第七章 矿井主要设备.docx
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第七章矿井主要设备
第七章提升、通风、排水和压缩空气设备
第一节提升设备
一、主井提升设备
红石岩煤矿主斜井井筒长度402m，倾角16º，装备一部带式输送机承担矿井原煤的主提升任务。
主斜井带式输送机主要技术参数：
输送量Q＝360t/h、带宽B=800mm、带速V=2.5m/s、倾角a≡16°、长度L=402m。
配备Y315L2-4型电动机，功率200kW；减速器ZSY500-31.5，i=31.5，2台；钢绳芯阻燃型输送带型号ST1000。
主斜井井筒内设有检修绞车，检修绞车型号为GXT-2×1-24型单滚筒绞车。
本矿井生产能力为1.20Mt/a，六采区开采时矿井生产能力未发生变化，故主提升设备能够满足要求。
二、副井提升设备
本矿井现有副斜井和副平硐两条井筒，副斜井现承担材料、设备的提升任务运；副平硐承担担负运送液压支架等大型设备任务。
1.副斜井提升设备
副斜井采用轨道—绞车提升系统，井筒内铺设单轨，地面设有车场，轨道型号为18kg/m钢轨，提升方式为单钩串车。
井口主要设备有600mm轨距单式单道阻车器等安全设备。
副斜井井筒斜长236m，倾角16°，采用单钩串车提升，担负矿井材料等辅助提升任务。
提升绞车为GKT1.6×1.2-20型矿井提升绞车一台，滚筒直径1.6m，滚筒宽度1.2m，钢丝绳最大静张力45kN，减速比20，提升速度2.45m/s。
绞车配套JR-125-10型电动机一台，功率80kW，电压380V，转速585r/min。
提升钢丝绳新选18NAT6×7＋FC1470ZS158114GB/T8918-1996型，钢丝绳直径18mm，近似重量114kg/100m，公称抗拉强度1470MPa，钢丝绳最小破断拉力158kN。
天轮型号TXG-1200/10.5，直径1.2m，绳槽半径10.5mm。
2.副平硐提升设备
副平硐铺设单轨，轨道型号为30kg/m钢轨，轨距600mm。
副平硐及+910水平运输大巷段安装一条SQ-90/132型无极绳牵引车，主要承担矿井液压支架等大型设备运输任务，倾角0~2.3°，运送长度1500m。
无极绳牵引车主要参数如下：
牵引力90Kn，钢丝绳速度0.2~2.5m/s，电动机功率132kw。
钢丝绳型号24NAT6×19S＋FC1670ZS317212GB8918-2006，公称直径24mm，钢丝绳近似重量212kg/100m，公称抗拉强度1670MPa，最小破断拉力317kN，最小钢丝绳破断拉力总和384.838kN。
现有副斜井及副平硐提升设备能力满足六采区开采时井下辅助运输要求。
第二节通风设备
本矿井为瓦斯矿井，六采区投产后采用分区式通风方式，抽出式通风方法进行通风，由主斜井、副斜井、副平硐、原二号回风斜井进风（管子井），三号回风斜井出风。
一、设计依据
主斜井井口标高：
+945.846m
副斜井井口标高：
+947.638m
副平硐井口标高：
+938.782m
三号回风斜井井口标高：
+1047.000m
矿井通风风量：
六采区开采初、后期均为95m3/s；
矿井通风负压：
六采区开采初期为1188.0Pa；
六采区开采后期为1341.0Pa。
二、已有通风设备现状
矿井三号回风斜井安设2台BDK54-8-№23/2×132型防爆对旋轴流式通风机，1台工作，1台备用。
每台通风机配套2台YBFe355-8型隔爆电动机，每台电动机功率132kW，装机功率2×132kW，电压380V，同步转速750r/min。
风量范围70～100m3/s，负压范围900～1600Pa。
通风机露天放置，建有风门间和配电间。
