贵州省煤矿智能化机械化升级改造.docx

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贵州省煤矿智能化机械化升级改造

2017年贵州省煤矿智能化机械化升级改造

奖补资金

申

请

报

告

盘县煤炭开发总公司

盘县柏果镇麦地煤矿

2017年9月30日

2017年贵州省煤矿智能化机械化升级改造

奖补资金申请报告

一、项目背景和必要性

（一）项目背景

为贯彻落实《省人民政府关于煤炭工业淘汰落后产能加快转型升级的意见》（黔府发〔2017〕9号）文、黔能源科技〔2017〕158号、黔能源科技〔2017〕159号、盘州府办发〔2017〕52号文件精神及要求，深入推进贵州省煤炭供给侧结构性改革，坚决淘汰落后产能，加快煤炭工业转型升级，促进煤矿智能机械化改造。

（二）项目必要性

机械化改造、智能化升级是煤炭行业发展的需要，是煤矿全面提升管理水平，改善工人劳动环境，实现减员增效，提升煤矿安全生产保障能力的有效途径。

为更好地落实国家能源战略和煤炭产业政策，深化煤炭供给侧结构性改革，坚定不移淘汰落后产能，实现安全高效智能机械化开釆，我矿已积极参与了煤矿机械化、智能化升级改造工作。

10605综合机械化采煤项目建设完毕已正式投入生产，智能化升级改造：

安全监控子系统、运输子系统、排水子系统已完成方案设计正准备投入建设。

二、麦地煤矿基本情况

盘县柏果镇麦地煤矿属资源整合矿井，根据贵州省人民政府文件《省人民政府关于六盘水市六枝特区等四县（区）煤矿整合和调整布局方案的批复》（黔府函［2006］205号），麦地煤矿由比中、三角田、麦地、沙地、刘家沟、洒米坡煤矿六个煤矿整合而成。

整合后矿区面积1.4049km2,工业储量939万吨，可采储量530万吨。

设计生产能力30万t/a，于2014年4月通过设备设施竣工验收，同时正式投产运营；2016年核定生产能力为30万t/a。

矿井采用中央并列式通风，主要通风机工作方式为抽出式。

主斜井、副斜井为进风井筒，回风斜井为回风井筒。

矿区内可采及局部可采煤层有14层（1、3、5-1、5-3、6、9、12-1、12-2、13、15、16、17、18-1、18-2号煤层）。

突出矿井。

煤尘具有爆炸性。

已开采的1、3、5-1、5-3、6、9、12-1为属不易自燃煤层。

矿井现布置两个采区，一采区为现在正生产采区，布置有1个回采工作面（10605综采面）和1个备采工作面（10101备采面），1个岩巷掘进工作面（1625运输石门），2个煤巷掘进工作面（10303回风巷、10604运输巷）。

麦地煤矿配齐了五职矿长，建立了以矿长为主要负责人的安全管理机构和相关科室。

并建立了相应的安全生产岗位责任制、操作规程和规章制度。

证件齐全有效，正常生产矿井。

三、10605工作面实现综合机械化采煤、安全监控子系统、运输子系统、排水子系统智能化建设方案

（一）10605工作面实现综合机械化采煤建设方案

1、煤矿各生产系统现状

供电系统

麦地煤矿10KV变电所为双回路供电，一回路电源引至盘县柏果110kv变电站，另一回路电源引自盘县比中35kV变电站，接入矿井10kV架空电源线路导线截面采用LGJ-95型钢芯铝绞线，线路长1km，正常情况下使用Ⅰ回路供电，Ⅱ回路带电备用。

运输系统

副斜井采用绞车串车提升，设置一台JTP-1.6×1.2型单绳缠绕式矿井提升机（配行星齿轮减速器），V＝2.5m/s，D＝1.6m，B＝1.2m，P=110kW，最大静张力Fj=45kN，提升斜长291m，倾角21°，钢丝绳直径24.5mm。

