工作面设备选型及压风自救供水施救排水系统

1、双柳矿 308 综采工作面设备选型及压风自救、供水施救、排水系统、通讯系统机电矿长：机电副总：机电科：审核：编制：2011-5-20一、 308 工作面设备选型（一） 308 工作面采煤机选型验算33408 工作面所采（3+4） #煤层 ,该煤层属二叠系山西组下段顶部煤层,该煤层区内较为稳定 ,结构复杂 ,含二四层厚约0.04 0.2 米地深灰黑色碳质泥岩、泥岩夹矸层.区内煤层倾角 0 25,平均 5.平均采高为3.60m根据这一特点,选用双柳矿现有煤机型号为： MG400/920-WD, 它是上海创力矿山设备有限公司成熟地一种大功率电牵引采煤机,该采煤机采用多电动机驱动、横向布置, 框架结构

2、 ,总装机功率920 kW, 截割功率2 400kW,牵引功率2 50 kW,牵引速度为08.35m/s 采用机载地交流变频调速,摆线轮 -销轨式牵引 ,适用于煤层2.04.2 m,倾角 16 ,煤质中硬或硬地综采工作面 .矿井回采量为200 万吨 ,每小时最大生产率为M1.25 200 10 4A=k=595t/hdh300 14式中M 年产量 ,t/ad年工作天数h每天地工作时间,h1、采煤机地生产率校验1)理论生产率Qt=60HBv q =60 3.6 0.63 8.35 1.39=1579.5式中Qt理论生产率 ,t/hH工作面平均采高,mB滚筒有效截深,mvq 给定条件下可能地最大牵

3、引速度,m/min煤地密度2)技术生产率Q=K 1 Qt =0.61579.5=947.7式中Q技术生产率,t/hK 1采煤技术上地可靠性和完备性有关地系数,即连续工作地系数,一般取 0.5 0.73)实际生产率Q m=Q K2 = 947.7 0.65=616式中Q m实际生产率,t/hK 2 考虑由于工作面配套设备地影响,如刮板输送机、 液压支架地故障等而停机延误地时间 ,一般取 0.6 0.65实际生产率为616t/h 595t/h 满足生产地需要2、滚筒直径校验根据公式： D 0.5H max即 2 0.5 3.8=1.9m所以滚筒直径满足要求3、采高及卧底量最大采高：H ma=A+L

4、sin max+D/2-h/2=(1.546+0.344)+2. 4 sin42.5 +2/2-0.66/2=4.18m 采高 4.18m3.8m 满足要求最大卧底量：K max=Lsin max+D/2+d/2-A=2. 4 sin22.5 +2/2+0.66/2-(1.546+0.344) =0.358卧底量 0.358 0.46 （下切量）式中：L 采煤机摇臂长度故符合要求A 电动机高度 max 摇臂向上最大摆角 max 摇臂向下最大摆角4、装机容量采煤机地生产能力初定为595t/h,根据规定装机容量要求为600 750KW.故920KW满足要求 .（二）工作面输送机地选型验算根据运输能

5、力和出厂长度初选与采煤机相配套地刮板输送机,型号为： SGZ800/800, 出厂长度为200m,溜槽宽为800mm,采用中双刮板链运煤1.1m/s,链子抗拉强度为1810KN. 机头机尾各布置一台400KW 电机提供驱动力.,链速为1、 运输能力验算Q=3600F =3600 0.32 0.8 0.9=829.44式中煤地松散度,一般取0.85 1,t/m3, 式中取0.9装满系数,取 0.8刮板链地运行速度,m/sQ输送机地运输能力,t/hF货载在溜槽中地断面积,m2F=lh+l 2tan =0. 8 0.113+0.82tan20 =0.32m2q=1000F =1000 0.32 0.

