21151综放工作面机电设计方案

-1-一、综放工作面设备选型及配套（一）综放工作面合理参数确定1、工作面技术参数2115#1工作面走向长230m，倾斜长86m，煤层倾角35°，采高4.81m，储量12万t。2、采煤机截深考虑到大倾角厚煤层具有夹矸互层、煤层松软等特点。因此该工作面大倾角综放工作面采煤机截深确定为0.6m。（二）刮板运输机机头布置方式目前我国综采、综放工作面输送机机头布置方式主要两种方式：（1）输送机机头平行布置，机头、机尾各有2～3架过渡支架。（2）输送机机头垂直布置，机头、机尾无过渡支架，工作面全长为基本支架。考虑到攀煤公司煤层属于大倾角煤层，借鉴国内大倾角工作面开采经验，结合攀煤公司对于该类工作面电机垂直布置的丰富实践经验，确定工作面输送机布置方式采用电机垂直布置方式。（三）工作面设备选型目标根据攀煤公司大宝顶矿15#煤层顶煤厚度较小，自然冒放性较好、煤层倾角大、煤层松软破碎的特点，工作面设备选型与配套设计必须以提高顶煤回收率，防止设备下滑倾倒，实现工作面安全高效为中心，通过工作面设备的合理选型与配套，达到90m长综放工作面实现年产60万t，工作面资源回收率达到80%以上的目标。（四）液压支架选型根据《攀枝花煤业（集团）有限责任公司复合顶板条件下大倾角厚夹矸厚煤层采煤方法研究》的支架选型及支架支护强度计算结果，考虑到工作面割煤高度为2.4m，工作面基本支架确定为ZF5000/15/30型正四连杆低位放顶煤液压支架。（五）采煤机选型1、采煤机小时生产能力核算大宝顶煤矿大倾角中厚煤层综采工作面的设备选型按年产40万t配套，每年按300个工作日计算，工作方式为“三八制”，即2班生产，1班检修，日完成5个循环，工作面长度为86m计算，则采煤机平均落煤能力为：HBQTCLKLLsLQQrdmrm31440260式中：-2-rQ——采煤机平均日产量，取1818t/d；L——工作面长度，90m；Ls——输送机弯曲段长度，30m；Lm——采煤机两滚筒中心距，7.33m；——实体煤容重，1.32t/m3；C——工作面回采率，95%；Td——采煤机返向时间，1min；B——采煤机截深，0.6m；H——平均采高，2.4m；K——采煤机平均日开机率，0.45。15#煤层综放工作面采煤机平均落煤能力，带入参数计算得：601818(902307.33)326.67/181814400.45900.9531.00.62.41.32mQth2、采煤机平均割煤速度工作面是否达到预定的产量，主要取决于采煤机的切割速度。23#煤层综放工作面采煤机平均割煤速度：1326.672.87/min60600.62.41.32mCQVmBH3、采煤机最大割煤速度和最大生产能力采煤机最大割煤速度：ccVKVmax采煤机最大生产能力：mcQKQmax式中：maxV——采煤机最大割煤速度，m/min；maxQ——采煤机最大落煤量，t/h；cK——采煤机割煤不均衡系数，取1.5。max11.52.874.3m/minVmax11.53.81326.67/Qth-3-（4）采煤机截割功率按采煤机单位能耗计算采煤机的截割功率为：wbHVHBKNmax60式中：N——采煤机装机功率，kW；bK——备用系数，取5.1bK；wH——采煤机割煤单位能耗，采煤机割煤单位能耗，按铁法、晋城等矿区实测，wH=0.55～0.85kWh/m3，攀枝花矿区煤层夹矸多，因此单位能耗取0.8kWh/m3。则煤层综采工作面采煤机截割功率：N=1.5×60×0.6×2.4×4.3×0.8=446kW因此切割功率选择600kW，则总功率可以选择600kW以上采煤机。采煤机根据牵引方式的不同又分为电牵引和液压牵引采煤机，根据近年高产高效综采工作面设备配套与实践经验，电牵引采煤机可靠性明显高于液压牵引采煤机，同时电牵引采煤机对故障有自我诊断能力，因此建议选用电牵引采煤机。