支护设备与采煤机选型设计
题目：煤层厚度（m）Hmax=3.1，Hmin根据所选支架情况自定，截割阻力（N/m）=280，煤层倾角6 o，顶板条件Ⅲ级，直接顶4类，工作面长度120m，设计产量70（万吨/年），生产安排一年工作日按300天计算，实行四班工作制，三班采煤，一班准备，每天生产时间18小时。
第一节 机械化采煤工作面类型的确定与论证
机械化采煤工作面，根据支护设备型式不同。可分为普通机械化采煤工作面(简称普采)及综合机械化采煤工作面(简称综采)。综采工作面主要设备为双滚筒采煤机、刮板输送机、液压支架，综采工作面机械化程度高、安全、生产率高，国内不少综采工诈面年产量超过100万吨．但它的设备投资大，对煤层厚度、倾角、地质条件变化要求严格．普采工作面主要设备为滚筒采煤机、刮板机输送机、金属摩擦支柱或单体液压支住及金属铰接顶梁。(采用单体液压支往、金属铰接顶粱的工作面亦称高档普采工作面)。普采工作面设备投资小，在煤层厚度、倾角、地质条件变化较大时，适应性好，但它的机械化程度、安全、生产率比综采低。当工作面的煤层厚度、倾角、地质条件，设计生产能力等已知时，究竟采用那种类型的机械化采煤工作面，应经过经济技术方面认真分析，论证后再去确定，一般讲当工作面内煤层厚度较厚，煤层倾角及煤层厚度变化不大，地质条件比较稳定，没有大的断层，夹矸等，工作面没计生产能力又比较高．采用综采比较好，相反，当煤层厚度不大。但厚度、倾角变化较大，工作面设计生产能力不很高时，采用高档普采能更好的适应煤层地质条件的变化，并能取得较好的经济效益。
第二节 液压支架选型 1．液压支架型号确定
根据所给条件煤层倾角6 o，顶板条件Ⅲ级，直接顶4类，煤层厚度（m）Hmax=3.1。选择支架为支撑掩护式支架。
2．液压支架结构参数的确定
液压支架的结构参数，主要指液压支架的结构高度，液压支架的结构高度，应能适应采高的要求。它根据煤层厚度(或采高)和采区范国内地质条的变化等因素来确定。其选择的原则时：在最大采高时，液压支架应能“顶得住”，在最小采高时，支架能“过得去”。支架最大结构高度Hmax和最小结构高度Hmin，具体由下面经验公式计算： Hmax=hmax+a米 =3.1+0.2 =3.3（米）
Hmin=hmin―S―b―C米 =2.3-0.2-0.1-0.1 =1.9米 式中：
hmax， hmin——煤层最大厚度和最小厚度；米
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；中厚煤层可取200毫米，厚煤层可取300毫米；薄煤层适当减小；
S——顶板最大下沉量（一般取支架后排立柱处顶板的下沉量，可借鉴邻近工作
面的观测资料选取，若无这方面资料，可按100~200毫米选取，I级老顶取大值，Ⅳ级老顶取小值；
b——支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚度大于1.2米时，取80~100毫米； c——支架顶粱上存留的浮煤和碎矸石厚度，一般取50~100毫米。
3．选择液压支架的型号
由上面计算出的支架最大和最小结构高度的数值，从液压支架产品目录中选择合适液压支架的型号，并列出支架规格和主要技术参数表。支撑掩护式支架具有支撑效率高，切顶换能力强，支架稳定性好的特点。
型号名称主要技术参数
ZZ4000/18/39型支撑掩护式液压支架 高 度 1.8～3.9m 中心距 1.5m
宽 度 1.41～1.58m 初撑力 3136～3236kN 工作阻力 3990～4118kN 支护强度 0.70～0.72Mpa
底板比压（前端） 0.45～1.96Mpa 泵站压力 25Mpa 整体运输尺寸 4250×1410×1800mm 适应倾角 ≤20°
操纵方式 本架控制 重 量 13.55t
第三节 采煤机的选择
正确选择和使用采煤机是提高采煤工作面，生产能力的一项主要任务，对采煤工作面的生产效率、能耗、安全等都具有重要影响，但采煤机选型涉及问题较多，目前还缺乏一套完善的计算方法。它不仅与煤层的厚度，倾角及煤的物理机械性质、地质条件等有关，还要考虑与支护设备，运输设备之间配套关系，因此，在选型过程中要考虑多方面因素，综合分析后去确定。 一、采煤机性能参数的计算与决定 1.滚筒直径的选择
滚筒直径大些对装煤有利，但不宜过大．并应满足采高的要求。
双滚筒采煤机滚简直径应大于最大采高hmax的一半，一般可按D=(0.52~0.6)hmax选取，采高大时取小值D=0.52×3.1=1.6米，采高小时取大值D=0.6×2.3=1.4米。 2．截深的选择
滚筒截深是采煤机工作机构截入煤璧的深度，是影响采煤机装机功率及生产率的主要因素，决定截深时应充分考虑煤层的压张效应，截割阻抗(截齿截割单位切屑厚度所对应的截割阻力)大小，煤层厚度、倾角、顶板稳定性及采煤机稳定性等。另外：为了管理顶板方便，截深应等于液压支架的推移步距。
中厚煤层截深可取0.6~0.8米，若顶扳稳定，截割阻抗小可适当加大。厚煤层为了减轻煤壁片帮，减轻液压支架载荷和避免煤从运输机溢出，截深宜小，可取0.5米左右。 薄煤层由于工人行走困难，牵引速度比较低。为了保证大的生产率截深可取0.8～1米。国内生产采煤机，为了制造方便，大部分截深在0.6米左右，薄煤层为l米左右。本设计选择截深为0.6m。
3．采煤机生产能力确定 工作面应具备的生产能力
Qh=Q·f/D·T·K
式中：Qh—设备具有的最小生产能力，t/h； Q —工作面年产量，t；
f —能力富裕系数，取1.2-1.6； D—年生产天数； T—每日生产时数； K—开机率，取0.2。 Qh=907t/h
采煤机实际生产能力
Qs=60B·M·V1·γ
式中：Qs—采煤机可实现的生产能力，t/h； B—截深，m； M—采高，m；
V1—采煤机平均牵引速度，m/min； γ—煤的实体密度，t/m 3 得到Qs=126.36V1
所以V1≥907/126.36=7.2m/min。 采煤机平均截割牵引速度V2=V1·n
支架推移速度V3,截割时牵引速度V应大于或等于V1，小于V2并于V3协调确定。
采煤机装机功率推荐表(KW) 截割阻力A 煤 层 厚 度 （KN/cm） 0.5-0.7 0.7-1.2 1.2-2.0 2.0-3.5 <1.2 100 100-120 120-200 200-250 1.2-2.4 125 135-150 150-250 250-350 >2.4 150 150-200 300-350 350-450 设计生产率3-4 4-6 6-10 10-15 （t/min） 根据上表确定采煤机装机率为350-450KW。 二、初选采煤机及其配套设备
根据采高,滚筒直径、截深、生产率、电机功率、牵引力及牵引速度等初选采煤机.然后和初选的支护设备一起。查阅煤炭科学院等编制的采煤机械化成套设备参考资料一览表，选择采煤机型号MXA-300/3.5型，滚筒直径1.6m，截深0.6m，牵引力400KN，功率350KW,重40.3t。