综采工作面供电设计1.docx
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综采工作面供电设计1
目录
摘要…………………………………………………………………………………1
目录…………………………………………………………………………………2
第1章概况…………………………………………………………3
1.1矿井概述…………………………………………………3
1.2供电概况…………………………………………………3
1.3工作面概况………………………………………………5
1.4地面相对位置及邻近采区开采情况表…………………6
1.5水文地质…………………………………………………8
第2章供电设计……………………………………………………………9
2.1工作面负荷统计…………………………………………………9
2.2移变的选择计算…………………………………………………9
2.3电缆及开的选择计算………………………………………………11
2.4短路电流计算…………………………………………………………16
2.5高低压开关的整定计算………………………………………19
第3章巷道布置及支护说明…………………………………24
3.1巷道布置…………………………………………………24
3.2支护工艺…………………………………………………24
第4章运输………………………………………………………………27
4.1装载与运输……………………………………………27
4．2绞车拉矿车计算…………………………………………………27
4.3管线及轨道敷设…………………………………………………28
结论………………………………………………………………………………30
主要参考文献……………………………………………………………………31
致谢………………………………………………………………………………32
第一章：
概况
第一节矿井概述
马脊梁矿位于大同市南郊区峰子涧乡峰子涧村南，黄土沟村东，距大同市37.1km。
马脊梁矿井田位于大同煤田边缘，燕子山井田之南，井田北部、东北部、西北部皆与燕子山井田接壤，东南部和四老沟井田相邻，南部与杏儿沟井田相接，西南部为井儿沟勘探区。
井田北东～南西长6.36km，北西～南东宽2.78km，井田面积18.4918km2,工业储量25064万吨。
矿井基本情况
设计能力
180
核定能力
380
开拓方式
斜井单水平多煤层联合开拓
全矿在册人数
4174
原煤（人）
4060
采掘（人）
929
井筒总数（个）
7
主井（个）
1
副井（个）
1
进风井（个）
3
回风井（个）
2
第二节供电概况
由于所学专业缘故，为了开阔视野更多的了解变电所的设计，提高对供电情况的认识，加深对机电业在工业个领域应用的感性认识。
我特意对供电情况进行了较为详细的调研。
马脊梁矿电源分别来自万家嘴35KV变电站、马脊梁35KV变电站、新高山35KV变电站为全矿供电。
1、地面供电
万家嘴35KV变电站配出1814、1824（西部主扇）线路两条，1812、1822（西部中央变电所）线路两条，1815、1825、（14#406盘区变电所）线路两条，1827（西部压风机）一条。
马脊梁35KV变电站配出4314、4342（地面变电所）线路两条，4310、4343（四道沟主扇）线路两条；4315、4325（供水）线路两条，4312（热备用）线路一条，4332（东部压风机）线路一条，4313（教学楼）线路一条，4316（照明）线路一条，4322（照明）线路一条，4323（南梁低压配电点）线路一条。
新高山35KV变电站配出2811、2821（主井强力皮带）线路两条，2814（装车塔）线路一条，2813、2823（筛分车间）线路两条，2810、2828（洗煤厂）线路两条。
地面变电所配出D101、D201（入井）线路两条，D108、D205（副井绞车）线路两条，D105（液压车间）线路一条，D209（机电科）线路一条，D206（暖风房）线路一条，D109（体育馆）线路一条，外转配出D406（蔡家口煤矿）线路一条，D104、D307（海青沟煤矿）线路两条，D308（双剑煤矿）线路一条，D309（黄土沟煤矿）线路一条，D107（峰子涧煤矿）线路一条。
2、井下供电
2.1井下共有10个变电所分别为：
东部中央所、外运变电所、东部7#层变电所、11#层变电所、11#层406变电所、14#层变电所、14#层406变电所、西部中央所、西部7#层变电所。
其中：
井下中央变电所、11＃层、14＃层各变电所电源来自马脊矿地面变电所
7＃层各变电所、西二变电所电源来自万家嘴变电站
马脊梁变电站－地面变电所－井下中央变电所－采区变电所