副斜井设置了猴车。

主井采用胶带运输机运输原煤，目前主斜井铺设胶带机1部DTL80/30/2×110型胶带机，安装长度291米。

主要技术参数为：

带速为2.0m/s；带宽800mm，输送能力为300t/h，配用电机功率为2×110kW，配800s型阻燃胶带。

井下运输系统

1）+1595m、+1530石门、+10605运输巷胶带输送机选用技术参数：

井下辅助运输主要设备特征表

序号

巷道名称

设备名称及型号

使用数量

驱动方式

运输能力

主要技术参数

备注

１

1530运输石门

DTL800/17皮带运输机

2

电动滚筒驱动

200

输送量300t/h

2

1595运输石门

DTL650/90

DTL650/22

各一台

电动滚筒驱动

150

输送量200t/h

３

10605运输巷

DTL800/2×40皮带运输机

1

电动滚筒驱动

200

输送量300t/h

2）井下辅助运输方式包括材料提升下放和矸石主要采用矿车轨道运输。

通风系统

麦地煤矿采用中央并列式通风方式、机械抽出式通风方法。

布置有3个井筒，其中主斜井、副斜井为进风井，回风斜井为专用回风井。

回采工作面采用U型负压通风，掘进工作面采用正压通风，通风系统较简单，设施齐全。

回风井安设有二台FBCDZ№19A型防爆对旋轴流式主要通风机（一台工作、一台备用），功率2×132kW，风量2412--5364m3/min，风压3354--888Pa。

；矿井有完整、独立、合理的通风系统，通风系统稳定、可靠，主通风机运行稳定、良好。

抽放系统

麦地煤矿已建有地面固定瓦斯抽采站，设有高、低负压抽采系统，瓦斯抽采系统可靠。

高负压采用2BEC403型水环式抽采泵二台（一台工作、一台备用），额定流量Q＝85m3/min，电机功率160kW；低负压采用2BEC500型水环式抽采泵二台（一台工作、一台备用），额定流量Q＝165m3/min，电机功率200kW。

高负压抽采主管选择DN400×5mm的标准钢管，主管沿回风斜井铺设，井下主要回风巷铺设干管；低负压抽采主管选用DN377×5mm的钢管，主管沿回风斜井铺设，沿采面回风巷道铺设干管。

抽采能力满足要求，符合瓦斯抽采规定。

井下排水系统

矿井排水系统已全部形成，麦地煤矿排水系统为一级排水，在+1530水平设有水泵房，即1530水泵房→地面，+1530水平排水高度为103米，各采掘工作面的涌水通过7.5KW潜水泵、排水管或自流到各水平大巷，再流入水平主（副）水仓。

再通过各水平水泵排水至地面。

麦地煤矿矿井正常涌水量为45m3/h，最大涌水量为160m3/h。

+1530水仓容量为1275m3。

+1530水泵房选用三台DM155-30×5型水泵。

正常涌水量时1台工作，1台备用，1台检修；最大涌水量时2台同时工作，1台备用，选用Ф200×6无缝钢管，设置二趟排水管路,一趟工作，一趟备用。

矿井主井安设2趟排水管路至地面排水，二路排水管路规格为φ200×8mm。

通信系统

麦地煤矿矿井通讯采用HJD-80型矿用调度交换机对井上、下安全生产进行调度，井下通过安全栅成为本安型通信，井下和地面的重要部门设置成直数字智能宽带调度指挥系统。

副斜井下一根38对电缆，井下话机选用与调度总机相配套的KTH—33本安型按键话机，井下采面运输巷、采煤工作面回风巷、掘进工作面、避难硐室、车场、绞车房、配电点等主要场所都安装有固定电话机。

