煤矿设计基本公式及参数（机电类）一、采煤机选型计算基本公式1、采煤机平均牵引速度工作面每进一刀按下式计算：Q刀=B×H×C×r式中：Q刀——工作面一刀产量（t/刀）；B——采煤机截深（m），根据《煤炭工业矿井采掘设备配备标准》（GB/T51169—2016）； H——平均割煤厚度（m）；L——工作面长度；C——工作面煤的回收率（%），取0.95；γ——煤的实体密度（t/m3）。
Q刀=工作面日进刀数由下式计算：n=Q年×B330×Q刀×K式中：n——采煤机日进刀数（刀）；Q年——工作面年设计产量（t/刀）；B——机采煤厚占总煤厚的百分比（%）；330——年工作天数；K——不均衡系数，0.9～0.95；Q刀——工作面一刀产量（t/刀）。
n=采煤机平均牵引速度按下式计算：V c=n·(L−L1)[(T·K−n·t1)×60]式中：V c——正常条件下割煤时采煤机平均牵引速度（m/min）； n——采煤机日进刀数（刀）；L——工作面长度；L1——进刀长度(m),取30m；T——工作面生产班时间；t1——每循环进刀时间（h）；K——采煤机开机率。
V c2、采煤机平均生产能力计算Q m=60×H×B×V c×γ×C 式中：Q m——正常条件下采煤机平均生产能力（t/h）；H——工作面煤层平均采高（m）；B——采煤机滚筒截深（m）；V c——正常条件下割煤时采煤机平均牵引速度（m/min）；γ——煤的实体密度（t/m3）；C——工作面回采率。
Q m=3、采煤机设计最大生产能力计算Q max=K c×Q m式中：Q max——采煤机设计最大生产能力（t/h）；Q m——采煤机平均生产能力（t/h）；K c——采煤机割煤不均衡系数（1.2～1.5）。
Q max=4、采煤机装机功率计算P=60×K c×B×H×V max×γ×H w式中：P——采煤机装机功率（kw）；K b——备用系数，取1.3～1.5；B——采煤机滚筒截深（m）；H——工作面煤层平均采高（m）；γ——煤层容重；H w——采煤机单位能耗，取（0.6~0.8）（kw·h）/t；V max——采煤机最大割煤速度（m/min）；K c——采煤机割煤不均衡系数（1.2～1.5）；V——采煤机平均割煤速度（m/min）。
P=二、高档普采工作面液压支柱设备选型1、支柱的型号选择计算（1）确定顶板下沉重S=η×M×L式中: S——工作面顶板最大下沉量平均值（m）；η——下沉系数；M——工作面平均采高；L——工作面最大、最小控顶距的平均值;S=（2）确定规格根据《煤炭工业矿井采掘设备配备标准》（GB/T51169-2016）的规定，单位液压支柱规格按下式选择：H max≥M max−H−aH min≤M min−H−b−s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；M——煤层最大厚度，m；m axM——煤层最小厚度，取m；mina——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；S——顶板最大下沉量，取160mm；b——支架卸载前移时，立柱伸缩余量，煤层厚度大于 1.2m时取80～100m m，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、支架支护强度的确定根据经验公式估算：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/m2三、矿井风量计算按《煤矿安全规程》（2004）规定，矿井达到设计生产能力时需要的风量，按下列要求分别计算，并取最大值。
1、按井下同时工作的最多人数计算Q矿井 = 4NK矿通式中N ——井下同时工作的最多人数，人；K矿通——矿井通风系统，包括矿井内部漏风系数和配风不均匀系数，取K矿通 = 1.25；Q矿井——按井下同时工作的最多人数计算的通风量。
2、按采煤、掘进、硐室及其它地点实际需要风量的总和计算Q矿井 = （∑Q采＋∑Q掘＋∑Q硐＋∑Q其它）×K矿通式中：∑Q采——采煤工作面实际需要风量总和， m3/s∑Q掘——掘进工作面实际需要风量总和， m3/s∑Q硐——硐室实际需要风量的总和， m3/s∑Q其它——矿井除了采煤、掘进硐室等地点外的其它巷道需要进风量的总和， m3/s。
(1) 采煤工作面实际需要风量，按矿井各个采煤工作面实际需要风量的总和计算：① 按工作面温度与适宜风速计算L i i i K S V Q 采采=式中Q 采i ——第i 个采煤工作面实际需要的风量，m 3/s ； V 采i ———第i 个工作面适宜的风速，m/s ，取1.09m/sL K ——采面长度系数，取1.3；S 采i ——采煤工作面断面积，按8m 2② 按瓦斯涌出量计算 Q 采i = 100g 瓦i K 采涌i 式中g 瓦i ——采面瓦斯绝对涌出量， m 3/min ，最大涌出量一般规律是垂深（自基岩向下）400m ～480m 以上为N 2和CO 2带（相当于1级瓦斯矿井），所采瓦斯样皆在此带CH 4为零。
