陈培阳采煤机选型.docx

1、陈培阳采煤机选型 煤矿设计生产能力为60万吨/年。 矿井设计服务年限30年。 煤层情况：厚2.003.00m，平均2.6m，属不稳定局部可采煤层。 其他煤层为不可采煤层，井田构造简单，总体为一向斜构造，5号煤层顶板位老顶III级，直接顶3类，局部为细砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩。煤层层瓦斯含量低，为低瓦斯矿井，属易自燃煤层，煤尘具有爆炸危险。 井田内水文地质条件简单 ，矿井正常涌水量Q=113m/h；矿井最大涌水量Q=208m/h 。 提升方法为主斜井皮带提升运煤，副立井绞车提升罐笼，井口卸载点至井底煤仓斜长： L=140m，提升垂高253.7m。井筒倾角： =10；回风立井，采用分区式通风煤矿

2、设计产能为0.6Mt/a，设计服务年限为30年（矿井服务年限按式1.1计算）。该矿的工作制度为：年工作日为300d，采用“四六”工作制，每天三班生产，一班检修准备，日净提升时间18h。 煤层绝对瓦斯涌出量为0.46m/min，相对瓦斯涌出量为0.83m/t；二氧化碳绝对涌出量为0.53m/min，二氧化碳相对涌出量为0.95m/t，为低瓦斯矿井。矿井正常涌水量2712m/d，最大涌水量4992m/d，持续时间70d，涌水为中性，水温为15，重度为10006Nm。煤层自燃倾向性为自燃。 矿井服务年限按下式计算: 式中：T矿井服务年限，a；矿井设计可采储量，50.85MtA矿井设计生产能力，0.6

3、Mt/a；K储量备用系数，取1.4。经计算,本矿井服务年限为30a。根据地质构造，煤层的稳定性及其开采条件，具体分析适用于各种采煤设备的块段及储量，说明采煤方法的选择及其依据 采区开采5号煤层，煤层赋存及开采技术条件如下： 一、5号煤层厚2.003.00m，平均2.6m，含0-1层夹矸，结构简单，属不稳定局部可采煤层。 二、煤层倾角一般为10，属近水平煤层。 三、顶板为泥岩、砂质泥岩，局部为细砂岩，底板为泥岩、砂质泥岩。井田内5号煤层中部不可采，可采区域大部为高灰煤。 四、煤层瓦斯含量低，为低瓦斯矿井，属于易自燃煤层。五、井田内水文地质条件简单。2.1.2 采煤方法的选择 根据矿井开拓部署，分

4、析地质钻孔资料，结合矿井采掘设备情况和生产管理水平，设计推荐5号煤采用走向（倾斜）长壁采煤法，综采一次采全高回采工艺，全部垮落法管理顶板。 2.1.3 工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型原则 综采工作面的采、装、运、支工序全部采用机械化。 从目前综采的发展趋势，设计安全高效的综采面要求加大工作面的长度，加大截深，选用能切割硬煤的采煤机，提高采煤的截割速度，相应要求提高移架速度，与大运量的重型可弯曲刮板输送机相匹配，加强端头支护，采用长距离顺槽胶带输送机。针对上述要求，对于综采系统设计考虑了以下原则： 机械设备的选择首先满足技术先进，生产可靠，提高综采设备的开机率，达到安全高效。同时各设备间要

5、相互配套，保证运输畅通，并增加运输环节的缓冲能力，以期达到采运平衡，最大限度地发挥综采优势。 为综采工作面创造快速连续开采的条件，加大工作面推进长度，减少搬家次数，并保证快速搬家。同时做到采准工作快，增大巷道断面特别是顺槽断面，采用掘进机掘进，利用顶板完整，煤层比较坚硬的条件，采用树脂锚杆支护，以提高掘进速度，保证工作面的接替要求。 对辅助运输系统，要求系统简单、环节少，把工作人员及材料快速方便地运送至工作地点，作为提高工作面生产能力的一个重要因素考虑，并在巷道布置上加以保证。 综采工作面总体配套设计包含以下内容： 成套设备生产能力、技术参数的配套计算和校核； 根据设备特点对工作面长度和巷道断

6、面进行参数优化； 工作面成套设备的合理布置。 由于进口设备价格昂贵，后期维护成本高，而国产设备目前已能够满足厚煤层综采工作面的要求，并且在国内很多矿井得到应用，因此本次设计工作面设备中液压支架(电液控制系统进口)、刮板输送机立足国产，为了满足进度的要求，采煤机也选用国产设备。2.2 采煤机选型 2.2.1 采煤机选型原则： 1.适合特定的煤层地质条件，并且采煤机采高、截深、牵引速度等参数选取合理，有较大的适用范围。 2.满足工作面开采生产能力要求，采煤机实际生产能力要大于工作面设计生产能力10%20%。 3.与液压支架和刮板输送机相匹配。影响采煤机选型的主要因素是煤层的力学特性，厚度和倾角，工

