支架选型.docx

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支架选型

第三节综采工作面主要设备的选型原则

（一）液压支架的选型原则：

1、要顶得住，它的初撑力和工作阻力要适应直接和老顶岩层移动所产生的压力，使控顶区的顶板下沉量限制到最小程度。

2、要移得走，它的结构形式和支护特性要适应直接顶下部的岩层冒落特点，尤其要注意顶板在暴露后未支护民政部下的破碎状态，要尽量保持该处顶板的完整性，支架底座的比压要适应底板岩石的抗压强度，以防止底板松软而使底板下陷不能移架。

3、要适应采高变化和按煤层倾角考虑其对支架稳定性的要求。

4、要与采煤机的高度，刮板运输机长度与支架的宽度相匹配。

（二）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，要与煤层的倾角适应。

2、要考虑与支架和刮板运输机配套，与移架速度和运输机运煤能力相适应。

3、具有有效的喷雾抑尘装置。

（三）、刮板运输机

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的能力相适应，要保证采煤机效能的发挥。

3、要与支架和采煤机配套，保证采煤机骑溜子（或爬底板）正常运行。

第一节液压支架选型

一、选型依据

1、煤层厚度为2.5——3.0米，老顶类别为二类，直接顶为一类，底板为中砂岩，起伏不大，煤层倾角12度——15度，中等瓦斯矿井。

2、根据以上条件及配套关系初选为ZF2400/16.5/25型掩护式液压支架。

其技术数据如下：

1、架型：

四柱单摆杆放顶煤液压支柱

2、支架高度：

1600~2400mm

3、支架宽度：

1400~1570mm

4、支架运输长度：

3815~4331mm

5、支架中心距：

1500mm

6、支护强度：

0.45~0.51MPa

7、对底板比压：

0.42~0.90MPa

8、支架初撑力：

1682~1852kN

9、支架工作阻力：

（P=3.90MPa）2232~2417kN

10、操作方式：

本架

11、泵站压力：

31.4MPa

12、支架重量：

8050Kg

13、立柱：

LDGGW1413870L1

根数：

4

缸径：

140mm

柱径：

160mm

初撑力：

452kN

工作阻力：

（P=39.0MPa）600kN

液压行程：

870mm

14、前推溜千斤顶：

QGKF127076A1

根数：

1

缸径：

125mm

柱径：

70mm

推力/拉力：

120.8/264.5kN

行程：

700mm15、

后推溜千斤顶：

QGEK107070F1

根数：

1

缸径：

100mm

柱径：

70mm

推力/拉力：

246.6/125.7kN

行程：

700mm

16、侧推千斤顶：

QSEL634517B1

根数：

2

缸径：

63mm

柱径：

45mm

推力/拉力：

99.7/49.8kN

行程：

170mm

19、伸缩梁千斤顶：

QGEL804570E1

根数：

2

缸径：

80mm

柱径：

45mm

推力/拉力：

157.8/107.9kN

行程：

700mm

二、液压支架参数的确定

1、支护强度的计算：

q=K1Hr×10-3

式中：

q——支护强度MPa

K1——作用于支架上顶板岩石的厚度系数一般取5~8；

H——采高M

r——岩石容重一般取2.3×104KN/M3

q=K1Hr×10-3=（5~8）（2.5~3）×23=287~552MPa

2、工作阻力和初撑力

工作阻力是支架的重要参数，支架的结构尺寸、强度和支撑力能力基本上决定于工作阻力的大小，工作阻力是支架在顶板压力作用下，因安全阀所限制的最大承载能力，虽然，这种最大承载能力应于支架工作时的顶板载荷相适应，但，它最终由安全阀限定。

即：

P≥Q式中：

P——支架具有的工作阻力吨

Q——支架工作时需要承受的顶板载荷吨或千牛顿Q=q×E式中：

q——矿山压力千牛顿/米2

q=（287~552）KN/M2取q=550KN/M2

E——支架的支护面积米2

E=（L+C）B

L——顶梁长度米L=2.9米

C——端梁距米C=0.335米

B——顶梁宽米B=1.5米

E=（L+C）B=（2.9+0.335）×1.5=4.8525米

Q=q×E=550×4.8525=2669KN

初撑力的确定

支架的初撑力是在泵站工作压力作用下,使支架全部立柱升起顶梁与顶板接触时,支架对顶板的支撑力,它的大小由泵站的工作压力决定的.其作用是用来减缓顶板的自然下沉,增加顶板的稳定性,使支架尽快在恒阴状态下工作。