地面变电所两根入井电缆YZV40－3×240mm2,长度900m，至井下中央变电所，标高1105.66m。
到11＃层盘区变电所电缆截面95mm2,长度1000m。
水平标高1135m。
到11＃层406盘区变电所截面95mm2,长度1900m。
水平标高1160.6m。
到14＃层303盘区变电所截面95mm2,长度1060m。
水平标高1107.8m。
到11＃层406盘区变电所截面95mm2,长度1800m。
水平标高1135.11m。
万家嘴变电站柜台1815、1825两根入井电缆到7＃层中央变电所电缆截面240,长度150,水平标高1235.9m
7＃层中央变电所到7＃层406盘区变电所电缆截面95mm2,长度1000m。
水平标高1257m。
到7＃层盘区变电所电缆截面95mm2,长度1400m。
水平标高1225m。
2.2井下6KV备用电缆截面95mm2。
备用电源带电备用。
2.3井下高压供电漏电保护装置有M2BLDJ－3型专用继电保护装置，有漏电单元、监视单元、过载单元、短路单元保护。
低压有检漏继电器，有保护接地，过流保护。
2.4井下主水泵房有备用电源，双回路供电。
井下主水泵房供电是由井下外运变电所供出的双回路电源，高压隔爆开关型号为BGP6-6保护为BLDJ－3高压电子综合保护，安装在开关内部。
井下掘进与回采面的供电分别来自各变电所内的不同开关，分别供电，互不干扰。
井下主接地极都用母线连接，形成井下接地网系统，主接地极装置用规格为（0.9×0.9）m2耐腐蚀钢板制成，厚度为6mm，并用50mm2铜线连接，局部接地极用25mm2镀锌铁线连接，局部接地极装置用厚度为5mm，（0.9×0.9）m2耐腐蚀钢板制成。
矿井供电情况表
电源厂址
电厂总容量（KVA）
矿井总负荷（KW）
输电距离（KM）
供电方式
马脊梁站
2×10000KVA
21MW
架空
万家嘴站
2×10000KVA
高山站
11300KVA
地面变电所（变压器）
井下中央变电所（变压器）
入井电缆
台数
总容量（KVA）
电压（V）
台数
总容量（KVA）
电压（V）
根数
断面（mm2）
一次
二次
一次
二次
2
630
6000
380
1
200
6000
660
6
240
第三节工作面概况
14#层406盘区8505面位于马脊梁矿井田406盘区，5604、2604巷北东为406盘区三条大巷，北西为8507工作面实煤区，南西为小蒜沟村庄煤柱，南东为8503工作面实煤区。
本工作面上覆11#层8507、8505面采空区，地表为丘陵台地，地面大部分为耕地及荒地，地面无建筑物，11#与14#层层间距较近相对高差19米。
煤层及围岩特征，煤层厚度、倾角、顶底板岩石性质与结构。
该巷在本盘区煤层赋存基本稳定，煤层厚度为4.5m～4.76m,平均为4.63m，煤层倾角为1°～3°，平均为2°，属近水平煤层，煤岩类型为半暗型，中条带状性脆易碎、油质光泽，煤为弱粘结煤。
11-2#层与14-2#层的煤层间距为22.3～28.2m、平均25m左右。
第四节地面相对位置及邻近采空区开采情况
14#层406盘区8505面地形、地貌为沟谷相间的丘陵台地。
地面大部分为荒地幼树，有少量耕地，地表无建筑物，11#与14#层层间距较近相对高差为19m左右。
根据相邻巷道实际涌水状况来看，上覆11#层泉子沟煤矿破坏区和马矿采空区、不排除破坏区及采空区低洼地段有积水沿采动裂隙下渗的可能。
14–2#层上部含水岩层发育，预计顶板裂隙处有淋渗水现象，根据相邻巷道2507、5507巷实际涌水情况、预计两巷最大涌水量为80m³/日,最小涌水量为50m³/日。
提醒队组在掘进过程中予以注意，并加强防范。
井上下对照关系情况表
水平、采区
14#406盘区
工程名称
14#层406盘区2604巷
地面标高m
1415—1427
1134—1142
地面的相对位置建筑物、小井及其它
井下相对位置对掘进巷道的影响
邻近采掘情况对掘进巷道的影响
水平、采区
地面的相对位置建筑物、小井及其它
井下相对位置对掘进巷道的影响
邻近采掘情况对掘进巷道的影响
煤层特征情况表
项目
单位
指标
备注
煤层厚度（最小～最大/平均）
m
4.5—4.76/4.63（局部含有一到三层夹石）
煤层倾角（最小～最大/平均）
°
1°～3°/2°
煤层硬度
f
3
煤层层理
发育程度
较发育
煤层节理
发育程度
较发育
自燃发火期
d
6～12个月
绝对瓦斯涌出量
m
/min
0．03
煤尘爆炸指数
%
30
煤层顶底板岩性特征表
顶底板名称
岩石名称
厚度（m）
岩型特性
老顶
中细砂岩煤
9.10.95
灰白色中细砂岩为主，成份为石英、长石，粗砂岩次之。
.
