【正文】 山西機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院機電一體化技術(shù)專業(yè)畢業(yè)綜合實踐報告 摘要近年來，對于煤炭行業(yè)存在的礦井規(guī)模小、安全水平低、資源浪費嚴(yán)重等問題，如何提高礦井機械化水平成為解決這一問題的關(guān)鍵。為實現(xiàn)高產(chǎn)高效的采煤必須進(jìn)行正確的機電設(shè)備選型。本課題著眼于礦山機電設(shè)備配套，旨在對礦山機電設(shè)備進(jìn)行合理的選型和設(shè)計，使礦井生產(chǎn)系統(tǒng)實現(xiàn)安全、高產(chǎn)、高效的要求。 本課題在了解礦井概況的基礎(chǔ)上，研究綜采工作面設(shè)備、中央排水系統(tǒng)、通風(fēng)設(shè)備、運輸和提升設(shè)備的選型和設(shè)計。通過篩選實習(xí)過程中收集到的原始資料，加以整理，參照各種規(guī)程的相關(guān)要求確定出相關(guān)設(shè)備的各項具體參數(shù)，進(jìn)行相關(guān)驗算，確定設(shè)備布置和關(guān)系，利用電力、電子等技術(shù)對提升機電控系統(tǒng)進(jìn)行科學(xué)設(shè)計。 本課題通過對礦山機電設(shè)備合理的選擇與維護(hù)、機械化設(shè)備的科學(xué)使用，對促進(jìn)礦井生產(chǎn)效率的提高和安全作業(yè)，無疑具有極其重大的影響。 關(guān)鍵詞：礦山機械化選型礦井通風(fēng)礦井排水提升電控 目錄第一章 綜采工作面配套設(shè)備選型 1 1 1 1 2，支護(hù)強度及型式的選擇 4 max及最小工作高度H min的計算 4 5 5 6 6 10 13 13 13 14 14 1支護(hù)設(shè)備、輸送機配套關(guān)系圖 15第二章 礦山運輸機械選型設(shè)計 16 16 16 16 20 20 21 22 22 24 25 26 26 26 31 32 32 32 38第三章 礦井提升設(shè)備選型設(shè)計 39 39 39 39 39 41 41 42 42 42: 43 43 43 44 44 44 45 45 46 47: 48: 51 53第四章 礦井排水、通風(fēng)、壓氣設(shè)備選型設(shè)計 55 55 55 5臺數(shù) 55 5吸水管路特性 59 59 62 62 62： 63 66 68 68 69： 71： 72第五章 井下采區(qū)供電設(shè)計 74 74 74 75 75 77 81 81 81 81 84 84 86： 86 93 94第一章 綜采工作面配套設(shè)備選型，煤層傾角6176。，煤層截割阻抗A＝375N/mm，頂板巖性：老頂為Ⅲ級，直接頂為2類，工作面設(shè)計長度為110m，設(shè)計年產(chǎn)量為75萬t/a。本礦煤層賦存條件較好，煤層為進(jìn)水平煤層，煤層厚度適中，井型為中型礦井，設(shè)計能力為75萬t/a，直接頂為2類中等穩(wěn)定頂板，老頂為Ⅲ類頂板，周期來壓強烈，要求工作面支護(hù)強度較大。根據(jù)本礦工作面條件及我國目前采煤方法的類型及設(shè)備配套情況，設(shè)計確定工作面的方法為綜采一次采全高。影響液壓支架選型的因素，主要考慮煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性，煤層厚度、傾角賦存狀況及瓦斯含量等情況，其中以煤層及頂、底板穩(wěn)定性影響較大。，傾角6176。，煤層賦存條件較好。本礦工作面煤層直接頂為2類頂板，屬中等穩(wěn)定頂板，強度較高，強度指數(shù)在31～70kg/cm2之間，發(fā)育大量節(jié)理裂隙，隨采隨落。本礦工作面老頂為Ⅲ級頂板，周期來壓強烈，對支架支護(hù)強度的要求較高。