某煤礦機(jī)電設(shè)備選型設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(已修改)

　

【正文】 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 共 98 頁第 84 頁 某煤礦機(jī)電設(shè)備選型設(shè)計(jì)畢業(yè)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(jí)，直接頂為1類，工作面設(shè)計(jì)長度為135m，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為75萬t/a。本礦煤層賦存條件較好，煤層為進(jìn)水平煤層，煤層厚度適中，井型為中型礦井，設(shè)計(jì)能力為75萬t/a，直接頂為1類中等穩(wěn)定頂板，老頂為Ⅲ類頂板，周期來壓強(qiáng)烈，要求工作面支護(hù)強(qiáng)度較大。根據(jù)本礦工作面條件及我國目前采煤方法的類型及設(shè)備配套情況，設(shè)計(jì)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?shù)装宸€(wěn)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(wěn)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(wěn)定頂板，強(qiáng)度較低，強(qiáng)度指數(shù)在≤30/cm2之間，發(fā)育大量節(jié)理裂隙，隨采隨落。本礦工作面老頂為Ⅲ級(jí)頂板，周期來壓強(qiáng)烈，對(duì)支架支護(hù)強(qiáng)度的要求較高。液壓支架根據(jù)對(duì)頂板的支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可分為支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)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(qiáng)，通風(fēng)斷面大，后部有簡單的擋矸裝置，架間不撐緊，對(duì)頂板不密封，它適應(yīng)于穩(wěn)定或堅(jiān)硬以上直接頂和周期來壓明顯和強(qiáng)烈的老頂條件。掩護(hù)式支架有寬大的掩護(hù)梁可擋住采空區(qū)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(hù)強(qiáng)度不一定小，它使用于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定直接頂條件。支撐掩護(hù)式支架兼有上述兩種支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(qiáng)，具有掩護(hù)梁架間密封，擋矸掩護(hù)性能好，它使用于穩(wěn)定以下各類頂板，有取代支撐式支架的趨勢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量較大，價(jià)錢相對(duì)較高。由于本工作面的直接頂類別及老頂級(jí)別均以確定，所以可直接根據(jù)“適應(yīng)不同類級(jí)頂板的架型及支護(hù)強(qiáng)度表”直接選擇。根據(jù)表中給定的架型選擇標(biāo)準(zhǔn)，確定本工作面的支架類型為支撐掩護(hù)式。雖然該支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但該類型支架技術(shù)成熟，安全性高，工作性能穩(wěn)定，對(duì)不同地質(zhì)條件的煤層適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用廣泛。Hmax＝hmax＋aHmin＝hmin－S2－b－C式中：Hmax——支架最大支護(hù)高度，m， Hmin——支架最小支護(hù)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(bǔ)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(shí)，立柱伸縮余量， 80～100mm，本次設(shè)計(jì)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(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算：q＝KHR式中：q——支架支護(hù)強(qiáng)度，t/m2, K——作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù)，我國取6～8，設(shè)計(jì)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(jù)頂板條件及煤層厚度，查表可知支架支護(hù)強(qiáng)度為：72 t/m2據(jù)以上計(jì)算及查表選取，確定支架支護(hù)強(qiáng)度為72t/m2。根據(jù)支架結(jié)構(gòu)參數(shù)及支護(hù)強(qiáng)度，設(shè)計(jì)選取支架型號(hào)為ZZ4000型。該支架技術(shù)參數(shù)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(hù)強(qiáng)度： MPa。，支護(hù)強(qiáng)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(shí)，其工作阻力為25kN。單體液壓支柱的支護(hù)密度確定如下：，選型時(shí)按照3m采高進(jìn)行選取支護(hù)強(qiáng)度為：35=56(噸/米2)。支護(hù)密度：56247。