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一、确定架型·
二、主要参数计算和支架型号确定·
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三、支架布置台数·
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第四章刮板运输机选型·
15
一、运输能力·
二、电动机功率·
三、刮板链强度·
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四、确定刮板输送机型号·
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第五章转载机及胶带输送机的选型·
一、转载机选型·
二、胶带运输机选型·
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第六章配套验算·
19
一、生产能力配套·
二、设备的空间尺寸配套关系·
三、综采工作面布置图·
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第七章课程设计总结及感想·
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参考文献·
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第一章概述
一、设计题目、设计条件、任务和要求
1、设计题目及设计条件
（1）综采工作面配套机械选型
（2）设计条件：
工作面长度150米；
倾角15°
；
煤层平均厚度2.5米；
顶板中等稳定；
截割阻抗A=230N／mm；
煤层的普式系数f=4。
2、任务和要求
（1）确定采煤机、刮板运输机、液压支架的型号和参数的验算。
（2）各设备匹配尺寸和参数的验算，完成一张综采设备之间的配套尺寸关系平面布置图。
二、选型的基本原则
1、采煤机
（1）采煤机必须满足煤层开采厚度和煤的切割阻力的需要，要与煤层的倾角向适应。
（2）采煤机以最小的电耗获得最大的采煤速度即生产能力，以获得最大的块度。
（3）要考虑与支架和运输机配套，与支架移置速度和运输机运煤能力适应。
（4）具有内外喷污灭尘装置以及防滑装置。
（5）机身所占空间较小，对薄煤层开采尤为重要。
2、运输机
（1）要满足工作面长度和倾角对于运输机铺设长度和
稳定性的要求
（2）运输机必须与采煤机能力相适应，要保证采煤机效能的发挥。
（3）要与支架和采煤机配套
（4）能在正常状态下随采煤机之后适当弯曲，并配有清扫浮煤装置，并使移置液压支架和拖动电缆方便。
3、液压支架
（1）要顶的住，它的初撑力和工作阻力要适应直接顶和老顶岩层移动所产生的压力（包括二次来压），使控顶区的顶板下沉限制到最小程度。
（2）要移的走，它的结构形式和支护性能，要适应直接顶下部岩层冒落特点，尤其要注意顶板在暴露面尚未支护的情况下的破碎状态，要尽量保持该处顶板的稳定性。
支架底座要适应底板岩石抗压强度，以防底软而使支架陷入底板。
（3）要满足通风和行人的要求，以及要和运输机、采煤机配套。
第二章采煤机的选型
采煤机是综采工作面最主要的生产设备，应首先考虑煤层赋存条件和对生产能力的要求，以及与液压支架和刮板运输机的匹配要求。
一、初选采煤机
1、根据煤的坚硬度选型
滚筒式采煤机适于开采坚硬度系数f<
4的缓倾斜及急倾斜煤层，对f=1.8～2.5的中等硬度煤层，可采用中等功率的采煤机，对粘性煤以及f=2.5～4的中硬以上的煤层，应采用大功率采煤机。
2、根据煤层厚度选型
采煤机的最小采高最大采高和过煤采高等都取决于煤层的厚度。
煤层厚度可根据技术要求分为三类：
（1）薄煤层煤层厚度小于1.3米。
最小采高在0.65～0.8米时，只能采用爬底板式采煤机；
最小采高在0.70～0.90米时，可选用骑溜式采煤机。
（2）中厚煤层煤层厚度在1.3～3.5米。
根据煤的坚硬度等因素可选用中等功率的或大功率的采煤机。
（3）厚煤层煤层厚度在3.5米以上。
由于大采高液压支架及采煤、运输设备的出现，厚煤层大采高一次采全高综采工作面取得了较好的工作指标。
是英语大采高的采煤机应具有调斜功能，一适应大采高工作面地质及开采条件的变化以及俯采、仰采的技术，此外由于落煤块度较大，采煤机和运输机应有大块煤机械破碎装置，以保证采煤机和运输机的正常工作。
（4）根据煤层倾角选型
煤层倾角分为三类：
0°
～25°
为缓倾斜煤层，25°
～45°
为倾斜煤层，45°
以上为急倾斜煤层。
根据设计原始条件：
煤层厚2.5米，倾角为15°
，以及煤层坚硬度3.5，确定选用采煤机的机型为EDW-450-L型采煤机。
二、采煤机的基本参数
1、采煤机的生产率
（1）理论生产率在给定条件下，以最大参数连续运行时的生产率，理论生产率的计算公式为：
Qt=60HBvqρ
式中H－是工作面平均采高，m；
B－为滚筒有效截深，m；
vq－为给定条件下可能的最大工作牵引速，m/min；
ρ－为煤的实体密度，取1.3～1.4，t/m3。
则Qt=60HBvqρ=60×
2.5×
0.85×
5×
1.3=828.75t/h
（2）技术生产率考虑根据循环图表而进行的辅助工作，入更换截齿开切口检查机器和排除故障所花费的时间后的生产率。
计算公式如下：
Q=QtK1
式中Q–技术生产率，t／h;
K1－采煤机技术上可能达到的连续工作系数，一般K1=0.5～0.7.
