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1、综采工作面设备配套设计指导书1 概述1 1 综采工作面设备概述1 2 本设计工作内容1 3 设计依据2 采煤机的选型2 1 采煤机概述2 1 1 采煤机结构2 1 2 采煤机性能参数2 2 初选采煤机3 2 1 采煤机 类型选择考虑的因素1 ）煤的坚硬度滚筒式采煤机适于开采坚硬度系数f 4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。2）煤层厚度采煤机的最小采高、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
2、下0.750.90 m.时，可选用骑溜式采煤机。（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、MG300 W （ 200）、MG200 W （2X200）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
3、。适于煤层大采高一次全高的采煤机有MXA 300/4.5、MXA 600/4.5、MG300 WG (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MGD150 NW采煤机则克服了上述缺点，该机摇臂在机身
4、中间出轴，并可旋转270。，机身短、工作平稳，装煤效果也很好。3)煤层倾角煤层倾角分为三类：0。25。为缓倾斜煤层25。45。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
5、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，绞车自动抱闸。一般讲，同步绞车的牵引力应大于80100KN。MG2X 300、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。2. 2. 2采煤机的类型确定表2-1采高条件地质条件采高范围m倾角a o坚硬度f夹肝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)2. 3滚筒选择一种型号的采煤机通常配备几种规格的滚筒可供选择。2. 3. 1滚筒直径的确定对于薄煤层双滚筒采煤机或一次采全高
6、的单滚筒采煤机滚筒直径为D =Hmin -(0.1 0.3)式中：Hmin 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。 中厚煤层用的单滚筒采煤机(主要用于普采)滚筒直径为：D =(0.55 0.6)Hmax式中：Hmax 最大煤层厚度，m。中厚煤层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:60D Vq J = 60 (H - D) Vq J 60 D Vq J (1 -) D = (H - D) D (1 -)=(1 -a) H a H (1 - )整理得式中”=螺旋滚筒装煤效率;(0.590.63;0.560.59;=0
7、.60.7一 0.70.8式中 H 计算时取最大采高m。注目- # -D应稍大于最大采高之（1）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、2.3、2.6m。（3）应考虑采煤机的实际配备系列的滚筒规格。2. 3. 2滚筒转向和叶片的转向确定转向和旋向根据采煤机的不同使用条件，二者应相匹配。左工作面和右工作面人在工作面下巷向上看，左侧为左工作面，右侧为右工作面。如图2-1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
8、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2-2a；逆时针旋转的滚筒（左转）-叶片为左旋。如图2-2b。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）a.单滚筒采煤机：滚筒应位于采煤机机身的下顺槽侧，如图2-3。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
