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电工课程设计
矿山机械设备调查报告
调查题目：
煤矿常用机械设备的调查
课程名称：
《电工学》《采煤概论》
学院：
职业技术学院
专业：
机械设计制造及其自动化
年级：
机自职091班
学号：
0920020150
学生姓名：
蔡云海
指导教师：
刘萍
2010年7月5日
调查成绩
评
语
年月日
目录
1.封面………………………………………………………………1
2.教师评语…………………………………………………………2
3.目录………………………………………………………………3
4.前言……………………………………………………………4
5.矿山常用基本设备性能………………………………………5
（1）掘进机……………………………………………………5
（2）采煤机………………………………………………………5
（3）刮板运输机………………………………………………8
（4）提升机………………………………………………………9
6.采煤机综采工作面供配电系统………………………………11
（1）井下供配电系统与电压等级………………………………11
（2）井下电缆选择计算…………………………………………12
（3）电缆安装及长度计算………………………………………12
（4）井下主（中央）变电所设计………………………………13
（5）采区供配电设计……………………………………………14
（6）井下电气设备保护与接地…………………………………14
7.参考文献…………………………………………………………18
8.附件………………………………………………………………18
（1）心得体会……………………………………………………19
（2）掘进机………………………………………………………21
（3）采煤机………………………………………………………21
（4）刮板运输机…………………………………………………22
（5）提升机………………………………………………………22
前言
煤矿机械，是专门用于煤矿开采的机械，煤矿机械的生产在我国有着举足轻重的作用。
煤机行业是为煤炭开采企业提供装备的行业，属于专用设备制造业。
目前煤矿的机械设备主要有以下几种：
采煤机、采掘机、挖掘机、刨煤机、卷扬机、装药充填机械、液压支架、冲击钻、孔设备。
现状目前我国的大型采掘设备面临激烈的市场竞争，生产大型煤机的企业国内约有十几家，其中产量较多的有太重煤机太矿、上海创立公司、中国煤炭科工集团、中煤装备公司等。
前景伴随着煤炭生产的好转，我国采煤机械行业迎来了前所未有的机遇。
我国是世界第一产煤大国，经过多年积累，我国煤机行业发展较快，形成了较完整的煤炭装备制造体系，专业化程度也很高。
分析师预计2010年煤炭行业销售收入逾2万亿元，保守预计到2015年中国煤炭行业将达到3.5万亿元左右的产业销售规模。
受到中国煤炭开采行业快速机械化的推动，煤炭开采机械设备的需求将在2009-2015年期间达到301亿元。
国内煤机成套的竞争才刚刚开始，装备成套化的发展前景十分广阔。
通过政策调整和市场导向，国内煤炭生产逐步朝高产、高效、安全方向发展，煤矿技术设备正在向重型化、大型化、强力化、大功率和机电一体化发展，市场需求不断增加。
一．矿山常用基本设备性能
1.掘进机掘进机是用于开凿平直地下巷道的机器。
掘进机分为开敞式掘进机和护盾式掘进机。
价格一般在上亿元人民币。
主要由行走机构、工作机构、装运机构和转载机构组成。
随着行走机构向前推进，工作机构中的切割头不断破碎岩石，并将碎岩运走。
有安全、高效和成巷质量好等优点，但造价大，构造复杂，损耗也较大。
