《支护设备与采煤机、运输机》选型设计

毕业设计说明书1第一部分概述一、毕业设计意义毕业设计是整个教学环节，是检验整个学习中所学知识的一种方法和手段，是毕业前的综合性训练，是培养学生独立工作能力和解决实际问题技能的重要教学环节。因此，要求凡参加毕业设计者，都必须严肃认真，一丝不苟的进行工作；一定要根据给定的设计题目的要求，选择运输设备。在选型中要正确地选用计算公式，各种参数和数据，通过计算和校核，确定一个工作面的采煤机型号、液压支架型号和刮板输送机型号及校核，一条运输巷的胶带输送机的型号，各运输环节的运输设备，合理选择辅助运输设备。毕业设计既然是培养学生工作能力和技能的毕业前的综合性训练的教学环节，所以给的题目是经过加工的。虽然要求一般的按给定题目进行设计，但也不排除学生根据自己的条件和掌握的实际生产中存在的问题，进行研究设计工作，但要争得指导教师同意。建议：在开始动手设计之前，就所给定的题目，熟悉矿区概况，交通情况，地理位置，矿井开拓方式，井下开拓系统；搞清井下运输系统及运输线路特点，特别是两相邻运输环节相接处的情况及布置方式；详细阅读毕业设计指导书和毕业设计参考资料。《煤矿安全规程》的有关条款；备齐各种用具及必要的参考书等。要求：主要运输设备的确定，必须通过计算或验算，并有充足的理由，首先要求技术上合理，经济运转中安全。设计说明书要用规定的书写纸，要书写工整，干净。列出各主要运输设备的技术特征表和必要的插图，要有所有运输设备汇总的一览表。装订成册。对所绘图纸，要求布置合理、美观、正确、干净、细致，基本成比例。标毕业设计说明书2题栏，图例及明细表都要认真填写和绘制。有时需要绘制必要的剖面图或局部图。二、井田概况及地质特征1、某矿煤层工作面原始数据煤层厚度（M）截割阻抗（牛顿/毫米）煤层倾角（°）顶板条件工作面长度（M）设计生产量（万吨/年）生产安排HmaxHmin老顶直接顶3.12.32202-10Ⅱ级3类150200一年工作350天，实行四班制，三班生产，一班检修，日工作时间12小时2、某煤矿采煤工作面地质资料（1）工作面基本情况：表1工作面位置及井上下关系表水平名称同矿1013水平采区名称12#层410盘区地面标高1.13942.14161013工作面标高8.10516.10601043地面的相对位置地面位于牛皮岭沟及沟两边的高山、平地上。回采对地面设施的影响对应地面无设施。井下位置及与四邻关系井下位于12#层410盘区51107巷与21007巷之间北东部为81005工作面，现正在开拓，西南部为81009工作面，现正在回采。走向长度M860倾斜长度M150可采面积M2129000毕业设计说明书3（2）工作面的地质状况：表2煤层情况表煤层厚度M2.3～3.12.5煤层结构0.2(0.2)0.7(0.04)1.22煤层倾角(°)2～10°4°煤层硬度3.0开采煤层12#层煤种2#弱粘结煤稳定程度稳定煤层情况描述该工作面煤层为12#层单一煤层，煤层最大厚度为3.10米，最小为2.3米，平均厚度为2.5米，中夹一层0.04夹石，21007巷煤层上部普遍存在一层0.2-0.3夹石。煤层可采指数1，变异系数为10.5%，容重为1.36T/M3.表3煤层顶底板情况表顶底板名称岩石名称厚度（M）硬度特征基本顶粉、细砂岩大于7.00M8.8以粉、细、粗砂岩互层为主，水平层理发育，性脆。直接顶粉、细、中砂岩2.50-3.50M10.2以粉、细砂岩为主，水平层理发育，夹煤线。伪顶粉砂岩0.20-0.40M10.6深灰色，局部分布。直接底粉、细砂岩，泥岩2.10M10.6深灰色，胶结致密，硬度大。老底细砂岩10.6（3）地质构造：A、断层情况以及对回采的影响：在本工作面开采范围内无断层出现。毕业设计说明书4B、褶曲情况以及对回采的影响本工作面无褶曲，为稳定煤层,对回采没有影响回采影响不大。C、其它因素对回采的影响：（陷落柱、火成岩、冲刷带等）工作面中部煤层上部普遍存在一层0.04M夹石。对回采没有影响。