矿井内部井上通讯选用矿用本安型选号报警电话，电话线选择矿用阻燃HYVR－1型电缆，下井电缆经副井口的室外分线盒引入。

联系方式为：

井下直拨80××、调度室直拨8000。

井下向矿调度紧急电话拨“#”可联系。

矿井通讯系统完全能满足矿井通讯的需要。

监测监控系统

矿井配备有KJ90NA型监控系统，系统共安设监控分站15台，其中地面4台，井下11台，系统信息传输主干线采用光缆传输，光端机传到专用分站、分站到传感器采用电缆传输。

系统实现了100%的覆盖，回采工作面安装T0、T1、T2、T3，按要求安装了甲烷传感器、开停传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、温度传感器、馈电传感器、烟雾传感器；掘进工作面安装了T1、T2甲烷传感器、局扇开停传感器、馈电传感器等；主要回风和采区一翼回风安设甲烷、一氧化碳、风速、温度等传感器；在回风井安设了负压传感器和主扇开停传感器，在井下所有风门安装了风门传感器；在抽放泵房和井下各抽放主管、支管均按规定安装了各类传感器。

人员定位系统

矿井使用KJ353型煤矿人员位置管理系统，读卡器覆盖范围为全井下采掘工作面、巷道、硐室及井下局部人员活动密集的地点；对员工定位、经过各地点时间、出入井时间、活动轨迹、班次考勤等均进行不间断实时监控。

目前矿井配备读卡分站24个（包含备用）、识别卡410个，主机2套，系统安装调试后运行正常，对矿井安全生产起到了很好的辅助管理作用。

本次综合机械化改造前，煤矿各生产系统的现状良好，各设备使用正常。

本次综合机械化改造的目标：

实现10605采面综合机械化采煤。

综合机械化改造在生产系统方面只需要对10605工作面回风巷进行改扩、10605运输巷安装皮带。

2、实现10605采面综合机械化采煤建设目标及主要内容

综合机械化建设目标：

以10605工作面作为第一个综采面建设，以后全面推进我矿所有采煤工作面实现综合机械化开采。

主要内容：

10605采煤工作面走向长度450米，煤层倾角180，倾向长度125米，煤厚1.50-1.8m，平均煤厚1.70m，可采储量13.4万吨。

对10605工作面安装综采设备、运输系统安装皮带、10605工作面供电系统改造。

3、综合机械化改造技术方案

主要内容：

采购安装综采设备、运输系统采购安装运输皮带（900m）、10605工作面供电系统改造、10605回风巷改造（因断面满足不设备安装要求）

技术方案：

10605工作面走向长度450米，煤层倾角180，倾向长度125米，煤厚1.50-1.8m，平均煤厚1.70m，可采储量13.4万吨。

工作面已形成生产系统，根据10605运输巷、回风巷、开切眼的掘进资料分析，10605工作面煤层赋存稳定，煤层顶底板完好，煤层走向、倾向变化不大，在此区域没大的断层和褶皱，适应综合机械化开采。

设备选型

1）采煤机选型

（1）采煤机牵引速度计算

综采工作面采煤机牵引速度

V=Q÷（L×H×B×r）÷（T×60）×（L+t）

=1611÷（125×0.6×1.7×1.4）÷（12×60）×（125+30）

=1.94m/min

式中：

Q―日产量，t/d;

L―工作面长度，m；

H―煤厚，m；

B―截深，m；

r―容重，t/m3；

t―空刀距离，30m；

T―工作面设备开机率，按50%开机率计算得12h；

（2）采煤机功率计算

综采工作面采煤机功率：

N=60×B×H×V×Hw/3.6=[60×0.60×1.7×1.94×3×2.5]/3.6=346kw

式中：

N―采煤机功率，kw;

B―截深，m；H―煤厚，m；

V―采煤机牵引速度，2.11m/min；

Hw―能耗系数，按（1.1-4.4）选取，―根据麦地煤矿煤质硬度系数及夹矸情况，Hw=2.5-3

（3）综采工作面采煤机生产能力：

Q=60×H×B×r×c×n×v

=60×1.7×0.60×1.4×100%×0.5×1.94=140t/h

式中：

Q―采煤机生产能力，t/h;

