矿山机械课程设计.doc

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矿山机械课程设计
河南理工大学采矿工程10级2班 周玉 制作

综合机械化采煤工作面

机械选型设计

（2011-2012学年第一学期）

2011年12月24日

矿山机械课
程设
计索引

第一篇 绪论……………………………………………………（2）

第二篇 综采工作面机械选型…………………………………（3）

第一章 滚筒采煤机的型…………………………………（3）

第二章 支护设备的选型…………………………………（6）

第三章 刮板输送机的选型………………………………（8）

第四章 转载机的选型……………………………………（9）

第五章 带式输送机的选型………………………………（11）

第六章 采煤设备的配套性能……………………………（12）

第三篇 课程设计心得………………………………………（13）

第一篇 绪论

综采工作面的机械设备选型，是采矿工程专业的学生必须掌握的知识及能力。具体条件及要求是：在给定的采面地质条件的基础上，根据相关的设计规范、法规，对该工作面采用综合机械化采煤方法所用的机械设备进行合理、科学的计算选型。撰写选型设计说明书。
采煤工作面中，采煤机、刮板运输机和支护设备（液压支架或单体支柱与顶梁）等组成一个称为采煤机的有机整体来实现采煤工艺的各个工序，它们在工作能力和结构尺寸的配套关系，直接影响到采煤工艺的顺利实施和设备能力的充分发挥。因此，为了正确地选择采煤机组各种设备的形式，不仅要看它们能否满足采煤工艺的要求，同时要注意它们之间的配套性能。
本次设计选取的原始参数为：
工作面长度：150米；煤层倾角：30°；煤层平均厚度：3.5米；
顶板条件：中等稳定；A=230N/mm；f=3.5 。
本次设计包括以下几部分：采煤机、工作面刮板输送机、自移动式液压支架、桥式转载机和可伸缩交代运输机。

第二篇 综采工作面机械选型设计
第一章 滚筒采煤机的选用
机械化采煤工作面的生产能力主要取决于采煤机的落煤、装煤能力；而落煤、装煤能力又与煤层的地质条件和机器自身的性能、参数、整体结构有关。因此，根据地质条件正确选择采煤机械，对于充分发挥机器能力、提高工作面产量、降低能耗、安全生产有着十分主要的意义。
一、采煤机的选型
通常是要符合煤层赋存条件，满足对生产能力的要求，以及与刮板输送机和液压支架的匹配要求。需根据以下几方面确定采煤机的型号：
1. 根据煤层坚硬度选型
本次设计煤层坚硬度系数f=4,A=230N/mm，属坚硬煤层；倾角30°属倾斜煤层，须选用大功率滚筒式采煤机。
2. 根据煤层厚度选型
煤层厚度为3米，属中厚煤层，可选用的采煤机型号有MG340、
MXA—300/3.5、MG300—W（2x300）、MG—200（2 x200）等。
3. 根据煤层倾角选型
煤层倾角大于10°，须增设防滑装置。
二、生产率计算
1.理论生产率 Qt =60HBvqρ=60 x3.5 x0.63 x5.98 x1.3=1028.5 t/h
H是工作面平均采高m；B为滚筒有效截深，m；vq 为在所给工作面条件下可能的最大工作牵引速，m/min；ρ为煤的实体 密度，取1.3~1.4t/m3 。
2.技术生产率 Q= Qt K1 =0.7 x1028.5=920t/h；
3.实际生产率 Qm =Q K2 =920 x0.65=598t/h。
三.滚筒直径与截深
中厚煤层综采工作面采用双滚筒采煤机，一次采全高，即上行或下行各进行一刀，各完成一个循环，故滚筒直径稍大于最大采高一半：
D≥H·1/2=1.75m
又由于滚筒直径已经系列化，此处选用D=1.8m。
截深即滚筒宽度，是指滚筒外缘到端盘外侧截齿齿尖的距离，即一次截割的深度。中厚和厚煤层采煤机常用0.6（或0.63）m。
此外，采煤机的截深应应当与液压支架的退役步据相同，与金属铰接顶梁长度成整倍数。
四.牵引速度
一般采煤机牵引速度在10m/min一下。
五．综上，拟采用MG300/730---WD型采煤机。MG300/730---WD型采煤机是我国自行研制的大功率采煤机，以下为鸡西煤矿机械有限公司设产的该型号采煤机。如图：表1—1，

