06第六讲提升运输通风排水压风制氮设备099 复件.docx

1、06第六讲 提升运输通风排水压风制氮设备099 复件第六章 提升、通风、排水、压风和制氮设备6.1 提升设备6.1.1 概述 本矿井设计生产能力为6.0Mt/a，初期能力为3.0Mt/a。在矿井工业场地设有一个主平硐、一个副平硐。另有一个回风斜井布置在井田东部4-2号煤层火烧区边界附近。主平硐装备一台钢丝绳芯带式输送机担负矿井原煤的运输任务。副平硐采用无轨胶轮车担负全矿材料、设备、人员等辅助运输任务。设计矿井年工作日330d，每天净提升时间为16h。6.1.2 主平硐运输设备带式输送机具有运输能力大、能实现连续运输、自动化程度高等优点，故本设计主平硐确定采用带式输送机运输。根据井下开拓开采布置

2、，从采煤工作面至大巷带式输送机、煤流连续运输，根据工作面数量及生产能力、煤流系统的协调能力，主平硐、5-2煤大巷带式输送机运量确定为2500t/h。结合井下工作面生产能力大的特点，考虑生产因素和工作面的峰值煤量，来确定胶带机的带宽、带速、输送带强度等技术参数。主平硐带式输送机主要技术参数为：B=1400mm，Q=2500t/h，V=4m/s，=-1.34898-0.17190，L=2956.255m，St1600钢丝绳芯阻燃输送带，采用双滚筒双驱动方式布置，功率分配1：1，配YBPT450-4，N=630kW 防爆电动机二台、SEW-M3PSF100-20.000型减速器二台，采用“交-直-交

3、”变频驱动。设有盘形闸制动装置及头部液压自动拉紧装置（防爆）各一套。（一）设计依据（按Q=2500t/h选型计算）矿井生产能力 6.00Mt/a带式输送机运量 Q=2500t/h带式输送机带宽 B=1400mm主平硐井筒倾角 =-1.34898-0.17190带式输送机长度 L2956.255m煤的松散容重 =950kg/m3带式输送机工作制度 330d/a 、16h/d（二）带式输送机选型计算1圆周驱动力的计算根据带式输送机的实际工作条件及国内设备生产厂家的加工水平，同时考虑到现场的管理水平等因素后，确定采用并计算出如下参数：托辊运行阻力系数 f0.028传动滚筒摩擦系数 0.30带式输送机

4、最大提升速度 V4.0m/s初选胶带强度 St1600N/mm每米物料重量 qG173.61kg/m每米胶带重量 qB48.30kg/m上托辊每米长转动部分重量 qRO=29.10kg/m下托辊每米长转动部分重量 qRU=10.85kg/m系 数 C1.04主要阻力 FH300565N主要特种阻力 FN17907N附加特种阻力 FS114341N倾斜阻力 Fst-112259N传动滚筒所需圆周驱动力 Fu FH+FN+FS1+FSt 220554 N2电动机功率带式输送机稳定运行时传动滚筒所需运行功率：PAFu V/1000883kW带式输送机驱动电动机功率：PMPA/11081kW式中：1驱

5、动系统正功率运行时的传动效率。1=0.8158为此，选择2台630kW、 YBPT450-4 电动机。3输送带张力计算主平硐带式输送机采用头部双滚筒传动，功率配比1：1。根据输送机的布置形式确定第一传动滚筒的围包角1190，第二传动滚筒围包角2190。设FA1、FA2分别为第一和第二传动滚筒圆周力，F1、F1-2和 F2分别为第一和第二传动滚筒处的输送带绕入点和绕出点的张力，F3、F4分别为尾轮处的输送带张力，FA为起动状态传动滚筒圆周力。其中 FA=FUKA KA为启动系数 ，取值KA=1.20第一传动单元滚筒上圆周力 FA1= KA1/2FA 132332N第二传动单元滚筒上圆周力 FA2

6、= KA1/2FA 132332N设第二传动滚筒e2值用足时，则：F2FA2/（e21）77709NF1FA F2298263NF1-2F2FA2187986NF3=F4=177889NF1/F1-2e1F1-2/F2e2故按不打滑条件验算，张力满足要求。再按垂度条件验算上、下分支最小张力：F上min=g(qG+qB)aU/(80.01)=32654N F下min=g(qG+qB)aO/(80.01)=17768N由F3=F4 F上min F下min 满足垂度验算最后计算输送带的安全系数：n=BSt/F1=7.57n9 输送带安全系数满足要求。4驱动装置设备选型由于主平硐带式输送机运输距离较长