25=（根/m2）單體液壓支柱的型式分為內(nèi)注式及外注式。根據(jù)內(nèi)注式和外注式的使用條件，本設(shè)計(jì)選用外注式單體液壓支柱。外注式單體液壓支柱重量相對(duì)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(jù)采煤機(jī)截深，鉸接頂梁的長度取截深的整數(shù)倍。根據(jù)目前我國采煤機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀及使用情況，設(shè)計(jì)選用雙滾筒采煤機(jī)。雙滾筒采煤機(jī)滾筒直徑應(yīng)大于最大采高h(yuǎn)max的一半，一般可按D=（～）hmax選取，采高大時(shí)取小值，采高小時(shí)取大值。目前雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑也已經(jīng)系列化，所以滾筒直徑的選取選取和標(biāo)準(zhǔn)直徑相近的數(shù)值。D==(m)根據(jù)計(jì)算。截深的選擇，受煤層厚度、傾角、頂板穩(wěn)定性、截割阻抗、及液壓支架的推移步距影響?！?。滾筒轉(zhuǎn)速的選擇，直接影響截煤比能耗、裝載效果、粉塵大小等。轉(zhuǎn)速過高，不僅煤塵產(chǎn)生量大，且循環(huán)煤增多，轉(zhuǎn)載效率降低，截煤比能耗降低。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，一般認(rèn)為采煤機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在30～50轉(zhuǎn)/分較為適宜。設(shè)計(jì)取45轉(zhuǎn)/分。，轉(zhuǎn)速為45轉(zhuǎn)/分。采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率與采煤機(jī)有效開動(dòng)率有關(guān)。雖然綜合機(jī)械化開采在我國中厚煤層一次采全高工作面的應(yīng)用已經(jīng)成熟，機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)加工技術(shù)也比較完善，設(shè)備可靠性也大大提高，但采煤工作面煤層潛在的變數(shù)及機(jī)械設(shè)備的檢修等的各種因素均影響采煤機(jī)有效開動(dòng)率，我國平均水平在40％左右。設(shè)計(jì)取正常開動(dòng)率為40％。采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率由下式計(jì)算：式中： Qmin——采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率，t/h， W——采煤工作面的日平均產(chǎn)量，750000247。300=2500（t） ——采煤機(jī)有效開動(dòng)率。則：采煤機(jī)截割時(shí)牽引速度的高低，直接決定采煤機(jī)的生產(chǎn)效率及所需電機(jī)功率，由于滾筒裝煤能力，運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)效率，支護(hù)設(shè)備推移速度等因素的影響，采煤機(jī)在截割時(shí)的牽引速度比空調(diào)時(shí)低得多，采煤機(jī)牽引速度在零到某個(gè)值范圍內(nèi)變化，選擇截煤機(jī)時(shí)的牽引速度，要根據(jù)下述幾個(gè)方面因素，綜合考慮。根據(jù)采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率Qmin決定的牽引速度V1, m/min式中：Qmin——采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率， H——采煤機(jī)平均采高， B——采煤機(jī)截深， γ——煤的容重，根據(jù)截齒最大切削厚度決定的牽引速度V2，采煤機(jī)在工作過程中滾筒及按一定的轉(zhuǎn)速n運(yùn)動(dòng)，由按一定的牽引速度V2運(yùn)動(dòng)，滾筒的切削厚度按照月牙規(guī)律變化，如果滾筒的截齒數(shù)為m，則截齒的最大切削厚度hmax用公式表示如下：mm當(dāng)m、n一定， hmax與V2成正比關(guān)系，當(dāng)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(fā)生，一般截齒的最大切削厚度應(yīng)小于截齒伸出齒座長度的70%，按照這一要求采煤機(jī)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(chǎn)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(jī)采煤機(jī)一條截線上安裝的的截齒數(shù)，取3個(gè)。n—采煤機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速，取45轉(zhuǎn)/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(yīng)大于采煤機(jī)的牽引速度較好，這樣可保證采煤機(jī)安全生產(chǎn)。截割時(shí)牽引速度V應(yīng)根據(jù)上述三方面情況綜合分析后確定，其最大值應(yīng)等于或大于V1，但應(yīng)小于V2，并與V3協(xié)調(diào)，使采煤機(jī)既能滿足工作面生產(chǎn)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(jī)安全生產(chǎn)。