煤矿设备选型毕业设计开题报告

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山东科技大学本科毕业设计（论文）开题报告题目济宁唐口煤矿机电设备选型设计学院名称机械电子工程学院专业班级机械设计制造及其自动化（定单）07—2学生姓名信聪学号200701041821指导教师王亮填表时间：2011年4月20日 填表说明1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。2.此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期完成，经指导教师签署意见、相关系主任审查后生效。3.学生应按照学校统一设计的电子文档标准格式，用A4纸打印。4.参考文献不少于8篇，其中应有适当的外文资料（一般不少于2篇）。5.开题报告作为毕业设计（论文）资料，与毕业设计（论文）一同存档。 窗体顶端设计（论文）题目采煤工作面设备选型设计设计（论文）类型（划“√”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它√一、本课题的研究目的和意义课题的来源和背景：近年来，随着我国经济的快速发展和对矿山资源需求的高速增长，机械化采煤在煤矿生产中所占比重越来越大，因此对矿山机电设备选型设计也提出了越来越高的要求。本设计即针对淄矿集团济宁唐口进行煤矿机电设备选型设计。课题的研究目的：矿井机电设备为矿山进行生产活动的关键设备，其技术的发展对促进矿井生产效率的提高和安全作业，无疑具有极其重大的影响。历经几十年发展，我国的矿井机设备技术取得了不少的进步，但与美国、德国等世界发达国家相比，依然存在着很大的差距。目前发达国家的矿井提升技术已全面实现了全数字控制，而国内绝大多数中小煤矿的矿井提升机效率低下，安全隐患多，严重制约着我国矿山产业的健康发展，急需大规模的技术改造和更新。要实现高产高效的采煤，必须进行正确的机电设备选型设计。在煤矿机电设备中，综合机械化采煤工作面的装备以采煤机、液压支架和刮板输送机为代表，提升运输设备以皮带输送机、电机车和主副井提升设备为主，决定着煤的运输提升量。通风和排水设备在煤矿生产中的作用更是异常重要，必须保证完全可靠的工作。本课题以煤矿原始资料为依据，以实现高产高效机械化采煤为目标，验证所学理论，这有助于我们熟练掌握相关的技术以及矿山机电设备选型注意的问题，可以尽快融入以后的工作，为我国煤炭事业的发展做出应有的贡献。 一、本课题的主要研究内容（提纲）一.采掘部分设计选型：1.研究矿井基本情况、水文地质情况、生产能力、开采方式、顶板类型等。2.采煤工作面所需要的设备类型。3.采煤机的类型及适应性、选型原则及主要技术要求、总体尺寸、传动系统、截个机构、牵引机构、附属机构、开口方式等。4.支护设备的选型原则和适应性、支护设备的性能参数、支护设备型号和主要技术参数等。5.刮板输送机选型原则、型号及主要技术参数、使用要求等。6.乳化液泵站的要求、参数的计算、型号及主要技术参数、工作原理，液压系统的设计等。7.采煤工作面设备之间的配套使用二.运输部分选型设计：1.设计的原始数据和工作环境条件2.运输生产率3.设备型式、布置与功率匹配4.输送带速度、宽度、带型确定计算5.基本参数的确定计算6.各区段阻力计算7.输送带关键点张力计算与带强验算8.传动滚筒牵引力与电动机功率9.拉紧力与拉紧行程计算10.制动（逆止）力矩计算三.通风部分选型设计1.计算风源必须产生的风量和负担2.选择风机3.确定工况4.确定风机台数5.选择电动机 6.选择风机型号，确定相关参数7.计算平均年电耗四.排水部分选型设计1.确定工作水泵必须的排水能力2.