大学毕设论文13410综采面安装设计说明书.docx
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大学毕设论文13410综采面安装设计说明书
第一章工作面概况
1.1地质条件简介
1、概述
13410综采工作面位于-700m水平夏桥系东二采区,地面标高+35.8~+37m,工作面标高为-366~-418m。
该工作面位于采区最上端,为东翼第四个回采工作面,其上部为F6断层构造带,下部为已回采结束的1348工作面,下伏为回采结束的山西组9煤9606、9606小、9606煤柱、9360煤柱、9360工作面。
13410综采工作面走向长682m,倾斜长123.8m,主采下石盒子组1煤,煤层倾角3~18°,平均10°;煤厚总厚0.30~1.60m,平均1.03m。
工作面回采对地面设施无影响。
2、煤层及顶底板情况
⑴煤层
该工作面回采下石盒子组1煤,黑色,半亮型煤,以亮煤为主,条带状、粉末状结构,性脆易碎,煤层受沉积及构造影响,厚度变化较大,发育3个煤层变薄区。
煤层为复杂结构,呈双层结构,上层煤厚0.20~2.00m,平均1.03m;夹矸厚0.00~1.00m,平均0.16m,岩性为泥岩、炭质泥岩;下层煤厚0.00~0.80m,平均0.17m。
⑵顶底板
①顶板
灰~深灰色,含植物化石碎片,层面夹炭纹,西部细砂岩发育,东部粉砂岩、泥岩发育,顶部发育一层薄煤,厚0.00~0.50/0.20m。
老顶:
细砂岩、中粗砂岩、粉砂岩、泥岩,厚14.03~38.23m,平均24.02m。
深灰色~灰色,含较多植物化石,西部泥岩含砂量较多,东部粘土岩发育。
东西部发育厚1.93~16.2m,平均6.84m的中砂岩。
②底板
直接底:
深灰色,中上部夹一层薄煤,下部过渡为细砂岩,厚1.75~5.84m,平均3.71m,,含植物化石碎片。
⑶水文地质
根据工作面瞬变电磁法勘探及下部回采结束的1348水文地质资料分析,该面顶板砂岩富水性不均一,局部含水性较强,发育2个富水区。
预计工作面回采时正常涌水量5~15m3/h,最大涌水量50m3/h。
1.2切眼状况
1、支护方式:
采用锚梁网和锚索联合支护,切眼刷大后用单体支柱和锚索加强支护。
2、切眼设计净断面:
矩形,宽5.3m×高1.8m=9.54m
。
(图1-1)
3、支护状况:
切眼内支护状态良好。
由于断层影响局部区域顶板破碎,应加强监控、监测。
4、切眼角度:
5~13°,平均8°。
1.3安装方案概述
1、工作面设计所需安装设备,综采支架选用ZY3200/10/20型掩护式液压支架83架,MG300/710-WD型双滚筒电牵引采煤机1部,SGZ-730/400中双链刮板输送机1部。
2、工作面安装顺序
工作面刮板输送机→煤机→综采支架→装载机→150胶带运输机,其中部分设备安装可以根据人员及现场条件合理平行操作。
图1-1
第二章通风防尘系统
2.1通风系统
1、风量计算
根据徐矿司[2005]164号,关于印发《徐州矿务集团有限公司矿井风量计算细则(试行)》的通知,13410工作面安装的风量按巷道供风计算:
Q基本=60×V采1×S采max=60×0.25×9.54=143.1(m3/min)
式中:
Q安——工作面安装所需的基本风量,m3/min。
V采1——工作面风速,取V采1≥0.25m/s;
S采max——采煤工作面净断面积,9.54m2。
2、通风路线(附图)
新鲜风流→-700m混合井→-700m东大巷→夏桥系东二采区集中运输上山→夏桥系东二采区轨道上山→13410运输机道→13410工作面→13410材料道→夏桥系-360m回风道→-300m东大巷→-300m总回风道→东风井→地面。
2.2防尘系统