直接顶
粉细砂岩砂质泥岩
14.53
灰白色粉细砂岩互层，含植物化石、水平层理发育。
伪顶
直接底
粉沙岩
7.13
上部为灰色粉砂岩，下部为灰色粗砂岩。
老底
第五节水文地质
8505工作面根据相邻巷道实际情况来看，预计该工作面含水为煤系间含水，顶板裂隙渗透水，地表支沟为季节性流水，上覆11#层有406盘区采空区，不排除采空区低洼地段有积水下渗的可能，预计最大涌水量为80m2/日，正常涌水量为50m³/日，所以在施工期间要高度注意，并做好防排水准备。
第二章供电设计
序号
设备名称
规格型号
单位
数量
功率
备注
1
采煤机
MG300/700—WD
部
1
700
同力机器厂
2
刮板运输机
SGZ—800/800
部
1
800
西北煤机厂
3
转载机
SZZ—800/250
部
1
250
西北煤机厂
4
破碎机
PCM160
部
1
160
虹云机械厂
5
皮带运输机
SSJ1200/2×200
部
2
800
西北煤机厂
6
乳化液泵
BRW400/31.5
台
2
500
无锡煤机厂
7
喷雾泵
MRBZ200/31.5
台
1
125
无锡煤机厂
9
回柱车
JM-14
台
1
17
泵站列车用
10
调度绞车
JD—25
台
11
275
头6台尾5台
11
调度绞车
JD—11.4
台
16
182.4
头9台尾7台
12
水泵
4DA－8×7
台
1
37
随泵站列车备用
13
水泵
IS65—50/160
台
8
44
头尾各4台
14
涨紧车
台
2
15
15
油泵
台
4
8.8
16
照明信号
ZXZ8-2.5
台
3
7.5
合计
50
4188
第一节工作面负荷统计
第二节移变的选择计算
移变的选型公式：
S=KX∑Pe／COSφwnSe≥S
式中：
S—成组设备的计算负荷，视在功率，KVA；
∑Pe—该组设备的总额定功率，KW；
COSφwn—该组设备的加权平均功率因数；
Se—移变的额定容量，KVA；
KX—需用系数，（按KX=0.4+0.6Pmax／∑Pe）；
1、煤机移变的选择：
KX=0.4+0.6×600／700=0.914
S=0.914×700/0.85=752（KVA）
因此选择KSGZY—800/1140移变，
800＞752满足要求。
2、刮板输送机移变的选择：
KX=0.4+0.6×800／800=1
S=1×800/0.85=941（KVA）
因此选择KSGZY—1000/1140移变。
1000＞941满足要求。
3、胶带输送机移变的选择：
KX=0.4+0.6×400／800=1
S=1×400/0.85=470（KVA）
因此选择KSGZY—500/1140移变。
500＞470满足要求。
4、二部胶带输送机移变的选择同上，选KSGZY—500/1140移变。
5、液泵、喷雾泵、转载机、破碎机移变的选择：
∑Pe=250×2+125+250+160=1035（KW）
KX=0.4+0.6×785／1035=0.855
S=0.855×1035/0.85=1041（KW）
因此选择KSGZY—1250/1140移变，1250＞1041满足要求。
6、头、尾顺槽各选一台移变供绞车、水泵、照明信号等。
头2604：
∑Pe=25×8＋11.4×5+37+17+5.5×5=338.5（KW）
KX=0.4+0.6×62／338.5=0.5
S=0.5×338.5/0.7=242（KVA）
额定电压为660V，因此选择KSGZY—315/660移变。
315＞242满足要求。
尾5604：
∑Pe=25×8+11.4×3+37+17+40×4＋5.5×5=475.7（KW）
KX=0.4+0.6×65／475.7=0.48
S=0.48×475.7/0.7=326（KVA）
额定电压为660V，因此选择KSGZY—500/660移变。
500＞326满足要求。
移变型号
需用容量
额定容量
需用系数
备注
KSGZY-1250/3.3
752KVA
800KVA