7、、运输能力大，为降低起动和紧急制动时输送带的动张力，减少起动时对电网的冲击和起动过程中各承力部件的动载荷，延长减速器、电动机等关键部件的使用寿命，实现电机间的功率平衡，应对带式输送机的起/制动加速度进行控制，因此驱动装置必须具有软起/停功能。根据国内同类设备生产现状及现有生产矿井的实际使用情况，设计对带式输送机的驱动方式进行了CST可控起/停驱动、交-直-交变频调速驱动等方案比较。CST可控起/停驱动装置和交-直-交变频调速驱动装置都能满足本条带式输送机的使用要求。从价格方面看，二者的初期投资基本在同一价位，但如计入土建工程投资和由于变频产品更新换代快所带来的额外投资，CST在总体价格方面可相

8、对降低。从功能方面看，在带速和运输量调节性能上，交-直-交变频调速驱动装置适应能力较好，当负载经常变化时，交-直-交变频调速驱动装置节能效果明显，所以比选后确定主平硐带式输送机驱动装置选用“交-直-交”变频调速驱动装置。另对电动机的电压等级进行了低压（1140V或660V）和中高压（3300V及以上）的方案比选后，采用低压电动机比高压电动机价格低约30%，变频器的价格低50%以上。故本次设计采用低压电动机。考虑到660V是一个国际通用电压等级，国内外多家厂商做此变频器，该电压下，电动机功率最大可到1000kW，在平朔煤矿有710 kW的皮带用变频电机已运行了几年。考虑到本项目电机功率是630

9、kW，所以电机电压选用660 V。根据煤矿安全规程和带式输送机工程设计规范的规定， 主平硐带式输送机装备一套SHI252型低速轴盘形闸制动器。为保证操作人员和行人安全，在主平硐带式输送机驱动装置和滚筒处设置安全防护设施，在拉紧装置两侧和机尾处设置安全护网和护栏。另为便于设备维修主平硐带式输送机上设置一些人行过桥。5带式输送机的保护与供电在主平硐选用一套集监测、控制、信号、通信为一体的带式输送机监控系统，为分级分布式结构，具有较高的运行可靠性和使用灵活性，显示功能强，联网方便，设有驱动滚筒打滑、堆煤、跑偏、温度、烟雾、防胶带撕裂、输送带张力下降、电动机过载、电机超温等多项保护装置，满足煤矿安全规

10、程的有关规定，并能与井上下的其他胶带输送机实现闭锁集中控制。6拉紧装置选型拉紧装置放在头部。采用液压拉紧装置。拉紧装置型号为ZLY-02-320。 7输送带选型采用阻燃型钢丝绳芯输送带。带强St1600属常规档次带强，国内供货质量能满足要求。考虑到使用环节的重要性及国内接头工艺水平，设计强调：今后在本胶带输送机的安装过程中，应加强对胶带接头硫化的质量控制和检测，以确保接头强度满足有关规定的要求。主平硐带式输送机技术特征见表6.1-1。主平硐带式输送机技术特征 表6.1-1 序号名 称单 位内 容备 注 1 运输量t/h25002 运输物料原煤3 运输物料容重t/m314 速 度m/s4.05

11、输送机长度m2956.2556输送机角度-1.3489-0.171907 输送带 宽 度mm1400 带 强N/mmSt1600（阻燃）8 电动机 型 号 YBPT450-4 2台 功 率kW630 转 速r/min14809减速器型号 SEW-M3PSF100-20.000 2台 10制动器型号 SHI252 1套 11液压自动张紧装置型号 ZLY-02-320 1台 6.2 通风设备本矿井为低瓦斯矿井，煤尘有爆炸危险性，煤层有自然发火倾向。矿井初期通风方式为中央分列抽出式通风。由主、副平硐进风，回风斜井回风，服务于一盘区，服务年限约30a。回风斜井井口标高+1155m。6.2.1 设计依据