H―煤厚，m;

B―截深，m;

r―容重，t/m3;

c―工作面回采率；

n―机组作业方式系数；

v―机组牵引速度，m/min。

根据以上计算，选用MG2X160/710型采煤机。

电机总功率：

710KW（截割电机2×355KW）；滚筒直径：

1.2m；截深：

0.6m；牵引方式：

交流电牵引（牵引速度0～8.2m/min）；采高1.4-2.2m；生产能力：

864t/h。

综上所述：

10605综采工作面选用MG2X160/710型双滚筒可调高采煤机满足要求。

2）刮板输送机选型

按采煤机生产能力计算刮板输送机的运输能力。

Q=60×v×h×b×r×k1×k2×k3

=60×1.94×1.7×0.60×1.4×1.7×1.1×0.7

≈217t/h

式中：

Q―小时运输能力，t/h；

v―采煤机牵引速度，m/min；

h—采高，m；

b―截深，m；

r―煤的容重，t/m3。

k1—装载不均匀系数，1.7

k2—采煤机和运输机同向运输时的修正系数，1.1

k3—运输倾角和运输方向的系数，0.7

刮板输送机型号：

SGZ620/2×110；链条形式：

中双链；装机功率（KW）：

2×180/420kW；输送量（t/h）：

1000；设计长度（m）：

125；链条规格（mm）：

30×108适用条件：

综采，综放。

综上所述：

10605综采工作面选用SGZ630/400型可弯曲刮板输送机满足要求。

3）液压支架选型

（1）支架支护强度校核

根据液压支架支护强度校核公式知。

公式为：

q=k×H×r×g

式中：

q——顶板对支架的压强，Pa；

k——采高的倍数（支架上方的岩石厚度,一般取4-6）；

H——工作面的采高1.7m；

r——顶板岩石容重,最大取2.45t/m3；

代入数据得:

q=5×1.7×2.45×9.8×1000=204.KPa=0.2MPa

ZZ3000/12/24型液压支架支护强度为0.56MPa-0.62MPa，此处取最小值0.56MP>0.2MPa。

 综上所述可知所选ZZ3000/12/24支撑掩护式液压支架支护强度符合要求。

（2）支架初撑力校核

对于老顶来压强烈的工作面，支架的初撑力应适当加大，约为工作阻力的1～1.2倍为宜。

支架承受荷载：

P=k×9.8×S×γ×H×cosα

=6×9.8×（4×1.5）×2.45×1.7×cos18°

=1369kN<（3200kN×80%=2560kN）

式中：

k－顶板垮落高度为采高的倍数，一般为4-6倍，这里取大值6；

P－支架承受的荷载，kN;

S－支架支护的顶板面积，m2;

γ－顶板岩石密度，t/m3;

H－采高，m;

α－煤层倾角，（°）。

由液压支架技术特征表可知，所选支架的工作阻力为3200kN，符合控顶设计对支架初撑力的要求。

由上述可知，工作面选用ZZ3000/12/24型支撑掩护式液压支架符合要求。

4）皮带运输机选型

根据工作面刮板输送机输送能力选择皮带运输机的型号，工作面刮板机运输能力为217t/h，SSJ－800/2×55皮带机运输能力为300吨/h，故选择SSJ－800/2×55皮带机满足生产要求。