风门间内设置2个倒换通风机的垂直闸门和2个用于通风机性能测定的水平进风门，并设置4台操纵风门的JFM-4型电动、手动风门绞车，每台绞车拉力为40kN，功率7.5kW，电压380V。
在装设通风机的场地附近建有通风机配电间。
为降低通风设备的噪音，在通风机扩散塔前侧装设消音器。
为监测通风机运行情况，配置通风机在线监测装置一套。
通风机为反转反风。
三、已有通风设备校核
计入通风装置漏风损失和阻力损失后，设计计算通风机需要风量、风压为：
矿井风量：
六采区开采初、后期为：
1.05×95=99.75m3/s。
矿井风压：
六采区开采初期1188.0+350=1538.0Pa
六采区开采后期1341.0+350=1691.0Pa。
因已有的2台BDK-54-8-№23/2×132型通风机在风量为99.75m3/s时，可提供的最大风压仅为1500Pa。
经校核，该通风机不能满足六采区投产后通风需要，需更换通风机。
四、新通风设备选型
按照设计计算所需通风机风量、风压，选用2台FBCDZ№23/2×185（B）型防爆对旋轴流通风机，1台工作，1台备用，通风机转速740r/min。
每台通风机配置2台通风机专用隔爆变频电动机，功率2×185kW，电压380V，同步转速750r/min。
1.管网阻力系数的计算
六采区开采初期为0.154571893
六采区开采后期为0.169948681
2.通风网路特性曲线方程
六采区开采初期Hc=0.154571893Q2Pa
六采区开采后期Hh=0.169948681Q2Pa
管网数据表见表7-2-1。
表7-2-1管网数据表
Q（m2/s）
70
80
90
100
110
120
Hc
757.40
989.26
1252.03
1545.72
1870.32
2225.84
Hh
832.75
1087.67
1376.58
1699.49
2056.38
2447.26
3.通风机工况
依据选用通风机特性曲线和管网特性曲线，确定通风机的工况点参数。
通风机运行工况点的参数见表7-2-2。
表7-2-2风机运行工况点的参数表
项目
通风机转速（r/min）
叶片安
装角度
风量
（m3/s）
负压
（Pa）
效率
η（%）
六采区开采初期
703
0°
102.0
1608.2
77
六采区开采后期
740
0°
105.1
1877.3
79
通风系统特性曲线图见图7-2-1。
4．电动机计算
六采区开采初期轴功率213.0kW，计算电动机功率276.9kW＜370kW；六采区开采后期电动机轴率249.8kW，计算电动机功率324.7kW＜370kW。
6.电耗计算
六采区开采初期218.93×104kW·h/a
六采区开采后期256.75×104kW·h/a
五、通风机反风
井下需要反风时，通风机反转反风。
依据通风网络特性曲线方程，反风管网数据表见表7-2-3。
表7-2-3反风管网数据表
Q（m2/s）
40
50
60
70
80
Hy
247.32
386.43
556.46
757.40
989.26
Hn
271.92
424.87
611.82
832.75
1087.67
图7-2-1通风系统特性曲线图
依据选用通风机反风特性曲线和管网特性曲线，确定通风机反风的工况点参数。
通风机反风运行工况点的参数见表7-2-4。
表7-2-4风机反风运行工况点的参数表
项目
通风机转速（r/min）
叶片安
装角度
风量
（m3/s）
负压
（Pa）
效率
η（%）
轴功率
矿井通风容易时期
703
0°
62.5
604.0
34
111.05
矿井通风困难时期
740
0°
64.6
709.2
37
123.83
通风系统反风特性曲线图见插图7-2-2。
