煤矿综采工作面设计.docx
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煤矿综采工作面设计
第一章12304综采工作面供电设计
1、供电情况
12304工作面供电设备分为三路供电，第一路为采煤机供电，电压等级为1140V；第二路为采煤面刮板运输机供电，电压等级为1140V；第一、二路电源同来自12701运输联络巷移变处800kVA移动变电站，12304运输联络巷安装组合开关作为采煤机、工作面刮板运输机总开关，采煤面刮板运输机设置一台QJR-400/1140（V）软启动开关。
第三路为两部皮带运输机、一部40T刮板运输机供电，电压等级为660V，电源来自机电硐室KBZ9-400真空馈电开关，12304运输巷40T刮板机机头设置一台QBZ-120电磁启动开关和一台ZBZ-4.0照明信号综保。
采煤机由BSKC9215-1140-800型组合开关控制，工作面运输机机头、机尾电机由QJR-400/1140（v）真空软启动开关控制，乳化泵由KBZ-400馈电开关控制、喷雾泵由QBZ-120电磁启动器控制，一部皮带运输机双电电机分别由KBZ-400真空开关控制，一部皮带运输机、刮板运输机各电机分别由QBZ-120真空电磁启动器控制。
采区用电设备负荷统计如表1：
设备
名称
设备
型号
设备
台数
电机
功率
额定
电压
额定
电流
额定
功率
机组负荷
采煤机
MG150/348-WD
1
348kW
1140V
258A
348kW
合计：
348kW
刮板运输机机头、机尾负荷
刮板运输机
SGZ630/220
1
110kW
1140V
80A
110kW
刮板运输机
SGZ630/220
1
110kW
1140V
80A
110kW
合计：
220KW
乳化泵、喷雾泵、皮带运输机、刮板运输机负荷
乳化泵
BRW200/31.5
1
125kW
660V
137.5A
125kW
喷雾泵
BPW250/6.3
1
37kW
660V
40.7A
37kW
刮板运输机
SGB620/40T
1
40kW
660V
44A
40kW
皮带运输机
DSJ80/2×55
1
110kW
660V
121A
110kW
皮带运输机
DTL80/30
1
30kW
660V
33A
30kW
合计：
342kW
总计：
910kW
表1采区用电设备负荷统计
2、负荷统计及变电所容量选择
（1）负荷统计
①确定了变电所位置之后，接下来就需进行采区用电负荷的统计，并据此决定采区变电所变压器的容量、型号及台数。
②需用系数法。
使用的公式为：
S=KX∑PN/COSψpj（1-1）
式中S——组用电设备的计算负荷;
∑PN——计算系统中各设备的额定功率（不包括备用设备）之和，kV；
COSψpj——用电设备的加权平均功率因数，具体取值数见表2.
设备用户名称
需用系数KX
加权平均功率因数COSψpj
综采工作面
0.4+0.6Pmax/∑PN
0.7
高档普采工作面
0.286+0.714Pmax/∑PN
0.6～0.7
缓倾斜煤层
0.4～0.5
0.6
掘进工作面
0.3～0.4
0.6
表2矿井电力负荷计算需用系数及加权平均功率因数表
（2）综采机动力变压器的选择
由采区负荷统计表，按式1-1，查表2，COSψpj为0.7，
KX=0.4+0.6Pmax/∑PN=0.4+0.6×348/568=0.767
∑PN=348+220=568kW
SB=KX∑PN/COSψpj=0.767×568/0.7=622.4kVA<800kVA
根据以上计算，经综合分析比较，查矿用变压器技术数据表，最后选用一台KBSGZY-800/10型矿用移动变压器,控制采煤机和工作面刮板机，电压等级为1140V；一台KS11-500/0.69kV型变压器，控制采面其他电气设备，电压等级为660V。
3、高压电缆截面的选择
（1）地面变电所至12304采区移动变电站高压电缆选型：
12304采区配电点总负荷∑PN=1013kW，最大用电设备为MG150/348-WD型综采机，电力负荷的总视在功率为：
S=KX∑PN/COSψpj=0.43×1013/0.7=622.3kVA
其中：
KX=0.286+0.714Pmax/∑PN=0.286+0.714×348/1013=0.53
负荷电流：
I
=
=
=35.9A