液壓支架根據(jù)對頂板的支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)特點不同，可分為支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式三種基本型式。支撐式支架頂梁長，立柱多，且垂直支撐，工作阻力大，切頂能力強，通風(fēng)斷面大，后部有簡單的擋矸裝置，架間不撐緊，對頂板不密封，它適應(yīng)于穩(wěn)定或堅硬以上直接頂和周期來壓明顯和強烈的老頂條件。掩護(hù)式支架有寬大的掩護(hù)梁可擋住采空區(qū)冒落的矸石，它的頂梁較短，支柱少且傾斜支撐，架間密封，支架工作阻力較小，切頂能力差，但由于頂梁較短，控頂面積小，支護(hù)強度不一定小，它使用于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定直接頂條件。支撐掩護(hù)式支架兼有上述兩種支架的結(jié)構(gòu)特點，頂梁較長，立柱較多，呈垂直或傾角較小傾斜支撐，故工作阻力大，切頂能力強，具有掩護(hù)梁架間密封，擋矸掩護(hù)性能好，它使用于穩(wěn)定以下各類頂板，有取代支撐式支架的趨勢，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量較大，價錢相對較高。由于本工作面的直接頂類別及老頂級別均以確定，所以可直接根據(jù)“適應(yīng)不同類級頂板的架型及支護(hù)強度表”直接選擇。根據(jù)表中給定的架型選擇標(biāo)準(zhǔn)，確定本工作面的支架類型為支撐掩護(hù)式。雖然該支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高，但該類型支架技術(shù)成熟，安全性高，工作性能穩(wěn)定，對不同地質(zhì)條件的煤層適應(yīng)性強，應(yīng)用廣泛。H max＝h max＋aH min＝h min－S2－b－C式中：H max——支架最大支護(hù)高度，m， H min——支架最小支護(hù)高度，m， h max——煤層最大厚度， h min——煤層最小厚度， a——考慮偽頂，煤皮冒落后，支架仍有可靠初撐力所需要的支 撐高度的補償量；中厚煤層取200mm， S2——頂板最大下沉量，取160mm， b——支架卸載前移時，立柱伸縮余量， 80～100mm，本次設(shè)計取100mm， c——支架頂梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，取100mm。則：H max＝＋＝ H min＝－=根據(jù)經(jīng)驗公式估算：q＝KHR式中：q——支架支護(hù)強度，t/m2, K——作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù)，我國取6～8，設(shè)計取8， H——最大采高， R——巖石容重。則： q＝8= t/m2直接查表選取根據(jù)頂板條件及煤層厚度，直接查表可知支架支護(hù)強度為：72 t/m2據(jù)以上計算及查表選取，確定支架支護(hù)強度為72t/m2。根據(jù)支架結(jié)構(gòu)參數(shù)及支護(hù)強度，設(shè)計選取支架型號為ZY—35型。該支架技術(shù)參數(shù)如下：支架初撐力：（1884kN），支架工作阻力：400噸力（4000kN），底板比壓：（），泵站工作壓力：200公斤力/厘米2(20 M Pa），支護(hù)強度：73噸力/米2( M Pa）。，支護(hù)強度及型式的選擇 max及最小工作高度H min的計算H max＝h max－cH min＝h min－s－c－a式中: H max——支柱最大工作高度，m， H min——支柱最小工作高度，m， h max，h min——煤層最大最小采高，， c——頂梁高度，96mm， s——最大控頂距處頂板頂板下沉量，160mm， a——支柱卸載高度，80mm。