选定水泵的相关参数3.确定水泵的台数和水管的趟数4.计算水管内径和管路的壁厚5.计算管路特性6.确定工况点7.验算排水时间8.计算电机的容量9.计算耗电量三、文献综述（国内外研究情况及其发展）21世纪前期是我国经济、社会发展的重要机遇期。石油、天然气、煤炭和核能在21世纪将继续发挥各自的优势，可再生的水能、太阳能、风能、地热能、海洋能等的开发利用，仍将继续受到重视。但由于资源条件和能源科技发展水平决定，在未来相当长的时间内，世界范围内的新能源、可再生资源及核电的发展尚不能普遍取代矿物燃料。因此，相当时期内矿物燃料仍将是人类的主要能源。随着现代科学技术的快速发展，尤其是世界经济对能源的旺盛需求，世界煤炭开采技术也得到迅猛的发展。20世纪末期以来，在新技术革命的带动下，煤矿开采技术与设备迅猛发展。先进采煤国家积极应用机电一体化和自动化技术，研制开发了高生产能力、高性能的开采技术设备，广泛应用计算机技术实现了矿井生产过程自动化控制，实现了对矿井的高产高效生产。煤炭是我国的主要能源，也是世界的主要能源。再一次能源使用和消费中占主导地位，我国正处于全面建设小康社会的现代化进程中，经济的快速发展对煤炭的需求快速增长。据不完全统计，2007年我国煤炭产量初步统计为27亿吨，2010年中国煤炭产量需求将超过30多亿吨，2020年将达到28～30亿吨.我国是能源 生产和消费大国，富煤、少气、缺油的资源特点及经济发展水平和经济实力，决定了我国以煤炭为主的能源结构在相当长的时期内是不会改变的.据介绍，红火的煤炭市场急切想把产量提高到最高水平。据现场工作条件来说，很多煤炭企业都难以依靠现有的条件大规模的提高产量。因此，新增煤炭生产能力成为目前迫切需要解决的问题。近20年来，特别是2000年后，随着工作面单生产水平的大幅提高，各个国家的“一井一面”和“一井两面”的高产高效大型和特大型矿井比例越来越高，要求工作面的“三机”（采煤机、液压支架、刮板输送机）必须向大功率、大运量、强力型、高可靠性和高产高效方向发展。然而“三机”的选型需要考虑的因素很多，如煤层赋存和开采条件及采煤工艺等。总裁设备选型是实现综合机械化采煤生产的一个重要环节，是实现综采工作面高产高效和安全生产的关键。近十年间，以长壁高效综采为代表的煤炭地下开采技术取得前所未有的突破性进展。高效综采发展主要体现以下的三个方面:一是综采工作面的生产能力大幅度提高，采区范围不断扩大，出现“一矿一面”年产量数千万吨煤炭的高产高效和集约化的生产模式。二是高效综采设备和开采工艺不断完善，完善推广适用范围不断扩大，中厚煤层开采，厚煤层一次采全高开采和薄煤层全自动化生产技术和工艺取得巨大成功。三是高效综采设备的研制开发取得新的技术突破，国产成套设备的年生产能力已达到三百万吨以上，并实现综采工作面的生产过程自动化。鉴于我国以煤炭为主的能源结构和当前煤炭生产需求快速增长，高效综采装备制造业也将成为能源开采技术重要的竞争领域。采掘机械化是煤炭工业增加产量、提高劳动生产率、改善劳动条件、保障安全生产的必要技术手段，也是煤炭生产过程中节约能源、人力和减少原材料消耗的有效技术措施。综合机械化采煤工作面的装备以采煤机、液压支架和刮板输送机为代表。经过几十年的艰苦努力，我国已掌握了缓倾斜中厚和厚煤层综合机械化采煤成套设备的设计、研究和制造技术，部分薄煤层适用的采煤机、液压支架和刨煤机也研制成功。“三软”（软顶板、软底板、软煤层）和“三硬”煤层、55°以下大倾角和急倾斜煤层等困难条件下使用的综采成套设备也先后问世。今后的发展方向除进行采煤方法、采煤工艺的研究与创新外，对于采煤装备来说，还要研制机电一体化、自动化煤矿开采技术装备，主要包括以下几种。 1.年产800万～1000万t综采工作面配套技术。