4、新增设备及设施

使用地点

设备名称

规格型号

数量

单位

备注

工作面

采煤机

MG2X300/730

1

台

液压支架

ZY5000/12/24

84

架

刮板输送机

SGZ730/400（西北）

1

台

配长125米

电缆

MCP3×70+1×16+4×4

130

m

10605运输巷

刮板输送机

SGW-40T

1

台

配长100米

胶带输送机

SSJ－800/2×55

3

台

750米

10605运输巷

乳化液泵

DRB200/31.5

2

台

备用1台

移变

KBSGZT1000/10

2

台

备用1台

10605运输巷

高压电缆

MYTV22-3×50mm2

130

m

10605运输巷

低压电缆

MCP3×95+1×35+4×4

550

m

10605运输巷

高压开关

DGB-100

2

台

10605运输巷

低压开关

KBZ2-630

4

台

10605运输巷

低压开关

QJR-400

4

台

10605综采工作面新增设备表

（二）安全监控子系统、运输子系统、排水子系统智能化建设方案

煤矿安全监控子系统现状及使用情况

现矿井配备有KJ90NA型监控系统，系统共安设监控分站15台，其中地面4台，井下11台，系统信息传输主干线采用光缆传输，光端机传到专用分站、分站到传感器采用电缆传输。

系统实现了100%的覆盖，回采工作面安装T0、T1、T2、T3，按要求安装了甲烷传感器、开停传感器、一氧化碳传感器、风速传感器、温度传感器、馈电传感器、烟雾传感器；掘进工作面安装了T1、T2甲烷传感器、局扇开停传感器、馈电传感器等；主要回风和采区一翼回风安设甲烷、一氧化碳、风速、温度等传感器；在回风井安设了负压传感器和主扇开停传感器，在井下所有风门安装了风门传感器；在抽放泵房和井下各抽放主管、支管均按规定安装了各类传感器。

矿井使用人员位置管理系统KJ353型，读卡器覆盖范围为全井下采掘工作面、巷道、硐室及井下局部人员活动密集的地点；对员工定位、经过各地点时间、出入井时间、活动轨迹、班次考勤等均进行不间断实时监控。

目前矿井配备读卡分站24个（包含备用）、识别卡410个，主机2套，系统安装调试后运行正常，对矿井安全生产起到了很好的辅助管理作用。

由于设备老化，数据统计间隔时间长，反映迟缓、不准确，经常误报、假报。

人员定位经常与实际不相符。

运输子系统现状及使用情况

主井采用胶带运输机运输原煤，目前主斜井铺设胶带机1部DTL80/30/2×110型胶带机，安装长度291米。

主要技术参数为：

带速为2.0m/s；带宽800mm，输送能力为300t/h，配用电机功率为2×110kW，配800s型阻燃胶带。

+1595m、+1530石门、+10605运输巷胶带输送机选用技术参数：

序号

巷道名称

设备名称及型号

使用数量

驱动方式

运输能力

主要技术参数

备注

１

1530运输石门

DTL800/17皮带运输机

2

电动滚筒驱动

200

输送量300t/h

2

1595运输石门

DTL650/90

DTL650/22

各一台

电动滚筒驱动

150

输送量200t/h

3

10605运输巷

DTL800/2×40皮带运输机

1

电动滚筒驱动

200

输送量300t/h

主井、+1595m、+1530石门、+10605运输巷胶带输送机都采用人工开停，未实现自动化，各种安全保护运行运行不正常。

排水子系统现状及使用情况

矿井排水系统已全部形成，麦地煤矿排水系统为一级排水，在+1530水平设有水泵房，矿井正常涌水量为45m3/h，最大涌水量为160m3/h。

+1530水仓容量为1275m3。

+1530水泵房选用三台DM155-30×5型水泵。

正常涌水量时1台工作，1台备用，1台检修；最大涌水量时2台同时工作，1台备用，选用Ф200×6无缝钢管，设置二趟排水管路,一趟工作，一趟备用。

矿井主井安设2趟排水管路至地面排水，二路排水管路规格为φ200×8mm。

排水系统设备老化，运行不正常都采用人工开停，未实现自动化。

2、安全监控子系统、运输子系统、排水子系统智能化升级建设目标及主要内容

安全监控子系统建设目标及主要内容：

实现系统自诊断、自评估，应具有数据分析与应用功能；安全监控系统应与信息导引及发布、通信、人员定位等系统联运；各类传感器与分站之间采用数据信号传输；传感器具有自诊断功能。