12、初期风量： 后期风量 初期矿井阻力： 后期矿井阻力 ： 6.2.2 通风机风量、风压计算考虑通风设施漏风和风道局部阻力损失后，回风斜井的风量、阻力为：初期风量： 后期风量： 初期矿井阻力： 后期矿井阻力： 式中： 通风设备漏风系数，取1.05；风道阻力之和，计算值为237。0 标准状况空气密度 取1.2931 kg/m3。1 风井井口空气密度 取1.2788kg/m3。通风网路特性曲线方程： 6.2.3 设备选型设计曾考虑过选用离心式风机，该型式风机与轴流式风机相比，由于反风需要专设反风道及反风闸门等一系列设施，增加了反风道的投资，土建施工量大，且风门多，在冬季容易出现风门被冻住的问题，其风量

13、调节方式为采用前导叶调节，属于截流式调节，不利于风机的经济运行，故设计推荐选用轴流式矿井通风机。根据矿井回风量、矿井阻力，以及在国内得到广泛应用的轴流通风设备使用情况和性能，设计对回风斜井通风设备的选型考虑了两个方案，方案比较见表6.2-1。通风设备选型方案比较表表6.2-1内容方案一方案二（推荐）通风机型号GAF25-12.5-1FBCDZ No28/2450台数22叶片调节方式停机机械一次调节叶片人工逐个调节初期工况点参数 流 量 (m3/s)131.3131.3静压升(Pa)12191219静压效率 (%)6072轴功率 (kW)266.7222.3叶片角度-634后期工况点参数 流 量

14、(m3/s)183.8183.8静压升(Pa)31793179静压效率 (%)8084轴功率 (kW)730.4696.0叶片角度334电动机型 号Y710L-6YBF 560M2-8功 率 (kW)10002450电 压 (kV)1010 转 速 (r/min)985740年运行费用(万元)260（+40）220（0.00）投资 设备+电控 (万元)254+110265.8+150土 建 (万元)20080 合 计 (万元)564（+68.2）495.8（0.00）备注：以上比较表中的设备价为公司参考报价，投资中未包括安装费。 方案一选用的GAF25-12.5-1型轴流式矿井通风机是80年代

15、引进TLT公司技术，由上海鼓风机厂生产的，质量体系完善，工装器具齐全，制造质量较好；采用停机一次性整体调节叶片方式，风机叶片调节方便；采用停机调节叶片反风，反风量大；产品配带消音器、箱式风门、轴承润滑站、喘振报警装置、通风测定装置等，成套性强；风机品种规格齐全，按“量体裁衣”的方式选择风机；风机运行噪声较小；但由于主电机安装在出风侧，传动轴需穿过扩散塔与风机叶轮连接，其尺寸较长，安装对中困难，同时扩散塔较高，为避免基础的不均匀下沉，基础处理难且工程量大；需建机房、扩散塔等，风道长，占地面积较大；安装调试复杂，施工周期长，装置设备多、维护量稍大；反风时需调节叶片角度，操作时间长。方案二选用的FB

16、CDZ No28/2450型矿用防爆对旋轴流式通风机，属国内90年代中期开发的新产品，已在国内矿井得到大量的应用，其两级叶轮既是工作轮又互为导叶，提高了风机运行效率，通风机设有回流环，有效地消除了喘振；可配变频电机变频调节风机转速，以适应矿井不同期间对通风的需要；采用反转反风并带防爆制动器，反风量较大，反风时间较短；配带风门、消音器、扩散筒，安装简单、施工周期短，维护工作量小；不需建风机房、可露天布置，安装时间短。但由于通风机电动机安装在风机轮毂内，叶轮安装在电动机轴上，需要装设防爆电动机，电动机散热较差，电动机维护较复杂。另外，风机露天安装其外壳及连接件锈蚀较严重。经对以上2种风机的技术性能

17、、安装方式、结构设计、运行效率、维护特点、投资、年运行费用等方面进行了综合比较后，设计推荐方案二。即选用FBCDZ No28/2450型轴流式通风机2台，1台工作，1台备用。每台风机配2台YBF560M2-8型矿用隔爆型电机（450kW、740r/min、10kV）。由于初、后期的负压相差较大，为使风机在初、后期都能在高效区节能运行，本设计采用初期单级运行的方式。通风机性能曲线及反风曲线见图6.2-1及图6.2-2。初期工况点参数为（单级运行）：叶片角度34、风量131.3m3/s、风压1219Pa、效率72%、轴功率222.3kW。后期工况点参数为：叶片角度34、风量183.8m3/s、风压