STB-180型掘进机是一种连续生产的高效掘进设备，主要使用于煤矿及矿山主巷道、铁路隧道、引水漏洞、国防工程等各种稀有矿石块料的掘进装载作业，也可用于露天作业装载散装物料。
技术参数 TECHNICALSPECIFICATIONS
产品型号
Type
STB-150
STB-180
整机重量
Weight（T）
15.8
18.6
外形（长×宽×高）
Overalldimension（LXWXH）（mm）
7950×1932×2225
8950×2440×2325
装载能力
LoadingCapacity（m3/h）
≈120
≈180
最小转弯半径
Min.turningradius（mm）
12000
12000
挖掘宽度
ExcavatingWidth（mm）
标准臂5400短臂3800
标准臂5400短臂2800
挖掘高度
ExcavatingHeight（mm）
标准臂3700短臂2700
标准臂3700短臂2700
挖掘深度
ExcavatingDepth（mm）
标准臂620短臂400
标准臂620短臂400
挖取距离（离铲口）
Coverage（mm）
1900-2620（可加高）
1900-2620（可加高）
卸载高度
UninstallHeight（mm）
标准臂2780短臂2730
标准臂2900短臂2500
卸载距离
UninstallDistance（mm）
2000（可加长）
2000（可加长）
爬坡能力
Gradient（°）
30（适应地面）
30（适应地面）
行走速度
TravelingSpeed（km/n）
2.15/3.8
2.15/3.8
离地间隙
Groundclearance（mm）
270
380/480
额定工作压力
Nominalworkingpressure（Mpa）
25/35.5
25/35.5
最大回转角度
Max.rotationangle（°）
±60
±60
2.采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一。
机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性，达到高产量、高效率、低消耗的目的。
采煤机分为锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种：
（1）锯削式采煤机即截煤机，靠安装在循环运动的截链上的截齿深入煤壁截煤。
（2）刨削式采煤机即刨煤机，靠刨刀的往复运动刨削破煤。
（3）钻削式采煤机靠钻头边缘的刀齿钻入煤体，由钻头中部的破煤刀齿将中部的煤体破碎。
（4）铣削式采煤机 本机使用于一般中、小型矿井下缓倾薄煤层﹑极薄复合煤层采煤工作面开切底槽，达到掏槽落煤的作用。
其他类型链式采煤机，割煤机，截煤机，链式割煤机，链式截煤机，掏槽机，小型煤机
链式采煤机链式采煤机可在周围环境空气的甲烷、煤灰、硫化氢、二氧化碳等含量不超过《煤矿安全规程》所规定的安全含量的矿井中使用。
可在采高0.30米以上工作面开切底槽之用。
适宜截煤层硬度f≤4°工作面。
适宜沿煤壁底板倾斜角度a＜25°工作面。
特点体积小、重量轻，噪音小、防尘效果好，使用安全可靠。
电器部分具有一定的防爆性能，电机冷却方式为水冷。
本机比较手工采煤能提高煤块率，节省开采时间，是开采极薄复合煤层代人工掏槽落煤的设备。
基本参数
调整方式
手动、脉动、无极调速
工作方式
沿煤壁来回、左右作业
牵引方式
刚丝绳内牵引
电机型号
YBK2—160L－4
牵引速度
0～920mm／min
电机功率
15KW
截槽深度
800～900mm
额定电压
380V／660V
截链线速度
1900mm／s
外型尺寸
1800×390×280mm
绳筒容量
20000mm
钢丝绳规格
6×37（Φ10.5mm）
牵引力
15.33KN