初选MYJV22-10kV3×50mm
交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆，芯线截面为50mm
。
①按安全载流量校验电缆截面
MYJV22-10kV3×50mm
电缆在环境温度为25℃时，允许载流量为194A，
194A大于59.88A满足要求
②按经济电流密度校验电缆截面；
一般矿井采区年最大负荷利用小时为1000～3000小时，选取铜芯电缆，其经济电流密度为Ij=2.5A/mm2，故电缆的经济截面为：
Sj=Ig/Ij=59.88/2.5=23.95（mm2）满足要求
③按电压损失校验电缆截面：
正常工作时，每条线路输送的有功功率：
P=
=622.3*0.7/0.92=473.49kW
Q=Ptg
=473.49×1=473.49kW
又知，MYJV22-10kV3×50mm
铜芯高压电缆的单位长度的电阻r
=0.429Ω/km,电抗x
=0.063Ω/km，计算该线路的电压损失：
U=
=（473.49*0.429+473.49*0.063）*0.71/6=27.6V
电压损失占额定电压的百分数：
U％=
×100=27.6/1000×100=2.76<5
可见，电压损失符合要求，能够承担全部负荷。
④按热稳定条件校验电缆截面：
短路电流周期分量稳定值为：
I∞（3）=Sd/1.732UCP=50×103/（1.732×10）=2886（A）
式中：
Sd—采区变电所短路容量，取Sd=50MVA；
UCP—线电压，UCP=10kv
I∞（3）—短路电流稳态值；
因短路电流不衰减，假想时间等于短路器动作时间（0.2S），故电缆最小热稳定截面为：
Smin=I∞（3）tj1/2/C=2886×0.21/2/93.4=13.8mm2＜50mm2
式中：
C—电缆的热稳定系数，查《煤矿电工手册》取C=93.4；
tj—短路电流作用的假想时间，取tj=0.2S；
因此、所选用的MYJV22-10kV3×50mm
电缆完全满足要求。
4.采区低压电缆的选择
用电设备名称
满足机械强度要的最小截面（mm
）
用电设备名称
满足机械强度要求的最小截面（mm
）
各种采煤机
35～50
照明设备
2.5～4
可弯曲刮板输送机
16～35
一般刮板输送机
10～25
表3橡套电缆按机械强度要求的最小截面
由于采煤工作面及其运输平巷设备容量较大，供电线路较长，所以，电缆的选择应同时考虑线路电压损失和电缆允许的最大长时负荷电流。
①变压器中的电压损失：
在采区供电系统中可见，工作面用电设备的计算容量为：
SB=KX∑PN/COSψpj=0.767×568/0.7=622.4kVA
变压器的负荷率为：
β=S/SN=622.4/800=0.778
查变压器数据表可知：
KBSGZY-800/10变压器短路电压（阻抗压降百分数）Ud=6﹪
短路损耗（铜损）：
△PN=6000W
变压器电阻压降百分数：
UR=△PN/10SN=6000/10×800=0.75
变压器电抗压降百分数：
UX=
=
=9.97
则变压器的电压损失为：
UT=
（URCOSψpj﹢UXsinψpj）=
×（0.75×0.7+9.97×0.71）=74.82（V）
额定电压
变压器副边额定电压U2N（V）
电气设备所允许的最低电压0.95UN（V）
线路最大允许电压损失
△Uy=U2N-0.95UN（V）
127
133
120
13
380
400
361
69
660
690
627
63
1140
1200
1083
117
表4不同电网电压下的正常与最大允许电压损失
线路允许的最大电压损失为：
△U=△Uy-△UT=117-74.82=42.18（V）
式中△Uy—电网允许的最大电压损失，由表4查得，△Uy=117V。
②电缆截面的确定
a．采煤机组负荷电缆的截面选择。
由于采煤机属经常移动的电气设备，故可按机械强度要求的最小截面初选电缆，由于机组供电距离较远，设备容量较欠，应考虑电压损失的要求。
电缆名称
电导率
m（
mm
）
20℃
65℃
80℃
铜芯软电缆
53
42.5
交联聚氯乙烯电缆
48.6
44.3
表5电缆的电导率
机组一路主干线电缆最小截面为：
S
=KX
PNL
/（UN
△U
）=0.767×348×800×500/（1200×42.5×42.18）=49.6mm
PN为机组一路设备总功率。