（4）影响回采的其它地质情况：瓦斯绝对涌出量:0.12M3/min相对涌出量:0.20M3/T瓦斯等级:低瓦斯二氧化碳绝对涌出量:1.56M3/min煤尘爆炸指数31.17～35.76%煤的自燃倾向性煤层自燃发火期为3～6个月。地温危害常温，对回采无影响。地压危害常压（5）冲击地压和应力集中情况以及对回采的影响在12#层相邻盘区开采和本盘区掘进过程中未发生过冲击地压危害,本工作面无冲击地压危险和应力集中区，本工作面顶板较坚硬，为此开采时，加强工作面放顶、支护和巷道支护，两巷打卸压孔进行卸压，以防发生冲击地压。三、地质部门的建议：在生产过程中如果工作面发生滴水、渗水（详见《煤矿安全规程》）或有害气体异常发生及时向有关部门汇报。（6）储量及服务年限（1）储量：走向长度（M）：860M（到辅助皮带巷）工作面可采走向长度（M）：860M工作面可采倾向长度（M）：150M可采面积（M2）：860x150=129000M2煤层厚度（M）：2.3～3.1，平均2.5M回采率:97%毕业设计说明书5可采工业储量:860×150×2.5×1.36=438600T可采储量:860×150×2.5×1.36×97%=425442T（2）工作面服务年限工作面服务年限=800（留60米的停采煤柱）÷5.0（日进度5.0米）=160(天）第二部分：采煤机械设备选型机械化采煤工作面类型的确定与论证机械化采煤工作面根据支护设备型式不同，可分为普通机械化采煤工作面（简称普采）及综合机械化采煤工作面（简称综采）。综采工作面主要设备为双滚筒采煤机、刮板输送机、液压支架，综采工作面机械化程度高、安全、生产率高。普采工作面主要设备为滚筒采煤机、刮板输送机、金属摩擦支柱或单体液压支柱及金属铰接顶梁。一般当工作面内煤层厚度较厚、煤层倾角及煤层厚度变化不大，地质条件比较稳定，没有大的断层、夹矸等，工作面设计能力又比较高，采用综采较好。据已知条件，选用综采工作面较好。§1-1、液压支架选型设计的基本原则1．影响液压支架选型的因素影响液压支架选型的因素，主要是矿山地质条件、如顶、底板稳定性、煤层厚度、煤层倾角、煤层赋存状况及瓦斯含量等。其中以煤层及顶、底板稳定性影响最大。(1)顶板稳定性：顶板稳定性直接影响支架的架型支护强度。顶板岩性的不同，决定支架的架型的型式，岩层载荷和顶板的稳定性主要影响支架支护强度和顶梁的结构型式。一般讲：煤层顶板稳固平整，应选用支撑式支架；煤质松软、顶板破碎煤层，应选用掩护式支架；而煤层顶板坚硬，则应选用支撑掩护式支架。(2)底板稳定性：底板岩石的组成，结构及岩石力学性质是支架选型不可忽视的另一重要条件。底板的稳定性，对支架底座影响颇大。支架架型选取不当，会使支架陷入底板，使移架困难。根据我国煤层底板岩石抗压强度，选取支撑式支架。(3)煤层厚度：煤层厚度主要影响支架支护强度，煤层厚度越大支护强度应越高，煤层厚度大小及变化情毕业设计说明书6况，又决定着支架的结构高度和伸缩范围。(4)煤层倾角煤层倾角主要影响支架稳定性，煤层倾角大则易使支架发生倾倒、下滑现象。必须采取防倒防滑措施。(5)煤层埋藏稳定性：实践证明：煤层埋藏越平稳，综采的效果越好。断层及其性质对支架的使用好坏起决定性的影响。若断层落差大，综采设备通不过，断层条数多，综采面搬家次数多。(6)煤层瓦斯含量瓦斯含量大的煤层应采用通风断面大的支架。支撑式液压支架虽然价格便宜，但使用性能远不如掩护式和支撑掩护式液压支架优越。因此：在可能情况下，应优先选用掩护式和支撑掩护式两种架型。除矿山地质条件外，采矿技术条件，如回采方式，采面长度，采煤机械类型、生产环节等因素对液压支架的造型也有一定的影响。2．煤层顶板及顶板分类覆盖在煤层上的岩石，依次分为伪顶、老顶，它们统称为煤层的顶板。伪顶是紧贴在煤上极易冒落的较薄岩层，通常在煤层被采下后随即冒落，对液压支架的选型一般没有影响。直接顶位于伪顶之上，无伪顶时直接位于煤层之上，通常是在移架或回柱后随即冒落，直接顶下部1.5～2为厚的岩石叫直接下位岩石，它对架型的选择有决定性的影响。(1)直接顶分类我国将缓倾斜煤层回采工作面直接顶根据其稳定程度分为四类：不稳定顶板：很易冒落；中等稳定顶板：一般在支护设备前移后随即冒落；稳定顶板：难于冒落，需支架帮助切顶；坚硬顶板：极难于冒落，采后需强制放顶。