整机重量
750±2kg
牵引功率
5KW
截割功率
10KW
冷却方式
水冷
空载下放速度
4018mm／min
冷却方式
螺旋水道内冷
工作方式
沿煤壁来回，左右工作
防尘方式
冷却水截煤部防尘
润滑方式
连续无压润滑
结构整机由牵引部、电动机、（专用防爆水冷式电机）、截煤部连接组成。
效果使用本机完成机械掏槽作业，改变采煤工作面采用手工掏槽作业的落后工艺，减轻工人劳工生产率，与炮采工艺相比改善了采煤工人的劳动安全生产条件，确保采煤工作面正规循环作业，增加块煤率，为薄煤层机械化采煤提供了一种使用装备。
铣削式采煤机靠滚筒上的截齿旋转铣削破煤。
20世纪初开始应用截煤机；40年代出现了深截式联合采煤机；50年代初期出现了浅截式滚筒采煤机，生产能力和对顶板的适应性都有很大提高，60年代研制成双滚筒采煤机，使生产情况得到进一步改善。
截煤机机械化掏槽的机器用以增加爆破自由面，提高效率，有圆盘式、截杆式和截链式三种。
滚筒采煤机一种铣削式浅截深采煤机，由截割部分、牵引部分和动力部分组成。
截割部分包括工作机构和减速器，牵引部分包括行走机构（链轮、牵引链及其拉紧装置）和液压传动装置，动力部分包括电动机和电气控制箱。
滚筒直径为测量到截齿齿尖的截割直径，各制造厂有各种不同的系列，根据采高选定。
滚筒宽度相当于截深，有0.6、0.8、1.0、1.2m等几种规格。
刨煤机一种刨削式浅截深采煤机。
刨煤机有两种：
①动力刨煤机；②静力刨煤机。
3.刮板运输机用刮板链牵引，在槽内运送散料的输送机叫刮板输送机。
在当前采煤工作面内，刮板输送机的作用不仅是运送煤和物料，而且还是采煤机的运行轨道，因此它成为现代化采煤工艺中不可缺少的主要设备。
刮板输送机可用于水平运输，亦可用于倾斜运输。
工作原理 刮板输送机的工作原理是，将敞开的溜槽，作为煤炭、矸石或物料等的承受件，将刮板固定在链条上（组成刮板链），作为牵引构件。
当机头传动部启动后，带动机头轴上的链轮旋转，使刮板链循环运行带动物料沿着溜槽移动，直至到机头部卸载。
刮板链绕过链轮作无级闭合循环运行，完成物料的输送。
刮板输送机的优缺点：
优点:
1、结构坚实。
能经受住煤炭、矸石或其他物料的冲、撞、砸、压等外力作用。
2、能适应采煤工作面底板不平、弯曲推移的需要，可以承受垂直或水平方向的弯曲。
3、机身矮，便于安装。
4、能兼作采煤机运行的轨道。
5、可反向运行，便于处理底链事故。
6、能作液夜支架前段的支点。
缺点:
1、空载功率消耗较大，为总功率的30%左右。
2、不宜长距离输送。
3、易发生掉链、跳链事故。
4、消耗钢材多。
成本大。
前景目前，随着采煤工作面生产能力的不断增大，刮板输送机主要发展趋势是：
1、大运输量。
国外先进采煤国家已经发展到小时运输能力高达1500t（80年代）3500t（90年代）的刮板输送机。
2、长运输距离。
为了减少采区阶段煤柱的损失量，加大工作面的长度，刮板输送机的长度已经达到335米以上。
3、大功率电动机。
电动机的功率已发展到单速电机达525kW，双速电机500/250kW。
4、寿命长。
由于使用大直径圆环链，增加了刮板链的强度，延长了刮板输送机的寿命，整机过煤量高达600万吨以上。
4.提升机提升机，是通过改变势能进行运输的大型机械设备，如矿井提升机、过坝提升机等。
广义地说，电梯、天车、卷扬、稳车、吊车、启闭机等均可称为提升机。
提升机一般指功率较大、提升能力较强的大型机械设备。
工作原理D型斗式提升机由运行部分（料斗与牵引胶带）,带有传动滚筒的上部区段,带有拉紧滚筒的下部区段,中间机壳,驱动装置,逆止制动装置等组成,适用于向上输送松散密度ρ＜1.5t/m3粉状、粒状和小块状的无磨琢性和半磨琢性散状物料,如煤、砂、焦末、水泥、碎矿石等。
额定起重量为500KG，300KG；
最大提升高度为：