采煤机应具有下述特点：机身矮短，适应煤层工作而空间狭小和煤层起伏的变化，同时必须保证工作而有足够的过机和过煤空间，要有很强割煤、割岩和装煤能力;采煤机要结构简单，运行可靠，便于安装和维修。经过论证，可供选择的有天地科技股份有限公司上海分公司研发MG300/720-AWD1交流电牵引采煤机，采煤机技术参数如下。型号：MG300/720-AWD1适应煤层采高1.4～3.0m倾角≤45°机面高度1150mm牵引控制方式电牵引装机总功率720kW(2×300kW+2×55kW+2×7.5kW)电压等级1140V截深0.63m机重约45t（六）前后刮板运输机1、前部输送机能力核算-4-选择工作面刮板输送机的运输能力应满足采煤机最大落煤能力的要求：mcvyhQKKKKQ式中：Q——刮板输送机运输能力，t/h；cK——采煤机割煤速度不均匀系数，可取1.5；vK——考虑采煤机与刮板输送机同向运动时的修正系数，ceevVVVK；hK——采煤机采高不均匀系数，可取1；yK——考虑运输方向及倾角系数，可取0.9；mQ——采煤机平均落煤能力，t/h；按照高产高效的配套原则，前部刮板输送机运输能力的确定按采煤机平均落煤能力计算，则前部输送机运输能力不小于：htQ/64.45867.3269.0104.15.12、后部输送机能力核算考虑到攀煤公司其它拟进行综放开采的煤层倾角较大，一方面为利于工作面的管理，另一方面考虑工作面产量不大，每小班只进一个循环，放煤时间充分。因此，在设计综放工艺时，工作面的割煤与放煤都分别进行，不进行平行作业。当工作面长86m，日进尺为2.4m时，取min/0.3mVc，采煤机平均循环割煤时间：min55.4212333.75.02)15.0(8622)1(dcmcTViLiLT式中：cT——采煤机平均循环割煤时间，min；工作面采用“三八制”作业方式，每个生产班工作8个小时，一个循环割煤时间为42.55×2=85.1min=1.4h，剩下6.3h进行放煤、拉架、推前溜及拉后溜等工序，放煤按120min计算：min/86.010086mTLVfff-5-式中：fV——沿工作面平均放煤速度，m/min；fT——工作面平均放顶煤循环时间，min；fL——工作面放顶煤的长度，86m；因此工作面平均放煤能力为：htVCCBmHQfgfff/08.413)1(60式中:fQ——工作面平均放顶煤能力，t/h；m——放煤步距与采煤机截深之比，两采一放时m=2；gC——放出顶煤的含矸率，取30%；fC——顶煤放出率，取76.91%；fH——顶煤厚度，这里取最大值2.6m。满足工作面最大放煤流量的要求的后部刮板输送机能力：htQKKQfyf/66.557式中：fK——放煤流量不均匀系数，考虑到顶煤较软，冒放性较好，瞬间出煤量可能较大，故取1.5。yK——考虑运输方向及倾角系数，取0.9。3、刮板输送机选型按照输送机应满足的后部放煤能力要求，并考虑一定的富裕量，同时为了前后部输送机电机等的互换性，前、后刮板输送机选用相同型号。因此综放工作面刮板输送机选用SGZ-730/200（单电机布置）中双链铸焊封底式刮板输送机，其主要技术参数如下：型号SGZ-730/400设计长度200m输送量600t/h装机功率200kW额定电压1140V链速1.0m/s中部槽规格1500×680×290mm-6-圆环链规格Φ26×92mm圆环链强度850kN刮板链型式中双链布置方式垂直卸载方式：端卸式4、刮板输送机能力电机功率验算1000cos2)sincos('21eooLVqqKKKN式中：q——货载每米重力，N/m，按下式计算mNVQgqe/07.15180.16.38.966.5576.3oq——刮板链每米重力，取558.6N/m；Q——刮板输送机运输能力，t/h；K——电动机功率备用系数，取1.2；1K——链绕过两端链轮时的附加阻力系数，取1.1；2K——输送机水平弯曲时附加阻力，取1.1；——刮板输送机安装角，取6°；L——刮板输送机铺设长度，m，取200m；eV——刮板输送机链速，取1.0m/s；——货载在溜槽中运行阻力系数，取0.6；'——刮板链在溜槽中运行阻力系数，取0.3；——传动效率，211——减速箱传动效率，取0.92——液力偶合器传动效率，取0.96。