1 工作面具体情况本章的重点在于通过对31902工作面的地质条件，瓦斯涌出情况、矿压值等情况进行分析说明。

并将以这些情况作为工作面(三机)选型的最基本条件。

1.1工作面地质条件1.1.1工作面概况31902是煤矿设计的第十个综采面，工作面煤层为南翼19层煤，三采区，煤层呈一宽缓单斜构造，倾角10°～15°，煤层发育较稳定且赋存状态一般。

南与31901工作面相邻，北面是将要开拓31903工作面。

该工作面设计走向长度为980米，工作面设计长度为180米。

煤层厚度在2.3米至2.9米之间，平均厚度为2.6米。

平均倾斜角度为13°，煤质硬度f =1.3，可采储量878752T ，。

1.1.2顶底板岩层特征表1-1 顶底板特征表1.2底板比压表1-2 各类底板的指标界限及参考岩性［1］底板类别 基本指标辅助指标参考指标参考岩性名称 代号 允许底板载荷强度ρP / MP a 允许底板刚度ρS Mp a/mm -1允许底板单向抗压强度ρR/ MP a极软 Ⅰ ≤3.0 ρS ≤0.3ρR ≤8.5充填岩、泥岩、软煤松软Ⅱ3.0＜ρP ≤6.00.3＜ρS ≤0.78.5＜ρR ≤13.2泥页岩、煤根据《煤矿作业规程编制指南》中底板分类表及工作面底板岩石的种类判断31902工作面的底板允许比压值为2.5～3MP a顶底板 岩石名称 厚度/m 特征描述分类 基本顶 粗砂岩 4.0 灰白色胶结致密分选性差 沉积岩 直接顶 泥岩 2.5 黑色致密块状、均一含碳屑 沉积岩 直接底泥岩6.7浅灰色，致密块状含粉砂岩沉积岩1.3工作面煤层瓦斯涌出情况煤矿因为所采的煤层埋藏的深度较浅，且成煤时间较短。

所以瓦斯涌出量较小，为低瓦斯矿井。

31902采煤工作面因为尚未完全形成，所以现在工作面瓦斯涌出量并没有一个准确值。

但可以根据其与它同一采区的其它工作面的瓦斯涌出量进行估算。

与31902同处一个采区且相邻的31901工作面的绝对瓦斯涌出量为4.8m³/min左右。

而31902的顶、底板岩性与31901的顶、底板岩性相差不大，根据以上情况判断31902工作面瓦斯涌出量与31901相差不大，为低瓦斯工作面。

同时矿上为了防止回采过程中工作面瓦斯涌出量突然增大，造成工作面瓦斯超限，决定进行尾巷瓦斯抽放。

因为矿上的瓦斯抽放泵站已投入使用，31902工作面生产时只需安装一条管路就可工作。

所以瓦斯涌出量对工作面设备选型影响很小。

1.4工作面正规循环生产能力［1］=（1—1）WγcLSh⨯=180≈.0⨯W=⨯⨯.0.6263375376986.23.1式中 : W ——工作面正规循环生产能力, T ；L ——工作面长度,180m ；S ——工作面循环进度（以滚筒有效截深为准）， 0.63m ；H ——工作面采高，6.2m ；γ——煤的容重，T/m3；γ取1.3 T/m3；C ——回采率， 98 % 。

2 综采工作面设备的配套原则［2］本章重点讲述了综采工作面采煤机、液压支架和输送机之间在性能参数、结构参数、空间尺寸及相互联接等方面的配套要求，以保证综采工作面的最大生产能力和安全生产的要求。

2.1采煤机、液压支架和输送机的配套2.1.1生产能力的配套［2］采煤机是综采工作面的主要生产设备，综采工作面的生产能力主要取决于采煤机的落煤能力。

因此，为保证采煤机生产能力的发挥，工作面输送机的生产能力要大于采煤机的生产能力，液压支架的移动速度应大于采煤机的牵引速度，通常与采煤机配套的工作面刮板输送机、液压支架等设备，其生产能力要按采煤机生产能力的120﹪选型2.1.2性能配套综采工作面“三机”性能配套，主要通过结构参数的他来实现，以解决设备性能间互相制约的问题。