100M
提升速度为：
5.5M/MIN，8M/MIN；
电机功率为别为：
1.5kw，1KW，1.5KW，0.4KW；
使用电源为：
单相和三相两种。
多功能提升机分类：
多功能提升机分为DTS-30多功能提升机和DTS-50多功能提升机DTS50-80-A，DTS50-80-B，DTS30-80-A，DTS30-80-B
提升机主要技术参数：
规格
提升最大高度（m）
输送量（m/h）
斗距（mm）
电机功率（kw）
160型
28
3-8
500
3-7.5
200型
31.5
6-15
500
3-7.5
250型
30.16
10-25
500
4-11
300型
30.16
25-35
500
5.5-15
350型
31
19-40
600
7.5-18.5
二．采煤机综采工作面供配电系统
技术创新是工程设计的灵魂，只有不断创新和进步，在矿井建设中使用安全可靠的新设备、新器材，才能不断促进矿井的安全生产，不断提高矿井建设的经济效益。
1.井下供配电系统与电压等级
对突然中断供电可能造成重大的人身伤亡或经济财产损失的井下主排水设备、人员提升设备等规定按一级负荷要求供电。
为一级负荷供电的两个电源及线路，要求在任何情况下都不至于同时受到损坏，以确保供电的连续性，从而保证主排水设备、人员提升设备等的正常运转，这是必须满足的条件。
对突然中断供电可能造成生产秩序混乱或较大经济财产损失的井下主要生产设备等规定按二级负荷要求供电。
二级负荷要求在条件许可时应尽量采用两回电源线路供电，但并不要求回电源线路必须来自两个电源；在条件不具备时，第二路电源线路可引自其他二级负荷用电设备处。
井下主（中央）变电所主要向井下主排水泵房的一级用电负荷和主要生产负荷供电，要求供电可靠、电能充足。
所以，要求供电电源线路不少于两回，且当任一回路停止供电时，其余回路的供电能力应能承担井下全部负荷的用电要求。
井下供电的变压器或向井下供电的变压器或发电机中性点不直接接地是因为变压器或发电机中性点直接接地系统存在以下问题：
（1）人身触电电流太大。
在变压器中性点直接接地系统中，人身触电电流k都远大于30mA的安全触电电流。
由此可见，在井下采用变压器中性点直接接地系统，将会对人身安全造成重大威胁。
（2）单相接地短路电流太大，容易引起供配电设备和电缆损坏或爆炸着火事故。
（3）容易引起电雷管先期超前引爆。
井下局部通风机的专用供电问题，低瓦斯矿井掘进工作面局部通风机供电要求达到“二专”（专用开关和专用线路）；高瓦斯矿井掘进工作面局部通风机要求达到“三专”（专用变压器、专用开关和专用线路）；煤与瓦斯（二氧化碳）突出矿井掘进工作面局部通风机要求达到双电源供电，且主供电源应达到“三专”（专用变压器、专用开关和专用线路）。
保证井下局部通风机的连续供电。
局部高低压供电实现双电源供电；采区变电所电源从地面变电所或井下中央变电所直供，且做到至少两个电源；采区变电所分段运行。
采区电气设备使用3300V供电时，必须制定专门的安全措施。
2.井下电缆选择与计算
电缆类型选择
阻燃电缆是遇火点燃时燃烧速度非常缓慢，离开火源后即自行熄灭的特制电缆，对阻止或减少火灾事故非常有好处。
电缆应采用铜芯，而不采用铝芯。
严禁采用铝包电缆。
3.电缆安装及长度计算
在总回风巷和专用回风巷中不得敷设电缆。
原因如下：
（1）煤矿总回风巷和专用回风巷的风流中瓦斯浓度都相对较高，尤其是高瓦斯矿井、瓦斯突出矿井的回风流中瓦斯浓度还相当高。
一旦达到瓦斯断电浓度值时，敷设在其中的电缆必须停电，导致停电区域无法生产，当发生灾变时，也无法抢险救灾。
（2）煤矿总回风巷和专用回风巷的相对湿度较大，腐蚀性气体含量高，使得电缆使用寿命缩短、故障率增高，不利于安全生产。
