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1、采掘机械综合训练指导手册采煤设备选型设计师建国机械工程学院矿山机电工程系2014年10月目 录1 概 述- 1 -1.1设计题目、设计条件、任务和要求- 1 -1.2采煤机选型的基本原则- 1 -2机械化采煤工作面类型的确定- 2 -2.1采煤工作面类型的选择原则- 2 -2.2.采煤工作面类型选择的影响因素- 2 -3 初选采煤机（确定型号）- 3 -3.1确定型号时考虑如下因素：- 3 -3.2根据开采条件与采煤机技术特征来确定采煤机型号- 4 -4截割滚筒选型及参数确定- 4 -4.1滚筒直径的确定- 4 -4.2滚筒转向和叶片的转向- 5 -4.3滚筒截深- 6 -4.4截齿和截齿排列
2、- 6 -4.5滚筒的转速- 6 -5.采煤机允许的最大牵引速度- 8 -5.1保证滚筒工作时叶片不碰撞煤壁的条件- 8 -5.2根据滚筒截齿协调性的条件- 8 -6采煤机的生产率- 8 -7. 电机功率- 9 -8防滑设备- 10 -9采煤机喷雾供水装置- 10 -10初选采煤机主要技术参数的校核- 11 -10. 1最大采高的校核- 11 -10. 2最小采高的校核- 12 -10.3卧底量校核- 12 -10.4采煤机最大截割速度的校核- 12 -10.5采煤机牵引力的验算- 13 -10.6稳定性- 13 -11采煤机及配套关系图- 13 -11.1采煤机技术主要特征。- 13 -11
3、.2采煤机配套关系图- 13 -参考文献- 14 -附录1滚筒采煤机主要技术参数- 15 -附录2 顶板分类方案- 27 -附录3轻型经济型综采设备- 28 -附录4 采煤机与运输机配套关系图- 29 - 40 -1 概 述1.1设计题目、设计条件、任务和要求1设计题目及设计条件采煤设备选型设计设计条件设计原始数据及条件：煤层厚度截割阻抗A（N/mm）煤层倾角顶板条件工作面长度（m）设计产量（万T/a）生产安排HmaxHmin老顶直接顶2.61.523025三级3类2202801.一年工作日按300天计算2.实行三班工作制，两班采煤，一班准备，每天生产16小时。有关工作面设备选型设计的已知参数
4、和依据，设计时按学号下达，一人一题。2设计任务及要求(1) 根据所给原始数据进行采煤机选型的详细计算；(2) .编写采煤机选型设计说明书；(3) 采煤设备与工作面综采设备配套关系图1.2采煤机选型的基本原则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。采煤机以最小的电耗获得最大的采煤速度即最大的生产能力，以及获得最佳的块度。3 考虑与支架和运输机配套，与支架移支速度和运输机运煤能力相适应。4 具备有效的喷雾抑尘装置。与液压支架配套的采煤机主要有两类：一类是刨煤机；另一类是滚筒式采煤机。后者在我国用得较多，下面着重介绍滚筒式采煤机的选型。2机械化采煤工作面类型的确定2.1采
5、煤工作面类型的选择原则采煤工作是煤矿井下生产的中心环节。采煤方法的选择是否合理，影响着矿井的生产安全和各项技术经济指标。采煤方法需要遵循以下基本原则：（1）安全生产的原则。要充分利用现有的先进技术，对采煤进行科学的管理，保证井下安全，做到采煤工艺先进，采煤系统可靠，必须符合煤矿安全规程的规定。（2）经济效益原则。经济效益是评价采煤方法好坏的一个重要指标。因此要确定合理的经济方案，需要保证以下几个方面的要求：采煤工作面单产高、劳动效率高、材料消耗少、煤炭质量好、保证较低的成本。（3）煤炭采出率高。充分利用煤炭资源，减少煤炭损失，提高煤炭采出率，是国家对煤矿企业的一项重要技术政策。2.2.采煤工作
6、面类型选择的影响因素在选择和设计采煤方法时，必须充分考虑地质条件因素和技术经济等方面的因素。2.2.1地质因素直接影响采煤方法选择的地质因素主要包括以下几个方面：（1）煤层倾角，它是影响采煤方法的重要因素，它不仅会影响到采煤工作面的落煤方法、运煤方式等，还会影响巷道的布置、通风等各种参数。（2）煤层厚度，对于不同的煤层厚度，应选择不同的开采方法，薄及中厚煤层通常为一次采全厚，厚及特厚煤层可以采用分层开采的方法，另外煤层厚度还会影响到采空区处理方法的选择。（3）煤层及围岩特征，煤层的软硬度及结构特征、围岩的稳定性等都直接影响到采煤方法的选择，并会影响到采区中的各种参数。（4）煤层的地质构造情况也
7、是选择采煤方法的重要指标，对于条件稳定的煤层，宜选用综采，埋藏条件不稳定的，则适合使用普采，在选在采煤方法之前，应该充分的掌握开采范围内的地质构造情况。（5）煤层的含水性和自燃情况，若含水量大，在采煤之前应布置排水系统，同时根据煤的自燃性确定是否进行防火灌浆等措施。这些因素在选择采煤方法时都应予以充分的考虑，以保证安全性。2.2.2技术水平因素采煤方法的选择受到煤矿技术水平的限制，特别是装备水平和生产中的设备供应等条件。随着技术水平的提高，我国的采煤方法、采煤工艺也在不断的创新，例如放顶煤采煤法、一次采全厚采煤法等在最近十年内得到了广泛的应用。2.2.3矿井管理水平推广先进技术时，要先易后难，