防尘供水路线
-115m水源→-300m东大巷→夏桥系-360m回风道→夏桥系东二采区轨道上山→13410工作面两道。
2-1工作面安装期间通风系统图
第三章供电系统设计
3.1机电设备选型及荷载
1、机电设备选型
13410综采工作面机电设备表
序号
设备名称
设备型号
单位
安装地点
数量
1
采煤机
MG300/710-WD
部
工作面
1
2
刮板运输机
SGZ-730/400
部
工作面
1
3
潜水泵
QBK30-150×37KW
台
13410皮带机道
4
4
胶带运输机
SDJ-150
部
13410皮带机道
1
5
胶带运输机
SDJ-80
部
13410皮带机道
1
6
刮板运输机
SZZ-90
部
13410皮带机道
2
7
照明信号
KZXB-4.0
台
13410材2、溜2
4
8
电绞
JY-4
台
13410材料道
3
9
电绞
JD-40
台
13410材料道
2
10
电绞
JD-40
台
13410材料道
1
11
水泵
BQS(QBK)50-30-7.5N
台
13410材料道
2
12
电绞
JD-11.4
台
13410材料道
1
13
煤电钻
MZ2-12
台
13410材2、溜2
4
14
乳化泵
VRB-250/31.5
套
13410材料道
2
15
加压泵
MRBZ80/200
套
13410材料道
1
16
移变
KBSGZY-1000
台
13410材料道
1
17
移变
KBSGZY-6300
台
13410材料道
1
2、供电负荷:
13410综采工作面供电负荷表
设备名称
设备型号
额定功率(kW)
额定电压(V)
额定电流(A)
起动电流(A)
采煤机
MG300/710-WD
2×300+2×45+20
1140
406
1090
刮板运输机
SGZ-730/400
2×200
1140
227.6
1138
SZZ-90
90
1140
52
260
胶带运输机
SDJ-150
75
1140
43
215
SDJ-150
2×40
1140
46
230
乳化泵
VRB-250/31.5
160
1140
91
455
加压泵
MRBZ80/200
37
660
42.6
255
电绞
JY-4
55
660
54
270
电绞
JD-40
40
660
39
197
电绞
JD-11.4
11.4
660
11.2
56
水泵
BQS(QBK)50-30-7.5N
7.5
660
8.6
43
潜水泵
QBK30-150×37KW
37
660
43
218
煤电钻
MZ2-1.2
1.2
127
6.8
34
照明信号
KZXB-4.0
1.2
127
6.8
34
3.2供电能力计算
1、供电系统拟定
根据该综采工作面所处的地理位置,及该地区的负荷状况及现场实际,特拟定13410综采工作面两道由1348变电所二段一台KBSG-500干式变压器提供;13410综采工作面由两台移变(KBSGZY-1000一台、KBSGZY-630一台),运输机道备用泵由1348变电所一段一台KBSG-500干式变压器提供,主备排水泵采用双回路双电源供电;具体供电方式及负荷电压等级,详见供电系统图(附后)。
2、变压器容量校验
⑴1#变压器—KBSG-500/6/0.69(供两道)
Sj=∑PN×(Kr/COSφ)
其中:
∑PN=2.4+8+74+2.4+8+37+110+95+15=351.8KW
Kr=0.286+0.714(PS/∑PN)=0.286+0.714(55/351.8)=0.3976
查表得:
COSφ=0.6
式中:
Sj----设备组的视在功率;
∑PN----设备组的有功功率;
Kr----设备组的需用系数;
COSφ----功率因数