在有机械提升的进风斜巷（不包括带式输送机上、下山）和使用木支架的立井井筒中敷设电缆，一旦发生火灾将会迅速蔓延，危及区域较大。
因此，必须有可靠的安全保护措施。
4.井下主（中央）变电所设计
变电所位置选择及设备布置
井下主变电所内的动力变压器不应少于2台。
井下主（中央）变电所硐室的地面应比其出口处井底车场或大巷的底板高出0.5m，是为了防止由井底车场或大巷等处向主（中央）变电所硐室内倒灌水。
如经常发生倒灌水事故，将会加剧电气设备锈蚀，降低电气设备绝缘性能，从而容易引起电气设备失爆、接地、短路事故，并造成全矿井井下停电。
硐室通道上必须装设向外开的栅栏防火两用铁门，是为了一旦硐室内发生电气火灾，便于人员撤离，并防止人员拥挤在风口处而打不开防火门的情况发生。
硐室必须有足够的固定照明和灭火器材是因为，若照明不足，可见度低，则不能及时观察设备的运行状态和周围环境的变化，不利于及时发现问题或提前采取措施。
同时，若照明不足容易产生视觉疲劳，造成误操作和人为事故。
足够的灭火器材能为电气火灾初期提供及时有效的灭火保证，避免火灾事故的蔓延。
5.采区供配电设计
采区变电所设计
采区严禁选用带油电气设备，其理由是：
（1）采区通风条件相对较差，瓦斯浓度相对较高，人员密集，电气设备离瓦斯和煤尘等爆炸源最近，一旦发生因电气设备漏油、溢油等故障所引发的火灾事故，将对矿井的安全生产带来巨大威胁。
（2）油浸式电气设备较易发生漏油、溢油等故障，当电气设备工作电流较大，油温升高，油压增大，有造成电气设备喷油或爆炸着火的可能性，从而对矿井的安全生产带来巨大威胁。
（3）油浸式电气设备（断路器）体积相对较大，占用空间大，分断能力低（在井下要折半使用），安全性能不如真空断路器，但综合造价（包括柜体和安装硐室）却高于真空断路器。
采区变电所硐室的长度大于6m时，应在硐室的两端各设一个出口，并必须有独立的通风系统。
6.井下电气设备保护
电气设备及保护
经由地面架空线路引入井下的供电电缆，必须在入井处装设防雷电装置。
自动重合闸装置是指装在馈电线路上的馈电开关因线路故障自动跳闸后，能使馈电开关重新合闸，迅速恢复送电的一种井下供电的电源线路上不得装设自动重合闸装置。
煤矿井下常见的几种电气故障及危害如下：
一是短路故障。
短路是指具有电位差的两点，通过电阻值很小的导电体直接短接的一种电气事故。
当发生短路事故时，短路回路中的短路电流值比正常运行情况下的额定电流值大几倍，几十倍，甚至上百倍，这样大的电流在极短的时问内就可能造成电缆和电气设备的损坏、供电中断，从而引发着火事故和爆炸事故。
二是过负荷。
过负荷是指供配电回路中实际工作电流值超过了额定电流值，过电流时间也超过了规定的允许时间，如果过负荷现象较长时间存在，就可能造成电缆和电气设备的损坏，从而引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。
三是欠电压。
欠电压是指电动机所接电网点实际工作电压低于电动机额定工作电压，并低于电动机允许的最低工作电压值。
四是单相接地故障。
单相接地故障是指相线对地或与地有联系的导电体之间的短路，是短路事故的一种。
它包括相线与大地、配电和用电设备的金属外壳、金属接线盒、金属管道或构件、水沟等之间的短路。
对于高压电网，过大的电网将产生较大的单相接地电容电流。
接地故障短路电流虽然较小，但与它有联系的电气设备和管道的外露可导电部分对地和装置外的可导电部分之间存在故障电压，此电压可使触摸到的人身遭到电击，也可因其对地所产生的电弧或电火花引发着火事故和瓦斯煤尘爆炸事故。
五是漏电故障。
漏电故障是指电气设备的绝缘受到损坏或老化，使绝缘电阻降低，从而形成电气设备对地之间的放电或电弧现象，漏电故障是接地故障的一种。
漏电故障的结果，不仅会使电气设备进一步损坏，形成短路事故，而且还可能导致人身触电和瓦斯煤尘爆炸事故。