则Q=828.75×
0.6=497.25t/h
（3）实际生产率在实际使用中，考虑了工作中发生的所有类型的停机情况，如处理输送机和支架故障、处理顶底板事故等。
Qm=QK2
式中Qm–实际生产率，t/h;
K2–采煤机在实际工作中的连续工作系数，一般K2=0.6～0.65.
则Qm=QK2=497.25×
0.65=323.2125t/h。
2、滚筒直径
综采工作面双滚筒采煤机一般都是一次采全高，故滚筒直径D应稍大于最大采高之半，即
D＞1／2Hmax
则D＞1／2×
4.2=2.1m
滚筒直径已经系列化，分别为0.6、0.65、0.7、0.8、0.9、1.0、1,1、1,25、1.4、1.6、1.8、2.0、2.3、2.6m。
故选择D=2.3m。
3、截深
截深是指一次截割深度，是由滚筒外缘到端盘外侧截齿齿尖的距离确定的，一般为0.6或0.63m；
薄煤层采煤机，由于牵引速度较低，为保持足够高的生产能力，截深一般在0.75～1m。
4、采高
采煤机及其配套的输送机选型后，其结构参数已定，为确保过煤高度大于250～300mm，并满足采高的要求，还应确定底托架的高度。
最大采高
Hmax=A-h/2+Lsinαmax+D/2
最大卧底量
Kmax=Lsinβmax+D/2-A+h/2
式中A-机身高度，m;
h-采煤机机身厚度，m；
L-摇臂长度，m；
α-摇臂向上摆角；
β-摇臂向下摆角。
5、牵引速度
牵引速度与截割电动机功率、牵引电动机功率、采煤机生产率的关系都近似成正比。
在采煤过程中，需要根据被破落煤的截割阻抗和工况条件变化，经常调节牵引速度大小。
牵引速度有两种，一种是截割时的牵引速度，一种是调动时的牵引速度。
前者由于截割阻力是随机的，变化较大，需要通过对牵引速度的调节来控制电动机的功率变化范围和大小，通过自动调速使电动机功率保持近似恒定或者防止过载；
后者为减少调动时间，增加截割时间，调速较高。
液压牵引采煤机截割时的牵引速度一般为5～6m/min，电牵引采煤机截割时的牵引速度一般都可达10～12m/min，最高牵引速度已达54.4m/min。
6、牵引力
采煤机的牵引力与装机容量关系密切，装机功率150kW时，牵引力为160～180kN；
装机功率300kW时，牵引力达250～300kN。
牵引力与牵引机构的刚度系数采煤机的质量摩擦系数牵引速度截割阻力及载荷的不均匀性机道形状等因素有关，很难精确计算，一般用经验公式确定。
P=（1.1～1.3）N
式中P-牵引力，kN；
N-装机容量的kW数。
7、装机容量
采煤机的装机容量是由生产能力决定的，生产能力为500～700t/h时，装机容量约600～750kW.国外一些采煤机的生产能力已达到1500～2000t/h，其装机容量也高达1100～1500kW。
采煤机的生产能力正比于采高，因此也可以根据采高估计装机容量的大小。
对于硬煤，装机功率应加大一倍。
三、确定采煤机型号
由上述各参数计算确定采煤机型号为EDW-450-L型采煤机，其性能参数如下表
采煤机示意图
EDW-450-L采煤机性能参数
装机总功率/kW
500
牵引速度（直流）/m·
min-1
0～8.5（10.5）
滚筒转速/r·
23/30,26/35,30/40
牵引力/kN
345～630
供电电压/V
1140,2300,3300
摇臂长度/mm
1960
滚筒直径/mm
1800～2300
滚筒截深/mm
850～1000
采高/m
2.2～4.5
卧底量/mm
240
机身高度/m
1.735
滚筒中心距/mm
900
机重/t
50
摇臂摆角（°
）
+63，-17
第三章液压支架的选型
一、确定架型
选择架型一般要根据给定的顶板条件结合各类支架对顶板的适应性来确定。
在具体选用时，可按表3-1进行。
该表总结了国内外液压支架使用经验基础上提出的，是选用支架的主要依据。
表3-1适应不同等级顶板的类型和支护强度
老顶级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
直接顶类别
1
支架类型
掩护式
支撑式
掩护或支撑掩护式
支撑掩护式
支撑或支撑掩护式
支
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