PS----设备组的单台最大有功功率
计算得:
Sj≈233(KVA)<500KVA满足要求
⑵2#移动变电站变压器—KBSGZY-1000/6/1.2(供采煤机、乳化泵等)
Sj=∑PN×(Kr/COSφ)
其中:
∑PN=710+160=870kW
Kr=0.4+0.6(PS/∑PN)=0.4+0.6(300/870)=0.607
查表得:
cosφ=0.7
计算得:
Si=∑PN×Kr/cosφ=870×0.607÷0.7
=755kVA<1000kVA合格
⑶3#移动变电站—KBSGZY-630/6/1.2(供工作面溜子、乳化泵等)
Sj=∑PN×(Kr/COSφ)
其中:
∑PN=200×2+160+90+4=654kW
Kr=0.4+0.6(PS/∑PN)=0.4+0.6(200/654)=0.5845
查表得:
cosφ=0.7
计算得:
Si=∑PN×Kr/cosφ=654×0.5845÷0.7
=545kVA<630kVA合格
⑷4#变压器—KBSG-500/6/1.2(供运输机道皮带、刮板运输机)
Sj=∑PN×(Kr/COSφ)
其中:
∑PN=75+80+90=245KW
Kr=0.4+0.6(PS/∑PN)
=0.4+0.6(90/245)
=0.6204
查表得:
COSφ=0.7
计算得:
Sj≈217(KVA)<500KVA满足要求
⑸5#变压器—KBSG-500/6/0.69(供运输机道备用泵)
Sj=∑PN×(Kr/COSφ)
其中:
∑PN=213+97.7+74=384.7KW
Kr=0.286+0.714(PS/∑PN)=0.286+0.714(90/384.7)=0.4687
查表得:
COSφ=0.6
计算得:
Sj≈301(KVA)<500KVA满足要求
3、高压电缆的选择
⑴移变高压电缆选用MYPTJ-6(50mm2)矿用移动金属屏蔽监视型橡套电缆,规格长度见供电系统图。
⑵高压电缆载流量校验:
(2#、3#移变)
∑Si=710+160+200+200+90+4=1364kVA
∑Ie=∑Si/(1.732×6)=132A<173A满足
式中:
∑Si----设备组的视在功率之和;
∑Ie----设备组折算到高压侧的额定电流之和;
4、低压动力电缆的选择
⑴660V供电系统动力电缆全部选用MY型矿用阻燃橡套软电缆,电缆截面按长时允许载流量选取(计算略)。
⑵1140V供电系统中,选用MCP和MYP型屏蔽橡套软电缆,规格、型号见供电系统图。
5、短路电流计算
选取几个短路点,计算其短路电流值(列下表):
短路点名称
换算后的电缆长度(m)
查表得出的两相短路电流(A)
d1
20
8225
d2
618
1161
d3
764
933
d4
814
890
d5
131.4
4711
d6
420
2315
d7
100
4374
d8
896.45
813
6、过流保护整定及灵敏度校验
根据选取的短路点,计算所对应的低压馈电开关电流整定值,校验灵敏度系数是否合格:
1、Z-200#馈电开关:
(13410两道总开关)
⑴短路整定
IZ≥IQe+KX∑Ie
IQe+KX∑Ie=55×1.15×6+(166+80.4-55)×1.15
=599.61(A)
IZ取650A
式中:
IQe---容量最大的电动机额定起动电流;
KX---需用系数,取1;
∑Ie---其余电动机的额定电流之和。
⑵作主保护灵敏度校验:
KS=Id1
(2)/IZ=8225/650=12.7>1.5合格
式中:
KS---灵敏系数
d1
(2)---所选第一点两相短路电流
IZ---短路电流整定值
⑶作后备保护灵敏度校验:
KS=Id4
(2)/IZ
=890/650
=1.37>1.2合格
2、Z-197#馈电开关:
⑴短路整定
IZ≥IQe+KX∑Ie=IQe+KX∑Ie=37×1.15×6+(4+2.4+37)×1.15
=305.21(A)
⑵灵敏度校验:
KS=Id2
(2)/IZ
=1161/400
=2.9>1.5合格
⑶作后备保护灵敏度校验:
KS=Id3
(2)/IZ=933/400=2.3>1.2合格
3、Z-1-41#馈电开关:
⑴短路整定
IZ≥IQe+KX∑Ie
IQe+KX∑Ie=37×1.15×6+(37+2.4)×1.15=300.61(A)
(2)、灵敏度校验:
KS=Id3
(2)/IZ=933/350=2.7>1.5合格
4、Z-189#馈电开关:
⑴短路整定
IZ≥IQe+KX∑Ie
IQe+KX∑Ie=55×1.15×6+111×1.15=507.15(A)
⑵灵敏度校验:
KS=Id4
(2)/IZ=890/550=1.62>1.5合格
5、2#移变低压侧:
⑴短路整定
IZ≥IQe+KX∑Ie
IQe+KX∑Ie=1090+91=1181(A)
⑵灵敏度校验:
KS=Id5
(2)/IZ=4711/1200=3.93>1.5合格
6、3#移变低压侧:
⑴短路整定
IZ≥IQe+KX∑Ie
IQe+KX∑Ie=1138+91+52=1281(A)
⑵灵敏度校验:
KS=Id6
(2)/IZ=2315/1400=1.65>1.5合格
7、Z-199#馈电开关:
⑴短路整定
IZ≥IQe+KX∑Ie=260+43+46=349A
⑵灵敏度校验:
KS=Id7
(2)/IZ=4374/500=8.7>1.5合格
8、Z-194#馈电开关:
⑴短路整定
IZ≥IQe+KX∑Ie
IQe+KX∑Ie=40×1.15×6+(57.7+74)×1.15=427.46(A)
⑵灵敏度校验:
KS=Id8
(2)/IZ=813/450
=1.8>1.5合格
3.3安全技术措施
1、安装单位必须严格执行本供电设计安装使用,如有负荷变动(增加)或延长线路,变动单位应提出书面申请,经机电科电气安全组分管人员和分管井下供电的技术员审查、审批后,方可变动,否则为严重违章作业。
2、电气设备的使用单位必须加大对电气设备的维护和保养,严禁出现电器失爆,严禁使用大保险、明保险或用铜、铝、铁丝勾保险;严禁各种保护甩掉不用。
3、电缆线必须吊在巷道的上帮,高度要在1.8m以上,并严格按照《煤矿安全规定》中的有关规定吊挂整齐,四小线分开,严禁出现鸡爪子、羊尾巴、明接头和破皮等不合格接头;电气设备必须装备齐全,清洁卫生,严禁出现设备或电缆被“埋、压、砸、崩”现象。
4、所有从事电气工作人员,必须经培训考试合格后,方可持证上岗,无证人员不得参加电气工作。
5、防爆电气设备入井前,应由指定的电气防爆检查员检查其安全性能,取得合格证后,方准入井使用。
6、所有开关的整定值,必须符合要求,确保发生意外事故时能够灵敏、可靠、及时断电。
7、井下流动电工必须携带瓦斯便携仪,井下打开电气设备前,必须先检查该点的瓦斯浓度不超过标准,方可施工。
8、井下严禁带电检修、搬迁电气设备(包括电缆和五小电器)。
9、电气设备每班使用前,跟班维护员必须对巷道设备、线路、小型电器进行仔细检查,完好后方可使用。
10、所有运输系统的声光信号齐全、完好,安全设施要配齐。
11、该地区电气设备的完好率必须达100%,小型电器的合格率、电缆吊挂的合格率必须达100%,加大设备的强制性检查、检修力度,保证每个生产班正常使用,降低机电事故。
12、严格执行党政办发[2009]有关井下机电管理规定。
13、该地区所有接地装设必须按《煤矿安全规程》第482~487条执行。
图3-5供电系统图
第四章运输系统
4.1大井提升验算
1、系统基本参数
⑴提升机型号:
JKMD3.5×4(Z)