矿井反风时最小风量62.5m3/s＞99.75×0.4＝39.9m3/s；矿井通风容易时期反风时轴功率111.05kW＜370kW，矿井通风困难时期反风时轴功率123.83kW＜370kW。
通风机及配套电动机满足矿井反风要求。
反风风量不得小于矿井通风容易时期和通风困难时期正常风量的40%，并保证反风期间电动机功率不大于通风机配套电动机功率。
要求通风机必须配带防爆制动器，以缩短反风操作时间，确保通风机能在10min内改变风流方向。
六、通风设施
通风设施利用已有。
图7-2-2通风系统反风特性曲线图
第三节排水设备
一、已有排水设备现状
目前，矿井在副斜井井底设有主水仓及主排水泵房，在三号回风斜井井底附近设有四采区水仓及水泵房。
井下涌水汇集于四采区水仓内，由四采区水泵及沿南翼轨道运输大巷、轨道运输大巷II段、原北翼带式输送机大巷敷设的排水管路排至+880运输石门，随后自流至主水仓内，再经主排水泵房及敷设于副斜井井筒内的主排水管路排至主、副井工业场地井下水处理站处理后复用。
主排水泵房内设有3台MD280-43×2型矿用耐磨多级离心水泵，配套电机功率110kW，电压660V，敷设2趟φ219×6无缝钢管的排水管路。
另有2台MD450-60×2型矿用耐磨多级离心水泵，配套电机功率220kW，电压660V，分别对应1趟φ325×8无缝钢管和1趟φ273×7无缝钢管的排水管路。
四采区水泵房内设有2台MD280-43×2型矿用耐磨多级离心水泵，1用1备。
水泵额定流量280m3/h，扬程86m，配套电机功率110kW，电压660V，敷设1趟Ф219×6无缝钢管的排水管路。
二、矿井接续采区开采（六采区）后排水设备
矿井接续采区开采（六采区）后，六采区涌水经采区巷道自流至四采区水仓，利用矿井已有排水设备排出并处理复用。
三、四采区排水设备校核
1.设计依据
六采区正常涌水量：
80m3/h
六采区最大涌水量：
140m3/h
黄泥灌浆析水量：
5m3/h
四采区水泵房底板标高：
+903.0m
主水仓标高：
+880.0m
排水管路最高点标高：
+936.0m
垂高：
33m
排水距离：
3950m（四采区水泵房至排水最高点距离1600m）
2.排水设备校核
⑴四采区排水设备必须的能力
正常涌水量时QB≥1.2×（80+5）=102m3/h＜280m3/h
最大涌水量时QBm≥1.2×（140+5）=174m3/h＜280m3/h
⑵排水泵运行工况点
利用已有MD280-43×2型矿用耐磨多级离心泵和已有Ф219×6无缝钢管排水管路，每台水泵对应一趟排水管路运行。
排水系统特性方程：
排水管路运行初期:
Hc=（38+0.000867252Q2）×9.80665kPa
排水管路淤积后:
Hy=（38+0.00147328Q2）×9.80665kPa
依据选用水泵特性曲线和排水系统特性曲线，确定水泵工况，水泵工况点参数详见表7-3-1。
表7-3-1主排水泵运行工况点参数表
参数
管路
流量Q
（m3/h）
扬程H1
（kPa）
效率η
（%）
计算轴功率
kW
管路运行初期
246.2
888.2
76
81.52
管路淤积后
197.0
933.4
71.5
72.87
⑶电动机功率校核
根据管路运行初期计算轴功率，计算电动机容量为97.83kW＜110kW。
⑷四采区排水泵排水能力的校验
①正常涌水量时水泵昼夜排水时间
管路运行初期8.29h＜20h
管路淤积后10.36h＜20h
②最大涌水量时水泵昼夜排水时间
管路运行初期14.13h＜20h
管路淤积后17.66h＜20h
3.结论
经校核，四采区已有的2台MD280-43×2型离心式水泵和1趟Ф219×6无缝钢管排水管路可以利用，根据《煤矿工业矿井设计规范》对采区排水设备及管路选择的规定要求，四采区水泵房应增加1台同型号水泵和1趟Ф219×6无缝钢管排水管路。
