6第六章 矿井主要设备要点.docx

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6第六章矿井主要设备要点

第六章东区主要设备

第一节提升设备

潘一矿中央区工业场地内现有主井、副井、第二副井、中央风井4个井筒，南风井场地有南进风井，东风井场地有新、老东风井；中央区工业场地副井、二副井井口标高+22.5m，一水平标高-530m，二水平标高-788m。

本次东区扩建工程新增东区主井、一副井、二副井和回风井4个井筒。

通过打开东区形成矿井6.0Mt/a改扩建生产能力。

东区井口标高+23.2m，一水平标高-850m，二水平标高暂定-960m，主井装载口标高-775.5m。

年工作日330d，每天净提升时间16h，三班提煤，一班检修，提升不均匀系数取1.1。

一、主井提升系统

1.设计依据

东区主井主要担负东区的煤炭提升和部分进风。

2.提升设备选型

东区主井提升设备考虑了2个方案：

方案I：

装备2套27t双箕斗，井筒直径7.6m，选用JKMD-4.5×4（Ⅲ）型落地多绳摩擦轮提升机，由4300kW同步电动机拖动，悬臂直联，提升速度13.5m/s。

方案Ⅱ：

装备1套50t双箕斗，井筒直径6m，选用JKMD-6×4（Ⅲ）落地多绳摩擦轮提升机，由同步电动机5000kW×2双机拖动，悬臂直联，提升速度15.5m/s。

2个方案技术经济比较详见表6-1-1。

方案Ⅰ具有提升灵活、当1套设备检修时另1套可继续生产等优点；其缺点是井筒直径大，2套提升设备维护工作量大，井筒装备相对复杂，总投资大。

方案Ⅱ具有井筒直径小、提升设备少、维护工作量小、井筒装备相对简单、总投资省等优点；其缺点是1套提升设备检修时将影响生产，而且该方案大型提升机、电机、箕斗及装载设备目前国内使用

较少。

综上分析，本设计推荐方案Ⅰ，即主井井筒内布置2套27t多绳双箕斗。

关于塔式和落地式提升机各有利弊。

虽然塔式提升机具有占地面积小、提升设备轻、便于维护管理、钢丝绳寿命长等优点，但塔式提升机机房施工占用井口时间长，影响建设工期；落地式提升机虽有占地面积大、设备尺寸大、设备重等缺点，但落地式提升机建设期间占用井口时间较短，可缩短建井工期，有利于加快东区建设速度，因此设计推荐选用落地式提升机。

东区主井提升系统见图6-1-1。

（三）主井提升电气设备及控制

主井设2个提升机房，提升机采用同步电机拖动，配两台4300kW同步电机。

电控系统采用交－直－交变频、DTC控制电控系统实现提升系统行程、速度、定子电流及转子电流等有关参数闭环调节，在安全回路、辅机控制等有关设施和环节采用PLC控制，与提升安全有关的重要保护采用冗余控制，并对提升过程中的各类故障进行报警、分析、记录和趋势预测等。

该系统与矿井综合监测监控系统联网，在东区调度中心相应工作站上对本系统进行集中监视。

井口和井下分别设井口卸载站、井下装载站。

井口卸载站、井下装载站各设2套提升信号及装卸载控制系统分站，对装卸载及配套设施进行控制，并发送提升信号。

主井绞车房设2座10kV变电所，内设两台10/0.4kV干式电力变压器，由地面110kV变电所引3路10kV电源，其中2路引至东

技术经济比较表6-1-1

东区主井提升系统见图6-1-1

侧绞车房，东、西车房采用10kV电缆联络。

二、副井提升系统

（一）东区一副井

1．设计依据

东区一副井井筒净直径8.6m，主要担负东区一水平升降人员、设备、提升矸石及运送物料等辅助作业。

最大件（液压支架）重32t（含平板车），辅助作业量见最大班作业时间平衡表6-1-2。

2．提升设备选型

东区一副井提升设备考虑了2个方案：

方案Ⅰ：

装备1套1.5t双层四车双罐笼和1套1.5t双层四车宽罐笼带平衡锤。

双罐笼采用JKMD-4×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦轮提升机，提升速度11.5m/s；宽罐笼采用JKMD-4.5×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦轮提升机，提升速度11.5m/s。