7、作面生产能力。采煤机选型一、采煤机选型1、滚筒直径的选择根据目前我国采煤机生产现状及使用情况，设计选用双滚筒采煤机。双滚筒采煤机滚筒直径应大于最大采高hmax的一半，一般可按D=（0.520.6）hmax选取，采高大时取小值，采高小时取大值。目前双滚筒采煤机的滚筒直径也已经系列化，所以滚筒直径的选取选取和标准直径相近的数值。D=0.522.9=1.508(m)根据计算，设计取1.6m。 2、截深的选择截深的选择，受煤层厚度、倾角、顶板稳定性、截割阻抗、及液压支架的推移步距影响。中厚煤层一般选取0.6m0.8m，同时考虑到我国生产的采煤机大部分截深在0.6m左右，设计选取截深为0.6m。 3、滚

8、筒转速及截割速度滚筒转速的选择，直接影响截煤比能耗、装载效果、粉尘大小等。转速过高，不仅煤尘产生量大，且循环煤增多，转载效率降低，截煤比能耗降低。根据实践经验，一般认为采煤机滚筒的转速应控制在3050转/分较为适宜。设计取45转/分。滚筒直径为1.6m，转速为45转/分，则可计算出截割速度为3.768米/秒。4、 采煤机在截割时的牵引速度及生产率采煤机截割时牵引速度的高低，直接决定采煤机的生产效率及所需电机功率，由于滚筒装煤能力，运输机生产效率，支护设备推移速度等因素的影响，采煤机在截割时的牵引速度比空调时低得多，采煤机牵引速度在零到某个值范围内变化，选择截煤机时的牵引速度，要根据下述几个方面

9、因素，综合考虑。1）根据采煤机最小设计生产率Qmin决定的牵引速度V1, m/min式中：Qmin采煤机最小设计生产率，260.4t/h， H采煤机平均采高，2.65m， B采煤机截深，0.6m 煤的容重，1.35t/m32）根据截齿最大切削厚度决定的牵引速度V2，采煤机截割过程中，是滚筒以一定的转速n，同时又以一定的牵引速度V2沿工作面移动，切削厚度呈月牙规律变化，如果滚筒一条截线上安装的截齿数为m，则截齿最大的切削厚度hmax在月牙中部，可用下式求出。 mm上式中，m一般取3，n根据上面的计算取45转/分。一般来说，hmax应小于截齿伸出齿座长度的70，根据国产采煤机的实际情况，取45mm

10、。则： m/min式中：hmax截齿在齿座上伸出长度的70，取45mm。则： 3）按液压支架的推移速度决定牵引速度V3一般讲支架的推移速度应大于采煤机的牵引速度较好，这样可保证采煤机安全生产。截割时牵引速度V应根据上述三方面情况综合分析后确定，其最大值应等于或大于V1，但应小于V2，并与V3协调，使采煤机既能满足工作面生产能力的要求，又可避免齿座或叶片参与截割，并能保证采煤机安全生产。综上所述，采煤机的牵引速度取V4m/min采煤机的牵引速度确定后，则采煤机的生产率Q为Q60HBV t/h将上述确定的直带入公式求得采煤机的生产率为Q602.650.641.35515.16（t/h）5、采煤机所

11、需电机功率由于采煤机在截割和装载过程中，受到很多因素的影响，所需电机功率大小，很难用理论方法精确计算，常采用类比法或比能耗法来估算。采用比能耗法估算电机功率，是根据采煤机生产率和比能耗（截割单位体积煤所消耗电功率）试验资料来确定。如果比能耗确定适当，计算值就比较合理。 本设计煤层截割阻抗为AX260N/mm，根据下述公式可求得采煤机截割时的比能耗HX式中：HX煤层截割比能耗，kWh/t， AX煤层截割阻抗，260N/mm， A基准煤截割阻抗，取190 N/mm， HB基准煤比能耗，通过插入法计算知，当牵引速度为5.5m/min时，基准煤比能耗为0.39 kWh/t。则： 由于本设计采煤机为双滚

12、筒采煤机，所以后滚筒的截割比能耗可由下式求得。式中：K3后滚筒工作条件系数，根据采煤机割煤方式，取0.8。则： 采煤机所需电机功率为：式中：K1功率利用系数，采煤机用一台电机驱动，取1， K2功率水平系数，查表取0.95(牵引速度调节方式为自动调节，电机最大转矩和额定转矩的比值取2.22.4)则： 由于国内采煤机的功率均以系列化，根据计算数值就近选取，设计选采煤机的功率为300kW。6、采煤机牵引力根据采煤机电动机的功率，可直接查表求得采煤机的牵引力。查表：采煤机牵引力250300kN。二、初选采煤机及其配套设备根据采高，滚筒直径，截深，生产率，电机功率，牵引力及牵引速度，初步选择采煤机型号为