摩擦轮直径:
D=3500mm
最大静张力:
470KN
最大静张力差:
140KN
⑵提升绳:
6V×34-φ36.5-1670Mpa
钢丝绳直径:
d=36.5mm破断拉力总和:
G=971KN
根数:
n1=4钢丝绳每米重量:
P1=5.68Kg/m
⑶尾绳:
P8×4×9-163×27
根数:
n2=2尾绳每米重量:
P2=11.02Kg/m
⑷罐笼型号:
GDG1/4型一吨矿车双层四车多绳罐笼
罐笼自重:
MZ=13750Kg(包括吊挂装置)
⑸其它
井架高度:
Hj=47米提升高度:
H0=743米
小井深度:
Hx=38米围包角:
a=183°50′24″
矿井阻力系数k=1.2加速度:
ɑ=0.75m/s2
µ=0.2
2、验算参数(前提:
支架M0=10.5t,配重Mp=7.2t)
⑴钢丝绳的安全系数:
允许安全系数ma=8.2-0.0005Hc=7.72
最大静张力Fjmax=mz+m0+n1p1(H0+Hj)+n2p2Hx=455.79KN
实际安全系数ma=n1G/Fjmax=8.52>7.72
⑵摩擦轮的验算
Fjmax=455.79KN<470KN
轻载侧钢丝绳的张力:
F2=Mz+Mp+n1p1Hj+n2p2(H0+Hx)=390.49KN
最大静张力差:
Fcmax=Fjmax–F2=65.3KN<140KN
摩擦衬垫比压:
q=Fjmax+F2/D×d×n1=1.598Mpa<2Mpa[许用比压]
⑶防滑系数的验算
δj=[mz+mp+n1p1Hx+n2p2(H0+Hx)-0.1m0](eμa-1)/km0=2.61
2.61>1.75[许用]
δd=[mp+mz+n1p1Hj+n2p2(H0+Hx)-0.1m0-mk.a](eμa-1)/k.m0+(mb+mk)a=1.66>1.25[许用]
轻载侧变位质量:
mk=mp+mz+n1p1Hj+n2p2(H0+Hx)+4md=346KN
重载侧变位质量:
mb=m0+mz+n1p1(Hj+H0)+n2p2Hx=35428KN
⑷制动力矩
mz=3RFcmax+(n1p1-n2p2)H0=18.575t·m<50t·m[许用]
经验算运行参数,钢丝绳安全系数,静防滑系数,动防滑系数均大于绞车运行参数,最大静张力,最大静张力差,制动力矩等均满足要求,符合升降物料的运行条件。
所以,提升10.5吨综采支架满足安全要求。
4.2轨道运输系统
1、大巷运输
由主井下放的支架进入井底车场后,用12t电瓶车运送至-700夏桥系东二采区车场,过风门至夏桥系集中运输上山下滑板。
安装期间支架、开关列车、工作面刮板输送机、40T刮板输送机、煤机等设备运送路线:
2、斜巷运输
使用运输系统内安装的绞车将设备运至安装地点。
3、运输线路
地面→-700m混合井→-700m井底车场→-700m东大巷→-700m夏桥系东二采区车场→夏桥系东二采区集中回风上山→-620m车场→夏桥系东二采区回风上山→-480m车场→-360m车场→夏桥系东二采区运输上山→13410综采工作面材料道→13410综采工作面降低材料道→13410综采工作面切眼。
4、轨道运输设备选取
因所安装的设备工作面支架最重,所以运输路线中运输设备能力的验算以满足支架拉运为准。
(其中下松支架的按拉计算)
支架重量G1=10500kg,平板车重G0=600kg,最大负荷G=G1+G0=11100kg。
重车与轨道的摩擦系数f1取0.02,钢丝绳与底板的摩擦系数f2取0.2,支架与底板最大摩擦系数f3取0.3。
⑴夏桥系东二采区集中回风上山上滑板(-620m车场)一部JY-6型运输绞车上拉支架
绞车型号:
JY-6
最大静拉力:
F=6000kg
容绳量:
L=1000m(实际使用长度L=250m)