一般情况下，初撑力与工作阻力的关系按下面选取，我国近年来设计支架初撑力已达期工作阻力的80%以上。

Q1=0.8×Q=0.8×2669=2135KN通过以上数据计算,满足要求。

乳化液泵的选型

乳化液泵由乳化液泵与乳化液箱组成，它为综合机械化采煤工作面或高档采煤工作面支护设备提供高压乳化液，也可以作为其它液压设备的动力源。

（一）泵站压力的确定

泵站压力必须满足立柱初撑力和千斤顶最大推力的要求，做为动力源。

Pb≥KPm

式中：

Pb——泵站的压力

K——考虑泵站到支架的管路压力损失系统，一般取1.01——根据立柱或千顶最大推力算得的压力

1、立柱的初撑力所需泵站压力Pm

Pm=P初/（A立η9.8）式中P初——支架初撑力千牛顿

P初=1682KN

A立=立柱活塞面积厘米2

A立=π/4×d2

A立=π/4×（D2-d2）=3.14/4×（1402-1302）=2100cm2Pm=P初/（A立η9.8）=1682×103/（2100×9.8×2.6）=31MPa

2、根据推移千斤顶算得的工作压力PM2

PM2=Pmax/（Amax×9.8）

式中Pmax——支架上最大千斤顶的推力306KN

Amax——支架上最大千斤顶活塞的面积厘米2

d=推移千斤顶活塞腔的直径

PM2=Pmax/（Amax×9.8）=120.8×103/（410×9.8）=30MPa根据计算出PM1PM2选最大值PM=31

故Pb≥KPm=1.01×31=31.3MPa

（二）、泵站流量的计算：

液压支架的移置速度应大于采煤机的牵引速度，由此推算出泵站流量，一般按一台支架全部立柱和千斤顶的同时动作来估算。

Qb≥k2（∑Qi）vq/A×10-3升/分式中：

Qb——泵站所需流量升/分

vq——采煤机的牵引速度米/分

A——支架的中心距A=1.5米

k2——从泵站到泵站支架管路泄漏系数

∑Qi——一台支架全部立柱和千斤顶同时动作所需的流量

1、立柱所需的流量Q1

Q1=4×π/4×d2L1升

式中：

d——立柱活塞腔直径130MM

L1——移架时立柱活塞伸缩量870MM

Q1=π/4×d2L1×10-6升

=3.14/4×（1302×870×10-6）=11.5升

2、侧推千斤顶所需流量的计算：

式中：

d——侧推千顶活塞腔直径45MM

L2——移架时护帮千斤顶伸缩量170MM

Q2——移架时护帮千斤顶所需流量升

Q2=2×π/4×d2L2×10-6=2×3.14/4×（452×170×10-6）=0.5升

3、前推溜千斤顶所需的流量Q3的计算：

Q3=π/4d2L3×10-6

式中：

d——前推溜千顶活塞腔直径70MM

L3——移架时护帮千斤顶伸缩量700MM

Q3——移架时护帮千斤顶所需流量升

Q3=π/4d2L3×10-6=3.14/4（702×700×10-6）=2.6升

7、伸缩梁千斤顶：

Q7=2×π/4×d2L7×10-6升

式中：

d—伸缩梁千斤顶活塞腔直径45MM

L7——活塞伸缩量700MM

Q7=2×π/4×d2L7×10-6

=2×3.14/4（452×700×10-6）=2.2升

泵站所需流量：

Qb≥k2（∑Qi）vq/A×10-3升/分=1.2×（11.5+0.5+2.6+2.6+1.2+2.6+2.2）×6/1.5

=1.2×23.2×6/1.5=111升/分

根据所需泵站的压力和流量,确定选MRB-125/31.5型乳化液泵,高压进液管φ19MM，总回油管φ25MM，支干线φ13MM，支线φ10MM。

第三章采煤机的选型

机械化采煤工作面的生产能力主要取决于采煤机的机械落煤能力,因此,根据不同煤层条件,正确选择采煤机械,对提高工作面产量,节约能耗和这安全生产十分重要。

一、选型依据：

根据原始条件和采煤机的适用条件以及滚筒的直径，

初选采煤机的型号为MG250/591-W型采煤机MG250/591-W型采煤机的主要技术性能采煤机的基本参数

1、采煤机的生产率在给定条件下，以最大参数连续运行时和生产率为理论生产率Qt=60HBvqρ

式中：

Qt——理论生产率t/h;