6、9=288kg/ml 槽宽h槽高堆积角 , 取 20运输能力829.44t/t大于采煤机地生产能力616t/h,满足要求2、运行阻力地计算W zh=g(qw+q owo )Lcos +g(q+q o)Lsin =10（ 288 0.7+98 0.3） 200 cos5+10 (288+98) 200 sin5 =527526.18Wk=gLq o(w ocos -sin )=10 200 98 (0.3 cos5 -sin5 )=41493.72式中W zh重段阻力,NW k空段阻力 ,Nqo刮板链单位长度,kg/mL 输送机实际铺设长度,mwwo货载、与刮板链与溜槽间地阻力系数取 w=0.7

7、, wo =0.33、牵引力与电动机功率地计算如上图所示牵引力 W o=1.1w f (W zh+ W k)=1.1 1.1 (527526.18+41493.72)=688514.08式中wf附加阻力系数,一般取 1.1电动机功率地计算：Wo vPmax =1000688514 .081.1=797.2=10000.95式中 Pmax 电动机地最大轴功率v 刮板机地牵引速度,m/s 传动装置地效率2vg(1.1w f qo Lwo cos)Pmin=100021.1101.11.198200.0.3cos5=10000.95=164Pd=0.6 Pmax2Pmax PminPmin2=0.6

8、797.22797.2 164 1642 =534.36kw故 800KW满足要求4、刮板链强度地验算溜子为双电机驱动,因为 W k- w0 =41493.72- 688514.08 0, 所以最小张力点为S3：22S3=Smin=2 (2000 3000)S4=S3+W zh=2 2500+527526.18=532526.18将计算结果带入下式：k=N Sp2 0.85 1810 103=5.77 4.2Smas532526.18式中k刮板链抗拉强度N链条数 两条链子负荷分配不均匀数,双链 =0.85Sp一条刮板链地破断力刮板链强度也满足要求.（三）装载机破碎机地选型验算装载机与破碎机配套

9、出厂,型号和主要参数如下,转载机SZZ1000/800槽宽功率输送量长度链速1000mm400Kw3000t/h42m1.8m/s破碎机 PCM200破碎能力冲击速度最大进入块度外形尺寸1000t/h20m/s700 950, 长 度35401785不限1741校验同输送机一样,满足运输能力地要求（四）运巷胶带机地选型验算由于 308 运巷达 2000 多米 ,所以试选型号为SSJ1200/2 315 地可伸缩皮带输送机两台,设计长度为1400m, 运输能力为1500t/h,采用 2 315KW 双电机驱动 ,带速为 3.15m/s,储带仓可储带100m,皮带采用河北九洲胶带有限公司出厂地整芯

10、阻燃输送带, 带宽为1200mm, 一卷100m 带重 1.6t,抗拉强度为1250s N/mm.1）输送能力地计算输送能力 Q=kB 2v C=316 1.22 3.15 0.91=1290.03 t/h式中B胶带地宽度k货载断面系数.k 取 316 货载散集密度. 取 0.9C输送机倾角系数.C 取 12）运行阻力地计算W zh=g(q+q d+qg)Lw cos +g(q+qd)Lsin =10 （ 52.47+16+20.83 ） 10000.04cos7+10 (52.47+16) 1000sin7=118897.69W k=g(q d +qg”)Lw ”cos -gqd Lsin

11、=1 0(16+6.67) 1000 0.035cos7 -10 16 1000sin7 =-11623.73式中输送机地倾角L 输送机长度q每米胶带上地货载量 ,q=Q595=3.6=52.47kg/m3.6v3.15ww”槽形、平形托辊地阻力系数,w 取 0.04,w”取 0.035gqg” 这算 到每米长度上 地上下托辊 转动部 分 地 质量qg=Gg25q=20.83Lg1.2g”= G g20q=6.67Lg3qd胶带地自身重量3）胶带张力地计算由悬垂度要求,求得S2=5（ q+qd ）Lgcos=5 (52.47+16) 1.2cos7=407.76S1=S2 = 407.76 =

12、384.681.061.06S3= S2+ W zh/10=407.76+11889.76=12297.52S4=1.06 S3 =1.06 12297.52=13035.374-5 段阻力太小忽略不计,S5= S4=13035.37S6= S1-W k=384.68-(-11623.73/10)=1547.0535）胶带强度地验算最大张力 Smax=S5=13035.37求安全系数BG x1200 1250 10m=11.50 7Smax13035.37式中Gx皮带地抗拉强度6）牵引力与功率计算电动机功率kW0 v=1. 2 (13035.37-1547.053) 3.15 100 P=10

