山東科技大學畢業設計古城煤礦機電設備選型設計(存儲版)

　　

【正文】 理位置及井田分布古城煤礦位于兗州市東郊曲阜市以西，分屬兗州、曲阜兩市管轄，地理坐標北緯 35176。本礦井含煤地層為太原組和山西組，含煤地層總厚 。未發現有夾石，直接頂板常為厚3～5m 的泥巖或砂質泥巖，老頂為灰白色中粒砂巖，底板多為厚4～6m 的砂質泥巖，有時相變為粘土巖和細砂巖，下距 3 煤 。3) 6 煤：位于太原組上部，厚 0～，平均 ，屬薄煤層，上距 3 煤 40m 左右，下距三灰 12m 左右。礦井內穿過層位點 63 個，其中可采點 27 個，不可采點 23 個，斷缺點 13 個，其可采性指數為 ，煤厚變異系數為 57%。全區 9 個鉆孔發現含有泥巖或砂質泥巖夾矸 1 層，厚 ～。含夾石 1～2 層，厚 ～。含夾矸 1～2 層，厚 。2) 3 煤層老頂為中粒砂巖，有時相變為粉砂巖與中－細紗巖互層，厚度 4米左右。17 煤層底板一般為泥巖，厚 3m 左右，其抗壓強度為～，根據鄰近生產礦井資料，底板泥巖易吸水膨脹，造成底鼓而影響開采和運輸。1) 邊界條件嶧山斷層：落差 2500m，東升西降，使區內奧灰與區外前震旦紀變質巖接觸，形成阻水邊界。三灰厚 5m 左右，單位涌水量最大 ，巖溶裂隙發育不均一，富水性弱～中等。5) 兗州煤田水文地質特征(1) 在礦井開采初期直接充水含水層是主要水害，表現為巷道突水頻繁，突水量和礦井涌水量大，但礦井達到設計產量后，礦井涌水量呈減少趨勢，各含水層水位呈下降趨勢，表明其補給來源不暢。2 礦井涌水規律、1) 礦井涌水量與巷道長度的關系 礦井建設初期，礦井水主要來自于巷道掘進，掘進長度與礦井涌水量情況見表 ，從表中可以看出，掘進長度與礦井涌水量并不完全呈正相關關系，這主要是由于揭露含水層的富水性不均一造成的。另外，從勘探階段化驗資料看出，下組煤瓦斯含量明顯高于上組煤，在將來開采時應予注意。 礦井開拓系統礦井采煤方法為傾斜長壁采煤法和走向長壁采煤法，礦井開拓方式為立井暗斜井多水平聯合開拓，礦井共分三個水平進行開拓，包括已經回采完畢的505m 水平，現正開采的水平 850m 水平，同時1000m 以深水平正在進行三維地震勘探，最終資料將在 2022 年 4 月底提交，其開拓方案正在報主管部門審批。如果采用搬遷的方式解決壓煤問題，則搬遷費用大，且與地方關系協調難度大。正常生產時設兩個煤巷掘進頭（綜掘）。風量調節窗不得隨意調節，愛護上下兩巷密閉柵欄，并保持密閉前 5m 內衛生整潔無雜物。⑶井下風速嚴格按《煤礦安全規程》規定控制，井下煤倉都應保持一定的存煤，不得放空。 ⑶管好用好防滅火管理系統，并做好完整的檔案記錄。預計至1000m 水平地溫約為 23~34℃，平均 27℃左右。附：注水參數煤體注水采用深孔布置動壓注水。配備電機型號為 YBF4508P，銘牌參數為：功率 P：2280kW。北以 F14 斷層與 22 采區為界，南至井田邊界，淺部至850m 水平，深部到1000m 水平。放頂煤采用一刀一放,雙輪循環順序放煤工藝,放煤步距 ，初次放煤步距為 5m，距停采線10m 時停止放頂煤。其主要涉及的內容有：a 采煤機底托架與輸送機的匹配b 采煤機搖臂與輸送機頭尾和自開缺口的匹配。1）工作面設備應具有的生產能力 ybQfDTK??式中 Qb——設備應具有的最小生產能力，t/h； Qy——工作面年產量，t； D——年生產天數； f——能力富裕系數，取 ～； T——每日生產時數（三采一準 T=18h）； K——開機率。工作面移架速度：m/min ycVK??式中 Ky——不均衡系數，Ky=～；單位時間（每分鐘）的移架數目： N=Vy/J式中 N——單位時間移架數目，架/min； J——支架中心距，m；支架的移架速度主要取決于支架液壓系統的流量 QL，當所需要移架速度確定后，則支架供液系統應具有的流量為： ??1230yfLVKnsFnsFQJ??