則：H max＝－=（m） H min＝－－－=（m）單體液壓支柱的工作阻力選取DZ25型，即工作阻力為25kN。單體液壓支柱的支護(hù)密度確定如下：，選型時按照3m采高進(jìn)行選取支護(hù)強度為：35=56(噸/米2)。支護(hù)密度：56247。25=（根/m2）單體液壓支柱的型式分為內(nèi)注式及外注式。根據(jù)內(nèi)注式和外注式的使用條件，本設(shè)計選用外注式單體液壓支柱。外注式單體液壓支柱重量相對較小，制造成本低，伸縮比大，適用于中厚煤層之中。鉸接頂梁的選擇：根據(jù)采煤機截深，鉸接頂梁的長度取截深的整數(shù)倍。根據(jù)目前我國采煤機生產(chǎn)現(xiàn)狀及使用情況，設(shè)計選用雙滾筒采煤機。雙滾筒采煤機滾筒直徑應(yīng)大于最大采高h(yuǎn) max的一半，一般可按D=（～）h max選取，采高大時取小值，采高小時取大值。目前雙滾筒采煤機的滾筒直徑也已經(jīng)系列化，所以滾筒直徑的選取選取和標(biāo)準(zhǔn)直徑相近的數(shù)值。D==(m)根據(jù)計算。截深的選擇，受煤層厚度、傾角、頂板穩(wěn)定性、截割阻抗、及液壓支架的推移步距影響。～。滾筒轉(zhuǎn)速的選擇，直接影響截煤比能耗、裝載效果、粉塵大小等。轉(zhuǎn)速過高，不僅煤塵產(chǎn)生量大，且循環(huán)煤增多，轉(zhuǎn)載效率降低，截煤比能耗降低。根據(jù)實踐經(jīng)驗，一般認(rèn)為采煤機滾筒的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在30～50轉(zhuǎn)/分較為適宜。設(shè)計取45轉(zhuǎn)/分。，轉(zhuǎn)速為45轉(zhuǎn)/分。采煤機最小設(shè)計生產(chǎn)率與采煤機有效開動率有關(guān)。雖然綜合機械化開采在我國中厚煤層一次采全高工作面的應(yīng)用已經(jīng)成熟，機械設(shè)備的生產(chǎn)加工技術(shù)也比較完善，設(shè)備可靠性也大大提高，但采煤工作面煤層潛在的變數(shù)及機械設(shè)備的檢修等的各種因素均影響采煤機有效開動率，我國平均水平在40％左右。設(shè)計取正常開動率為40％。采煤機最小設(shè)計生產(chǎn)率由下式計算：式中： Q min——采煤機最小設(shè)計生產(chǎn)率，t/h， W——采煤工作面的日平均產(chǎn)量，750000247。300=2500（t） ——采煤機有效開動率。則：采煤機截割時牽引速度的高低，直接決定采煤機的生產(chǎn)效率及所需電機功率，由于滾筒裝煤能力，運輸機生產(chǎn)效率，支護(hù)設(shè)備推移速度等因素的影響，采煤機在截割時的牽引速度比空調(diào)時低得多，采煤機牽引速度在零到某個值范圍內(nèi)變化，選擇截煤機時的牽引速度，要根據(jù)下述幾個方面因素，綜合考慮。根據(jù)采煤機最小設(shè)計生產(chǎn)率Q min決定的牽引速度V1, m/min式中：Q min——采煤機最小設(shè)計生產(chǎn)率， H——采煤機平均采高， B——采煤機截深， γ——煤的容重，根據(jù)截齒最大切削厚度決定的牽引速度V2，采煤機截割過程中，是滾筒以一定的轉(zhuǎn)速n，同時又以一定的牽引速度V2沿工作面移動，切削厚度呈月牙規(guī)律變化，如果滾筒一條截線上安裝的截齒數(shù)為m，則截齒最大的切削厚度h max在月牙中部，可用下式求出。 mm上式中，m一般取3，n根據(jù)上面的計算取45轉(zhuǎn)/分。一般來說，h max應(yīng)小于截齒伸出齒座長度的70％，根據(jù)國產(chǎn)采煤機的實際情況，取45mm。