钢丝绳直径选用:
φ=24.5mm
钢丝绳破断力:
Q=39400kg
单位钢丝绳自重:
P=2.129kg/m
最大倾角:
β=24°
最大负荷:
G=11100kg
a:
F拉=G(sinβ+f1cosβ)+PL(sinβ+f2cosβ)
=11100×(sin24°+0.02×cos24°)+2.129×250×(sin24°+0.2×cos24°)
=4587kg<6000kg满足要求
b:
保险系数验算
K=Q/F拉=39400/4587=8.6>6.5满足要求
⑵夏桥系东二采区回风上山-480m车场一部JY-5型运输绞车上拉支架
绞车型号:
JY-5
最大静拉力:
F=4500kg
容绳量:
L=650m(实际使用长度L=520m)
钢丝绳直径选用:
φ=24.5mm
钢丝绳破断力:
Q=39400kg
单位钢丝绳自重:
P=2.129kg/m
最大倾角:
β=18°
最大负荷:
G=11100kg
a:
F拉=G(sinβ+f1cosβ)+PL(sinβ+f2cosβ)
=11100×(sin18°+0.02×cos18°)+2.129×520×(sin18°+0.2×cos18°)
=3380kg<4500kg满足要求
b:
保险系数验算
K=Q/F拉=39400/3380=11.7>6.5满足要求
⑶夏桥系东二采区回风上山-360m车场一部JY-6型运输绞车上拉支架
绞车型号:
JY-6
最大静拉力:
F=6000kg
容绳量:
L=1000m(实际使用长度L=500m)
钢丝绳直径选用:
φ=24.5mm
钢丝绳破断力:
Q=39400kg
单位钢丝绳自重:
P=2.129kg/m
最大倾角:
β=24°
最大负荷:
G=11100kg
a:
F拉=G(sinβ+f1cosβ)+PL(sinβ+f2cosβ)
=11100×(sin24°+0.02×cos24°)+2.129×500×(sin24°+0.2×cos24°)
=5345kg<6000kg满足要求
b:
保险系数验算
K=Q/F拉=39400/5345=7.3>6.5满足要求
⑷-360车场一部JD-40型运输绞车松支架
最大负荷:
G=11100kg
绞车型号:
JD-40
最大静拉力:
F=3000kg
容绳量:
L=650m(实际使用长度L=100m)
钢丝绳直径选用:
φ=21.5mm
钢丝绳破断力:
Q=27150kg
单位钢丝绳自重:
P=1.658kg/m
最大倾角:
β=8°
a:
F拉=G(sinβ+f1cosβ)+PL(sinβ+f2cosβ)
=11100×(sin8°+0.02×cos8°)+1.658×100×(sin8°+0.2×cos8°)
=1316kg<3000kg满足要求
b:
保险系数验算
K=Q/F拉=27150/1316=20.6>6.5满足要求
⑸13410材料道一部JY-4运输绞车拉支架
绞车型号:
JY-4
最大静拉力:
F=4000kg
容绳量:
L=650m(实际使用长度L=500m)
钢丝绳直径选用:
φ=21.5mm
钢丝绳破断力:
Q=27150kg
单位钢丝绳自重:
P=1.658kg/m
最大倾角:
β=10°
最大负荷:
G=11100kg
a:
F拉=G(sinβ+f1cosβ)+PL(sinβ+f2cosβ)
=11100×(sin10°+0.02×cos10°)+1.658×500×(sin10°+0.2×cos10°)
=2250kg<4000kg满足要求
b:
保险系数验算
K=Q/F拉=27150/2250=12.0>6.5满足要求
⑹降低材料道一台JY-
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