式中 Vy——移架速度，m/min； K1——考慮到漏油、竄液、調架同時用液的工況富裕系數； n1——推移千斤頂個數，m； s1——支架移動步距，m； F1——推移千斤頂拉架時活塞作用面積，m2； n2——立柱根數； s2——升降柱行程，m； F2——降柱時活塞作用面積，m2； F3——升柱時活塞作用面積，m2； 各設備的幾何關系及配套要求 組成綜合機械化采煤工作面的采煤機，輸送機和液壓支架有嚴格的配套要求，以實現高產高效。 采煤機選型計算 采煤機類型及適應性 采煤機是綜采工作面最主要的生產設備。爬地板采煤機 適用于各種薄和極薄煤層地質條件 按牽引控制方式 機械牽引采煤機 操作簡單，維護檢修方便，適應性強。按牽引機構設置方式 內牽引采煤機 結構緊湊，操作安全，自護力強。機電和人身安全保護完善機電保護應能防止機器過載、過溫，應能防爆，得液壓油和冷卻水能抗污染，有可靠有效地降塵機構，若工作面傾角較大時，應有防滑裝置。由以上公式和給定條件求得：Qt= t/h Q= t/h Qm=采煤機生產率符合要求。截割高度較小，供人行走困難，采煤機牽引速度受到限制，為保證適當的生產率，宜選用較大的截深。但加大截深必然造成工作面空間空頂距加大，因此必須提高移架速度和牽引速度，并做到及時保護。液壓牽引采煤機截割時的牽引速度一般可達到 5～6m/min。滾筒的端盤采用碟形結構，以減少滾筒割煤過程中端盤與煤壁的摩擦損耗，減小了采煤機前進過程中的牽引阻力 防倒、防滑裝置工作面屬緩傾斜工作面，平均傾角 176。直接頂的分類有：不穩定頂板，中等穩定頂板，穩定頂板，堅硬頂板。　　煤層厚度是液壓支架選型的一項重要指標。時，液壓支架應采取防倒、防滑措施。一般薄煤層支架的移架力為 100~150KN；中厚煤層支架為150~300KN；厚煤層支架為 300~400KN。在綜采工作面，選擇刮板輸送機時．應注意其與采煤機和液壓支架的配套要求。放煤采用“兩刀一放”,雙輪順序放煤,放煤步距 。 Am1=1466/10= t/h。0? 重端運行阻力Wzh=[(q0 ＋q )Lcos?(q0+q)Lsin?]g 則 Wzh1 =[(+)146176。鏈條型式為中雙鏈，液力耦合器形式為 500 型。工作面日產量：（“1”表示與前部輸送機相關的量， “2” 表示與后部輸送機相關的量）A=LHJρNC 式中 Q r－工作面日產量，t； L－工作面長度，146ｍ。煤的容重／ｍ ３ 。依據計算，工作面排頭支架選用 ZFG4800/20/30 型液壓支架，該支架工作阻力為 4800kN，中間支架選用 ZFS4600/型液壓支架，支架額定工作阻力為 4600kN，支架額定工作阻力均大于 ，滿足要求。2)初撐力煤層頂板為中等穩定～穩定頂板，所以初撐力不宜過大，一般不低于工作阻力的 60%。　　煤層傾角主要影響液壓支架的穩定性能。　　底板軟硬程度或強度大小，決定了底座結構形式和支承面積。一般情況下，根據直接頂的類別和基本頂級別選擇架型。 采煤機的型號、主要技術參數、總體尺寸；型號： MG150/375W最大計算生產能力： 800t/h采煤高度： ~臥底： 160~230mm 機面高度： 1100mm過煤高度： 380mm滾筒： 滾筒轉速： 46r/min、52r/min截深： 630mm額定牽引速度： 6m/min額定牽引力： 325KN裝機功率： 2*150+75KW 供電電壓： 660/1140V外形尺寸(長*寬*高)； 10206*1730*1100mm 截割部傳動系統各級傳動比表 傳動比序號 齒數比 輸出軸傳動比 輸出軸轉速Ⅰ 36/33 39Ⅱ 39/30 Ⅲ 41/28 調速方式 牽引電機調速裝置位于主機架中央，它可從采空側方便地推入和抽出，主要功能是完成采煤機的控制和監測；牽引電機調速裝置內設有監控裝置，變頻裝置及一些輔助設備，從高壓控制箱送來的 400V 電源(W6)，通過牽引電機調速裝置送給左、右變頻器，實現采煤機的牽引；從高壓控制箱送來的 220V 控制電源經自動開關(2QF)送給直流電源裝置和本安電源裝置，產生 24V 開關電源和 5V 裝置，實現整機控制和監測。