(2)老顶分级老顶位于直接顶之上，可知2级老顶周期来压明显。3、液压支架的选型液压支架的选型，包括选择支架的架型，支架的结构参数和支架强度的确定。(1)架型的选择：毕业设计说明书7液压支架根据对顶板的支护方式和结构特点不同，可分为支撑式，掩护式、支撑掩护式三种基本型式。支撑式支架顶梁长，立柱多，且垂直支撑、工作阻力大，切顶能力强，通风断面大，后部有简单的挡矸装置，架间不撑紧，对顶板不密封。它适用于稳定或坚硬以上直接顶和周期来压明显或强烈的老顶条件。掩护式支架有宽大的掩护梁可挡住采空区冒落的矸石，它的顶梁较短，支柱少且倾斜支撑。架间密封，支架工作阻力较小，切顶能力差，但由于顶梁较短控顶面积小，支护强度不一定小。它适用于不稳定和中等稳定直接顶条件。支撑掩护式支架兼有支撑式和掩护式支架结构特点，顶梁较长，立柱较多，呈垂直或倾角较小倾斜支撑，帮工作阻力大，切顶能力强，具有掩护梁架间密封，挡矸掩护性能好。它适用于稳定以下各类顶板，有取代支撑式支架的趋势，但它的结构复杂，重量较大，价钱较高。注意因素：（1）煤层厚度大于2.5米，顶板有侧向推力时，一般不宜采用支撑式支架，煤层厚度在2.5～2.8米以上时，应选用带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架，煤层厚度变化大时应采用调高范围大的双伸缩支柱。（2）煤层倾角在10～15°以上时，支架应有可靠的防滑防倒装置。（3）底板强度，支架对底板比压应小于底板岩石允许抗压强度。（4）瓦斯含量，瓦斯涌出量大的工作面，应优先选用通风断面大的支撑式或支撑掩护式支架。（5）设备成本，能同时允许选用不同架型时，应优先选用价格便宜的支架。由给定的已知条件2级3类应选用支撑式支架，但因煤层厚度是3.5m2.5～2.8m,顶板有侧向推力，这时，一般不宜采用支撑式支架，应选用带护帮装置的掩护式或支撑掩护式支架。因此我选用2级3类，支撑掩护式支架。(2)液压支架结构参数的确定液压支架的结构参数，主要指液压支架的结构高度，应能适应采高的要求，它根据煤层厚度和采区范围内地质条件的变化等因素来确定。其选择的原则是：在最大采高时，液压支架应能“顶得住”，在最小采高时，支架能“过得去”。支架最大结构高度Hmax和最小结构高度Hmin，具体由下面经验公式计算：Hmax=hmax+aHmin=hmin－S2－b－C式中：hmax—煤层最大厚度；hmin—煤层最小厚度；a—考虑伪顶，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撑力所需要的支撑高度的补偿量；厚煤层可取得300毫米；毕业设计说明书8S2—顶板最大下沉量，一般取支架后排立柱处顶板的下沉量。可按劳取酬100～200毫米选取，1级老顶取大值，四级老顶取小值；b—支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚度大于1.2米时，取80～100毫米；C—支架顶梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，一般取50～100毫米。(3)支架支护强度的确定支架支护强度q：支架单位支护面积上的支撑力。它是衡量液压支架性能的一个重要参数，可由下列方法确定：a.按经验公式估算：q=KHR=t/m2式中：K—作用于支架上的顶板岩石厚度系数，我国中厚煤层取6－8；H—最大采高；R—岩石容重，一般取2.3t/m3。§1-2采煤机1、采煤机选型设计的基本原则机械化采煤工作面，根据支护设备型式不同。可分为普通机械化采煤工作面(简称普采)及综合机械化采煤工作面(简称综采)。综采工作面主要设备为双滚筒采煤机、刮板输送机、液压支架，综采工作面机械化程度高、安全、生产率高，国内不少综采工诈面年产量超过100万吨．但它的设备投资大，对煤层厚度、倾角、地质条件变化要求严格．普采工作面主要设备为滚筒采煤机、刮板机输送机、金属摩擦支柱或单体液压支住及金属铰接顶梁。