例如采煤机的摇臂长度应大于输送机机尾的长度，这样才能保证采煤机割煤到输送机机尾底座端部。

2.1.3几何关系的配套［4］图2-1 综采设备间几何关系的配套综采工作面“三机”间的配套尺寸关系如图2-1所示为了便于司机观察和操作，并考虑顶板下沉量的影响、适应顶底板起伏以及煤层变化、机身调斜等情况，使采煤机沿工作面顺利通过，要求支架顶梁和采煤机机面之间留有足够的空间，该空间高度Ｃ称为过机高度，一般Ｃ不小于150～250 mm 采煤机底托架应有足够的高度h，以保证过煤高度E ﹥250～400 mm从安全角度考虑，支架前柱到煤壁的距离Ｆ应愈小愈好，但却受到机器结构参数等因素的约束，由图可知Ｆ＝Ｂ＋e＋Ｇ＋χ（2—1）式中 e ——煤壁与输送机铲板之间的距离，e＝１００～２00mm，以防止采煤机滚筒在输送机弯曲段切割铲煤板；χ——立柱倾斜时的水平增距；Ｇ——输送机宽度，由铲煤板宽度f＼输送机中部溜槽宽度Ｓ＼电缆槽和导向槽宽度a及前柱与电缆槽间的距离b组成；为避免由于输送机偏斜时采煤机斜割顶梁，支架梁端与煤壁间应留有２００～４00 mm的梁端距Ｄ。

从前柱到梁端的距离Ｌ为Ｌ＝Ｆ－Ｂ－Ｄ－χ（2—2）支架工作时的最小支撑高度H为H=A+C+t（2—3）式中t ——顶梁厚度C——过机高度A——采煤机机面高度，为采煤机机身高度、输送机高度和底托架高度之和。

2.1.4其它附属设备的配套煤层倾角大于10°时，采用链牵引的采煤机应设置防滑装置；当煤层倾角大于16°时应安装防滑绞车，输送机应设置防滑锚固装置，支架也应有防倒滑和调架装置；落煤块度过大时，工作面转载机上应设置破碎机。

3 综采工作面设备的选型原则本章的重点主要是根据有关资料与规定对综采工作面（三机）选型的具体要求，以及结合本矿将要投产的采煤工作面的实际情况，对（三机）选型的理论基础进行阐述。

3.1采煤机的选型［3］3.1.1对采煤机械的一般要求1）生产率满足要求。

2）采煤机工作机构能适应煤层厚度变化而工作；牵引机构能在工作过程中随时根据需要改变牵引速度，应能实现无级调速，以适应煤质硬度的变化，发挥机器的效能。

3）机身所占空间较小，4)采煤机可拆成几个独立的部件，以便下井和运输，也便于拆装和维修。

5）所有电气设备都应具有防爆性能，采煤机能在有煤尘瓦斯爆炸危险的工作面内安全工作。

6）电动机、传动装置和牵引部应具有超负荷安全保护装置。

7）具有防滑装置，以防机器沿斜坡自动下滑。

8）具有内外喷雾灭尘装置。

9）工作稳定可靠，操作简单方便，操作手或按钮尽量集中，日常维护工作少而集中。

3.1.2综采工作面用采煤机选型依据1）根据煤层坚硬度选型滚筒式采煤机适用于开采坚硬度系数ƒ＜4的缓倾斜及急倾斜煤层，对于ƒ=1.8～2.5的中等厚度煤层，可采用中等功率的采煤机，对于粘性煤以及ƒ=2.5～4的中硬以上煤层，应采用大功率采煤机。

2）根据煤层厚度选型⑴薄煤层煤层厚度小于1.3m。

⑵中厚煤层煤层厚度为1.3 m～3.5m。

开采此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或大功率的采煤机，⑶厚煤层煤层厚度在3.5 m以上3)根据煤层倾角选型煤层倾角分为三大类：0°～25°为缓倾斜煤层；25°～45°为倾斜煤层；45°以上为急倾斜煤层。

采煤机在倾角较大时应考虑防滑问题，在干燥条件下金属间的摩擦系数为0.24～0.26，相应的摩擦角为13.5°～14.5°，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°时就应设置防滑装置。

综合以上所述结合本矿工作面条件和现在采煤机的生产技术水平，应该为31902工作面选用交流电变频调速牵引并带有逆变制动和制动闸的中等功率的滚筒式采煤机3.2液压支架的选型［3］3.2.1液压支架的类型和结构、特点及适用条件见表3-1表3-1液压支架的类型和结构、特点及适用条件支架类型支撑式支架结构特点顶梁较长，立柱多且垂直支撑掩护式支架有一个较宽的掩护梁.立柱比较少.且都为倾斜布置.支架两侧有活动侧护板支撑掩护式支架兼有支撑式和掩护式支架的结构特点和性能，支护性能支撑力大，切顶性能好.但抗水平载荷能力差.稳定性差.护矸能力差适用条件适用直接顶稳定、老顶有明显或强烈周期来压，且水平力小的条件支撑力小，切顶性能差，但支护强度较大且均匀，掩护性好。