分别由1台1700kW（双罐）和2200kW（单罐）直流电动机拖动，采用钢结构两用井架。

方案Ⅱ：

装备1套1.5t双层四车双罐笼（窄）和1套1.5t双层四车单（宽）罐笼带平衡锤。

双（窄）罐采用JKM-4×4（Ⅲ）型塔式多绳摩擦轮提升机，提升速度11.5m/s；单（宽）罐采用JKM-4.5×4（Ⅲ）型塔式多绳摩擦轮提升机，提升速度11.5m/s。

分别由1台1700kW（双罐）和2200kW（单罐）直流电动机拖动，采用钢筋混凝土井塔。

2个提升方案比较见表6-1-3。

2个提升方案的提升能力、运行费用和投资均相差不大。

塔式提升机具有占地面积小、提升设备轻、便于维护管理、钢丝绳寿命长等优点，但井塔施工周期长，占用井口时间多。

因此，设计考虑到一副井对矿井建设工期影响较大，越早投入使用越好，方案Ⅰ选用落地式提升机并使用两用钢井架，对缩短东区建设工期极为有利，其综合效益十分明显，故设计推荐方案Ⅰ。

一副井最大班作业时间平衡表6-1-2

一副井提升方案比较见表6-1-3

东区一副井提升系统见图6-1-2。

东区一副井最大班作业时间平衡见表6-1-2。

3．一副井提升电气设备及控制

一副井提升机房共设两套提升机，一副井提升机采用直流电机拖动，直流拖动电机容量分别为1700kW和2200kW。

电枢回路由无环流、反并联的晶闸管整流器直流供电，采用纯12脉动、全数字控制，磁场回路由6脉动晶闸管整流器直流供电。

电控系统实现提升机行程、速度、电枢电流及磁通等有关参数闭环调节和控制，并对安全回路、辅机控制等有关设施和环节采用PLC控制以及对提升过程中各类故障进行报警、分析、记录和趋势预测等，对与提升安全有关的重要保护采用冗余控制，该系统与东区综合监测监控系统联网，在东区调度中心相应工作站上对本系统进行集中监视。

在井口、井底车场各设2套提升信号和操车控制系统分站，完成提升信号和操车的控制。

条件许可时，也可对井上、下操车设备进行顺序控制。

一副井提升机设有半自动、手动、简易开车三种控制方式，并可在井口进行平层、换层操作。

一副井绞车房自设1座10kV变电所，内设两台10/0.4kV电力变压器，变电所两路10kV进线电源由地面110kV变电所供电，单母线分段运行。

（二）东区二副井

1．设计依据

由于在一水平（-850m）生产期间一副井仅停留在-850m水平，主要担负东区一水平生产时的辅助提升任务，不能有效兼顾-850m以下的二水平（-960m）生产时的辅助提升，为此，本设计考虑增开二副井，并一次施工至-960m水平。

为满足-960m水平生产时通风及辅助提升要求，二副井井筒净直径8.6m，井筒内装备1套1.5t双层

东区一副井提升系统图见图6-1-2

四车双罐笼和1套1.5t双层四车宽罐笼带平衡锤。

井口标高+23.2m，井底水平-960m。

2．提升设备选型

东区二副井提升设备考虑了2个方案：

方案Ⅰ：

井筒直径8.6m，装备1套1.5t双层四车双罐笼和1套1.5t双层四车宽罐笼带平衡锤。

双罐笼采用JKMD-4×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦轮提升机，提升速度11.5m/s；宽罐笼采用JKMD-5×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦轮提升机，提升速度11.5m/s。