18、3179Pa、效率84%、轴功图6.2-1图6.2-2率696.0kW。初期反风工况点参数为（单级运行）：叶片角度34、风量98m3/s、风压690Pa、效率38%、轴功率177.9kW。后期反风工况点参数为：叶片角度34、风量146m3/s、风压1310Pa、效率40%、轴功率478kW。6.2.4 附属设施通风机为为露天安装，为提高通风机的使用寿命，通风机的外壳应进行防腐处理，所有联接螺栓均采用不锈钢螺栓。在通风机的集风器前和扩散器侧壁应设置密闭性能良好的检修门，其位置应便于出入。在消声器前后应设检修门。风机采用的闸门，可电动、手动两用。要求开关灵活，使用方便，密闭性好，漏风少，有防冻措施

19、，开启/关闭时间不大于3min。该通风设备不设反风道，采用断电制动停机后电机反转的方式进行反风，能在10min内改变巷道中风流的方向，当风流方向改变后，反风量不小于正常风量的40%。满足煤矿安全规程的有关规定。6.2.5 其它在通风机房东南侧设配电控制室，通风机房两回10kV电源引自工业场地新建35/10kV变电所10kV侧不同母线段，一回工作、一回备用。通风机附属设施所需的低压电源引自通风机房高压配电室内的所用变压器, 一回工作、一回备用。通风机房内设KYN28A-12型抽出式金属封闭高压真空开关柜16台。在控制室中设集操台和风机在线监测装置一套。6.3 排水设备设计井下排水采用集中排水系统

20、，井下涌水全部汇集到下部5-2煤层大巷后集中排出。设计在5-2煤辅助运输大巷末端布置井底水仓、主排水泵房及变电所，排水管路沿5-2煤回风大巷敷设，排至副平硐排水沟，再自流到地面井下水处理站。6.3.1 设计依据5-2煤回风大巷顶端标高：+1081 m排水泵房标高： +1065m正常涌水量： 170 m3/h最大涌水量： 220m3/h排水距离： 2100 m排水高度： 21 m6.3.2 设备选型工作泵的排水能力应满足： 水泵扬程为吸水高度、排水高度及管道阻力损失之和。根据所需的水泵排水能力的要求，本设计考虑了两个方案，方案比较见表6.3-1。从表中可以看出，两个方案的排水能力都能满足矿井排水

21、的要求。第一种方案所选水泵是在原D型泵基础上改进而成，泵的首级叶轮、进水段及主要过流部件采用耐磨材质，使泵的抗汽蚀性能和耐磨性能得到了较大的提高，从而保证泵在较长的一段时期内保持高效运行，并有效地延长了泵的使用寿命，泵的吸程较原D型泵有所提高。其优点是采用变频调速可灵活的控制水泵的流量，容易找到比较适合且经济的工况点，利于节约能源；泵的效率高，年运行费用低；缺点是设备初期投资较高。方案二所选用的水泵为矿用潜水电泵，是在QJ系列潜水电泵的基础上，专为矿山排水设计的潜水设备，它吸取了国外矿用潜水电泵的特点，采用特殊加工工艺和结构，适用矿床地表疏干，掘进井筒的井底排水、倾斜巷道的掘进排水及水仓排水等

22、，其优点是设备初期投资较低；缺点是效率低，轴功率高，水泵年运行费用高。经技术经济综合比较，设计推荐方案一，即选用3台MD1280-432型矿用耐磨多级离心泵，配YB280S-4型（75kW、1480r/min、660V）矿用隔爆电动机。排水泵的工况点计算：排水设备选型方案比较表表6.3-1内 容方案一（推荐）方案二新管旧管新管旧管水泵 型 号MD1280-432（变频调速）300QK320-88/4台 数 （台）33工况点流 量（m3/h）223.9209.9354.38317.11扬 程（m）4150.971.1389.24效 率（%）77.976.572.2376.22轴 功 率（kW）3

23、3.139.297.89104.15 允许吸上真空度（m）5.695.89转 速（r/min）105011501480电动机型 号YB280S-4YQSY-4功 率（kW）75132电 压（kV）0.660.66 转 速（r/min）14801480正常涌水量运行台数 （台）11排水时间（h）18.2219.4411.5112.87最大涌水量运行台数 （台）21排水时间（h）11.7912.5814.916.65排水管规 格 （mm）27372737流 速 （m/s）1.181.371.872.06总 趟 数 （趟）22吸水管规 格 （mm）3258流 速 （m/s）0.830.961.311

