矿山机械专业课程设计.doc

河南理工大学
采矿工程10级2班 周玉 制作

矿
山
机
械
课
程
设
计

班 级：采矿1002班
学 号：
姓 名
日 期：

原始资料

已知：
年产量为：120万吨
矿井供电电压为:6KV
散煤容量:0.94t/m³
实体容量：1.6t/m³
安息角：30º
煤层倾角10º
煤层厚度：3m
工作面个数：1个
工作面长度：150m
年工作天数：300天
日工作小时16h
顶板较好，有夹石
f=2-4
试为该工作面选取采煤机，液压支架，刮板输送机等设备型号。
D≥1/2
≥1/2*H
=1/2*3
=1.5
其中：
H------最大高采
H------平均煤层厚度
3截深
国内当前采煤机截深均提统一采用0.63m截深。
4采高
在综采工作面中，中厚煤层普通规定一次采全高，故采高H为3m
5牵引速度
普通采煤机最大牵引速度应当在10m/min如下，依照采煤机生产能力计算公式：
Q=60HBVqρ
则：
Vq=Q/(60HBρ)
=641/(60*6*0.63*1.6)
=3.533m/min
采煤机选型
一采煤机是综采面最重要生产设备
选型时一方面考虑煤层赋存条件和对生产能力规定，以及液压支架和刮板输送机匹配规定。
1依照煤层坚硬度选型
有已知煤层硬度系数为f=2-4,且直接顶板完好，有夹石，故煤层与直接顶都属于中硬度煤层和岩层。因而应选取大功率采煤机。
2依照煤层厚度选型
因煤层平均厚度为三米，属于中厚煤层，又由于煤层属于中硬度煤层，故应选采高位1.3-3.5米之间大功率采煤机。
3依照煤层倾角选型
应煤层倾角为10度，故煤层属于缓倾斜煤层。
二采煤机基本参数
1采煤机生产率
1） 采煤机实际生产率
因该矿年产量为120万吨，且年工作天数为300天，日工作时间为16小时，由此可以计算采煤机实际功率为：
Qm=120＊10000／300＊16
=250t／h2)采煤机技术生产率
不考虑在生产过程中，依照循环图表而进行辅助工作且
第一页
进行更换截齿，开切口，检查机器和排除故障。
采煤机技术生产率为：
Qt=Qm/k1
其中：
k1---采煤机技术上也许达到持续工作系数
k1=0.5-0.7
则Qt=250/0.6
=416.7t/
3)采煤机最大生产率（生产能力）
不考虑工作中所有类型停机状况，即采煤机理论生产率为：
Q=Qt/k2
其中：
k2----采煤机在实际工作中持续工作系数
k2=0.6-0.65
Q=Qt/k2
=416.7/0.65
=614t/h
故应当选生产能力至少为641t/h采煤机
2滚筒直径
由于该矿工作面为综采工作面，故应采用双辊筒采煤机，一次采全高，且滚筒直径应不不大于最大采高一半。