分别由1台1700kW（双罐）和2200kW（单罐）直流电动机拖动，采用钢结构两用井架。

方案Ⅱ：

井筒直径7.0m，装备1套1.5t双层四车1宽1窄罐笼，选用JKMD-4.5×4（Ⅲ）型落地式多绳摩擦轮提升机，提升速度11.5m/s，由1台2200kW直流电动机拖动，采用钢结构两用井架。

2个提升方案比较见表6-1-4。

虽方案Ⅱ投资较方案Ⅰ少，但考虑到井田75％资源赋存于二水平，埋藏深，井筒提升循环时间长，1套罐笼提升能力十分紧张。

故设计推荐方案Ⅰ。

东区二副井提升系统见图6-1-3。

东区二副井最大班作业时间平衡见表6-1-5。

3．二副井提升设备及控制

二副井提升机房共设两套提升机，二副井提升机采用直流电机拖动，直流拖动电机容量分别为1700kW和2200kW。

电枢回路由无环流、反并联的晶闸管整流器直流供电，采用纯12脉动、全数字控制，磁场回路由6脉动晶闸管整流器直流供电。

电控系统实现提升机行程、速度、电枢电流及磁通等有关参数闭环调节和控制，并对安全回路、辅机控制等有关设施和环节采用PLC控制以及对提升过程中各类故障进行报警、分析、记录和趋势预测等，对与提升安全有关的重要保护采用冗余控制，该系统与东区综

