21采区煤柱工作面设备选型.docx
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21采区煤柱工作面设备选型
21采区煤柱工作面设备选型
21采区煤柱工作面采用一部SGB-630/75型刮板运输机运煤，皮带巷采用四部SGB-620/40型刮板运输机配合一部DSJ-800型胶带运输机运煤，乳化泵采用BRW-125/31.5型2台，风钻采用EZ1-31/2型，注水泵采用BRW-80/20型。
一、胶带机选型
1、设计依据
地质储量19.9万t
工作面生产能力1.8万t/月
服务年限10.5月
输送长度L=470m
输送几安装倾角β=0°-8°
工作制度300d/a，18h/d
运输任务担负采区运煤
煤的散集容重γ＝0.98t∕m3
煤在胶带上的堆积角ρ=30°
煤的最大块度αmax=300mm（大部分接近面煤）
设计生产率A=150t/h
初选用DSJ-800型胶带输送机,其参数：
带速2m/s，胶带宽度800mm，配DSB-40型防爆电动机2台，功率2×40KW，电压660V。
2、胶带宽度
=√150/（458×2×0.98×0.9）=435mm
式中：
—设计运输生产率，150t/h；
—货载散集容重，0.98t/m3；
—输送机倾角系数，β=6°时，c=0.9；
—货载断面系数，煤堆积角ρ=30°时，槽形断面k=458；
—带速，2m/s。
带宽除满足运输生产能力要求外，还需按物料块度进行校核。
对原煤胶带宽度校核
=2×300+200=800mm
选用与计算需要相近的胶带宽度B=800mm。
3、胶带输送机传动滚筒驱动轴功率计算
P=（L1+50）（WV/3400+A/12230）+hA/367
=（335+50）（41.5×2/3400+150/12230）+35×150/367
=28.4KW
式中：
L1—输送机水平投影长度，Lcosβ=337×cos6°=335m；
W—单位长度机器运动部分质量，胶带宽度800mm时41.5kg/m；
h—运输机垂直高度，Lsinβ=337×sin6°=35m。
4、胶带输送机电动机驱动功率计算
N=P×m/（η1×a×b）
=28.4×1.15/（0.9×0.9×0.9）=44.8KW
式中：
m—电动机功率备用系数，取1.15；
η1—机械传动效率，一般取0.9；
a—多机不平衡系数，双机时取0.9；
b—电压降系数，井下采区取0.9。
5、胶带输送机选择
根据以上计算，采面运输巷采用2台40KW防爆电机驱动SPJ-800/40型胶带输送机,其参数：
设计运输生产率150t/h，带速2m/s，胶带宽度800mm，配DSB-40型防爆电动机2台，功率2×40KW，电压660V。
胶带机铺设完成后，应检测运输设备及其铺设质量，使之符合相关规程、规范及行业规定的要求。
6、运输能力验算
A=B（KVγC）2/（1000×1.25）
=0.800×（458×3×0.98×0.9）2/（1000×1.25）=939t/h
年运输能力计算为：
300×10×200=60万t/a
式中：
300—一年设计300天工作；
18—每天18h净运输工作时间；
200—每小时平均运输能力，取400t/h的一半。
富裕系数60/30=2﹥1.2，满足年产21.6万t/a的采区运输要求。
二、运输巷刮板机选型
1、设计依据
地质储量19.9万t
设计生产能力1.8万t/月
输送长度L=60m
倾角向下β=6°
运输任务担负采区运煤
设计运输生产率A=50t/h
2、选择刮板机类型
根据A=50t/h，选用SGB-40T型输送机。
其有关技术特征：
出厂长度：
L=100米
运输能力：
M=150t/h
刮板链速：
v=0.868米/秒
刮板质量：
q0=18.8公斤/米
电机功率：
N=40KW
破断拉力：
SP≥350000N
3、运行阻力、牵引力和功率计算
重段运行阻力
q=A/3.6*v=45.3kg/m
Wxh=[（q0*w+q*w）Lcosβ-（q0+q）Lsinβ]*g
=[（18.8*0.4+45.3*0.7）*70cos6°-（18.8+45.3）*70sin6°]*10
=28926N
空段运行阻力
Wk=q0*g*L（wocosβ+sinβ）