综合考虑，故选机组干线一路的电缆截面为S
=70mm
，型号为MCP1.14KV3*70+1*25屏蔽橡套电缆。
b．采煤面刮板输送机机头一路负荷电缆选择电缆截面为S
=50mm
型号为MCP1.14KV3*50+1*25屏蔽橡套电缆。
其电压损失为：
△U
=KXPNL/（UN
S
）=0.767×110×800×500/（1200×42.5×50）=13.2V
c．采煤面刮板输送机机尾一路负荷电缆可选择电缆截面为S
=50mm
，型号为MCP1.14KV3*50+1*25屏蔽橡套电缆。
其电压损失为：
△U
=KXPNL/（UN
S
）=0.767×110×960×500/（1200×42.5×50）=15.88V
则工作面刮板输送机总电压损失为：
△U
=42.18-13.2-15.88=13.1V
其主线电缆最小截面初选120mm
：
△U
=KXPNL/（UN
Sjw）=0.767×（110+110+348）×50×500/（1200×42.5×120）=1.78V<13.1V
综合考虑，主电源电缆选择电缆截面为S
=120mm
，型号为MCP1.14KV3*120+1*70+4*10屏蔽橡套电缆符合要求。
③电缆的校验：
a．对采煤机负荷电缆的长时工作电流查表6,70mm
的电缆长时允许负荷电流
为225A，而机组额定电流估算值为：
IN=PN/
UNCOSψ=348000/
×1140×0.8=220.3A<225A（式中PN为采煤机的额定功率）
所以满足要求。
对应电缆型号为MCP1.14KV3×70+1×25屏蔽橡套软电缆.
b．工作面一个刮板输送机电机负荷电缆的长时工作电流，查表6,35mm
的电缆长时允许负荷电流为138A，而干线电缆流过的工作电流为：
Ijtg=KX∑PN×10
/（
UNCOSψpj）=0.767×110×10
/（
×1140×0.7）=53A<138A
所以满足要求。
对应电缆型号为MCP1.14KV3×35+1×16屏蔽橡套软电缆。
c．工作面一部刮板输送机总的负荷电缆长时工作电流，查表6，50mm
的电缆长时允许负荷电流为173A，而干线电缆流过的工作电流为：
Igz=KX∑PN×10
/（
UNCOSψpj）=0.767×（110+110）×10
/（
×1140×0.7）=122A<173A
所以满足要求。
对应的电缆型号为MCP1.14KV3×50+1×25屏蔽橡套软电缆。
其他电缆请根据表6自行选择、校验。
主芯线截面
/mm
长时允许载流量/A
主芯线截面
/mm
长时允许载流量/A
1000V
10000V
1000V
10000V
4
36
35
138
148
6
46
53
50
173
170
10
64
72
70
225
205
16
85
94
95
260
250
25
113
121
表6矿用橡套电缆长时允许载流量
5.低压控制电器的选择：
（1）选择采煤机电源开关的型号
①计算长时工作电流
I
=KX∑PN×10
/（
UNCOSψpj）=0.767×348×10
/（
×1200×0.7）=183.5A
②计算配电点机组开关可遭受的最大短路电流，即在开关负荷侧出线处短路时的三相短路电流Id，该点至变压器的电缆换算长度查电工手册可知为：
L1=0.73×800=584m
（0．73为70mm
电缆的换算系数）
由查电工手册得知两相短路电流为：
I
=2705A
则该点的三相短路电流为;
I
=1.15×2705=3110.75A
③根据计算，查BSKC9215-1140-800型组合开关的数据，这种开关的额定电流为800A，切断电流为9000A，额定电压为1140V，故满足要求。
计算采煤机长时工作电流
I
=K
×1000/（
U
COSψpj）=0.767×348×800/（
×1200×0.7）=146.8A
查组合开关的技术数据，选BSKC9215-1140-800型组合开关。
6.保护装置的整定计算
（1）组合开关的整定
该开关是BSKC9215-1140-800型组合开关，短路电流整定范围为（1-10）Ie，过载电流整定范围为（0.4-1）Ie。
其整定电流为：
Iz=IST.M+∑IN=（258+160）×4=1672A
式中Iz——过流保护装置的电流整定值，A;
IST.M——最大负荷的额定启动电流即MG150/348-WD机组额定启动电流；