864.096.09.0-7-kWNo4.187864.010000.12003cos3.06.5582)3sin3cos6.0(07.15181.11.12.1通过计算，当运量按最大值计算时功率为187.4kW，因此选择功率为200kW的刮板输送机可以满足要求。（七）转载机考虑到设计的综放工作面割煤与放煤不是平行作业，因此所选择的转载机能力只要能大于一部输送机的最大运输量即可。按后部输送机的运输量最大为557.66t/h，因此转载机运输能力应不小于557.66t/h，可选用SZZ730/90整体焊接箱式结构桥式转载机。型号SZZ730/90转载机设计长度：30m输送能力：650t/h中部槽规格1500×730×220mm装机功率：90kW电压：1140V链条规格：2×φ26×92（八）破碎机根据能力配套要求，可选用与转载机相配套的PCM110型破碎机，参数如下：型号：PCM110功率：110kW破碎能力：1000t/h（九）胶带运输机胶带输送机的能力应与转载机的能力相配套。由于胶带输送机输送能力与运输距离密切相关。在工作面生产能力相同的情况下，工作面推进长度越长，胶带输送机所需装机功率越大。攀煤公司各矿工作面运输顺槽长一般400～500m，建议选用兖矿集团兖州煤矿机械厂生产的D(S)JS-100/2×75型可伸缩高强度胶带输送机1台，该机的输送长度为1000m。其主要技术参数如下：输送量：630t/h输送长度：1000m带速：1.9m/s-8-带宽：1000mm功率：2×75kW（十）乳化液泵及喷雾泵1、乳化液泵站采用GRB-315/31.5乳化液泵及RX-400/25泵箱，2泵1箱，其主要技术参数如下：公称压力31.5MPa；公称流量315L/min；电机功率200kW；电机电压1140V/660V；电机转速1475r/min；工作介质含3%～5%乳化油的中性水混合液；配液方式半自动配液；总重量4000kg；2、喷雾泵站根据工作面喷雾降尘及设备冷却的需要，综采工作面喷雾泵站由2台BPW320/10K型喷雾泵及水箱组成，其中1台喷雾泵站供采煤机外喷雾、支架喷雾及供输送机、采煤机冷却，另1台备用。设备主要技术特征为：公称压力10MPa公称流量315L/min电动机功率75kW电动机电压1140V/660V（十一）综放工作面设备选型结果表3-2综放工作面主要设备选型表序号设备名称型号数量（台）用途1工作面液压支架ZF5000/15/3064支护顶板2采煤机MG300/720-AWD11割煤3前部刮板输送机SGZ730/2001工作面运煤4后部刮板输送机SGZ730/2001支架后部放顶煤-9-5转载机SZZ730/901顺槽转载6破碎机PCM1101顺槽破煤7胶带运输机D(S)JS-100/2×751顺槽运煤8乳化泵GRB-315/31.52液压支架供液9喷雾泵BPW315/10K2设备冷却（十二）综放设备三机配套-10--11-二、供电系统设计（一）供电系统的确定根据21151综放工作面的具体位置，其供电方案为：用2台移动变电站（6/1.2kV）为工作面采煤机、刮板运输机、破碎机、转载机和泵站。用1台干式变压器（6/0.69kV）为工作面运煤系统设备供电；移动变电站安设在+1330m石门泵站内。根据低压开关选择原则及工作面使用设备负荷，选用1台QJZ-1600/1140（660）/6矿用隔爆兼本质安全型多功能真空六组合开关控制工作面2台SGZ730