13、00.95=457.11式中v胶带运行速度,m/sk功率备用系数, k 取 1.2经过以上计算 ,皮带输送机功率为2 315KW符合要求 .二、 308 压风系统及压风自救系统校验一、压风系统能力地核定1、压风系统原始资料我矿地面现有4 台由无锡阿特拉斯科普柯压缩机有限公司生产地空压机, 型号为GA250-8.5 、GA250-7.5 ；额定工作压力为0.8MPa、0.7 MPa；最大工作压力为0.85 MPa、0.75MPa；排气量为697L/S 、730L/S ；额定功率为250KW.我矿压风系统主管路沿斜井向井下铺设,采用 6 寸管铺设 ,主管路从压风机房到三采轨道共4500米.在三采轨

14、道与 308 材、运两巷交接地点采用 6 寸管变 4 寸管地接头 ,输送到工作面各个地点.距工作面为2170 米.2、压风能力地核定2.1308 工作面所需地供气量估算Q a1a2 y ni qi k k =1.2 1.1 1.05(3 11 2.6) 1=7.76m3/ min式中： a1沿管路全长地漏气系数,取 a1 =1.20a2风动机磨损后 ,耗气量增加系数 ,一般取 a2 =1.10-1.15, 现取 1.10y海拔高度修正系数,取 1.05ni 一天中可能出现地最大需气量时,使用地同型号风动机具地台数,风镐取3台,凿岩机取1 台qi 风动机具地耗气量,风镐取1；凿岩机取2.6kk

15、同型号风动机具地同时工作系数,取1参数详见流体机械压气设备地选型计算.2.2 选择输气管径因 Q=7.76 m3 / min ,查流体机械表7-8 得 D=67mm所选管径 d p =108mm67mm, 故所选管径符合规格 .2.3 压力损失2.3.1 地面至308 口压力损失pLv20.02345001.178217.69 padi22192式中：沿程阻力系数di220. 0231. 1 4 2 l g ( )1. 1 4 2 l g ( 2 1 9 / 0. 4 )式中： di 水力直径 , di =219mm当量粗糙度,=0.4mm2.3.2 308 口至工作面压力损失pLv20.02

16、823001.17 8222.32padi21082式中：沿程阻力系数di220. 0281. 1 4 2 l g ( )1. 1 4 2 l g (1 0 8 / 0. 4 )式中： di 水力直径 , di =108mm当量粗糙度,=0.4mm2.3.3 压力损失总和p =p1 +p2 =17.69+22.32=40.01pa因为p pe8% =800*0.08=64Pa故 ,压风经过压力损失后满足要求.二、现 308 面压风系统308 材巷压风管总长 2170 多米 ,自材巷口开始每 60 米有一球型阀 ,蝶型阀共计 6 个,分别位于 500、1350、 1600、 1650、 1800

17、、2170 米处 ,采用 3 寸管路铺设 ,耐压强度 2MPa.308 运巷压风管总长 2120 多米 ,自运巷口开始每 48 米有一球型阀 ,蝶型阀共计 6 个,分别位于 250、600、 950、 1300 、1650、 2120 米处 ,采用 3 寸管路铺设 ,耐压强度 2MPa.三、压风自救系统地要求压风自救装置要安装在地点宽敞、支护良好、 水沟盖板齐全、 没有杂物堆积地人行道侧,人行道宽度要保持在0.8m 以上 ,管路安装高度按距底板1.8m,自救装置地安装高度按自救装置地装置底距底板1.5m,便于现场人员自救应用,安装压风自救装置时 ,压风自救装置地支管不少于一处固定 ,压风自救装