0.914
供采煤机
KSGZY-1000/1140
941.2KVA
1000KVA
1
供刮板输送机
KSGZY-1000/1140
829KVA
1250KVA
0.87
供泵站和转载机、破碎机
KSGZY-500/1140
470KVA
500KVA
1
供头部皮带
KSGZY-315/1140
470KVA
500KVA
1
供二部皮带
KSGZY-315/660
242KVA
315KVA
0.5
供头巷
KSGZY-315/660
326KVA
500KVA
0.48
供尾巷
第三节电缆及开关的选择计算
一）、6千伏电缆选择：
根据供电安全、方便等要求，给移变供电高压电缆选用监视型屏蔽橡套电缆，即UYJP（原UGSP），共需四趟电缆：
两趟进工作面；一趟供皮带及皮带巷低压；一趟供尾巷低压。
其中机组高压电缆的选择及校验如下：
1、按经济电流密度选择电缆计算公式：
Ａ=Igmax/n×J
；
式中：
Igmax—电缆的长时最大工作电流；
∑Pe—电缆负荷功率（KW）；
Ue—额定电压；
Kx—需用系数，取0.7；
J—经济电流密度；（取2A/mm2）
n—同时工作电缆数
－加权平均功率因数，取0.85
=
=200.88（A）
Ａ=200/2×2=50（mm2）
选用同样的两条电缆UYJP—3×50并接，长为2400×2米。
2、按允许负荷电流校验：
所选电缆的允许负荷电流为215A
170×2＞244满足要求。
3、按允许电压损失校验
△U％=
△U％—电压损失百分数；
P—电缆的负载功率，取需用功率KW；
Ue—电网额定电压；KV
tg
—负载功率因数角的正切值；取tg
=1.02
R0—电缆每千米电阻；Ω/KM
X0—电缆每千米电抗；Ω/KM
L—电缆的实际长度；KM
△U％=
=4.11％
4.11％＜5%满足要求。
头巷高压电缆计算及校验：
1、按经济电流密度选择电缆计算公式：
KX=0.4+0.6Pmax／∑Pe=0.4+0.6×400/
=0.611
=
=95.62（A）
Ａ=95.62/2=47.81（mm2）
选用UYJP—3×50，长为1450米。
2、按允许负荷电流校验：
所选电缆的允许负荷电流为173A
173＞95.62满足要求。
3、按允许电压损失校验
△U％=
=2.38％
2.38％＜5%满足要求。
根据同样的计算方法另一趟选择UYJP—3×35—1450M，按允许负荷电流校验是148＞32，按允许电压损失校验分别是1.4%＜5%，满足要求。
二）、低压电缆的选择及校验：
按长时负荷电流计算选择电缆，且Iy＞Ig计算公式为：
该计算公式来源于《煤矿电工手册下》第370页
式中：
Igmax—最大长时负荷电流；
Ks—同时系数；
Kx—需用系数；
∑Pe—电动机额定功率之和，KW；
Ue—额定电压，V；
—加权平均功率因数
根据公式计算得出下表。
负荷
名称
电压等级（KV）
所带负荷（KW）
计算最大长时工作电流（A）
需用系数
同时系数
功率因数
选用电缆
型 号
允许长时
工作电流（A）
从移变到开关的电缆长（m）
从开关到设备的电缆长（m）
采煤机
1.14
700
88
1
1
0.85
UPQ-1140-3×702
215×2
40
270
刮板机
1.14
800
476
31
1
0.85
UPQ-1140-3×952
260×2
40×2
400
238
1
1
0.85
UPQ-1140-3×952
260
270×270×2
转载机、
破碎机
1.14
410
244
1
1
0.85
UPQ-1140-3×952
260
40
250
148
1
1
0.85
UPQ-1140-3×502
173
70
160
96
1
1
0.85
UPQ-1140-3×502
138
70
乳化液泵及喷雾泵
1.14
625
320
0.76
1
0.75
UPQ-1140-3×702
215×2
40
250
148
1
1
0.85
UPQ-1140-3×502