运输子系统升级建设目标及主要内容：

主运输系统集中控制，煤流运输线设备逆流启动，顺煤流停车，并实现无人值守功能；主运输系统能根据各个环节的生产信息，自动分析并调整工作状态，使系统生产效率、设备状态、能耗等达到最优化状态。

排水子系统智能化升级建设目标及主要内容：

在地面集中监控，井下各排水泵房实现无人值守功能，具有设备自动轮换工作功能主排水系统可根据水仓水位自动选择合理的排水方式；宜能在线监测主排水系统工序能耗。

总体方案涉及的子系统:

总体方案将涉及安全监控子系统、运输子系统、排水子系统、瓦斯抽采子系统、压风子系统、供配电子系统、采煤工作面子系统、掘进工作面子系统、通风子系统。

3、智能化升级技术方案

见《贵州麦地煤矿井下集中控制系统方案书》

4、新增设备及设施

麦地煤矿智能化改造新增设备设施

材料类别:

序号

设备名称

规格型号

数量

单价

总价

库存

用途

备注

1

照明综保

ZBZ-4.0

3

3700

11100

1

井下照明,信号.

已落实

2

防突.探水钻

ZDY-1250/22

2

120000

240000

2

防突.探水

已落实

3

皮带机

DTL-30-17

1

150000

150000

1

地面煤场转载用

已落实

4

光纤熔接机

瑞研

1

15000

15000

1

井下熔接光钎用

已落实

5

防爆真空软启动

QJR-400

15

46000

690000

1

排水泵及皮带机控制用

已落实

6

矿用防爆电动阀门

MAZB30-24（Z941W）

18

12500

225000

无

排水自动化改造

已落实

7

皮带机智能控制

皮带自动化改造

改造中

8

智能终端服务器

皮带自动化

改造中

9

矿用隔爆型可编程控制箱

BXMD51-T

2

4200

8400

皮带自动化

改造中

10

矿用隔爆型可编程控制箱

BXMD51

10

15500

155000

皮带自动化

改造中

11

防爆摄像仪

FD-FB01W

24

3500

8400

皮带自动化

改造中

12

上位机系统

系统+32寸显示器

1

22600

22600

排水自动化改造

改造中

13

上位机控制柜

以太网中央控制系统

1

20000

2000

排水自动化改造

改造中

14

操作台

1

15000

25000

排水自动化改造

改造中

15

矿用隔爆型网络交换机

KJJ148

5

13200

66000

排水自动化改造

改造中

16

非防爆网络监控系统

硬盘录像系统+32寸显示器

1

12500

12500

排水自动化改造

改造中

17

光纤

2km

30

60000

排水自动化改造

改造中

18

UPS

10kvA

1

26500

26500

排水自动化改造

改造中

19

通话系统

HZWB1-2

12

3500

42000

排水自动化改造

改造中

20

通话光传输系统

KTH

1

16200

16200

排水自动化改造

改造中

21

矿用防爆流量计

ZRN-LDC

1

19200

38400

排水自动化改造

改造中

22

矿用防爆液位计计

KTE

2

4600

9200

排水自动化改造

改造中

23

软件开发

22000

排水自动化改造

改造中

24

控制室静电地板

25

地面变电所集中智能控制系统

1

250000

25000

地面变电所

计划中

合计

1870300

四、各项建设条件落实情况

10605综采面从2017年7月开始历时2个月的时间，对巷道的改造、设备的采购、设备的安装。

现已安装调试完毕，也正试投入生产。

安全监控子系统、运输子系统、排水子系统设计方案已完成设计，施工合同已签订，现已安装服务器及视频，正进行其它工程安装。

五、项目实施计划及具体措施

1、项目实施计划

10605综采面从2017年7月开始建设，9月底综采设备设施安装调试完毕投入生产，现10605综采面运行正