定的直帶入公式求得采煤機的生產率為Q＝60＝（t/h）由于采煤機在截割和裝載過程中，受到很多因素的影響，所需電機功率大小，很難用理論方法精確計算，常采用類比法或比能耗法來估算。采用比能耗法估算電機功率，是根據采煤機生產率和比能耗（截割單位體積煤所消耗電功率）試驗資料來確定。如果比能耗確定適當，計算值就比較合理。 本設計煤層截割阻抗為AX＝330N/mm，根據下述公式可求得采煤機截割時的比能耗HωX式中：HωX——煤層截割比能耗，kWh/t， AX——煤層截割阻抗，330 N/mm， A——基準煤截割阻抗，取190 N/mm， HωB——基準煤比能耗，通過插入法計算知， kWh/t。則：由于本設計采煤機為雙滾筒采煤機，所以后滾筒的截割比能耗可由下式求得。式中：K3——后滾筒工作條件系數，根據采煤機割煤方式。則：采煤機所需電機功率為：式中：K1——功率利用系數，采煤機用一臺電機驅動，取1， K2——功率水平系數，(牽引速度調節方式為自動調節，～)則：由于國內采煤機的功率均以系列化，根據計算數值就近選取，設計選采煤機的功率為150kW。根據采煤機電動機的功率，可直接查表求得采煤機的牽引力。查表：采煤機牽引力200kN。根據采高，滾筒直徑，截深，生產率，電機功率，牽引力及牽引速度，初步選擇采煤機型號為MG200，但其刮板機的運輸能力偏小，設計選取電機功率為320kW。且其機電設備選型大部分為國家淘汰產品，本次設計根據實際進行了適當調整。設備選型配套情況見下表1－4－1：表1－4－1 成套設備表 型號規格單位數 量工作面液壓支架ZZ4000架100采煤機MG200臺1刮板輸送機SGZ764/320臺1單體液壓支柱DZ25根20順槽轉載機SZB730/110臺1帶式輸送機DSP－1080/1000臺1破碎機PCM－110臺1乳化液泵XRB2B－80/200臺2乳化液泵箱XRXTA臺1噴霧泵站XPB－250/55臺2液壓安全絞車YAJ－13臺1端頭端頭液壓支架D1ZY－35組2單體液壓支柱DZ25根40金屬鉸接頂梁HDJA根50電器設備移動變電站KSGZY－630/臺2KSGZY－315/臺1臺1高壓電纜連接器AGKB30－200/6000個8饋電開關BKD9400/1140F臺2BKD9200/690F臺2磁力啟動器QJZ2120/1140型臺1BQD10－80ZD／1140型臺1BQD10－200ZND／1140型臺1BQD10－200ZND／1140型臺1QJZ2200/1140型臺1QJZ2200/1140型臺1BQD10－120ZD／1140型臺1BQD10－120ZD／1140型臺1BQD10－80ZND／660型臺1BQD10－80ZND／660型臺1BQD10－80ZND／660型臺1BQD10－80ZD／660型臺1煤電鉆變壓器綜合裝置BZ80－臺1KSGZ－4/臺1礦用照明燈具KBY－62 26W套50KBY－15W個50電纜25+316m280035+110m15095+125m55025+110m30035+116m18070+116m42070+116+36m121YC－500/34＋14(mm2)m250YC－500/310＋16(mm2)m1000 采煤機主要技術參數見表142。表142 采煤機主要技術參數表型號高度（m）質量（kg）電機高度（m）減速箱高度（m）搖臂長度（m）擺角范圍（176。）MG20020000≤25176。，采煤機高度A及所需底托架高度B可由下式計算：A＝hmax＋B＝hmax－式中：A——采煤機高度，m hmax——工作面最大采高， H——采煤機截割部減速箱高度，一般等于電機高度， L——搖臂長度， αmax——搖臂向上擺動最大角度20176。， D——滾筒直徑， S——運輸機槽幫高度，則：A＝＋＝（m） B＝－采煤工作面最小采高hmin應大于采煤機高度A，支架頂梁高度h1，過機高度h2，（頂梁與采煤機機身上平面之間的距離）三項之和，即采煤機與支護設備應能通過煤層變薄帶，滾筒不割巖石。hmin＞A＋h1＋h2式中：h1——支架頂梁高度，h2——過機高度，～，則：hmin＞＋＋=，選型滿足最小采高的要求。最大臥底量Kmax按下式計算：Kmax＝A－式中，βmax——搖臂向下擺動最大角度10176。Kmax＝－=（m）采煤機臥底量一般為90～300mm，滿足要求。運輸機、采煤機、液壓支架在結構性能之間