則： m/min式中：h’max——截齒在齒座上伸出長度的70％，取45mm。則：按液壓支架的推移速度決定牽引速度V3一般講支架的推移速度應(yīng)大于采煤機的牽引速度較好，這樣可保證采煤機安全生產(chǎn)。截割時牽引速度V應(yīng)根據(jù)上述三方面情況綜合分析后確定，其最大值應(yīng)等于或大于V1，但應(yīng)小于V2，并與V3協(xié)調(diào)，使采煤機既能滿足工作面生產(chǎn)能力的要求，又可避免齒座或葉片參與截割，并能保證采煤機安全生產(chǎn)。綜上所述，采煤機的牽引速度取V＝4m/min采煤機的牽引速度確定后，則采煤機的生產(chǎn)率Q為Q＝60HBVγ t/h將上述確定的直帶入公式求得采煤機的生產(chǎn)率為Q＝604＝（t/h）由于采煤機在截割和裝載過程中，受到很多因素的影響，所需電機功率大小，很難用理論方法精確計算，常采用類比法或比能耗法來估算。采用比能耗法估算電機功率，是根據(jù)采煤機生產(chǎn)率和比能耗（截割單位體積煤所消耗電功率）試驗資料來確定。如果比能耗確定適當(dāng)，計算值就比較合理。 本設(shè)計煤層截割阻抗為AX＝375N/mm，根據(jù)下述公式可求得采煤機截割時的比能耗HωX式中：HωX——煤層截割比能耗，kWh/t， AX——煤層截割阻抗，375 N/mm， A——基準(zhǔn)煤截割阻抗，取190 N/mm， HωB——基準(zhǔn)煤比能耗，通過插入法計算知， kWh/t。則：由于本設(shè)計采煤機為雙滾筒采煤機，所以后滾筒的截割比能耗可由下式求得。式中：K3——后滾筒工作條件系數(shù)，根據(jù)采煤機割煤方式。則：采煤機所需電機功率為：式中：K1——功率利用系數(shù)，采煤機用一臺電機驅(qū)動，取1， K2——功率水平系數(shù)，(牽引速度調(diào)節(jié)方式為自動調(diào)節(jié)，～)則：由于國內(nèi)采煤機的功率均以系列化，根據(jù)計算數(shù)值就近選取，設(shè)計選采煤機的功率為300kW。根據(jù)采煤機電動機的功率，可直接查表求得采煤機的牽引力。查表：采煤機牽引力250～300kN。根據(jù)采高，滾筒直徑，截深，生產(chǎn)率，電機功率，牽引力及牽引速度，初步選擇采煤機型號為MLS3H340，查閱煤炭科學(xué)院等編制的采煤機械化成套設(shè)備參考資料一覽表，確定選用ZC5ZY35成套設(shè)備。但其刮板機的運輸能力偏小，設(shè)計選取電機功率為320kW。且其機電設(shè)備選型大部分為國家淘汰產(chǎn)品，本次設(shè)計根據(jù)實際進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。設(shè)備選型配套情況見下表1－4－1：表1－4－1 ZC5－ZY35成套設(shè)備表 型號規(guī)格單位數(shù) 量工作面液壓支架ZY35架100采煤機MLS3H340臺1刮板輸送機SGZ764/320臺1單體液壓支柱DZ25根20順槽轉(zhuǎn)載機SZB730/110臺1帶式輸送機DSP－1080/1000臺1破碎機PCM－110臺1乳化液泵XRB2B－80/200臺2乳化液泵箱XRXTA臺1噴霧泵站XPB－250/55臺2液壓安全絞車YAJ－13臺1端頭端頭液壓支架D1ZY－35組2單體液壓支柱DZ25根40金屬鉸接頂梁HDJA根50電器設(shè)備移動變電站KSGZY－630/臺2KSGZY－315/臺1臺1高壓電纜連接器AGKB30－200/6000個8饋電開關(guān)BKD9400/1140F臺2BKD9200/690F臺2磁力啟動器QJZ2120/1140型臺1BQD10－80ZD／1140型臺1BQD10－200ZND／1140型臺1BQD10－200ZND／1140型臺1QJZ2200/1140型臺1QJZ2200/1