9、作平稳性好。右工作面：滚筒逆时针转（左转）一一叶片为左旋。即：右 一一左一一左规则。左工作面：滚筒顺时针转（右转）一一叶片为右旋。即：左 一一右一一右规则。b.双滚筒采煤机：为了使两个滚筒的截割阻力能相互抵消，以增加机器的工作稳定性。必须使两个滚筒转向相反。滚筒的转向分前顺后逆和前逆后顺两种方式。对于小直径滚筒：无论是骑运输机，还是爬底板的薄煤层采煤机，滚筒的转向为 前逆后顺最为适宜。优点：由于薄煤层装煤问题比较突出，这样前后两滚筒都不经摇臂下面装煤，有利于提高滚筒的装煤效率和生产率。如图2-4a。对于大直径滚筒：滚筒的转向一般采用前顺后逆”为好。其优点：煤尘较少，碎煤不易抛出伤人，装煤的能耗
10、较低，装煤和截煤的效率都比较高。如图 2-4bo图2-42. 3. 3滚筒截深截深是指一次截割深度，是由滚筒外约请到端盘外侧截齿齿尖的距离确定的。为有效地利用煤层的压张效应，现代采煤机的截深都小于1m。截深过小采煤机生产率受到影响。但加大截深会使支架的步距加大，顶梁长度和千斤顶行程加大；同时也使采煤机电动机功率及运输机 的输送能力加大。因此，要综合权衡利弊，选用合理截深。目前多数采煤机采用的截深为0.6或0.63m,大功率采煤机可取 0.75m左右。在薄煤层中，由于工作条件困难，牵引速度不能太大，为了达到较高的生产率，在顶板条件允许时，可选用截深0.751.0m。在厚煤层中，由于受输送机生产率
11、的限制，截深可适当减小0.40.5 m,这对缩小控顶距，避免冒顶和片帮事故有益处。注：目前采煤机的截深有：0.5、0.6 （0.63）、0.7、0.75、0.8、0.9、1.0m等几种（也可以与厂家联系定做非标准的）。选择滚筒的截深要与现有的滚筒系列和选定支架等设备配套。2. 3. 4截齿和截齿排列1）截齿类型：扁行截齿（刀形、径向）适用于韧性、粘性高的煤以及有夹石硬煤。镐形截齿（切向）适用于脆性及裂隙发达的煤。2）截齿排列：顺序配置一一用的最普通，它的截割能力强，适用于硬煤。交错（棋盘）配置一一根据需要来定。注：应能绘出选用的截齿配置图。清楚滚筒截齿配置的特点。叶片：每条截线上的齿少（m=1
12、3）;大都是0角度齿；截线距大（t=3265mm）。端盘：每条截线上的齿多（m=47）;大多是角度齿（最大35以上）；1截线距小（w，（32 65）。 22. 3. 5滚筒的转速类似滚筒直径一样，现代滚筒采煤机，每种型号有几种滚筒转速供选择。采煤机滚筒转速的选择要兼顾截煤及装煤两种工艺，以适应不同的煤质情况。实际的采煤机基本已匹配好的，大直径滚筒选用低档转速，小直径滚筒选用高档转速。一般认为滚筒转速为 3050r/min较适宜。目前滚筒转速有降低的趋势，最低转速为1520r/min。对薄煤层小直径滚筒，突出的问题是装煤，因此滚筒转速可提高到60100r/min。截割速度验算目前常用的截割速度
13、以=35m/s,最好在4m/s左右。川过高将使煤尘增多，大大降低截齿的寿命。二 D ni 二 m/s60式中：D选定的滚筒直径，m;选定的滚筒转速，r/min。装煤验算滚筒的装煤生产率应大于落煤生产率，这样才能避免滚筒不被煤堵塞，使采出的煤得以顺 利输送(只验算前滚筒)。滚筒的装煤生产率为Qz = (Dy2 -Dg2)(Z S-Z-) z m3/min4cos： y滚筒应有的落煤生产率为：Qt = B q (H KH0) m3/min由Qz =Qt可以求得滚筒装煤而不被堵塞的临界转速：4 B q(H K -Ho)nz :r/min22.二(Dy - Dg )(S-)Z ；cos： y式中：Dy
14、、Dg 叶片外、内缘直径，m;n滚筒转速，r/min ;Z叶片头数，一般取 23个；S叶片螺距，m；以叶片厚度，m; 叶片外缘开角，;平z 装满系数，邛z =0.110.58;可查表，计算时近似取平均值；B截深，m；%牵引速度，m/min ;工作牵引速度最大一般取 q =35m/min ;H采高(计算时取最大采高)，m; 煤的松散系数，儿=1.51.7;Ho 浮煤高度；有挡煤板时H 0=00.05;无挡板时 山=叼(N为考虑浮煤量系数)，m; 一D(-J)K应有滚筒装出的煤量系数。对前滚筒K=D/H ;对后滚筒K=1-H滚筒转速n应满足以下条件，使滚筒既不被煤堵塞，又不致抛过筒毂造成循环煤。nz n n式中： nz临界转速，r/min ;n 防止碎煤抛过筒毂循环的转速,对于 D=1.8 2.0m 时，n=30 40r/min。r/min。对于 D=0.5 0.6m 时，n=80 120r/min ;向工作而归南市N _1r ,上一J诬丁作面目小面2. 4装机功率根据采煤