8、循序渐进。2.2.4经济因素矿井的经济效益是选择采煤方法的重要因素。要根据投人与产出的关系，选择正确的采煤方法，这是矿井高效益的前提。3 初选采煤机（确定型号）3.1确定型号时考虑如下因素：3.1.1根据煤的坚硬度选型滚筒式采煤机适于开采坚硬度系数f4的缓倾斜及急倾斜煤层，对f=2.54的中硬以上的煤层，应采用大功率采煤机。3.1.2根据煤层厚度选型采煤机的最小采高、最大采高、过煤高度、过机高度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 煤层厚度小于是1.3m。最小采高在0.650.8 m时，只能采用爬底板式采煤机；最小采高在通常情况下0.750.90 m.时，可选用骑
9、溜式采煤机。（2）中厚煤层 煤层厚度为1.33.5m。开采这类煤层在技术上比较成熟，根据煤的坚硬度等因素可选择中等功率的采煤机，如MG340、MXA300/3.5、MG300W（2300）、MG200W（2200）等。（3）厚煤层 煤层厚度在3.5 m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经济指标。适用于大采高的采煤机应具有调斜功能，以适应大采高综采工作面地质及开采条件的变化以及俯采的要求，此外由于落煤块度较大，采煤机和输送机应有大块煤机械破碎装置，以保证采煤机和输送机的正常工作。适于煤层大采高一次全高的采煤机有MXA300/4.5、MXA
10、600/4.5、MG300WG（600）、AM500等型采煤机，最大采高达4.5m。当采用厚煤层放顶煤综采工艺时，在长度大于60 m的长壁放顶煤工作面，采煤机选型与一般长壁工作面相同；但在短壁工作面，可选用正面截割的短工作面采煤机和侧面截割的短工作面采煤机两种机型。前者其滚筒轴线平行于工作面，致使顶底板由多个圆柱体相交而成为不平坦的表面，造成支架和输送机移动的困难，另外机身重心高，稳定性差。然而由于机身短、结构紧凑、操作维修方便，较为适于短工作面使用。侧面截割的MGD150NW采煤机则克服了上述缺点，该机摇臂在机身中间出轴，并可旋转270，机身短、工作平稳，装煤效果也很好。3.1.3根据煤层倾
11、角选型煤层倾角分为三类：025为缓倾斜煤层2545为倾斜煤层；45以上为急倾斜煤层。骑溜子或以溜子支承导向的爬底板采煤机在倾角较大时还应考虑滑问题,在干燥条件下金属间的摩擦系数为0.240.26，相应的摩擦角为13.514.5,故煤层倾角大于10时,须设置防滑装置；在工作面潮湿的条件下，摩擦系数减小，倾角大于8时，就应备用防滑装置。普遍采用的防滑装置是固定在工作面回风巷内的同步绞车，当采煤机由下向上截割时液压绞车除了防止采煤机下滑外，还起到辅助牵引的作用；而当采煤机由上向下截割时，液压绞车的液压马达，以液压泵工况运行，产生阻止采煤机下滑的阻力矩，一旦采煤机下行超速时，限速装置切断电源，绞车自动
12、抱闸。一般讲，同步绞车的牵引力应大于80100KN。MG2300、MG200QW、WG150W、AM500等型采煤机具有双牵引部，牵引力大，其双自动抱闸装置，防滑性能强，在倾斜煤层中使用时，可取消辅助绞车。3.2根据开采条件与采煤机技术特征来确定采煤机型号表2-1开采条件采高条件地质条件采高范围m倾角坚硬度f夹矸情况煤脆韧性直接顶级别老顶级别工作面长度L(m)地板允许比压q( kg/cm2)表2.2 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（）4截割滚筒选型及参数确定一种型号的采煤机通常配备几种规格的滚筒可供选择。4.1滚筒直径的确定薄
13、煤层双滚筒采煤机或一次采全高的单滚筒采煤机，滚筒直径按下式选取：式中：-最小煤层厚度m； （0.10.3）-考虑到割煤后顶板的自行下沉量m。中层煤层用的单滚筒采煤机（主要用于普采），滚筒直径为：式中：-最大煤层厚度m。中厚煤层用双滚筒采煤机：滚筒直径应略大于最大采高的一半或根据两个滚筒的装煤量相等的原则来选取。即：令有：整理得：式中：=螺旋滚筒装煤效率； 即： ； -计算时取最大采高m。注：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 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、
14、2.3、2.6m。考虑该采煤机的实际配备系列的滚筒规格选择。4.2滚筒转向和叶片的转向转向和旋向根据采煤机的不同使用条件，二者应相匹配。工作面和右工作面人在工作面从下向上看，左侧为左工作面，右侧为右工作面。如图4-1所示。叶片的旋向与滚筒转向为了使滚筒落下的煤能装入刮板输送机，滚筒上螺旋叶片的螺旋方向必须与滚筒旋转方向相适应，确定的原则为：人站在采空区侧看：顺时针旋转的滚筒（右转）-叶片为右旋。如图4-2a；逆时针旋转的滚筒（左转）-叶片为左旋。如图4-2b。即归结为：“右转右旋”、“左转左旋”。滚筒的转向在采煤机往返采煤的过程中，滚筒的转向虽然不变，却出现两种不同的情况：逆转：装煤效果好（能耗低、重复破碎低）顺转：装煤效果差（能耗高、重复破碎稿）单滚筒采煤机滚筒应位于采煤机机身的下顺槽侧，如图4-3。其优点是煤不经机身下的输送机运输以免堵塞煤流。据此，滚筒转向必须上行时顺转（图a），其优点：有利装煤。上行顺转，摇臂不挡煤流，装煤口大；下行时逆转，碎煤在滚筒前面，摇臂也不挡煤。工作平稳性好。右工作面：滚筒逆时针转（左转）-叶片为左旋。即：右-左-左规则。左工作面：滚筒顺时针转（右转）-