18、置阀门扳手要同一方向且平行于巷道,压风自救装置上地煤尘要及时清理 .压风自救系统下面或管路上不得堆放杂物.1、压风自救系统地验算1.1、空气压缩机供气量按最大作业班人员需风量计算Q供N Q需 =25 0.1=2.5m3 / min 7.76 m3 / min式中： Q供 总耗风量 , m3/ minN 最大作业班人员,25 人考虑Q需 每人需风量 ,采区避险取 0.3 m3 / min ；工作面避险取 0.1 m 3 / min故能满足工作面压风自救系统需风量地要求.2、 308 回采工作面压风自救系统地具体位置308 回采工作面材巷为进风巷,根据要求该系统在距安全出口50 100m之间选择地

19、点宽敞、支护良好、没有杂物堆放地人行道侧安装,由每班最多人数25 人确定安设 27 台 ,随设备列车移动而移动 .另两组安装在巷道中部1000米处和无极绳机头部 ,由于此固定处人员零散,故各安设5 台 .308 回采工作面运巷为回风巷,根据要求该系统安装在离工作面25 40m之间选择地点宽敞、支护良好、没有杂物堆放地人行道侧安装,安装 27 台 ,随工作面地推进而移动.另两组安装在二部皮带机头和头部皮带机头处,各安设 5 台.三、供水系统及供水施救系统一、供水系统能力校验1、供水系统原始资料308 静压水管采用地面蓄水池静压供水,用水地点为材、运及专用抽采巷道内降尘水幕、冲洗煤尘、各转载点喷雾

20、洒水、煤层注水、乳化液泵站、采煤机喷雾及支架喷雾等,水源为地面水池 .我矿供水系统主管路沿斜井向井下铺设,采用 6 寸管铺设 ,主管路从地面蓄水池到三采轨道共4500 米 .在三采轨道与308 材、运两巷交接地点采用6 寸管变 4 寸管地接头 ,输送到工作面各个地点.距工作面为2170 米.2 、供水系统能力核定2.1 308工作面各地点所需水量QX设备用途用水量乳化液泵站工作面支架用液5m3/d采煤机冷却、喷雾用水3m3/d刮板输送机冷却、喷雾用水3m3/d胶带输送机冷却、喷雾用水2m3/d其它喷雾用水2m3/d总用水量： 15m3/d2.2 管径校验702d1=219mmd2=108mm4

21、5002300由185 中取=0.03, 其中为阻力系数k292d以知： d1 =0.219md2 =0.108m189.88 0.34.93s2 / m6k129 2 d53.142 0.2195189.88 0.3169.05s2 / m6k229 2 d53.1420.1085n2代入： HRQii 1207 (4500 4. 93 2300 Q1269. 05)23s/ QX1. 7443Q 2. 2 1 0 m1m0 ,故s选/型满足要求 .2.3管壁耐压校验取 308 运巷管中任一点 ,则该点与地面高差为 207m.Phc s 9.820712.03MPa式中： 水地重度 ,取 9

22、.8hc 平面形心离液面地高度,取 207mS一点单位面积取1P2.03MPaPe4MPa ,故所选壁厚耐压符合要求 .2.4 压力损失校验2.4.1 地面至 308 口压力损失Lv2p27.64padi2式中： 沿程阻力系数2di21. 1 4 2 l g ( )1. 1 4 2 l g ( 2 1 9 / 0. 4 )式中： di 水力直径 , di =219mm当量粗糙度 ,=0.4mm2.4.2 308 口至工作面压力损失pLv2di34.88 pa2式中： 沿程阻力系数2di21. 1 4 2 l g ( )1. 1 4 2 l g (1 0 8 / 0. 4 )式中： di 水力直

23、径 , di =108mm当量粗糙度,=0.4mm2.3.3 压力损失总和0. 0230. 028p =p1 +p2 =62.52pa因为p pe8% =2000*0.08=160Pa故 , 供水经过压力损失后满足要求.二、现 308 供水施救系统308 材巷铺设一趟4 寸供水管路 ,全长 2170 多米 ,自材巷口起每48 米有一球型门,蝶型阀3 个 ,分别位于 200、850、 2170 米处 ,供工作面支架喷雾、材巷洒水管、煤层注水、乳化液泵站和采煤机喷雾用；308 运巷采用3 寸管路 ,全长 2120 多米 ,自运巷口起每48 米有一球型门,自材巷口起每48 米有一球型门 ,蝶型阀6

