山東科技大學畢業設計古城煤礦機電設備選型設計(留存版)

　　

【正文】 截深，取滾筒寬度 ； Vq－采煤機截割時的最大牽引速度，取 3m/min；－煤的實體密度，取 。為了充分利用煤的壓張效應，中厚煤層截深一般取 左右。P==P= KW375 KW=P0綜合以上各項選型原則,選用 MG150/375 液壓牽引采煤機。在頂板類、級大致估定的條件下，宜側重于選用防護性能較好的液壓支架，如掩護式支架或帶有護幫裝置的液壓支架。 支護設備的確定1)經驗故算法計算支架工作阻力：P=NHFr式中 P—支架所需工作阻力(kN)； N—支架荷載相當采高巖重的倍數，一般為 6～8，取N=8； H—采煤高度()； F—支護面積(取 )； r—頂板巖石容重(取 )；經計算得：P=，即工作面支架合理工作阻力應不小于 。 工作面刮板輸送機的參數確定 2101 綜放工作面采用偽傾斜長壁后退式綜采放頂煤采煤法，走向長度 304m，工作面長 146ｍ，煤層傾角 176。 SGZ630/264 型刮板輸送機的有關技術特征：出廠長度L=180m,q0=,m=450t/h,sp=610KN,v=,N=2132 KW。 A1= Am1/()=387t/h。工作面刮板輸送機和采煤機的配套要求是：(1)刮板輸送機的運輸能力必須與采煤機的運輸能力相匹配，即應使刮板輸送機的運輸能力大于或等于采煤機的生產能力；(2)刮板輸送機的結構型式及附件必須能密切與采煤機結構相配套。瓦斯涌出量大的煤層，應考慮通風要求，優先選用通風面積大的掩護式或支撐掩護式液壓支架。基本頂級別：I 級頂板(周期來壓不明顯)、Ⅱ級頂板(周期來壓明顯)、Ⅲ級頂板(周期來壓強烈)、1V 級頂板(周期來壓極其強烈)。7）牽引力 電牽引采煤機的牽引力（KN）為裝機功率（KW）的 倍左右，個別可以增加到一倍左右。反之截割高度很大時煤層很容易片幫，頂板施加給支護設備的載荷也大，此時限制生產率的主要因素是運輸能力。工作可靠性高采煤機要達到高產高效，因此必須以高產量、高效益來獲取好的經濟效益。液壓牽引采煤機 控制、操作簡單，功能齊全，適用范圍廣。采煤工作面“三機”配套尺寸，對采煤機結構影響較大。如大采高成套設備中，由于 SGZC703/320 型工作面刮板輸送機機尾長度大于 MXA300/415 型采煤機搖臂長度，因而對該輸送機進行了偏轉改型設計，使采煤機割煤能達到輸送機尾底座端部，滿足了兩設備的匹配要求。采區地表平坦，泗河在采區淺部流過。鉆孔長度為 1/2~2/3 工作面長，鉆孔直徑 50mm，孔距 50m，交錯布置。 ⑷工作面上下兩巷凡發生冒頂高度超過 2m 或空洞體積達到 6m3 應及時充填或設導風板，采取處理措施，記入專用記錄本中。⑷工作面上、下兩頭必須按規定設隔爆水袋。根據“古城礦井初步設計”及“首采區建筑物下采煤方法及巷道布置方案” ，確定采用條帶開采，隨著煤炭資源的日趨緊張，礦井下一步將采用條帶與全采想結合的采煤方法開采，現礦井全部采用綜采放頂煤工藝開采礦井現裝備三個回采工作面進行回采，其中兩個回采面為輕型支架放頂煤回采工作面采用 ZF2400/16/24BH 型輕放支架，3MG200W2 型采煤機，SGD630/110N 型可彎刮板輸送機。、煤塵1) 本礦煤種屬氣煤，揮發份較高，勘探階段測試結果見表，有爆炸危險性。(2) 第四系下組水和侏羅系砂礫巖水是開采 3 煤層時礦井充水的補給來源，經礦井排水后，水位均明顯下降。嘉祥斷層：落差 400～200m，西升東降，區內奧灰與區外寒武系和前震旦紀變質巖在深部接觸，大部地段為阻水邊界，但在北部地段為透水邊界。直接頂主要由粉砂巖、泥巖構成，厚度 2～6 米，但巖性變化較大，上部常出現細砂巖或粉砂巖互層，下部漸變為細粉砂巖，局部存在偽頂，以砂質泥巖和炭質泥巖為主。直接頂板為十 下 灰巖，底板多為厚 2m 左右的灰黑色含鋁土質的泥巖，局部變成深灰色的砂質泥巖。全區僅有 5 個孔發現夾矸，夾矸層厚度在 ～ 之間，頂板多為深灰色的細砂巖或中砂巖，有時遞變成砂質泥巖，厚度約為 。屬結構簡單，大部可采的較穩定煤層。33′～35176。 selection。1) 2 上 煤：位于山西組中上部，距山西組頂界 15～39m ，平均25m，煤厚 0～，平均 ，厚度變化較大。可采塊段賦存深度為200～1210m 。圖 15 上煤層可采范圍分布圖6) 16 上 煤：位于太原組下部，煤厚 ～，平均 ，屬薄煤層，厚度變化較大。圖 16 上 煤層可采范圍分布圖頂底板條件1) 2 上 煤層直接頂板為泥巖、砂質泥巖、粉砂巖，厚 3～5m，根據星村煤礦資料，其抗壓強度為 ～,屬穩定頂板。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。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。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。 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。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。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。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。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。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。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。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。