六采区涌水自流至四采区水仓，正常涌水量时和最大涌水量时，水泵均为1台工作，1台备用，1台检修。
水泵工作时间均小于20h，满足矿井排水需要。
第四节压缩空气设备
一、设计依据
矿井接续开采后，井下装备3个综掘工作面。
掘进工作面风动工具使用台数、耗气量见表7-4-1风动工具配置表。
表7-4-1风动工具配置表
用气地点
风动工具
工作台数
每台耗气量
（m3/min）
总耗气量
（m3/min）
综掘工作面（3个）
混凝土喷射机
1
8
8
风镐
3
1.2
3.6
空压机站地坪标高+961.0m，最大班下井人数80人。
二、已有压缩空气设备现状
矿井现有GSF-132D型螺杆式空气压缩机2台。
单台空气压缩机主要技术参数：
排气量22.5m3/min，排气压力0.8MPa，功率132kW，电压380V，风冷。
压风干管为Ф108×4无缝钢管，压风支管为76×3无缝钢管，已有压风自救系统。
三、已有压缩空气设备校核
1．按照井下风动工具配置状况计算压缩空气需要量
计入压缩空气管路漏损、风动机械磨损后耗气量增加和海拔高度影响等因素后，设计计算井下压缩空气需要量为：
Q=1.2×1.15×1.0×（8＋3×1.2×0.98）＝15.9m3/min
式中1.2为管路漏气系数，1.15为机械摩擦损后耗风量增加系数，1.0为海拔高度修正系数
2．按照井下人员自救计算压缩空气需要量
Q=1.2×1.0×80×0.3m3/人×1.2＝34.6m3/min
式中1.2为管路漏气系数，1.0为海拔修正系数，1.2为富裕系数
经校核，现有压缩空气设备不能满足压风自救需风量，需增加1台空气压缩机。
设计新选1台DVA-200型空气压缩机，主要参数如下：
排气量：
35.1m3/min；
排气压力：
0.8MPa；
功率：
132kW；
电压：
380V；
矿井正常生产时，压缩空气设备1台工作，2台备用；井下人员自救时，2台同时工作，1台备用。
四、压缩空气管路
压缩空气最远输送距离约为7.0km。
压缩空气管路管径按照压缩空气输送最远距离压力损失不超过0.1MPa计算确定，压缩空气干管计算内径169.5mm，已有压缩空气干管Ф108×4无缝钢管已不能满足要求，设计选用Ф219×6无缝钢管，沿原2号回风斜井井筒、西八大巷、集中带式输送机大巷、原北翼带式输送机大巷、轨道运输大巷II段、南翼轨道运输大巷敷设1趟；压缩空气支管
（1）选用Ф133×4无缝钢管，沿六采区轨道运输巷和六采区东翼轨道运输巷各敷设1趟；压缩空气支管
（2）选用Ф108×4无缝钢管，沿六采区带式输送机巷、六采区回风巷、六采区东翼带式输送机巷、六采区东翼回风巷、各掘进巷道各敷设1趟。
为满足井下压风自救要求，设专用压风管路，选用Ф133×4无缝钢管，由南翼轨道运输大巷的永久避难硐室至六采区永久避难硐室，全程埋地敷设。
综采工作面压风支管选用Ф108×4无缝钢管，沿其各工作面带式输送机巷、工作面辅助运输巷、工作面回风巷及所有采区避灾线路各敷设一趟，压缩空气管道每隔180m设置一个供气阀门，在避难硐室管路处加设闸阀。
井下压风管应敷设牢固平直，采取保护措施，防止灾变破坏。
进入临时避难硐室前20m的管路采取底板埋管保护措施。
在2号回风斜井井口及井下管路最低点设置油水分离器。
压缩空气管路采用法兰连接以减少漏风。
压缩空气管路及管件均进行防腐处理。
井下压缩空气管路系统图见附图C1185（J）-217-1井下压缩空气管路系统图。
五、空压机站附属设施
利用已有设施并扩建安装新增设备。
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