綜上所述，采煤機(jī)的牽引速度取V＝采煤機(jī)的牽引速度確定后，則采煤機(jī)的生產(chǎn)率Q為Q＝60HBVγ(t/h)將上述確定的直帶入公式求得采煤機(jī)的生產(chǎn)率為Q＝60＝（t/h）由于采煤機(jī)在截割和裝載過程中，受到很多因素的影響，所需電機(jī)功率大小，很難用理論方法精確計(jì)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(jī)功率，是根據(jù)采煤機(jī)生產(chǎn)率和比能耗（截割單位體積煤所消耗電功率）試驗(yàn)資料來確定。如果比能耗確定適當(dāng)，計(jì)算值就比較合理。 本設(shè)計(jì)煤層截割阻抗為AX＝330N/mm，根據(jù)下述公式可求得采煤機(jī)截割時(shí)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(zhǔn)煤截割阻抗，取190 N/mm， HωB——基準(zhǔn)煤比能耗，通過插入法計(jì)算知， kWh/t。則：由于本設(shè)計(jì)采煤機(jī)為雙滾筒采煤機(jī)，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(shù)，根據(jù)采煤機(jī)割煤方式。則：采煤機(jī)所需電機(jī)功率為：式中：K1——功率利用系數(shù)，采煤機(jī)用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，取1， K2——功率水平系數(shù)，(牽引速度調(diào)節(jié)方式為自動(dòng)調(diào)節(jié)，～)則：由于國內(nèi)采煤機(jī)的功率均以系列化，根據(jù)計(jì)算數(shù)值就近選取，設(shè)計(jì)選采煤機(jī)的功率為150kW。根據(jù)采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率，可直接查表求得采煤機(jī)的牽引力。查表：采煤機(jī)牽引力200kN。根據(jù)采高，滾筒直徑，截深，生產(chǎn)率，電機(jī)功率，牽引力及牽引速度，初步選擇采煤機(jī)型號(hào)為MG200，但其刮板機(jī)的運(yùn)輸能力偏小，設(shè)計(jì)選取電機(jī)功率為320kW。且其機(jī)電設(shè)備選型大部分為國家淘汰產(chǎn)品，本次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。設(shè)備選型配套情況見下表1－4－1：表1－4－1 成套設(shè)備表 型號(hào)規(guī)格單位數(shù) 量工作面液壓支架ZZ4000架100采煤機(jī)MG200臺(tái)1刮板輸送機(jī)SGZ764/320臺(tái)1單體液壓支柱DZ25根20順槽轉(zhuǎn)載機(jī)SZB730/110臺(tái)1帶式輸送機(jī)DSP－1080/1000臺(tái)1破碎機(jī)PCM－110臺(tái)1乳化液泵XRB2B－80/200臺(tái)2乳化液泵箱XRXTA臺(tái)1噴霧泵站XPB－250/55臺(tái)2液壓安全絞車YAJ－13臺(tái)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(shè)備移動(dòng)變電站KSGZY－630/臺(tái)2KSGZY－315/臺(tái)1臺(tái)1高壓電纜連接器AGKB30－200/6000個(gè)8饋電開關(guān)BKD9400/1140F臺(tái)2BKD9200/690F臺(tái)2磁力啟動(dòng)器QJZ2120/1140型臺(tái)1BQD10－80ZD／1140型臺(tái)1BQD10－200ZND／1140型臺(tái)1BQD10－200ZND／1140型臺(tái)1QJZ2200/1140型臺(tái)1QJZ2200/1140型臺(tái)1BQD10－120ZD／1140型臺(tái)1BQD10－120ZD／1140型臺(tái)1BQD10－80ZND／660型臺(tái)1BQD10－80ZND／660型臺(tái)1BQD10－80ZND／660型臺(tái)1BQD10－80ZD／660型臺(tái)1煤電鉆變壓器綜合裝置BZ80－臺(tái)1KSGZ－4/臺(tái)1礦用照明燈具KBY－62 26W套50KBY－15W個(gè)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(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表142。表142 采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表型號(hào)高度（m）質(zhì)量（kg）電機(jī)高度（m）減速箱高度（m）搖臂長度（m）擺角范圍（176。）MG20020000≤25176。，采煤機(jī)高度A及所需底托架高度B可由下式計(jì)算：A＝hmax＋B＝hmax－式中：A——采煤機(jī)高度，m hmax——工作面最大采高， H——采煤機(jī)截割部減速箱高度，一般等于電機(jī)高度， L——搖臂長度， αmax——搖臂向上擺動(dòng)最大角度20176。， D——滾筒直徑， S——運(yùn)輸機(jī)槽幫高度，則：A＝＋＝（m） B＝－采煤工作面最小采高h(yuǎn)min應(yīng)大于采煤機(jī)高度A，支架頂梁高度h1，過機(jī)高度h2，（頂梁與采煤機(jī)機(jī)身上平面之間的距離）三項(xiàng)之和，即采煤機(jī)與支護(hù)設(shè)備應(yīng)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(jī)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(jì)算：Kmax＝A－式中，βmax——搖臂向下擺動(dòng)最大角度10176。Kmax＝－=（m）采煤機(jī)臥底量一般為90～300mm，滿足要求。運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)、液壓支架在結(jié)構(gòu)性能之間有