H——工作机平均采高m

B——滚筒有效截深

vq——给定条件下，可能的最大牵引速度m/min

ρ——煤的密度，一般为1.3~1.4t/m3

Qt=60HBvqρ=60×3×0.63×9×1.35=1378T/H

2、技术生产率

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0.5~0.7Q=Qtk1=1378×0.65=895T/H

2、实际生产率

Qm=Qk2

式中：

Qm——使用生产率T/H

k2——采煤机在实际工作中的连续工作系数0.5~0.65Qm=Qk2=0.5×1378=689T/H

滚筒的直径的确定:

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那D＞1/2Hmax

按满足最大采高和最小卧底量深度来确定滚筒的直径,最大采高Hmax=A-H/2+Lsinamax+D/2

式中:

A——机面高度，1.2M

H——采煤机机身厚度1.2M

L——摇臂长度1.58M

a——摇臂向上摆角35.1度

b——摇臂向下摆角18.5度

Hmax=A-H/2+Lsinamax+D/2

Hmax=1.2-0.6+1.58×0.57+D/2

Hmax=2.09+D/2

D=1.08

Kmax=Lsinb+D/2-A+H/2

=1.58×0.31+0.9-1.2+0.6

=0.330选卧底量437MM

二、功率校验

以采煤机比能耗的实验数据为依据，用截煤比能耗的方法进行校验。

比能耗的确定：

采煤机比能耗与煤的物理性质，工作机构的传动效率参数与结构有关，当以不同的牵引速度截割阻抗A为180~200牛顿/毫米的煤层时，滚筒采煤机的采煤比能耗可由下表估计

（1）、前滚筒比能耗的计算

HWBX=HWB×AX/A=0.8×320/200=0.60

式中HWB——螺旋滚筒采煤机比能耗

A——煤的截割阻抗系数A=180~200

AX——特定煤层中的截割阻抗系数AX=262~643

2）后筒比能耗计算

HWBY=K3×HWBX=1×0.60=0.60

式中K3——后滚筒的工作条件系数取1

三、采煤机装机功率

N=Q/K1K2（0.6HWBX+0.4HWBX）

=689/1×0.95（0.6×0.6+0.4×0.6）=435KW<500KW

式中:

Q——采煤机的生产率

K1——功率利用系数

K2——功率水平系数

通过上述主要参数的验算，所选的采煤机适用于该工作面。

第四章工作机刮板输送机的选型

一、选型依据

根据工作面地质条件，采煤机的生产能力和采煤机的配套情况，初选为SGZ-630/220两套前、后用刮板运输机。

输送能力600吨/小时

出厂长度200米

刮板链速0.937米/秒

刮板链型式双边

圆环链规格24×86

电机功率2×110

电机型号KBYD55/110

电机电压660/1140V

刮板间距1030

紧链形式液压缸式

二、技术数据校验

1、运输生产能力的校验

（1）、F=1/2×（430×770）=16550mm2

（2）、输送机上单位长度货载重

q=1000FΨγ

（3）、刮板输送机的小时运输能力Q

Ｑ＝3600FΨγV

式中：

F——货载最大横断面积（米2）

Ψ——货载的装满系数，一般取0.65~0.9

γ——货载的散集容重（吨/米2）取0.85~1.0

V——刮板链运行速度米/秒

Ｑ＝2×3600FΨγV

=3600×0.16555×0.8×0.9×0.937

=804吨＞689吨/小时

刮板输送机运行阻力计算:

Wzh=ql（WcosB±sinB）+q0l（w1cosB±sinB）=（qw+q0w1）lcosB±（q+q0）lsinB

式中l——刮板输送机铺设长度M

B——刮板输送机安装倾角°

q——输送机上每米长度货载重力公斤/米

q0——刮板链单位长度重量公斤/米

Wzh——货载在溜槽中移动的阻力系数

w1——刮板链在上部溜槽中移动阻力系数

W——刮板链在下部溜槽中移动阻力系数

q=Q/3600V

=600×1000/3600×0.937=177.87公斤/米

Wzh=ql（WcosB±sinB）+q0l（w1cosB±sinB）=（qw+q0w1）lcosB±（q+q0）lsinB

=（177.87×0.7＋52.08×0.3）180cos13°－（177.87＋52.08）180sin13°

=15296.3公斤

（2）刮板输送机空段运行阻力

W1k=q0l（w2cosB±sinB）

=52.08×180（0.3180cos13＋sin13°）=4839.06公斤

（3）可弯曲刮板输送机主动链轮牵引力为

W0=1.21（Wzh＋W1k）=1.21（15296.3＋4839.06）

=24363.35公斤

电机功率的校验

Nmax=W0V/（1000η）

=24363.35×0.937/（102×0.82）=272.93KW

式中:

W0——刮板输送机的牵引力公斤

V——牵引机构运行速度米/秒

η——传动装置的效率取0.8~0.83

（2）电动机最小轴功率

Nmin=1.1×2q0lW1cosBV/（102η）

=1.1×2×52.08×180×0.3cos13°×0.937/（102×0.82）=67.53KW

式中:

q0——刮板链单位长度重量公斤/米

l——刮板输送机铺设长度M

B——刮板输送机安装倾角°

V——牵引机构运行速度米/秒

η——传动装置的效率取0.8~0.83

（3）、电动机等效功率Nd≈0.6N2max＋NmaxNmin＋N2min=187.33KW

式中：

Nmax——刮板输送机满负荷时电动机最大功率

Nmin——刮板输送机空载时电动机的最小功率

（4）校验电动机容量

N0=1.15Nd

=1.15×187.33=215KW＜220KW此运输机功率满足要求各张力点计算及板链强度取主动轮上的分离点为最小张力点一般刮板链输送机每条链子的最小张力点

S小=400~600公斤取500公斤

S2=S小+W1K=500+4839.06=5339.06公斤

S3=1.06S2=1.06×5339.06=5659.40公斤

刮板链强度的计算:

K=2Spλ/（1.2Smax）≥3.5

=2×7.2×0.65×1000/（1.2×20955.70）

=3.72＞3.5

式中:

Smax——刮板链最大静张力KN

Sp——一条刮板链的破断拉力

K——动张力系数取1.1~1.2

λ——双链负荷分配不均系数，对于模锻链取0.65通过以上验算刮板输送机满足要求,选用合理。

第四章载转机的选择

根据工作条件，输送能力及配套关系，由《采煤机械化成套设备参考手册》，选用转载机的型号为SZZ-764/132（160）型转载机。

SZZ-764/132（160）型转载机的技术特征如下：

输送量900吨/时

铺设长度42.8米

与可伸缩胶带输送机的有效搭接长度1.24米

爬坡长度6.5米

电动机型号KBY550-132/1140

功率1×132千瓦

电压1140V

转速1475转/分

圆环链规格26×92

刮板链形式中心双链

每条链断拉力833千牛

刮板间距920毫米

刮板链速度

液力联轴器型号YL-560型

额定功率160KW

工作液体20号汽轮机油

注油量21.2升

中部溜槽规格1500×764×222毫米

机器总重约20吨

机器总高约1.7米

q0——链单位长度重量公斤/米取0.7~0.8

w1——刮板链在溜槽中移动阻力系数

W——载货时刮板链在溜槽中移动阻力系数

q=Q/3.6V

Q——刮板运输机运输能力

Q=900吨/时

V——转载链速1.09米/秒

q=Q/3.6V

水平段运行阻力

Wzh=（qw+q0w1）（L1＋L2）Wk2=q0（L1＋L2）W1

式中：

Wzh2Wk2——平重空段运行阻力。

Kg

L2——水平段长度米L2=TM

L3——搭接段长度米L3=12M

主动链轮的牵引力

W0—1.1（Wzh1＋Wzh2＋Wk1＋Wk2）

式中:

W0——————主动链轮的牵引力。

公斤

所需电机功率：

Nd=1.2×W0×Vn÷102JKW

式中：

Nd————所需电机功率千瓦J

VOW0————同前

Nd=1.2×W0×Vn÷102J=3560×1.09÷1.02×0.8=57KW

经以上计算,所选的SZQ—75型转载机合理。

可伸缩性胶带运输机的选型

一、选型条件

根据工作面的刮板运输机的运输能力和走向长度，选择SDJ-150型可伸缩钢丝绳吊挂带式输送机，其运输能力为630吨/小时大于工作面刮板输送机的运输能力600吨/小时，输送长度1000米，工于工作面走向长度760米。