=18.8*70（0.3cos6°+sin6°）*10
=8146N
考虑曲线段阻力及弯曲段的附加阻力则总牵引力
Wo=1.21*（Wk+Wxh）
=1.21*（28926+8146）
=37072N
电动机轴上的总功率计算
N=WOv/1000*0.8（传动装置效率）=37072*0.868/800
=42KW
4、链子强度验算
K=2*0.85*Sp/Smax=2*0.85*350000/28926+3000=17›4.2
链子强度足够。
选用SGB-620/40型刮板输送机配55KW电机。
三、采面刮板机选型
1、设计依据
地质储量19.9万t
设计生产能力1.8万t/月
输送长度L=70m
倾角向下β=6°
运输任务担负采区运煤
设计运输生产率A=50t/h
2、选择刮板机类型
根据A=50t/h，选用一台SGB-630/75型输送机。
其有关技术特征：
出厂长度：
L=150米
运输能力：
M=200t/h
刮板链速：
v=0.868米/秒
刮板质量：
q0=18.8公斤/米
电机功率：
N=75KW
破断拉力：
SP=350000N
3、运行阻力、牵引力和功率计算
重段运行阻力
q=A/3.6*v=45.3kg/m
Wxh=[（q0*w+q*w）Lcosβ-（q0+q）Lsinβ]*g
=[（18.8*0.3+45.3*0.7）*120cos9°-（18.8+45.3）*120sin9°]*10
=35852N
空段运行阻力
Wk=q0*g*L（wocosβ+sinβ）
=18.8*120（0.4cos9°+sin9°）*10
=9805N
考虑曲线段阻力及弯曲段的附加阻力则总牵引力
Wo=1.21*（Wk+Wxh）
=1.21*（35852+9805）
=45630N
电动机轴上的总功率计算
N=WOv/1000*0.8（传动装置效率）=45630*0.868/800
=52KW
电动机功率足够，采用SGB-630/2×75型刮板输送机。
4、链子强度验算
K=2*0.85*Sp/Smax=2*0.85*350000/（30100+3000）=18›4.2
链子强度足够。
工作面选用一台SGB-630/2×75型刮板输送机单电机驱动。
四、电缆截面的选择
根据矿井实际，向该工作面供电的井下变电所距工作面运输巷600米，变压器型号为KBSG-T-400/10/0.69。
对于低压线路，一般按长时允许电流初选，按允许电压损失及机械强度校验。
1、按长时允许电流选择电缆截面
矿用橡套电缆载流量：
主芯截面（mm2）
长期连续负荷允许载流量（A）
4
36
6
46
16
85
25
113
35
138
50
173
70
215
95
260
要求导线的长时允许电流小于线路的负荷电流。
即：
KIac≥Ica
式中：
Iac---空气温度为25度时，电缆允许载流量；
K---环境温度修正系数，取1；
Ica---用电设备持续工作电流
对于工作面选用的乳化泵，额定功率分别为75KW和37KW，其额定电流为Ie=P/√3Ucos¢
其中P=75KW
U=660V
cos¢=0.85
支线路的负荷电流Ica1=78A
则Ie=75000/1.732*660*0.85=78A
P=37KW
U=660V
cos¢=0.85
则Ie=37000/1.732*660*0.85=38A
干线路的负荷电流Ica3=Ica1+Ica2=78+38=116A
对于工作面选用的刮板机，额定功率为75KW，其额定电流为Ie=P/√3Ucos¢
其中P=75KW
U=660V
cos¢=0.85
则Ie=75000/1.732*660*0.85=78A
支线路的负荷电流Ica1'=78A
对于下副巷选用的胶带机刮板机，额定功率均为40KW，其额定电流为Ie=P/√3Ucos¢
其中P=40KW
U=660V
cos¢=0.85
则Ie=40000/1.732*660*0.85=41A
支线路的负荷电流Ica2'=41A
干线路的负荷电流Ica3'=Ica1'+2×Ica2'=78+2×41=160A
对于工作面选用的刮板机，额定功率分别为75K，其额定电流为Ie=P/√3Ucos¢
其中P=75KW
U=660V
cos¢=0.85
支线路的负荷电流Ica1"=78A
则Ie=75000/1.732*660*0.85=78A