MG300/730-WD系列采煤机--技术参数
表1--1 
主机技术参数及配套设备:
采高（m）：
2.1～3.8
2.1～4.1
截深（m）：
0.63;0.8
适应倾角：
液压牵引≤40°　　　电牵引≤15°（35°）
滚筒直径（m）：
1.6;1.8;2.0
滚筒转数（r/min）：
42;40;35;29
摇臂长度（mm）：
2160
摇臂摆动中心距（mm）：
6220
牵引力（KN）：
550;450
牵引速度（m/min）：
液压牵引　　　0～5.4;　0～6.6
电牵引　　　0～7.1;　0～8.7
牵引型式：
电液互换　无链　销轨
机面高度（mm）：
1460
卧底量（mm）：
264;364;464
灭尘方试：
内外喷雾
装机功率（KW）：
2×300+2×45+20
电压（V）：
1140
机重（T）：
45
输送机：
SGZ730/320　SGZ764/400　SGZ830/630
支架：
ZY35等

第二章 支护设备的选型

正确选择支架的架型，对于提高综采工作面的产量和效率，充分发挥综采设计的效能，实现高产高效，是一个很重要的因素。
一、选型原则：
支架选型应使支护强度与采面矿压相适应,支架结构与煤层赋存条件相适应,支护断面与通风要求相适应,液压支架与采煤机、输送机等设备相匹配。
二、选型依据：
1.依据煤层厚度
煤层厚度直接影响到支架的高度和工作阻力以及稳定性。设计煤层厚度为3.5米，应选用选用抗水平推力强且带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。
2.依据煤层倾角
煤层倾角主要影响支架的稳定行，倾角30°，支架易发生倾倒、下滑，故应采用同时具有防滑、防倒功能的支架。
3.地板条件
4.瓦斯涌出量
对于瓦斯涌出量大的工作面，支架通风断面要满足通风要求，选型时进行验算。
5.地质构造
地质构造十分复杂，煤层厚度变化又较大，顶板允许暴露面积和时间分别在5~8m2和20min以下时，暂不宜采用液压支架。
6.考虑设备成本
三、液压支架或单体支柱参数的确定
1.支护强度和工作阻力
（1）支护强度 q=kHρg=8x3.5 x 2.5 x 103 x 10 x 10-6 =0.7Mpa
（2）工作阻力 Fz=qA
2.初撑力
初撑力大小对支架的支护性能和成本都有很大影响。较大的初撑力能使支架较快达到工作阻力，减慢顶板的早期下沉速度，增加顶板的稳定性，但对乳化液泵站和液压元件的耐压要求也将提高。
一般取初撑力为0.6～0.8倍的工作阻力。
F1=0.8x3880=3104KN。
3. 工作阻力
有效工作阻力与支架工作阻力的比值,称为支架的支撑效率η.;在考虑了支撑效率后,所需每架立柱的总工作阻力P应为:P=Q/η (MPa)
4. 移架力和推溜力
移架力与支架结构、质量、煤层厚度、顶板性质等有关。
根据以上选型原则及计算，拟选用ZY4800/26/50液压支架（河北邢台金牛矿业机械有限责任公司生产）：图2—1，

表2--1

第三章 刮板输送机的选型
一、刮板输送机与采煤机和液压支架的配套原则
1.结构形式必须与采煤机结构相配套；
2.输送能力不小于采煤机的理论生产率；
3.结构形式必须与采煤机结构相配套；
4.结构形式必须与液压支架架型相匹配；
5.溜槽长度要与液压支架的中心相匹配；
6.溜槽与支架推移千斤顶连接装置的间距和结构相匹配。
二、刮板运输机的选型
由以上原则，选用SGZ-830/630型刮板输送机。如图：图3—1，