按采面日产量最大3000t 计算，g 瓦i = 0 m 3/minK 采涌i ——采面瓦斯涌出不均衡系数，取1.5； Q 采i = 100×1.5×0 = 0m 3/min ③ 按人数计算实际需要风量 Q 采i = 4Ni m 3/min 式中Ni ——第i 个采煤工作面同时最多工作人数，人 四、矿井通风负压（1）矿井通风负压采用下列公式进行计算： h = α.P. L . Q 2/S 3式中：α—— 矿井井巷通风阻力系数；P —— 巷道净周长， m ； L ——井巷长度， m ； S ——井巷净断面， m 2； Q ——通过井巷的风量， m 3/s 。
（2）矿井通风等积孔计算 矿井通风等积孔采用下式计算：A =式中：A ——矿井等积孔， m 2；h ——矿井通风负压， Pa ； Q ——矿井风量， m 3/s. 五、回采工作面机械运输设计 1、回采工作面生产能力Q c （t/h ） Q c ＝60·h ·b ·γ·V式中：h ——回采平均高度，m ； b ——滚筒截深，m ；γ——原煤容重，1.353m /t ；V ——采煤机牵引速度，m /mi n 。
2、刮板输送机的铺设长度L （m ）设计工作面长度为110m ，刮板铺设长度为110m 。
3、刮板输送机的铺设倾角（β）煤层倾角为6°，刮板输送机的铺设倾角最大按6°考虑。
4、物料的散碎密度（γ） 物料散碎密度为0.9t/m 3。
刮板输送机的运输能力为 Q ＝3.6F γψ（V －V c/60）式中：F ——运行物料的断面积，经过S GZ 764-320型刮板的运行物料断面积为0.28m 2γ——物料的散碎密度，0.9t /m 3V ——刮板链速，1.1m/sV c ——采煤机牵引速度，4m /m inψ——装满系数，查表可知，当β为6°时，取0.8 则： Q ——刮板输送机的运输能力t /h 。
所选刮板输送机适合。
（1）重段直线段的总阻力W z h ＝（q ·ω＋q 1·ω1）L ·g ·c o s β－（q ＋q 1）L ·g ·s in β＝118092N式中：q——中部槽单位长度货载质量，k g/mq＝Q c/3.6V＝749/3.6×1.1=189kg/m，q1——刮板链单位长度质量，18.8k g/mω——物料在溜槽中运行阻力系数，取0.7ω1——刮板链在溜槽内移行的阻力系数，取0.3L——刮板输送机的铺设长度，110mβ——刮板输送机的铺设倾角，6°。
（2）空段直线段的总阻力W k＝q1·L·g（ω1c o sβ±s inβ）上述式中，“＋”、“－”的选取，该段向上运行时去“＋”，向下运行时取“－”经计算，W k＝N（3）弯曲段运行阻力工作面刮板输送机在推溜时，机身产生蛇形弯曲，由此产生的附加阻力为①重段弯曲段的附加阻力W z h w＝0.1W z h=N式中：W z h w——重段弯曲段附加阻力，N②空段弯曲段附加阻力W k w＝0.1W k，N。
③刮板链绕经从动链轮处的阻力W c＝（0.05～0.07）Sy＇=640N式中：S y＇——刮板链在从动链轮处的阻力，N④刮板链绕经主动链轮时的阻力W z＝（0.03～0.05）（S y＋S l）＝656N式中：S y＇——刮板链在主动链轮相遇点的张力，10665NS1——刮板链在主动链轮分离点的张力，11198N。
总的牵引力W0可按下式计算W 0＝1.21(W z h ＋W k )（1）判断最小张力点的位置设计选取双机头驱动，按两端布置传动装置分析，W k －1/2W 0＜0，则1点为最小张力点。
（2）用逐点计算法求各点张力 通常从最小张力点开始计算。
计算简图如下： S 1=Sm in S 2=S 1＋W z h S 3= S 2－W 0 S 4= S 1+ W k设计为机采工作面，刮板输送机的总牵引力为 W 0＝1.21(W z h ＋W k )N m ax ＝kW v W 4.2108.010001.115297110000=⨯⨯=ηN m in ＝kW vg L q 1.208.04138.91.16cos 3.01108.18413cos 00=⨯⨯⨯⨯⨯⨯=ηβωN d ＝0.6kW N N N N x ma 7.1322min min max 2=+⋅+考虑20％的备用功率，取电机功率备用系数为k ＇＝1.2，则： N ＝1.2N d =159.24kW由计算知，所选刮板输送机的电机功率满足要求。
刮板链的预紧力和紧链力，以保证链条与链轮的正常啮合平稳运行为宜，一般按2000～3000N 考虑。
刮板输送机刮板链的安全系数为n ＝m ax2.12S S d λ⋅＝7.8式中：n ——刮板链安全系数，S d ——一条链的破断力，N ； S ma x ——刮板链的最大净张力，N ； λ——双链负荷不均匀系数，取0.96。