5）截割速度 ,提高塊煤率, ～，少數機型只有 。近年來大功率電牽引采煤機向大截深方向發展，截深為 左右的已相當多，部分截深已達到 。截深決定著工作面每次推進的步距，是決定采煤機裝機功率和生產率的主要因素，也是支護設備配套的一個重要的參數。 考慮到采煤機進行必要的輔助工作，如調動機器 、更換截齒、開切口、檢查機器和排放故障等所占用時間后的生產率稱為技術生產率Ｑ，可由式（）求得 tQk1? t/h 式中 K1－采煤機在實際工作中的連續工作系數，取～。所選的采煤機參數（如生產率、牽引速度、裝機功率等）應滿足工作面高產高效的要求。一下的工作面傾斜煤層采煤機 牽引力較大，有特殊的工作機構與牽引向導裝置，與無鏈牽引機構相配，適用于傾斜煤層工作面。機身搖臂調高式采煤機 機身短窄，穩定性好，但自開切口能力差，臥底量較小，適應煤層起伏變化小，頂板條件差等特殊條件。 配套要求：工作面輸送機的生產能力必須略大于采煤機的理論生產率，順槽轉載機和膠帶輸送機的生產率又應大于工作面輸送機的生產率。4）液壓支架應達到的移架速度和液壓系統流量為了保證高產高效工作面采煤機連續割煤，整個工作面移架速度應不小于采煤機連續割煤的平均割煤牽引速度。就“三機”而言，生產能力配套的原則是：工作面輸送機的生產能力必須略大于采煤機的理論生產能力，順槽轉載機和膠帶輸送機的生產率有應大于工作面輸送機的生產率。詳見附圖圖 2. 1 工作面采煤機進刀方式 采煤設備配套要求 采煤工作面正規循環生產能力 ①綜采工作面“三機”橫斷面配套尺寸關系 從頂板管理角度出發，支架前柱到煤壁的無立柱空間寬度越小越好。施工工藝為雙滾筒采煤機割煤，液壓支架尾梁、插板伸縮、擺動放頂煤，采高 177。2 綜采工作面設備選型計算 采煤工作面設計 工作面概況 綜采工作面長度 85m，走向長度平均 1121m。轉速 n： 740r/min。爭取掌握適時資料，摸清規律，及時調整支護參數以降低地壓對生產的影響。4）其它預防措施（1）地溫本采區主要回采760～850m 塊段 3 煤，根據地質報告來看，煤層底板等高線和地溫等值線近似平行趨勢。3）自然發火預防措施⑴浮煤清掃工作必須徹底，工作面不得隨意留頂底煤。⑴各采區煤倉及煤轉載點均設有噴霧灑水系統，并指定專人管理和維修，防止煤塵飛揚。⑵加強工作面通風管理，工作面安全出口及進風巷及時維護，保證有足夠的通風斷面，確保工作面風量充足。根據采區生產條件采煤工藝和運輸條件，確定采用三班生產，日進多循環做業方式（附循環圖表） 表 勞動組織表，工種 班次 早班 中班 夜班 合計正副班長 2 2 2 6機組司機 2 2 2 6安全網員 1 1 1 3放煤工 2 2 2 6打眼工 4 4 4 12移架工 4 4 4 12送飯工 1 1 1 3泵站司機(兼電工) 1 1 1 3維修工 1 1 1 3溜子司機 3 3 3 9絞車司機 1 1 1 3合計 22 22 22 66 掘進方式根據采區實際情況采區開拓時設掘進頭 4 個。 煤層開采方式古城煤礦目前開采的煤層為 3 煤層，煤層厚度穩定，結構簡單，煤層中硬，可放性中等，適合機械化分層或放頂煤開采，“古城礦井初步設計”推薦采用網下放頂煤開采。根據上述資料，3 煤層現開采水平應屬于自燃煤層，礦井生產中 3 煤層實際自燃發火期為 3～6 個月。但隨礦井不斷延伸及產量的增加，礦井瓦斯含量可能略有增高。 1999 年開始試生產至今，礦井水主要來自工作面、頂板砂巖水、三灰水、礦井防塵用水。地下水的逕流方向基本與地表水逕流方向一致，由東北向西南，南部鳧山的寒武系灰巖、奧灰裸露區接受的補給水，順巖層的傾斜方向向北運動，與向南運動的水在露頭附近匯合，形成強逕流帶而入湖區。當煤層距侏羅系底界間距大時，在斷層的影響下，其中的孔隙、裂隙水會通過斷層垂向或側向補給煤系地層。區內地勢平坦，地表水系發育，主要有泗河、京杭運河、白馬河等，自北向南流入南陽湖。16 上 煤層底板為泥巖，厚 2m 左右，其抗壓強度為 ～ MPa，根據