表3—1 SGZ-830/630刮板输送机技术参数值
技术特征
数值
单位
输送量
1200
t/h
设计长度
200
m
装机功率
2×315
kw
刮板链速
1.31
m/s
刮板链
中双链，34×126 -C圆环链

中部槽
铸焊封底式

采煤机牵引方式
齿轮－－销轨式

紧链装置
闸盘紧链 伸缩机尾

注：由于煤层倾角较大，需装设防滑装置。

第四章 转载机的选型

由采煤机、液压支架、刮板输送机类型及其参数确定转载机型号。
SZZ 1000/160(200) SZZ1000/375型转载机主要结构特点：
(1)机头带有伸缩机构，通过两侧油缸适时紧链。
(2)破碎机出口至卸载端采用全封闭结构。
(3)中部槽为箱式整体组焊结构，采用高强度中板和封底板。
(4)采用短溜槽以调节水平弯曲度，采用铰接槽，以调整垂直高度。
(5)转载机头与皮带机尾整体联结，构成自移式马帝尔达推进系统。 
图4--1

SZZ 1000/160(200) SZZ1000/375型转载机主要技术参数:
表4--1

转载机
SZZ1000/160(200)
SZZ1000/375
输送能力
2200 t/h
3000 t/h
设计长度
28 m
70 m
装机功率
160(200) KW
单速电机
375KW
双速电机
额定电压
1140 v
3300 v(1140)
链速
1.83 m/s
1.8 m/s
刮板链型式
中双链                 链距            200 mm
链条规格
36 * 126 mm        加强链
链条破断负荷
1850 KN
中部槽规格
3000(1500) * 1000 * 750 mm
考虑经济成本，选用SZZ 1000/160(200)型转载机。足以满足要求。
第五章 胶带输送机选型
以下为DSJ系列输送机：图5--1

表5--1

根据采煤机实际生产率598t，工作面长度150米，可知DSJ100/63/2x75型可满足要求。

综上所述，本综采工作面配套机械为：MG300/730---WD型采煤机，ZY4800/26/50液压支架，SGZ-830/630型刮板输送机，SZZ1000/375型转载机，DSJ100/63/2x75型可伸缩胶带输送机。

第六章 采煤设备的配套性能

一、设备主要空间尺寸的配套关系
如图6—1所示，为综采工作面采煤机组的配套尺寸关系

图6--1
二、设备主要参数的匹配
综采机组主要参数的匹配应满足两方面的要求：一是生产率相适应；二是移架速度适应采煤机的牵引速度。
1、生产率相适应
要求采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机和伸缩胶带输送机组成的生产系统中，每一后者的生产率要大于前者。
2、移架速度与采煤机的牵引速度适应

第三篇 设计心得
经过本次设计，我获益颇多。
首先，使我对于本学期所学的知识有了一个整体的把握，将分散的知识点窜成了一个有机的整体，也使我对于煤矿设计生产由可一个更加明确的认识。设计过程中，我咨询了老师，仔细翻阅查找了图书资料，充分利用了身边的所有可利用的资源，一点一点的认真完成了此次课设。
其次，使我对于综采工作面矿山机械的流程、选型原则及要点，这对于我们以后去矿山企业工作绝对是一个很好的热身。虽然此次设计比实际情况还是由很大的差距，比实际情况“简化”了很多，但是足以让我们“领略”设计的要点。
最后，也是我感触最深的一点，我们自己动手搜集资料，自己分析数据、下结论，先不说得出的结果是否精确或符合要求，但我的确感受到了“自主学习”的氛围。老实说，这个过程要比完成几次作业、听几堂课要费力的多，但我并不感觉乏味，甚至由种动力;当最后看着自己的“成果”时，心中有种由衷的成就感。
感谢老师对此次课程设计提供的指导援助。

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