二副井提升方案比较表6-1-4

东区二副井提升系统图见图6-1-3

东区二副井最大班作业时间平衡表见表6-1-5

合监测监控系统联网，在东区调度中心相应工作站上对本系统进行集中监视。

在井口、井底车场各设2套提升信号和操车控制系统分站，完成提升信号和操车的控制。

条件许可时，也可对井上、下操车设备进行顺序控制。

二副井提升机设有半自动、手动、简易开车三种控制方式，并可在井口进行平层、换层操作。

二副井绞车房自设1座10kV变电所，内设两台10/0.4kV电力变压器，变电所两路10kV进线电源由地面110kV变电所供电，单母线分段运行。

第二节通风设备

一、设计依据

东区采用中央并列式通风方式，由东区主井、副井和二副井进风，回风井回风。

根据井下配采计划安排，通风分为2个时期，其风量、负压见表6-2-1：

东区风量、负压表

表6-2-1

风量负压

日期

风量（m3/s）

负压（Pa）

前期

230

1550

后期

523

3680

二、通风设备选型

东区回风井通风设备选型考虑2个方案：

方案Ⅰ：

选用ANN3392/1600B型轴流式通风机2台，转速990r/min，配套电机功率3900kW。

方案Ⅱ：

选用GAF45-23.7-1FB型轴流式通风机2台，转速590r/min，配套电机功率3700kW。

2个方案的经济技术比较见表6-2-2。

2个方案的风机均为轴流式通风机，均可通过调节风机叶片角度来满足不同时期通风变化的需要，并且都有高效区宽广的优点。

虽方案Ⅰ投资略大，但豪顿风机调节叶片角度方便，风机监测系统完善，且轴功率小。

设计暂推荐方案Ⅰ，即东区回风井扇风机选用ANN3392/1600B型轴流式风机2台，1用1备。

配异步电动机3900kW、990r/min、10kV。

三、通风机电气设备及控制

每台通风机设一套的PLC控制系统。

对通风机的拖动电机、风门以及有关工艺参数进行控制和检测，并对通风机运行过程中各类故障进行报警、分析、记录。

该系统与东区综合监测监控系统联网，在矿调度中心相应工作站上对本系统进行集中监视。

通风机房两路10kV电源由地面110kV变电所供给，单母线分段运行，两路AC380V/220V低压电源由本变电所内2台所用变压器供给。

通风设备经济技术比较表6-2-2

第三节排水设备

一、东区排水方式

根据淮南矿业集团提供的涌水量资料，综合考虑其他因素影响，设计确定东区涌水量见表6-3-1。

东区涌水量

表6-3-1

涌水量

时期

正常涌水量（m3/h）

最大涌水量（m3/h）

开采B、C组煤层时

266.5

307.6

开采A组煤层时

366.5

最大涌水量707.6,最大突水量1152

东区共划分两个水平开拓，其中一水平主要开采13-1和11-2煤层（即C组），二水平开采8及以下煤层（即B、A组）。

根据东区开拓布局，东区一、二水平生产期间采取分别直接排水方式；一水平井下涌水由东区一副井-850m水平中央水泵房及一副井井筒排水管路直接排至地面；二水平井下涌水由东区二副井-960m水平中央水泵房及二副井井筒排水管路直接排至地面；东区突水量主要发生在二水平开采A组煤层，届时，在保证二水平及二副井排水系统的同时，排水能力不足部分可在二水平适当位置补建排水系统，多余涌水经盘区斜巷先排至-850m水平，再由-850m排水系统经一副井排至地面。

二、东区主排水设备选型

东区主排水设备选型考虑了2个方案：

方案Ⅰ：

一水平排水设备选用DG420-95×10型水泵5台，流量420m3/h，扬程935.1m，正常涌水时为2台工作，2台备用，1台检修；最大涌水时3台工作。

配YB型2000kW、10kV、1500r/min防爆电动机5台。

二水平排水设备选用DG420-95×12型水泵5台，流量420m3/h，扬程1127.9m，正常及最大涌水时均为2台工作，2台备用，1台检修。

配YB型2200kW、10kV、1480r/min防爆电动机5台，泵房内预留扩建余地。

方案Ⅱ：

一水平排水设备选用DSA450-100×10型水泵5台，流量450m3/h，扬程1000m，正常及最大涌水时均为2台工作，2台备用，1台检修。

配YB型2000kW、10kV、2980r/min防爆电动机5台。

二水平排水设备选用DSA450-100×11型水泵5台，流量450m3/h，扬程1100m，正常及最大涌水时均为2台工作，2台备用，1台检修。

配YB型2200kW、10kV、2980r/min防爆电动机5台，泵房内预留扩建余地。

2个方案技术经济比较见表6-3-2。

DG420型水泵的主要优点是转速低，振动小，运行平稳，高效区宽，效率稳定，水泵汽蚀性能好，便于使用及维护。

缺点是投资略高；DSA450型水泵主要优点是投资低，缺点是由于转速高，为保证水泵及电机轴承润滑和冷却需采用专门润滑系统，附属设备多、噪音大。

经比较，本报告认为DG420型水泵优于DSA450型水泵，故推荐方案Ⅰ。

即一水平排水设备选用PDG420-95×10型水泵5台，二水平排水设备暂选用DG420-95×12型水泵5台，泵房内预留扩建余地，一副井和二副井井筒内各布置3趟D325排水管路。

三、东区主排水泵电气设备及控制

东区井下一水平和二水平分别设有井下排水泵，井下排水泵的控制采用PLC可编程控制器系统，每个水平分别设置1套PLC控制系统。

PLC柜和水泵集控台设在各水平水泵房的控制室内，在集控台上既可实现单台水泵控制，又可实现多台水泵智能优化控制；可实时监测水仓水位、流量、压力、真空度、温度、闸阀开关状态等一系列参数；可手动、自动启动或停止水泵的运行，开、关闸阀；具有过热过载等各种保护；并与东区综合监测监控系统联网；在地面调度中心相应工作站上进行集中监视。