进行更换截齿，开切口，检查机器和排除故障。
采煤机技术生产率为：
Qt=Qm/k1
其中：
k1---采煤机技术上也许达到持续工作系数
k1=0.5-0.7
则Qt=250/0.6
=416.7t/
3)采煤机最大生产率（生产能力）
不考虑工作中所有类型停机状况，即采煤机理论生产率为：
Q=Qt/k2
其中：
k2----采煤机在实际工作中持续工作系数
k2=0.6-0.65
Q=Qt/k2
=416.7/0.65
=614t/h
故应当选生产能力至少为641t/h采煤机
2滚筒直径
由于该矿工作面为综采工作面，故应采用双辊筒采煤机，一次采全高，且滚筒直径应不不大于最大采高一半。
Q－理论生产率
H－截深
ρ－实体煤层厚度
因此采煤机最大牵引速度至少需要达到3.533m/min
6,截深速度
截深速度选用，应当依照不同煤质时牵引速度选用，这里采煤机采用大滚筒，为减小截割速度，因此采用较低滚动速度。
7，装机功率
由于该煤层中矸石含量较少，采高不大，煤层中硬，故选用单电机。
三，采煤机型号
综上所述应当选取MLS3－170型双滚筒采煤机
该采煤机重要技术特性如下：
生产能力（t/h）： 670∽780
截深:(m) 0.63
采高(m)： 1.5∽3
+ 滚筒直径（mm）： 1350， 1600
滚筒速度（mm）： 50， 64.5，78
最大牵引力(KN)： 200
牵引速度(m/min)： 0∽9.3
电动机型号： DMB－170
转率（r/min）： 1760
电压（v） ： 1140
功率（kw）： 170
支护设备选取
一液压支架型号选取
1由采高选取
采高为3米，应选用带护帮装置支撑掩护式支架。
2由倾角选取
倾角为10º，不须采用防倒放滑设备，但须常备类似设备。
3瓦斯含量选取
瓦斯含量决定支架通风断面大小。
二液压支架和单体液压支柱参数拟定
1支护强度计算
q=KHρg
其中：
Q------支护强度km/m3
K-------顶板岩层厚度系数对于中厚煤层普通取6-8
H-----采高
ρ------顶板岩层密度
g------重力加速度
因此，可求出最大也许支护强度和最小支护强度
Qmin=K·H均·p·g
=6×3×2.3×9.8
=406KN/M2
Qmin= Kmax·H均·p·g
=8×3×2.3×9.8
=541KN/M2
既要支架支护范畴至少为406~541KN/M2液压支架。
2.初撑力
3.支架高度
支架高度由选用采高决定，为3M。
4.支架中心距与宽度
中心距与宽度与输送机关于。
5.顶梁长度
与构造形式，支护方式，输送机宽度，采煤机尺寸关于。
6.工作阻力
液压支架工作阻力计算公式为：
F2=qA
其中：
A--支架支护面积
7.支架高度拟定
（1）最小高度：
Hmin=Mmin-S-g-e
其中：
M--煤层最小开采厚度
S--液压支架后排立支柱处顶板下沉量
g--浮煤，浮矸厚度
e--移架时液压支架最小回缩量
（2）最大高度：
Hmax=Mmax+(200~300)
8.调高比
中厚煤层支架调高比普通为1.4~1.6
三 选取液压支架
选取ZZ4000/17/15型支撑掩护式液压支架。
其重要技术特性：
支架高度mm 1700~3500
工作阻力KN 3920
初撑力KN 1844
支护强度pa 730000
中心距mm 1500
推溜力KN 142.1
移架力KN 225.4
泵站工作压力（mpa） 14.7
支架质量（kg） 10500
刮板运送机选取
一 选取挂板运送机
1 计算运送生产率，即工作面出煤量
Q=250t/h
2 选取挂板运送机
依照运送生产率QS=250t/h，工作面长度L=150m
选用SGB-630/220行型挂板运送机。
其设计长度L=200m
输送能力Q=450t/h
链速v=1mQS/s
链力破断力FP=610KN
刮板每米质量q=31.57kg/m
电动机功率p=2.110ＫＷ
3　运营阻力
　　　牵引力及电动机功率计算
　　　输送机上每米货载量
　　　　　　　　q=QS/{3.6·(v ±vk/600)}
代入数据得；
　 Q=73.79 kg/m　
其中；
±-----采煤机与运送机方向相似是取“-”相反是取“+”
1）运营阻力
重段阻力
Wzh=g(qw+q1+w1)Lcosβ-g(q+q1)Lsinβ
=10(73.8·0.7+31.57·0.47)·150cos10°
-10(73.8+31.57)·150sin10°
=57693N
空短阻力
WK=gq1L(w1cosβ+sinβ
=10·31.57+150(0.4cos10°+sin10°)
=26877N
2)总牵引力
Wo=1.1Wf(W2h+Wk)
= 1.1·1.1(57693+26877)
=102330
3)电动机功率
最大轴功率
Pmax=wov/1000η
=102330·10/(1000·0.8)
=127.9KW
最小轴功率
1.1Wf2gqW1LVCOSβ
Pmin=--------------------
1000η

= 65.44KW
等效功率
PD=0.6P2max+Pmax+Pmin+P2min
= 98KW

考虑到要有20%备用功率，电动机设备功率为
P=1.2Pd
=1.2*98
= 117.6KW

SGB----630/220型刮板输送机功率2110KW足够用。
4刮板链接强度验算
1）由于 W0NB/N0-WK=10230/2-26877
=24388>0
因此F3=FMIN
2)各点张力计算
F3=Fmin=2*3000=6000N
F4=Fmin=F3+W2H=6000+57693=63693N
F1=F4-W0/2=12428N
最大张力点张力
F4=Fmax=63693N
3)刮板链接强度验算

K=nλFp/Fmax
=16.3>4.2
刮板链接强度足够
结论：

工作面选用SGB-630/220型刮板运送机，在铺设长度160m状况下，输送能力，电动机功率和刮板链接均满足规定。
采煤机设备配套性能
总裁机组涉及双辊筒采煤机，刮板运送机，液压支架，普通应满足如下规定：
一 设备间空间尺寸配套关系
1 为保证安全作业，无立柱空间宽度R应尽量小，普通为2m.。
即：
R=B+F+W+X+d/2
其中：
F－滚筒外侧与铲煤机间间距m
W－挂板运送机宽度m
d－支柱外径m
X－前排柱到电缆槽间距
2铲煤机与煤壁间距
F=1000mm－mm
以防采煤机位于输送机弯曲段时滚筒切割铲煤板
二 设备重要参数匹配
综采机组重要参数匹配应满足两方面规定：
1 生产率互相适应
2 移架速度适应采煤机牵引速度
从开始采煤到开始移架时间应满足
F0/BVq>t’>nl q
其中：
F0---- 顶板容许暴露面积
B-----采煤机截深
Vq---- 采煤机牵引速度
n----- 同步移架支架数
L----- 支架中心居
移动支架时间t应满足：

其中：
L----工作面长度
计算时某些数据未知，无法进行实际计算，故只列出计算公式。