干线路的负荷电流Ica2"=Ica1"=78A
根据线路的负荷电流，乳化泵电源线路的电缆选用截面50mm2电缆，工作面运输巷刮板机、皮带机电源线路的电缆选用截面70mm2电缆，总干线路的电缆选用截面70mm2电缆两趟。
2、按电缆网路的电压损失校验电缆截面
为保证用电设备的正常运行，电缆网路实际电压损失不应超过网路所允许的电压损失，即端电压不得小于额定电压的95%。
为此，应选用足够大的电缆截面，以使电压不得超过允许值。
终端电压损失计算：
ΔU=PL*103
UγA
式中：
ΔU---电缆线路的电压损失，V；
P---电缆所带负荷的有功功率计算值，KW；
L、A---电缆的长度、截面面积，m、mm2；
γ---电缆导体的电导率，m/Ω.mm2；铜芯橡套电缆20℃时电导率为53m/Ω.mm2；
根据工作面的实际走向长度，确定供电电缆的敷设长度。
假定供电电源至胶带机机头的电缆长度L70=220米，胶带机机头至运输顺槽机头的电缆长度L50=470*1.1=517米，运输巷刮板机机头至采面刮板机机头的电缆长度L50=200*1.1=220米。
电机至启动开关负荷线长度取5米。
则ΔU50=112*50*103=3.2V
660*53*50
ΔU70=155*260*103=16V
660*53*70
ΔU50'=75*80*103=3.4V
660*53*50
ΔU50"=75*340*103=14.5V
660*53*50
按允许电压损失5%计算，其允许电压降
ΔU=660×5%=33V
根据计算的各段电缆的电压降之和为：
ΔU总=ΔU50'+ΔU70=3.4+16=19.4V<33V
符合供电要求
五、低压开关的选择及整定
1、低压开关选择
井下动力线网中低压馈电开关选用矿用隔爆型真空馈电开关，启动器选用真空磁力起动器，所用开关的额定电压应不小于所在电网的额定电压，额定电流应不小于其所控制线路的最大长时工作电流。
对于控制单台或两台电动机的开关，其最大长时工作电流可取电动机的额定电流。
但选用开关时，也要根据负荷大小和实际情况，考虑供电经济，尽量避免“大马拉小车”现象。
按照计算，支线路的负荷电流Ica3=116A，Ica3'=160A，Ica2"=78A
干线路的负荷电流I=354A，所以由变电所向采面供电的低压总馈电开关可选用额定电流为630A的BKDZ型或KBZ型真空开关；向皮带机和刮板运输机供电的启动开关可选用额定电流为120A或200A的QBZ型真空启动器。
供电系统图如后：
2、低压开关整定
（1）采面低压1#总馈电开关的整定
过负荷整定：
IZ≥1.1*Ica2"+1.1*Ica3"+1.1*Ica4"+1.1*Ica5"
=140+176+176+60
=560A
取580整定1和3
短路整定：
IZd≥7*Ica3"+（580-75*1.1）=7*80+478=1058A
取1200A整定2和0
整定校验：
K=Imin
（2）/IZd=2400/1200=2>1.5,整定合格。
（2）由变电所向运输顺槽供电的2#低压馈电开关的整定
过负荷整定：
IZ≥1.1*Ica1"+1.1*Ica1"+1.1*Ica1"=46+46+46=138A
取140整定3和5
短路整定：
IZd≥7*Ica3"+（40+40）=7*40+（40+40）=360A
取360A整定0和9
整定校验：
K=Imin
（2）/IZd=1060/360=2.1>1.5,整定合格。
（3）由变电所向乳化泵站供电的3#低压开关的整定
过负荷整定：
IZ≥1.1*Ica1"+1.1*Ica2"=1.1*80+1.1*80=88+88=154A
取160A整定4和0
短路整定：
IZd≥7*Ica1"+75=7*80+75=635A
取640A整定1和6
整定校验：
K=Imin
（2）/IZd=1523/640=2.3>1.5,整定合格。
（4）由变电所向轨道巷供电的4#低压馈电开关的整定
过负荷整定：
IZ≥1.1*Ica1'+1.1*Ica2'=1.1*40+1.1*11.4=59A
取60A整定1和5
短路整定：
IZd≥7*Ica1'+1*Ica2'=7*48+11.4=380A
取420A整定2和3
整定校验：
K=Imin
（2）/IZd=960/420=2.3>1.5,整定合格。