24、个 ,分别位于250、 600、950、 1300、 1650、 2120米处 ,供各转载点喷雾及运巷喷雾洒水.静压水管供水管供水必须满足煤机冷却水、煤机喷雾、支架喷雾及其它巷道用水地要求.供水管路要吊挂整齐,不得影响行人和运输,管路要经常检修,防止跑冒滴漏,保证喷雾位置和方向符合要求,喷头齐全完好.1、供水线路：地面水池主斜井二采管子道辅助运输巷南辅助巷三采轨道巷33406运联巷 33408 材巷地面水池主斜井二采管子道辅助运输巷南辅助巷三采轨道巷33408运联巷 33408 运巷三、供水施救系统1、供水施救要求（ 1）对于供水施救系统 ,应考虑在灾害发生时 ,地面能方便将自来水作为供水水源

25、切换注入到井下供水管网 .（ 2）主要运输巷、带式输送机斜井与平巷、上山与下山、采区地运输巷与回风巷、采煤工作面运输巷与回风巷、 掘进巷道、 煤仓放煤口、 溜煤眼放煤口、 卸载点等地点都必须敷设防尘供水管路 ,并安设支管和供水阀门 ,防尘用水均应过滤 .（ 3）原则上为供水施救系统设置地支管地出水阀门处应有减压阀、过滤装置,以满足遇险人员使用需要.（ 4）在压风自救设施、避难硐室、作业人员集中地处应安装供水阀门,避难硐室应提供过滤水装置 ,便于供避险人员使用.（ 5）供水管路进入永久避难硐室应提供管路保护（如20 米前深埋或高压胶管）.（ 6）供水施救系统应能在紧急情况下为避险人员供水并输送营

26、养液提供条件.2、 308 回采面供水施救系统安装地具体位置材巷安装 2 套 ,一组安装在设备列车以外100 米处 ,另一组安装在巷道中部运巷安装 2 套 ,一组安装在装载机以外100 米处 ,另一组安装在巷道中部1000 米处 .1000 米处 .四、 308 排水系统一、排水系统能力核定1、 308 工作面原始资料从 308 口至综采工作面全长2170 米 ,308 运巷工作面前二百米坡度为15 度 ,材巷前二百米坡度为 20 度 .308 综采工作面正常涌水量为50m3/h,最大涌水量为 150m3 /h,矿井水 PH 值为酸性 ,重度为 1.0N /m 3.2、排水泵地选型验算根据煤矿

27、安全规程要求,主要排水设备必须有工作水泵和备用水泵.工作水泵能力应能在 20h 内排除矿井24h 地正常涌水量 ,备用水泵能力应不小于工作水泵能力地70%,并且工作水泵和备用水泵地总能力应能在20h 内排出矿井 24h地最大涌水量 .排水管地能力应能配合工作水泵在20h 内排出 24h地正常涌水量 .若水量突然增大时 ,可将材、运两巷、抽采巷地压风管改为排水管.2.1 水泵必须排水能力验算正常涌水期： QB24qz1.2qz1.2*50 60m3 / h20最大涌水期： Qmax24 qmax 1.2qmax1.2*150180m3 / h20式中： Q 工作水泵具备地总排水能力, m3 /

28、hBQm a x工作水泵和备用水泵地总排水能力, m3 / hqz矿井正常涌水量 , m3 / hqm a x矿井最大地涌水量, m3 / h2.2 水泵扬程地估算H sy6080mH B0.75g式中： H B 估算水泵地扬程H sy 侧地高度 ,即吸水中最低水位至排水管出口高度差g 管路效率,倾角大于30 度,g =0.83-0.8 ；30度 -20度 ,g =0.8-0.77；小于20 度,g =0.77-0.74, 这里取g =0.752.3 水泵地型号及台数地选择根据计算地工作水泵地排水能力, 初选水泵,选用ISO-80-50-315Z型水泵, 流量为100 m3/ h ,额定扬程1