24、.45吨水百米电耗 （kWh/thm）0.7750.981.431.7 年运行费用（万元）13.3916.9324.729.4 投资设备及管路费（万元）34.19+91.0614.4+91.06 矿 建 费（万元）2018 合 计（万元）145.25(0.00)123.46(-21.79)MD1280-432型矿用耐磨多级离心泵特性曲线及工况点参数见图6.3-1，主排水泵房排水管道系统图见图6.3-2。图6.3-1图6.3-2管道特性曲线方程：新管： 旧管： 式中：R1、R2管道阻力系数，新管时R1=3.9910-4, 旧管时R26.7910-4；Ht吸水面至排水口几何高差（m）。水泵工况点参

25、数：新管：流量223.9m3/h、扬程41m、效率77.9%、轴功率33.1kW、允许吸上真空度5.69m。旧管：流量209.9m3/h、扬程50.9m、效率76.5%、轴功率39.2kW、允许吸上真空度5.89m。正常涌水时水泵为1台工作，1台备用，1台检修。最大涌水时水泵为2台工作，1台检修。满足煤矿安全规程的有关规定。泵房内的排水管道选用2197无缝钢管，5-2回风大巷内的排水管道选用2737无缝钢管2趟。正常涌水时1趟工作，1趟备用，最大涌水时2趟同时工作。在泵房内采用法兰连接，在大巷中采用柔性管接头连接。6.3.3 其它排水泵的灌注引水方式采用ZPBZ型喷射泵，以排水管道中的压力水为

26、能源，同时以消防洒水为备用能源。为便于设备安装和检修，在泵房内设有固定起重梁，配备单轨小车和手拉葫芦。水泵电机由相邻的主排水泵房配电室内的ZJT-110/660矿用隔爆变频器供电和控制。当水泵变频器发生故障，电动机启动需关小水泵出口闸门后方可启动。6.4 压风设备6.4.1 设计依据矿井投产时，井下在2个综掘面和1个普掘面设有风动工具，达产时在2个连采机掘、2个综掘、1个普掘面设有风动工具。矿井投产时用气地点及用风工具使用情况见表6.4-1。6.4.2 设备选型1选型计算岩普掘工作面用气量按工作面中风镐与气腿凿岩机同时使用、混凝土喷射机不同时使用考虑，取大值；大巷综掘工作面锚喷支护使用一台混凝

27、土喷射机；井底煤仓空气炮属于临时用气，不计入总用气量。则矿井所需风量：矿井用气地点及用气量表表6.4-1用气地点设 备耗气量(m3/min台)工作压力(MPa)总耗气量(m3/min)名 称工作台数普掘工作面风 镐21.20.40.52.4气腿风动凿岩机430.50.612混凝土喷射机1580.150.48综掘工作面混凝土喷射机1580.150.48锚索钻机22.93.60.57.2煤仓（2个）空气炮0.40.84.321.21.151.01（8430.96+21.20.9923.60.99）40.5m3/min式中：1沿管道全长的漏风系数，取1.2；2由于风动工具的磨损耗气量增加系数，取1.

28、15；海拔高度修正系数，取1.01；mi同型号风动工具，同时使用台数；qi每台风动工具的耗气量，m3/min；ki同型号风动工具，同时使用系数。按满足投产时的1个回采工作面（23）人员和3个掘进工作面（3x15）人员灾害预防的用风计算所需风量： Q =n1q =681.21.010.3=24.7（m3/min）式中：1沿管道全长的漏风系数，取1.2； 海拔高度修正系数，取1.01； q 事故情况下工作面每人配送风量按0.3m3/min计； n 最大班工作面人数，按68人计。设计考虑以上两种情况下用风量，并取大值即40.5m3/min2方案比较根据风动工具使用地点、用气量及场地布置和国家安全生产监督管理总局关于煤矿“三条线”建设的通知要求，本设计推荐在风井场地集中设置空压机站敷设管道下井向井下掘进工作面、煤仓供气的方案。对压缩机机型，目前属传统活塞式和螺杆式并存的状况。由于螺杆式机组具有结构简单，零部件数量少，外形紧凑，重量轻，运行平稳，维护工作量少，其比功率接近或达到活塞式空压机的水平，气量调节方便，近年已成矿山大量应用的主要趋势。为此设计推荐采用螺杆式空压机组。并同时考虑了在国内使用效果及运行节能效果较好的两种螺杆式压风设备的方案比选。方案比较见表6.4-2。方案一初期选用2台SA-120A型螺杆式空压机，随机配电动机（380V、125kW、1470