13、MLS3H-340，查阅煤炭科学院等编制的采煤机械化成套设备参考资料一览表，确定选用ZC5-ZY35成套设备。但其刮板机的运输能力偏小，设计选取电机功率为320kW。且其机电设备选型大部分为国家淘汰产品，本次设计根据实际进行了适当调整。设备选型配套情况见下表。表1 ZC5ZY35成套设备表 型号规格单位数 量工作面液压支架ZY-35架100采煤机MLS3H-340台1刮板输送机SGZ-764/320台1单体液压支柱DZ25根20顺槽转载机SZB730/110台1带式输送机DSP1080/1000台1破碎机PCM110台1乳化液泵XRB2B80/200台2乳化液泵箱XRXTA台1喷雾泵站XPB2

14、50/55台2液压安全绞车YAJ13台1端头端头液压支架D1ZY35组2单体液压支柱DZ25根40金属铰接顶梁HDJA根50电器设备移动变电站KSGZY630/1.14台2KSGZY315/0.69台1台1高压电缆连接器AGKB30200/6000个8馈电开关BKD9-400/1140F台2BKD9-200/690F台2磁力启动器QJZ-2120/1140型台1BQD1080ZD1140型台1BQD10200ZND1140型台1BQD10200ZND1140型台1QJZ-2200/1140型台1QJZ-2200/1140型台1BQD10120ZD1140型台1BQD10120ZD1140型台1

15、BQD1080ZND660型台1BQD1080ZND660型台1BQD1080ZND660型台1BQD1080ZD660型台1煤电钻变压器综合装置BZ802.5台1KSGZ4/0.66台1矿用照明灯具KBY62 26W套50KBY15W个50电缆UYPJ-3.6/6-325+316m2800UYP-0.38/0.66-335+110m150UYP-0.38/0.66-395+125m550UYP-0.38/0.66-325+110m300UYP-0.38/0.66-335+116m180UYP-0.66/1.14-370+116m420UCP-0.66/1.14-370+116+36m121Y

16、C500/3414(mm2)m250YC500/31016(mm2)m1000 采煤机主要技术参数见表 2。表 -2 采煤机主要技术参数表型号高度（m）质量（kg）电机高度（m）减速箱高度（m）摇臂长度（m）摆角范围（）MLS3H-34023.2300000.60.61.196517三、初选采煤机主要技术参数的校核1、最大采高的校核本设计最大采高hmax为2.9m，滚筒直径D为1.6m，采煤机高度A及所需底托架高度B可由下式计算：AhmaxBhmax式中：A采煤机高度，m hmax工作面最大采高，2.9m H采煤机截割部减速箱高度，一般等于电机高度，0.6m L摇臂长度，1.19m max摇臂

17、向上摆动最大角度60， D滚筒直径，1.6m S运输机槽帮高度，0.220m则：A2.91.37（m） B2.92、最小采高的校核采煤工作面最小采高hmin应大于采煤机高度A，支架顶梁高度h1，过机高度h2，（顶梁与采煤机机身上平面之间的距离）三项之和，即采煤机与支护设备应能通过煤层变薄带，滚筒不割岩石。hminAh1h2式中：h1支架顶梁高度，0.33mh2过机高度，不应小于0.10.25m，取0.15m，则：hmin1.370.0330.15=1.533m工作面最小采高2.4m，选型满足最小采高的要求。 3、卧底量校核最大卧底量Kmax按下式计算：KmaxA式中，max摇臂向下摆动最大角度

18、，20Kmax1.6=0.16（m）采煤机卧底量一般为90300mm，最大卧底量为0.16m，满足要求。 4、采煤机最大截割速度的校核运输机、采煤机、液压支架在结构性能之间有相应的配套要求。运输机的生产能力一般应略大于采煤机的生产率，以便把煤及时运走，不出现堆煤现象。根据此原则，可把运输机的运输能力看成采煤机的最大生产率，此时采煤机截割的最大牵引速度为：式中：运输机的运输能力，800t/h H平均采高，2.65m B采煤机截深，0.6m 煤的实体容重，1.35t/m3则： 设计选取得截割牵引速度为4m/min，计算值大于选取值，满足要求。 5、采煤机牵引力的估算采煤机移动时必须克服的牵引阻力T为：TK2GfD（cosK22K3）Gsin式中：f摩擦系数，取平均值0.18K1经验系数，取0.7K2估算系数，取0.2K3侧面导向反力对牵引阻力影响系数，导向板在采空区侧布置，煤层倾角倾角为6，取0.402最后一项，当向上牵引时，取正号，向下牵引时，取负号。6、采煤机、支护设备、输送机配套关系图采煤机、输送机、支护设备均已系列化，选取设备时，应根据计算参数选择相近参数的设备。本次设计根据计算选择综采成套设备ZC5ZY35,并根据设计的实际情况进行了适当的修改。工作面设备配套关系图见附图。