173
15
125
75
1
1
0.85
UPQ-1140-3×352
138
20
皮带机
1.14
400
238
1
1
0.85
UPQ-1140-3×952
260
40
200
119
1
1
0.85
UPQ-1140-3×502
138
30
2604巷向巷里
0.66
219
109
0.5
0.8
0.7
MY-0.38/0.66-3×502
173
1000
2604巷向巷口
194
98
0.5
0.8
0.7
MY-0.38/0.66-3×702
215
1350
5604巷向巷里
0.66
220
106
0.48
0.8
0.7
MY-0.38/0.66-3×702
215
920
5604巷向巷口
330
157
0.48
0.8
0.7
MY-0.38/0.66-3×702
215
1350
三）、开关的选型计算
开关按计算工作电流选择，其公式为：
I=P/1.732UeCOSφ，根据计算结果列出下表：
负荷名称
电压等级
额定功率
功率因数
工作电流
选用开关
台数
采煤机
1.14KV
700KW
0.85
512A
QJZ－4×315/1140D
1
刮板输送机
1.14KV
400KW×2
0.85
476A
QJZ－4×315/1140D
1
转载机
1.14KV
250KW
0.85
150A
QJR－250/1140D
1
破碎机
1.14KV
160KW
0.8
100
QJR－250/1140D
1
液泵及喷雾泵
1.14KV
250（125）KW
0.8
148（80）A
QJZ－4×315/1140D
1
头部皮带
1.14KV
200KW×2
0.8
119A
QJR—250/1140
2
二部皮带
1.14KV
200KW×2
0.8
119A
QJR—250/1140
2
油泵
0.127ＫV
2.2KW
0.75
2.46A
ZZ8L—2.5
4
两巷低馈
0.66ＫV
0.7
KBZ-200
4
涨紧车
0.66ＫV
15KW
0.75
18A
QBZ—80N
2
11.4绞车
0.66ＫV
11.4KW
0.75
12.5A
QBZ—80N
8
25绞车
0.66ＫV
25KW
0.75
29A
QBZ—80N
16
40绞车
0.66ＫV
40KW
0.75
47A
QBZ—80N
4
17回柱车
0.66ＫV
17KW
0.75
19.8A
QBZ—80N
2
28回柱车
0.66ＫV
37KW
0.75
43.2A
QBZ—80N
2
37水泵
0.66ＫV
37KW
0.75
43.2A
QBZ—80Ｄ（备用）
1
5.5水泵
0.66ＫV
5.5KW
0.75
6.4A
QBZ—80D
10
照明信号
0.127ＫV
ZXZ8—4
3
第四节短路电流计算
根据供电系统及负荷分布情况，分别计算出各路最远点的短路电流。
1、采煤机移变系统短路电流计算
1）、移变阻抗：
阻抗电压u%＝5.5%,负载损耗
=5100W
RT=
=
=0.011475（Ω）
ZT=U％
=0.055×
=0.099（Ω）
XT=
=
=0.0983（Ω）
2）、低压电缆阻抗：
L1=0.27KMR0=0.346Ω/KMX0=0.078Ω/KM
Rw1=0.27×0.346×2=0.1868（Ω）
Xw1=0.27×0.078×2=0.042（Ω）
3）、短路电流计算：
最远点短路的回路的总阻抗：
∑R=Rw1+RT+0.01=0.1868+0.011475+0.01=0.040155（Ω）
∑X=Xw1+XT=0.0983+0.042=0.1403（Ω）
Z=
=
=0.145933（Ω）
最远点两相短路电流：
=
=
=4111（A）
2、刮板机移变系统短路电流计算
L1=270M
换算长度＝143M
L2=80M
换算长度＝42M
L=143＋21＝1
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