∑IN——工作面MG150/348-WD机组和工作面刮板机额定电流。
初步整定Iz=1700A，短路点d1点灵敏度校验点，
L1=0.73×800=584m
（0．73为70mm
低压电缆的换算系数）
I
=2705A其灵敏系数为：
K=I
/Iz=2705/1700=1.59>1.5（1.5为保护装置的可靠动作系数）
故开关满足要求。
（2）工作面刮板机开关的整定
软启动开关选用QJR-400/1140（660）v型，保护装置为电子保护器，过流整定值为:
Iz=Ie=160A
I
=2705A其灵敏系数为：
K=I
/（8Iz）=2705/（8×160）=2.1>1.2
8Iz——电子保护器短路保护动作值；
1.2——保护装置的可靠动作系数。
（3）若经校验，两相短路电流不能满足要求时，可采取以下措施：
1.加大干线或支线的电缆截面；
2.设法减少低压电缆的线路长度；
3.采用相敏保护器或软启动等新技术提高灵敏度；
4.换用大容量变压器或采取变压器并联；
5.增设分段保护开关；
6.采用移动变电站或移动变压器。
根据以上计算方法，开关整定如表7、表8所示。
皮带输送机及运中刮板输送机一路的校验计算同上，在此不做冗述。
供电线路名称
馈电开关型号
额定电流（A）
短路整定值（A）
过载整定值（A）
采煤机
BSKC9215-1140-800
800
1700
258
工作面刮板输送机
QJR-400/1140（660）v
400
1200
160
乳化泵站
KBZ-400/1140
400
800
137.5
DSJ80/2×55皮带输送机
KBZ-400/1140（660）V
400
800
121
表7真空馈电开关整定表
设备名称
电机额定电流
配用开关
开关过流整定值
DTL80/30皮带输送机
33A
QBZ-120/660V
33A
SGB620/40T刮板输送机
44A
QBZ-120/660V
44A
BPW250/6.3喷雾泵
40.7A
QBZ-80/660V
40.7A
表8电磁起动器整定值数据表
第二章综采设备配置
1、运输设备
采用MG150/348-WD型双滚筒电牵引采煤机，其主要技术参数如下：
适合倾角：
≤250煤质硬度：
f≤4
机面高：
580销排高：
251
采高范围：
950～1250机身厚度：
290
滚筒中心距：
8004
摇臂
长度：
1667形式：
整体直摇臂行走
方式：
摆线轮-销轨无链牵引、交流变频调速
牵引力（KN）162～270速度（m/min）0～6～10
滚筒
直径：
950下切深度：
210
转速（r/min）81.6配套截深：
630
滚筒宽度：
670
电机
截割电机×功率（KW）2×75供电电压（v）：
1140
牵引电机×功率（KW）2×20供电电压（v）：
380
泵站电机×功率（KW）2×4供电电压（v）：
1140
液压系统
流量（L/min）8.63油箱容量（L）38
泵型号：
CBK1006-B4F
喷雾防尘
方式：
内外喷雾水量（L/min）150
水压（Mpa）≤4供水管型号：
LJR25-150
配套电缆
主电缆型号：
MCP0.66/1.14-3×70＋1×16＋4×2.5
牵引电缆型号：
MCPT0.66/1.14-3×25＋1×16＋10×2.5
机器重量（t）：
16
2、ZY2000/08/16型掩护式先导阀液压支架主要技术参数如下：
支架升降高度：
800～1600宽度：
1400～1570
中心距：
1500工作阻力:
2000KN（P=39Mpa）
初撑力：
1600KN（P=Mpa）支护强度:
0.25～0.38Mpa
底板平均比压：
0.53～0.69Mpa泵站压力：
31.5Mpa
最小外形尺寸：
4297×1400×800操作方式：
邻架操作
重量（kg）6356
3、工作面布置SGZ-630/220型可弯曲刮板运输机一部
其主要技术参数如下：
电机功率:
2×110KW电压：
660/1140
转速:
1475r/min运输能力:
400t/h
刮板链速：
0.93m/s中间槽尺寸:
1500×730×317mm
液力偶合器型号：
YOXD450传递功率：
45kw
4、运输巷安装SGB620/40T刮板输送机一部
其主要技术参数如下：
型号：
SGB620/40T电机功率:
40KW链速:
0.86m/s
输送能力:
200t/h 电动机转速：