（5）由变电所向采面供电的5#馈电开关的整定
过负荷整定：
IZ≥1.1*Ica1'+1.1*Ica2+1.1*Ica3''
=1.1*75+1.1*40+1.1*40
=83+46+46
=175
取180A整定4和5
短路整定：
IZd≥7*Ica1"+（40+40）=7*80+（40+40）=640A
取640A1整定和4
整定校验：
K=Imin
（2）/IZd=1980/640=3.1>1.5,整定合格。
式中IZ-------------过负荷整定电流，A；
Imin
（2）-----被保护线路末端最小两相短路电流，A；计算或查表均可得出；
IZd----------短路整定电流，A。
（6）向皮带机和刮板运输机供电的启动器开关整定见图纸
（7）过负荷延时及漏电保护的整定
可根据开关特性，由最下一级负荷开关逐级向上延长1档时间的方式进行调整，保证过负荷时不超级跳闸。
六、21采区煤柱工作面排水设备
21采区煤柱工作面水平水泵房设在+84m水平，使用BQW50-50-13/N潜水泵两台向中央泵房排水，中央泵房由四台MD-155水泵向地面排水。
1、设计依据
矿井涌水量：
正常100m3/h
最大150m3/h
排水高度：
460m
排水管敷设长度：
1200m
21采面涌水量：
正常2m3/h
最大8m3/h
2、选型设计
⑴水泵型号：
Q=BQW50-50-13/N
⑵水泵扬程：
H=50m
选择BQW50-50-13/N两台，一台工作，一台备用。
功率13kW，电压660V。
⑶排水管
所需排水管直径：
Ф108～700m
选择Ф108无缝钢管两趟，一趟工作，一趟备用。
⑷水泵工况
依据管路特性曲线公式Hz=61.5+0.0013Q2在水泵特性曲线上作管网曲线，水泵运行工况点流量为50m3/h，扬程50m，效率75%。
（5）排水时间
正常涌水时开一台泵走一趟管路，每日排水时间12小时。
七、辅助系统设备选型
轨道上山提升设备选型校验
原始资料：
1.提升斜长600m
2.提升倾角β=12º
3.提升容器：
平板车、材料车。
Qc=500㎏,载货2500㎏，一次提一辆重车，每班最多下卸8辆车。
4.预选JD-40绞车，其技术参数主要为容绳量400m，牵引力P=25000N，所配钢丝绳为Φ18.5，容重为mp=0.809㎏/m，Qp=118000N
解：
最大静张力校验
Fimax=ng（m1+mz1）（sinβ＋f1cosβ）＋Lmpg（sinβ＋f2cosβ）
=1×10×（2500＋500）（sin12º＋0.015cos12º）＋
327×0.809×10（sin12º＋0.2cos12º）
=6677.5＋1067.54
=7745N﹤25000N满足要求
钢丝绳安全系数校验
ma=Qp/n（m1+mz1）（sinβ＋fcosβ）g＋mpLs（sinβ＋f2cosβ）g
=118000÷1×（2500＋500）（sin12º＋0.015cos12º）×10＋0.809×（327＋50）×（sin15º＋0.2cos15º）×10
=118000÷（6677.5＋1378.5）
=14﹥6.5符合要求
上山轨道巷延伸段11.4KW绞车校验
原始资料：
1.提升斜长80m
2.提升倾角β=2~3º
3.提升容器：
平板车、材料车。
Qc=500㎏,载货2500㎏，一次提一辆重车，每班最多提料8车。
4.预选JD-11.4绞车，其技术参数为最大容绳量400m，P=10000N，钢丝绳Φ12.5，容重为mp=0.809㎏/m，Qp=118000N
解：
最大静张力校验
Fimax=ng（m1+mz1）（sinβ＋f1cosβ）＋Lmpg（sinβ＋f2cosβ）
=1×10×（500＋2500）（sin3º＋0.015×cos3º）＋
280×0.809×10（sin3º＋0.2cos3º）
=2010＋570
=2580﹤10000N
钢丝绳安全系数校验
ma=Qp/Fimax
=118000÷2580
=45﹥6.5
满足提升要求，选用JD-11.4绞车，但是考虑绞车司机信号，把钩工及基础的安装等因素，重车提1辆，空车2辆，软料车1辆.
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