适用顶板不稳定或中等稳定、老顶周期压力不明显、瓦斯含量少的破碎顶板条件。

支撑力大，切顶性能好，防护性能好，稳定性能好，应用范围广因为兼有支撑式支架和掩护式支架的结构特点，可适用各种顶低顶板条件根据以上三种液压支架支护性能的特点和适用条件，结合本矿的地质条件应该选用掩护式支架。

支架具体的选用参数将在后面论述。

3.3刮板输送机的选型［3］1）刮板输送机的运输能力应大于采煤机的生产能力，一般取1.2倍。

2）要根据刮板链的负荷确定链条数目，结合煤质硬度选择链子结构形式。

3）应优先选用双机头双电机驱动方式。

4）应优先选用短机头和短机尾5）应满足采煤机的配合要求。

根据综采工作面的实际情况，和现在刮板输送机的生产技术水平，应该优先选用中双链重型刮板输送机。

刮板输送机具体参数将在后面论述。

4 工作面具体选用的（三机）型号经过前面几章对工作面情况的说明，以及（三机）选型与配套理论方面的论述。

从本章开始将选出具体的（三机）型号，并且每一种型号都选出多个厂家生产的进行性能比较，以中选出最合适的型号。

4.1采煤机的选用［4］4.1.1根据工作面实际情况计算出的应选用的采煤机各项参数采煤机的生产能力取决于矿山地质和矿山技术条件，机器工况和结构参数。

而矿山的地质条件是复杂多变的。

这就需要我们对采煤机生产能力进行选型计算1）截深截深是指一次截割深度，是由滚筒外缘到端盘外侧截齿齿尖的距离确定的，一般为0.6～0.63m ， 选0.63 m2）首先根据实际情况计算理论生产率（设定牵引速度为6m/min ）Q ρυq HB t 60= （4—1）584.7663.1663.06.260=⨯⨯⨯⨯=t Q 767≈式中 Q t —— 理论生产率，t/hυq —— 牵引速度，m/min;H —— 工作面平均采高，m B —— 滚筒有效截深，mp —— 煤的密度，一般为1.3～1.4，ｔ/m ³ 取1.33）计算技术生产率1κt Q Q = （4—2）4606.0767=⨯=Q式中 Q —— 技术生产率，t/hк1—— 采煤机技术上能达到的连续工作系数，一般取к1=0.5～0.7取0.64)计算实际生产率Qm= Q tк2 （4—3）Q m = 2766.0498=⨯式中Q m——实际生产率，t/hк2 ——实际使用中，采煤机实际上能达到的连续工作系数，一般取к2=0.5～0.7取0.6式中mW——工作面减去影响时间能达到的实际产量，t/h21kk——影响系数，各为0.6、0.65）选择采煤机装机功率=N39.0300VBF（4—5）N=369.03.163.0300⨯⨯⨯⨯=442.26KW式中N——装机功率，KWB——滚筒有效截深, mF——煤质硬度系数V——牵引速度m6)根据装机容量选择牵引力1.1(=P～)3.1N（4—6）=P 1.1(～=442)3.1486.486～6.574 取=p 520式中 P ——牵引力，kNN ——装机容量的kW 数7）选择截煤滚筒直径D ＞21H max （4—7） D ＞21⨯2.9 = 1.45 D ＞1.45取1.6式中 D —— 滚筒直径 m H max —— 最大采高m4.1.2选择采煤机［5］根据31902工作面的实际条件、综采工作面对采煤机的要求以及选型计算得出的数值参考煤矿常用《机电产品实用手册》，选出三种型号进行比较表4—1采煤机性能比较型号MG200/500-AWD MG200/491-WD MWG250/500-WD 机面高度/mm 1080 1100 1212采高范围/m 截深/mm 1.8～3.2630.8001.6～3.2630、6601.6～3.6630、800滚筒直径/ mm 1400.1600.1800 1600.1800.2000 1400.1600.1800 适应倾角/（º）≤20 ≤15 ≤25牵引力/ＫＮ535/320 524/437 520牵引速度/m.min 牵引形式0～7.85～13.12电牵引无链、销轨0～9电牵引无链、销轨0～11开关磁阻电机调速、齿轮-销轨总功率/ＫＷ500 491 500生产厂家天地科技有限公司上海分公司太原矿山机器集团有限公司无锡盛达机械制造有限公司表4—1所选出的，这三种型号的采煤机的性能参数都能满足31902工作面的生产要求。