技术特征如下：

输送量630吨/小时

输送长度1000米

带速1.9m/秒

传动滚筒直径630毫米

托滚直径108毫米

机身形式落地

输关带宽1000毫米

输送带强度6500公斤/厘米

电机型号DSB-75

电机功率2×75千瓦

电动机电压660/1140伏

电动机转速1480转/分

胶带运输机的校核:

（1）胶带运输机的输关量

Q=KB2.V.v.C吨/小时

=458×12×0.9×0.8×1=969.16吨/小时＞561.33吨/小时

式中：

B————胶带宽度米

Q————输送量吨/小时

v————货载散放容量吨/米2

V————带速米/秒

K————货载断面系数K=458

C————输送倾角系数C=1

（2）带宽校核按生产能力效核

=0.872米＞

满足要求

式中：

A————使用地点的运输生产率吨/小时

K————货载断面系数

V————带速米/秒

v————货载散集容量吨/米3

C————输送机倾角系数

2、按煤的块度校验

B≥2amax＋200毫米

=2×350＋200=900＜1000毫米

式中：

amax————货载最大块度横向尺寸，毫米

满足要求

胶带运行阻力运算：

（1）重段运行阻力计算：

Wzh=（q＋qd＋qg）CWCosβ±（q＋qd）lsinβ

式中：

β————输送机的倾角度

r————输送机长度米

W′W————分别为槽形平形托辊阻力系数查书25，

表（1~5）取W′=0.03，

W=0.025

q————每米长胶带上的货载重量

q=Q/3.6V=561.33/（3.6×1.9）＝82.06公斤/米

qd————每米长胶带自重力公斤/米

qq.′qq————分别为折算到每米长度上的上、下托辊转动部分的重力公斤/米

托辊转动部分的重力及qq分别为：

qq.′=mq.q/Vq公斤/米

=22/1.5=14.67公斤/米

qq=Gq/vq=17/3=5.67公斤/米

式中：

Gq′.Gq————分别为每组上，下托辊转动部分重量。

公斤根据查书，表（1~7）Gq′=22公斤Gq=17公斤。

Lq′————上托辊间距。

一般取Lq′=1~1.5mLq————下托辊间距。

一般取Lq=2~3m

空段运行阻力Wk=（qd＋qq′）LW′Cosβ±qdLSinβ

胶带张力计算：

1、按逐点法找出S1与S4的关系

∵S2=S1＋WkS4=1.06S2S4=1.06S2＋Wzh

∴S4=1.06S1＋1.06Wk＋WzhS4=1.06S1＋1.06×511.5＋576S4=1.06S1＋1118.19

牵引及功率的计算：

考虑主轴承摩擦阻力及胶带在传动滚筒上的弯曲阻力时主轴的牵引力向。

W0=SY－SL＋（0.03~0.05）（SY＋SL）公斤

电动机的功率：

N=W0V/102J

=（1390.4×1.9）/（102×0.85）

=30.47千瓦

式中：

W0————主动滚筒牵引力公斤

V————带速米/秒

J————效率

胶带强度验算：

m=BGx/Smax

=100＋900/2811.45=32＞10

式中：

B————胶带宽度

Gx————胶带断裂强度公斤/厘米

Smax————胶带的最大张力公斤

M————安全系数

通过以上验算该可伸缩胶带输送机符合要求

综采工作面的端头支护

（一）端头支护的意义：

工作面的端部处于上、下顺槽与工作面连接处机械设备较多，又是人员的安全出口，因此端部支护及为重要，端头支护应于工作面支架形成全封闭型支护，要求端头支护能可靠地保证人员和设备的安全，保证下出口的通畅，和良好的通风断面，能够有效的保证工作面支架，刮板输送机、转载机、采煤机之间的相互位置关系和运行关系，进一步改善和提高综采工作面设备的机械效能。

（二）端头支护设备

端头支架的使用架数比工作面支架少的多，但设计要求则较高，目前，我国综采工作面还没有普遍使用端头支架，往往用单体液压支柱或金属摩擦支柱代替。

为了适应以后的发展，使综采机械系统化，选择端头支护的设备为基层端头支架，型号为PDZ型偏置端头液压支架，它适用于皮带输送机和转载机布置在巷道的一侧，对于高瓦斯工作面是十分必要的，保证工作面安全，合理有效的利用下顺槽空间也是十分有益的。

在此综采工作面，工作面运输机的布置为两端头探出在上、下顺槽里，这样可以使采煤机能截割上、下端头的煤，不必预先开切口，节省人力、物力，顺槽皮