主要有大功率高性能系列电牵引采煤机、大采高电液控制强力液压支架、刮板输送机、软启动带式输送机和3.3kv供电技术。针对综采工作面生产设备和配套技术存在的问题，主要解决以下关键技术：大功率交流电牵引采煤机变频调速四象限运行控制技术；大功率重型工作面刮板输送机的软启动技术；大功率、大运力顺槽带式输送机的软启动、中间驱动和制动技术；综采工作面大型设备3.3kv供电及配套技术；综采工作面的设备故障诊断和综合检测系统可视化的完善提高；高产高效综采工作面和掘进巷道前方地质综合勘测与评估的安全保障系统；等等。2.年进8000～10000m煤巷快速掘进成套技术。主要包括掘锚联合机组、重型掘进机、重型掘进锚杆等方面内容。完善提高现有掘进机、锚杆机，解决掘进过程中切割与支护的协调作业；改进悬臂式掘进机的截割传动和电控系统，提高单进；研制输出功率大、钻进速度快、稳定性好的新型单体锚杆钻机使用的连续采煤机，使掘进和支护协调作业，缩短掘、钻、支循环作业时间，提高掘进速度。3.先进、实用的工作面开采技术与装备主要包括放顶煤开采技术（高校、回收效率高、安全）、短壁和短工作面高校开采技术与装备和适合中、小煤矿的实用配套技术。中、小型煤矿先进适用综合配套技术以安全、高效、工艺改革为重点，研制和推广经济、简易和实用技术与装备。开发应用高效实用的采煤方法，研制经济使用灵活紧凑的采煤机、顺槽可拐弯刮板输送机等配套设备，逐步实现采、支、运机械化。4.综合机械化采煤工作面无人自动化生产技术在工作面采煤机、刮板输送机、液压支架等设备实现单机自动控制功能的基础上，采用红外线引动、位置速度检测、计算机集中控制等方式，使采煤机、刮板输送机、液压支架等设备自动完成割煤、运输、液压支架移设和顶板支护等生产流程，实现工作面自动化生产。工作面顺槽计算机还可以通过矿井通讯线路、光纤等介质经网络和矿井及上部管理层实现信息交流与通讯控制。自动化采煤工作面关键技术包括液压支架的电液控制技术、在薄煤层中实现刮板输送机直线推进技术、岩层分界及采煤机摇臂自动调高技术、薄煤层用电气调速自动化刨煤技术、设备工况监测与故障诊断技术、顺槽集中控制技术等。 在带式输送机运输方面，近年来，国内外带式输送机向着长距离、大运量、高速度、低能耗方向发展。如北非撒哈拉大沙漠的磷矿石运输采用10台钢丝绳芯胶带输送机组成输送线，距离达到100km；美国的河湖胶带运输线达到169km；西德的莱茵褐煤矿山公司费尔图纳露天煤矿使用的目前世界上胶带宽度最宽、运输能力最大的胶带运输机，其宽度达到6.4m，运输能力达到37500t∕h。为实现长距离无转载连续运输，在发展长运输线的同时，单机长度也在不断提高。如日本设计使用的一台输送机，单机长度达到15.5km。在德国已经有15m∕s的高速胶带机等。在电机车运输方面，电机车正向着大型化、高速化、能爬大坡度、高度自动化控制方面发展。如瑞典、美国、波兰等国家已经开始研制和实用能自动装、卸载，无人驾驶运行的全自动化控制的电机车运输设备。三、拟解决的关键问题一、综采工作面的主要设备布置综采工作面主要设备有以下布置关系：工作面可弯曲刮板输送机要靠近煤壁，烟工作面全长布置在底板上。可弯曲刮板输送机的机头、机尾应尽量伸入工作面两端的区段平巷内；否则满足不了采煤机自切开口的需要。在可弯曲刮板输送机煤壁侧的槽帮边上设有铲煤板，用于清理底板上的浮煤。在刮板输送机的采空区侧设有挡煤板，挡煤板的上侧有电缆槽，用于采煤机链式电缆夹板的拖移运行。为防止可弯曲刮板输送机的机头、机尾的翻翘和下滑，在机头和机尾处设有锚固装置。1.采煤机骑在可弯曲刮板输送机上，为防止采煤机掉槽应设有导向装置。2.液压支架是综采工作面主要设备之一，其关系到工作面的安全生产和工作面的高产高效实现液压支架位于工作面可弯曲刮板输送机的采空区侧，沿工作面全长直线布置，支撑于工作面顶底板之间。