煤矿机电设备选型设计毕业论文

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第一章综采工作面配套设备选型

1.1机械化采煤工作面类型的确定与论证

XXX煤矿煤层最大厚度 2.9m，煤层倾角6°，煤层截割阻抗A＝375N/mm，顶板岩性：老顶为Ⅲ级，直接顶为2类，工作面设计长度为110m，设计年产量为75万t/a。

本矿煤层赋存条件较好，煤层为进水平煤层，煤层厚度适中，为 2.9m，井型为中型矿井，设计能力为75万t/a，直接顶为2类中等稳定顶板，老顶为Ⅲ类顶板，周期来压强烈，要求工作面支护强度较大。

根据本矿工作面条件及我国目前采煤方法的类型及设备配套情况，设

计确定工作面的方法为综采一次采全高。

1.2液压支架的选型

1.2.1影响液压支架选型的因素

影响液压支架选型的因素，主要考虑煤层顶底板稳定性，煤层厚度、

倾角赋存状况及瓦斯含量等情况，其中以煤层及顶、底板稳定性影响较大。

本矿煤层厚度 2.9m，倾角6°，煤层赋存条件较好。

本矿工作面煤层直接顶为2类顶板，属中等稳定顶板，强度较高，强

度指数在31～70kg/cm2之间，发育大量节理裂隙，随采随落。

本矿工作面老顶为Ⅲ级顶板，周期来压强烈，对支架支护强度的要求

较高。

1.2.2液压支架的选型

1.2.2.1架型的选择

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

应于稳定或坚硬以上直接顶和周期来压明显和强烈的老顶条件。

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，它使用于不稳定和中等稳定

直接顶条件。

支撑掩护式支架兼有上述两种支架的结构特点，顶梁较长，立柱较多，呈垂直或倾角较小倾斜支撑，故工作阻力大，切顶能力强，具有掩护梁架

间密封，挡矸掩护性能好，它使用于稳定以下各类顶板，有取代支撑式支

架的趋势，但结构复杂，重量较大，价钱相对较高。

由于本工作面的直接顶类别及老顶级别均以确定，所以可直接根据“适应不同类级顶板的架型及支护强度表”直接选择。

根据表中给定的架型选择标准，确定本工作面的支架类型为支撑掩护式。虽然该支架结构复杂，成本较高，但该类型支架技术成熟，安全性高，工作性能稳定，对不同地质条件的煤层适应性强，应用广泛。

1.2.2.2液压支架结构参数的确定

H

m a x ＝h

m a x

＋a

H

m i n ＝h

m i n

－S

2

－b－C

式中：H

m a x

——支架最大支护高度，m，

H

m i n

——支架最小支护高度，m，

h

——煤层最大厚度，2.9m

m a x

hmin——煤层最小厚度，取 2.4m，

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；中厚煤层取200mm，

——顶板最大下沉量，取160mm，

S

2

b——支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚度大于 1.2m时取80～100mm，本次设计取100mm，

c——支架顶梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，取100mm。

＝2.9＋0.2＝3.1m

则：H

m a x

Hmin＝2.4－0.16-0.1-0.1=2.04m

1.2.2.3支架支护强度的确定

1、根据经验公式估算：

q＝K·H·R

式中：q——支架支护强度，t/m2,

K——作用于支架上的顶板岩石厚度系数，我国取6～8，设计取8，H——最大采高，2.9m，

R——岩石容重，一般取 2.3t/m3。

则：q＝8×2.9×2.3=53.36 t/m2

2、直接查表选取

根据顶板条件及煤层厚度，直接查表可知

支架支护强度为：72 t/m2

据以上计算及查表选取，确定支架支护强度为72t/m2。

1.2.2.4选择液压支架型号

根据支架结构参数及支护强度，设计选取支架型号为ZY—35型。该支架技术参数如下：

支架初撑力：188.4吨力（1884kN），

支架工作阻力：400吨力（4000kN），

底板比压：18.6公斤力/厘米2（1.86MPa），

泵站工作压力：200公斤力/厘米2(20 MPa），

支护强度：73吨力/米2(0.73 MPa）。

1.3单体液压支柱工作高度，支护强度及型式的选择

1.3.1支柱最大工作高度H max及最小工作高度H min的计算

Hmax＝hmax－c

Hmin＝hmin－s－c－a

式中: Hmax——支柱最大工作高度，m，

Hmin——支柱最小工作高度，m，

hmax，hmin——煤层最大最小采高，分别为 2.9m，2.4m，

c——顶梁高度，96mm，

s——最大控顶距处顶板顶板下沉量，160mm，

a——支柱卸载高度，80mm。

则：Hmax＝2.9－0.096=2.804（m）

Hmin＝2.4－0.16－0.096－0.08=2.064（m）

1.3.2单体液压支柱的工作阻力及支护密度

单体液压支柱的工作阻力选取DZ-25型，即工作阻力为25kN。