六是单相断线故障。
单相断线是指三相供电系统中有一相断线。
电动机在运行中发生一相断线还能保持运行，但功率减小，只有三相运行时的1／2～1／3，随着负荷力矩的下降，电动机转速也相应降低，电流增大，一般比正常电流增大30％～40％，使电动机绕组烧坏，从而引发电气事故。
根据相关实验及计算分析，当井下电缆单相接地电容电流Io≥0.5A时，电网因漏电电流所产生的电火花就会引起瓦斯爆炸。
因此，井下变电所的高压馈出线上，必须设有选择性的单相接地保护装置，且在单相接地电容电流Io<5A时作用于信号，而当单相接地电容电流Io≥5A时，保护装置应动作于跳闸。
规定供移动变电站的高压馈出线上，除必须设有选择性
的、动作于跳闸的单相接地保护装置外，还应设有作用于信号的电缆绝缘监视保护装置。
井下高压电动机、动力变压器的高压侧应有短路、过负荷、接地和欠压释放保护。
井下变电所低压馈出线上，除应装设短路和过负荷保护装置外，还必须装设检漏保护装置或有选择性的检漏保护装置（包括人工旁路装置），保证在漏电事故发生时能自动切断漏电的馈电线路。
规定煤电钻必须设有检漏、漏电闭锁、短路、过负荷、断相、远距离启动和停止煤电钻的综合保护装置。
短路校验不能满足要求时，可根据具体情况，分别采取以下措施：
（1）加大干线或支线电缆截面；
（2）通过优化路径，减少电缆长度；
（3）适当增大变压器容量；
（4）对有分支的供电线路可增设分段保护开关。
7.电气设备保护接地
电压在36V以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、金属构架，铠装电缆的钢带或钢丝、铅皮或屏蔽护套必须有保护接地。
其理由是：
（1）保护接地是漏电保护的后备保护，是将因绝缘破坏而带电的金属外壳或构架同接地体之间做良好的电气连接，称为保护接地。
保护接地是将设备上的故障电压限制在安全范围内的一种安全措施。
（2）井下安全电压为36V，人体触及36V带电导体时不会有触电死亡的危险，因而电压在36V以上的电气设备的金属外壳、金属构架，铠装电缆的钢带或钢丝、铅皮或屏蔽护套必须有保护接地。
橡套电缆的接地芯线，除用作监测接地回路外，不得兼作他用。
其理由是：
橡套电缆的接地芯线作他用时，接地芯线上会有电流通过，电气设备之间就会产生电位差，此电位差容易引起人身触电或产生电火花，引发瓦斯和煤尘爆炸事故。
因此，规定橡套电缆的接地芯线不得兼作他用。
参考文献
[1]周英.采煤概论[M].2版.北京:
煤炭工业出版社,2006.
[2]孙文卿,朱承高.矿山电工学语言汇编[M].3版.北京:
高等教育出版社,1993.
[3]张扬,蔡春伟,孙明健.井巷工程[M].2版.北京：
机械工业出版社，2007.
[4]沈世锐.煤矿工作面供配电系统[M].3版.哈尔滨：
哈尔滨工业大学出版社，2008.
附件：
附件一
心得体会（一份）
附件二
1.掘进机（图一张）
2.采煤机（图一张）
3.刮板运输机（图一张）
4.提升机（图一张）
心得体会
-----记《矿山机械设备》实践调查
实践是检验真理的唯一标准，调查实践是一笔巨大的财富。
在课堂上，老师传授给我们先进的理论知识，教给我们专业技能。
但是，这些都来自课本，源于前人的研究总结。
在课堂上听老师讲授的有太多是抽象的东西，不易去理解把握。
记得曾经收获这样一句话：
“大学老师给予我们的仅是一棵鱼竿，如何钓到鱼是我们必须思考的问题。
”的确，在知识经济迅速腾飞的今天，在终身教育时代已经来临的时刻，一个人要想在走出校门、踏入社会后有所作为，那么现在就得学会求知，自觉主动去求知，敢于去探索钻研。
因循守旧，得过且过，不思进取，胸无大志，注定要
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