1480r/min
5、运输巷安装带式输送机两部，其主要技术参数如下：
①型号：
DSJ80/2*55；输送量：
200t/h；
输送长度：
450米；胶带速度：
2m/s；
传动滚筒直径：
φ630㎜；托滚直径：
φ108；
胶带规格型号：
PVC800C、宽度800㎜；
胶带抗拉强度：
纵向800kg/㎝、横向280kg/㎝;
②型号：
DTL80/30型；输送量：
200t/h；
输送长度：
60米；胶带速度：
2m/s；
传动滚筒直径：
φ500㎜；托滚直径：
φ108；
胶带规格型号：
PVC800C、宽度800㎜；
胶带抗拉强度：
纵向800kg/㎝、横向280kg/㎝;
二、乳化液泵站
1、泵站选型、数量
乳化泵选用WRB－200/31.5型,两泵一箱。
输液管路选用:
高压直径φ25mm，低压直径φ32mm，高压胶管耐压45MPa以上。
乳化液泵主要技术参数如下：
乳化泵型号：
WRB－200/31.5公称流量：
200L/min
公称压力：
31.5MPa 电机功率：
125KW
2、泵站设置位置
乳化泵站安设在12304运输联络巷。
3、泵站使用规定
（1）卸载阀整定值31.5MPa。
（2）使用乳化液自动配比装置，泵站压力不得低于30MPa，使用ME10-5或ME15-5型乳化油配出的乳化液，,用糖量计（折光仪）测量配比浓度为3～5%。
（3）要加强泵站设备、管路的维修和保养，保持液压系统完好，杜绝跑、冒、滴、漏、窜液现象。
第三章井上下运输
第一节井下慢绞运输
一、慢绞安装
副井口运输前，必须由维修人员对新安装的副井慢绞及井下运输途中的各部慢绞进行全面检查，检查内容包括绞车的钢丝绳、绳头、绳卡、防护绳是否完好，信号装置是否灵敏、可靠，以及绞车的固定是否牢固;钢丝绳的承载能力及绞车的提升能力等，一切均满足要求后方可进行运输;
1）、安装慢绞到指定位置
A、在安装或起吊慢绞前，必须对安装慢绞起吊位置的支护进行检测，若不合格，采取架对棚或在受力点附近5米范围内打一排托棚，以加强顶板支护强度。
B、安装的慢绞滚筒中心位置必须正对综掘机牵引方向，以防爬绳或咬绳。
C、采取打地锚安装固定慢绞。
如果底板为煤，必须施工慢绞地基，基础规格为慢绞底盘周边向外各扩100mm范围，深度为一米，采用混凝土进行浇筑。
地锚必须锚入硬底板内。
固定慢绞时，慢绞地盘对角固定不得少于四根地锚（地锚为直径20mm，长度为2000mm），全长固锚，用树脂锚固剂锚固，并且每根锚杆的锚固力不小于50KN。
慢绞的两侧穿鞋、打压柱。
D、慢绞钢丝绳直径为18.5mm，慢绞滚筒内必须留有3圈以上的余绳，慢绞上的尾绳必须压紧。
E、斜巷硐室内必须安装专用信号电铃，分别安装在绞车操作点附近、临时避难硐室内、平巷内。
2）、慢绞选择计算
①、概述：
因12304回风坡度大，故以12304回风巷安装的慢绞为例。
已知JSDB-15回柱绞车牵引力为200KN，12304回风坡度为270，钢丝绳直径为18.5mm,钢丝绳总长度为50米。
②、提升计算
（1）、
式中：
α----轨道倾角，α=270；
f1----矿车运行阻力系数，f1=0.015;
f2----钢丝绳运行阻力系数,f2=0.2;
F-----绞车牵引力,F=200KN;
p-----钢丝绳每米重量,p=1.218Kg/m；
Lc-----钢丝绳最大倾斜长度50m;
m------提升重量。
（2）、钢丝绳最大静拉力
由煤矿安全规程得，提运物料时安全系数K`不得小于6.5。
选用直径18.5，抗拉强度为1670Mpa的纤维芯钢丝绳破断拉力总和为214.766KN
当K=6.5时，钢丝绳最大静拉力Pmax=214.766KN/6.5=33.04KN,
绞车提升重量为：
m=
=7.3t
所以，此绞车最大提升能力为7.3吨。
综采支架重量为6.356t，故满足要求。
③、各项参数验算
1、1）、连接插销强度验算
连接器最大允许牵引力P’=58800N
∵P’=58800N>Pmax=33.04KN
∴连接器满足要求
2）、绞车功率验算
据公式N=（Fjzd×Vzd）÷（1000×η）
式中：
N验算功率Fjzd绞车最大静拉力33.04KN
Vzd绞车最大速度，0.13m/sη验算常用系数0.75
计算得：
N
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