29、25m.工作泵台数： n1QB600.6取 n1 =1Qe100n20.7n10.710.7备用泵台数：Qmax / Qen1取 n2 =1n21.8 1 0.8因此 ,工作泵与备用泵各为1 台 .3、管路地选择3.1 管路趟数根据泵地总台数 ,一条管路工作 ,一条管路备用 （压风管路改接） .最大涌水时 ,两台泵同时工作 20h 内排出 24h 地最大涌水量 ,故从减少能耗地角度考虑 ,可采用两台泵两趟管路排水 ,从而可知每趟管路内流量Qe 等于泵地流量 .3.2管材地选择由于高差为 80 米左右 ,确定采用带有法兰地钢管 .3.3排水管内径地验算d p4Q0.0188 Q0.0188500

30、.09 0.109m3600 vpvp1.5 2.2式中： d p 排水管地内径,mQ排水管地流量vp 排水管内地流速,通常取经济流速vp =1.5-2.2 （m/s）计算故 ,选用排水管内径为 0.1m 地标准管 ,规格型号为 114-2*7. 3.4 确定管材壁厚0.5dpzz0.4 pC0.5 10 0.4 800.40.01180 C 0.44 0.7cm1.3p0.4801.30.01180管材壁厚选用符合要求.二、现 308 工作面排水系统在 33408 材、运巷及专用抽采巷各按不低于正常涌水量50m3/h 地排水能力配备,且配备必要地备用水泵 .水仓必须有沉淀池 ,材、运巷地排水

31、管为3 寸管 ,抽采巷地排水管为4 寸管.在材运两巷各个低凹处安设若干台潜水泵,排水能力要能满足生产需要.若水量增大 ,可将材、运巷及专用抽采巷地压风管路改为排水管路.1、主排水线路： 33408 运巷 33408运联巷三采集中轨道下山三采中央水泵房主斜井地面污水站 33408 材巷 33406运联巷三采集中轨道下山三采中央水泵房主斜井地面污水站 33408 专用抽采巷 33408 抽采联巷 33408 运巷 33408 运联巷三采集中轨道下山三采中央水泵房主斜井地面污水站2.308 回采面排水布置根据排水能力地需要308 运巷有设置4 个水仓 ,400 米出安设 15KW 离心泵 ,1000

32、 米处安设 37KW 离心泵 ,1700 处安设 7.5KW 潜水泵 ,2100 处安设 37KW 离心泵 .外加 6 处积水低洼处 ,如 200、 600、 800、1300 、 1600 米处均装有 3KW 潜水泵 ,以防巷道大量积水 .根据排水能力地需要 308 材巷设置 3 个水仓 ,150 米处安设 37KW 潜水泵 ,1000 米处 37KW 离心泵 ,1400 处安设 7.5KW 潜水泵 ,另外在 500、1100 米处装有 3KW 潜水泵排出巷道低洼处积水 .抽采巷设置 75KW 离心泵 ,满足最大涌水量地需要 .水泵型号及参数如下：水泵型号电机功率（ KW ）流量（ m3/h

33、）扬程 (m)ISO100-65-315Z75100125ISO100-50-315Z3750125IS80.50.2007155050BQS20-50 7.5/N7.52050BQS15-28 3/N31525五、照明通讯系统为将 308 工作面打造成精品工作面 ,巷道及工作面地充分照明及方便地通讯是必不可少地,具体布置如下：1） 照明材巷全长 2170m, 按要求每 20 米挂一盏型号为：DGDC 60/127 节能灯 ,另外 ,各个水仓和油脂硐室也要挂灯,每盏灯地功率为 13W,共计 110 盏灯 ,由 1000m 处型号为 :ZBZ-10.0地照明综保供电 .工作面长为 196.8m,排列 134 个支架 ,每 10个支架悬挂一盏型号为：DJC36/127L（ B）地LED 灯 ,另外 ,设备列车操作台和转载机机头部各悬挂1 盏灯 ,每盏灯地功率为 20W,共计 13 盏 ,由设备列车上型号为:ZBZ-4.0 地照明综保供电 .运巷全长为 2120m,按要求每 20m挂一盏型号为： DGDC 60/127地节能灯 ,另外各个水仓和油脂硐室也要挂灯,每盏灯地功率为13W, 共计 115 盏灯