二.综采工作面主要设备的选型综采设备选型的主要要求：能够满足综采设备配套要求，使综采配套设备在采煤、支护、运输几个重要环节之间达到最佳匹配效果，煤矿工作环境要求安全、协调、可靠地工作。1.采煤机的选型2.液压支架选型 1.刮板输送机选型三.综采设备的几何尺寸配套关系为了保障安全生产的前提下充分发挥综采工作的最大生产能力，采煤机、液压支架、刮板输送机之间在工作面空间尺寸方面，也必须相互协调，才能从根本上保证适应采煤生产的需要。四.运输部分选型设计1.设备型式、布置和功率配比2.各区段阻力计算3.拉紧力与拉紧行程计算五.通风排水部分选型设计1.选择合适的风机和水泵2.确定工况点3.确定管路设计4.计算耗电量三、研究思路和方法一.熟悉课题设计任务书下达后，首先了解课题名称、课题来源，设计任务书，提供的原始数据，要求达到的经济和技术指标。根据相同的原始数据资料进行分析设计，了解设计的基本思路。二.搜集资料和工厂实习围绕课题，搜集有关中外资料，查阅相关资料及技术文件，或与设计题目相关的生产现场了解实际使用情况。根据设计任务的需求，到生产现场实习和调查研究。三.确定最佳方案对本课题有充分的认识后，提出解决问题的几种方案，并对方案进行分析，提出优、缺点和操作的可能性。最后讲个方案进行比较、总结，按实际条件选出最佳方案。四.设计内容 包括：1.采掘面的设备选型；2.运输部分的设计选型；3.通风部分的选型设计；4.排水部分的选型设计。一.绘制图样二.撰写说明书1.目录与前言：前言主要对本设计进行简要的概述。2.设计简介：应扼要叙述设计内容和要求，以及设计的原理和方法，要求文字精炼。3.方案确定与设计。包括：总体方案的说明及其原理论述以及方案的实体设计。4.参考文献：标明设计所参阅的资料名称、作者、出版单位等。三.誊写设计说明书说明书草稿编写好后，应送交老师审阅，然后，按照规定的设计说明书格式誊写。设计说明书一律按照统一的毕业设计纸打印，经指导老师签字后和毕业设计书等一律装订成册。四.准备答辩三、本课题的进度安排1明确毕业设计及实习任务，制定计划，阅相关资料第1周2毕业实习第2~7周3开题报告第3~4周4毕业设计　第8~15周1采煤机、支护设备和刮板输送机的选型设计　　第9周2绘制采煤工作面三机配套图和工作面布置图　第10周3带式输送机选型设计第11周4根据带式输送机要求绘制输送机装配图第12周5通风和排水设备的选型设计第13周6考相关资料，绘制通风设备布置图第14周7交论文图纸准备答辩第15周5毕业答辩第15周 三、参考文献[1]王启文，李炳文，黄嘉兴编著．采掘机械与支护设备．徐州：中国矿业大学出版社，2006.151～152[2]邓星钟主编．机电传动控制．武汉：华中科技大学出版社，2001[3]于岩，李维坚主编．运输机械设计．徐州：中国矿业大学出版社，1998[4]陈维健等主编．矿山运输与提升设备．徐州：中国矿业大学出版社，2007[5]张景松编著．流体力学与流体机械．徐州：中矿业大学出版社，2001.232～234[6]国家安全生产监督管理局，国家煤矿安全监察局颁布．煤矿安全规程．北京：煤炭工业出版社，2004[7]C.González-Nicieza.Analysisofsupportbyhydraulicpropsinalongwallworking,InternationalJournalofCoalGeology,2008[8]R.L.Brauer,Safetyandhealthforengineers,2ndedition,(JohnWiley&Sons,Inc.,Hobo-ken,NewJersey,2006).指导教师意见指导教师（签名）：年月日所在系（所）意见负责人（签章）：年月日窗体底端