排水设备技术经济比较见表6-3-2

井下一水平设排水泵5台，电动机均为10kV交流三相绕线异步防爆电动机，电机功率为2000kW，2用2备1检修。

水泵电机10kV电源和低压电源由井下中央变电所供给。

经计算一水平水泵起动母线、端子电压降不低于电机直接起动时电压降的要求，可以直接起动。

井下二水平设排水泵5台，电动机均为10kV交流三相绕线异步防爆电动机，电机功率为2200kW，2用2备1检修。

水泵电机10kV电源和低压电源由二水平配电点（二水平形成后，设置二水平中央变电所）供给。

经计算二水平水泵起动母线、端子电压降不低于电机直接起动时电压降的要求，可以直接起动。

四、东区井底水窝排水设备

东区一副井、二副井井筒淋水经井底水窝沉淀后，分别由东区一副井、二副井井底水窝水泵排出至各自水仓。

东区一副井、二副井井底水窝排水设备各选用75TSWA-5型水泵2台，1台工作，1台备用。

单台水泵排水能力为：

流量36m3/h，扬程57.5m，配套防爆电动机11kW、1450r/min、660V。

排水管选用D89×4无缝钢管，吸水管选用D108×4无缝钢管。

第四节压风设备

一、设计依据

1．东区井下风动工具配备情况见表6-4-1。

2．东区其它用风量

选煤厂：

100m3/min

煤仓及机修厂：

15m3/min

3．最远输送距离6km

二、东区压风系统及压风设备

1．总耗风量计算

Q=α1×α2×γ×

东区井下风动工具配备表

表6-4-1

名称

项目

混凝土喷射机组组

气腿凿岩机

气动扳手

风镐

单台耗风量（m3/min）

10

2.8

1.6

1

使用台数

6（3）

20

8

16（4）

注：

1.在同一掘进头配备气腿凿岩机和风镐时，因两者不能同时使用，故风镐不计入风量。

2.表中带括号的数字为计算风动工具耗风量的台数。

其中：

α1—沿管路全长漏风系数。

α1取1.1～1.2。

α2—机械磨损风量增加系数,取1.15。

γ—海拔高度修正系数,取1.0。

ni—同型号风动工具同时使用台数（台）。

qi—每台风动工具的额定耗风量（m3/min）。

ki—同型号风动工具同时使用系数。

Q=1.2×1.15×1.0×（10×3+2.8×20+1.6×8+1×4）=142（m3/min）

Q总=1.1×1.15×（100+15）+Q＝287.5（m3/min）

2.东区压风设备选型

所需供风量为287.5m3/min，最远用风距离6.0km，考虑到凿井期间用风量大（约450m3/min）的要求，空气压缩机采用地面集中设置。

压风设备选型考虑了2个方案。

方案Ⅰ：

选用C95055M×3型离心式空气压缩机2台（Q＝150m3/min，P＝0.8MPa）和ML-300-2S-HV-A/C型螺杆式空气压缩机4台（Q＝60m3/min，P＝0.8MPa）。

最大工况时5用（2台离心机+3台螺杆机）1备（1台螺杆机）。

方案Ⅱ：

选用C95055M×3型离心式空气压缩机4台，3台工作，1台备用。

Q=150m3/min,P=0.8Mpa。

2个方案的技术经济比较见表6-4-2。

方案Ⅰ供风灵活，调节范围广，节约能耗，缺点是机房占地面积大。

方案Ⅱ供风能力大，但调节范围窄，耗能大，故设计推荐方案Ⅰ。

即地面压风机房内布置2台C95055M×3型离心式空气压缩机（配套电动机功率820kW）和4台ML-300-2S-HV-A/C型螺杆式空气压缩机（配套电动机功率300kW）。

东区压风管路主干管选D377×9无缝钢管。

三、压风机电气设备及控制

压风机房设1套PLC控制系统。

对每台压风机拖动电机、冷却水泵以及有关工艺参数进行PLC控制和检测，并对压风机运行过程中各类故障进行报警、分析、记录。

该系统与东区综合监测监控系统联网，在东区调度中心能够进行集中监视。

压风设备技术经济比较见表6-4-2