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。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。5）截割速度 ,提高塊煤率, ～，少數機型只有 。一般情況下，根據直接頂的類別和基本頂級別選擇架型。　　煤層傾角主要影響液壓支架的穩定性能。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。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。0? 重端運行阻力Wzh=[(q0 ＋q )Lcos?(q0+q)Lsin?]g 則 Wzh1 =[(+)146176。放煤采用“兩刀一放”,雙輪順序放煤,放煤步距 。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。　　煤層厚度是液壓支架選型的一項重要指標。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。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。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。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。 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。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。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。配備電機型號為 YBF4508P，銘牌參數為：功率 P：2280kW。預計至1000m 水平地溫約為 23~34℃，平均 27℃左右。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。正常生產時設兩個煤巷掘進頭（綜掘）。 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。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。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。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。含夾矸 1～2 層，厚 。全區 9 個鉆孔發現含有泥巖或砂質泥巖夾矸 1 層，厚 ～。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。本礦井含煤地層為太原組和山西組，含煤地層總厚 。 摘要針對如何提高礦井機械化水平這一亟待解決的問題，本課題著眼于礦井機電設備配套，旨在通過對礦山機電設備的合理選型和設計，使礦井生產系統實現安全、高產、高效的要求。其中含煤地層為二疊系下統山西組和太原組。3 煤屬于結構簡單，全區可采的穩定煤層。礦井內穿過層位點 58 個，其中可采點 15 個，不可采點 33 個，斷缺點 10 個，其可采性指數為，煤厚變異系數為 5%。礦井內穿過層位點 54 個，其中可采點 43 個，不可采點 7 個，斷缺點 4 個，其可采性指數為 ，煤厚變異系數為19%。4) 17 煤層頂板巖性不穩定，十一灰常和粉砂巖呈東西向條帶狀交替分布，有時相變成細砂巖、砂質巖和泥巖，灰巖的抗壓強度為 ～ MPa，空隙率 ～%，砂巖、砂質泥巖的抗壓強度 ～ MPa，屬較穩定—穩定頂板。開采 3 煤層的直接充水含水層有 3 煤層頂底板砂巖和三灰，3 煤層頂底板砂巖厚 40m 左右，單位涌水量最大 ,一般小于 L/，富水性較弱，對煤層開采威脅不大，但在局部地段靜儲量較豐富，對礦井生產有一定的影響。2022 年 2103 工作面沿空送巷對 2105 工作面的空區積水進行了排放水量達 13 萬立方米，對礦井的總排水量有一定的影響。另外，據鄰近生產礦井資料，太原組各煤層均有自燃發火傾向。其中850m 水平南北兩翼皮帶巷一個巖石掘進頭，850m 水平軌道巷一個煤巷掘進頭（炮掘），工作面兩順槽兩個煤巷掘進頭（綜掘）。⑵采區之間、工作面之間各進回風道均設有水幕進行降塵。850m 水平地溫一般為 21~℃平均約 25℃,地溫梯度為 ℃/100m。功率 P： 2280kW。割煤深度為 ，放煤高度為 ，采放比為 1:。否則，采煤機采出的煤可能運不出去。否則，采煤機割下的煤可能運不出去。急傾斜煤層采煤機 牽引力較大，有特殊的工作機構也牽引向導裝置，適用于急傾斜煤層工作面。 實際使用中，考慮到工作中發生的所有類型的停機時間， ，如處理輸送機和支架的故障、處理頂底板事故等，從而得到采煤機每小時的實際生產率 Qm 為Qkm2? t/h 式中 K2－與采煤機技術上的可靠性和完備性有關的系數，取～。加大截深的目的是為了提高生產率，減少液壓支架的移架次數。 采煤機的潤滑方式 采煤機的潤滑方式為飛濺式 滾筒結構 截割滾筒為螺旋焊接結構滾筒，為了適應高產高效工作面的需要，提高開機率充分發揮電牽引采煤機的效力，截割刀具采用截齒、齒套、齒座三件組合式鎬型刀具，增加了端盤、葉片和殼體的厚度以提高滾筒的強度，增加其可靠性。底座是液壓支架的主要承載部件，它將頂板壓力傳至底板。3）移架力和推溜力移架力與支架結構、質量、煤層厚度、頂板性質等有關。采用 MG150/375 型雙滾筒采煤機割煤，煤層平均厚 ，采高 ，割煤深度為 ，平均放煤高度 ,采放比為 1:。0Y?運行阻力、牽引力和功率計算q=A/[(v+vk/60)] 由已知可得,q1 =387/[（+）]=q2 =