工作面设备选型附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 0.2M 的深灰黑色碳质泥岩、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的一种大功率电牵引采煤机，该采煤机采用多电动机驱动、横

2、向布置，框架结构，总装机功率920kW ，截割功率2× 400kW ，牵引功率2× 50kW ，牵引速度为08.35m/s采用机载的交流变频调速，摆线轮-销轨式牵引，适用于煤层2.04.2m，倾角16°，煤质中硬或硬的综采工作面。矿井回采量为200 万吨，每小时最大生产率为M1.25 200 104A=k=595t/hdh300 14式中 M 年产量 , t/ad年工作天数h每天的工作时间, h1、采煤机的生产率校验1)理论生产率Qt=60HBv q =60 × 3.6× 0.63× 8.35× 1.39=1579.5式中Q

3、t 理论生产率， t/hH工作面平均采高，mB滚筒有效截深，mvq给定条件下可能的最大牵引速度，m/min 煤的密度2)技术生产率Q=K 1· Qt=0.6× 1579.5=947.7式中Q技术生产率，t/hK1 采煤技术上的可靠性和完备性有关的系数，即连续工作的系数，一般取0.50.73)实际生产率Q m=Q · K 2= 947.7 × 0.65=616式中 Q m实际生产率，t/hK2 考虑由于工作面配套设备的影响，如刮板输送机、液压支架的故障等而停机延误的时间，一般取 0.6 0.65实际生产率为616t/h 595t/h 满足生产的需要2、滚筒

4、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+Lsin max+D/2-h/2=(1.546+0.344)+2. 4× sin42.5 ° +2/2-0.66/2=4.18m采高 4.18m>3.8m 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

5、max摇臂向上最大摆角 max摇臂向下最大摆角4、装机容量采煤机的生产能力初定为595t/h,根据规定装机容量要求为600750KW.故920KW满足要求。（二）工作面输送机的选型验算根据运输能力和出厂长度初选与采煤机相配套的刮板输送机,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，链速为 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。1、 运输能力验算Q=3600F =3600× 0.32 × 0.8 × 0.9=829.44式中 煤的松散度，一般取0.85 1， t

6、/m3, 式中取 0.9装满系数，取 0.8刮板链的运行速度，m/sQ输送机的运输能力，t/hF 货 载 在 溜 槽 中 的 断 面 积 ， m2F=lh+l 2tan =0. 8 × 0.113+0.82tan20 °=0.32m2q=1000F =1000× 0.32 ×0.9=288kg/ml 槽宽h槽高堆积角，取 20°运输能力 829.44t/t大于采煤机的生产能力616t/h ，满足要求2、运行阻力的计算W zh=g(qw+q ow o)Lcos +g(q+q o)Lsin =10×（ 288× 0.7+98&#

7、215; 0.3）× 200× cos5°+10 × (288+98) ×200× sin5° =527526.18W k=gLq o(wocos -sin )=10× 200× 98×(0.3× cos5° -sin5° )=41493.72式中Wzh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，mw w o货载、与刮板链与溜槽间的阻力系数取 w=0.7, wo =0.33、牵引力与电动机功率的计算如上图所示牵引力 W o=1.1

8、w 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电动机功率的计算：Wo vPmax =1000688514.081.1=797.210000.95式中Pmax电动机的最大轴功率v 刮板机的牵引速度，m/s传动装置的效率2vg(1.1w f qo Lwo cos)Pmin=10002 1.1101.1 1.198200 .0.3cos5=10000.95=164Pd=0.6Pmax2Pmax PminPmin2=0. 6×797.22797.2 164 1642=53

9、4.36kw故 800KW满足要求4、刮板链强度的验算溜子为双电机驱动，因为w0688514.08 0，所以最小张力点为S3：W k-=41493.72-22S3=Smin=2× (2000 3000)S4=S3+W zh=2× 2500+527526.18=532526.18将计算结果带入下式：N Sp2 0.851810103k=5.774.2Smas532526.18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 一条刮板链的破断力刮板链强度也满足要求。（三）装载机破碎机的选型验算装载机与破碎机配套出厂，型号和主要参数如下,转载机 SZZ1

10、000/800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3540 × 1785 ×不限1741校验同输送机一样，满足运输能力的要求（四）运巷胶带机的选型验算由于 308 运巷达 2000 多 M ，所以试选型号为SSJ1200/2×315 的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

11、洲胶带有限公司出厂的整芯阻燃输送带，带宽为1200mm,一卷 100m 带重 1.6t,抗拉强度为1250s N/mm.1）输送能力的计算输送能力 Q=kB 2v C=316×1.22× 3.15× 0.9× 1=1290.03 t/h式中B胶带的宽度k货载断面系数。 货载散集密度。C输送机倾角系数。k 取 316 取 0.9C 取 12）运行阻力的计算W zh=g(q+q d+qg)Lw cos +g(q+q d)Lsin =10×（ 52.47+16+20.83 ）× 1000×0.04cos7° +10

12、15; (52.47+16) ×1000sin7°=118897.69W k=g(q d+qg”)Lw ”cos -gqd Lsin =10× (16+6.67) × 1000×0.035cos7° -10× 16× 1000sin7 °=-11623.73式中 输送机的倾角L输送机长度Q595q每 M 胶带上的货载量， q=3.6=52.47kg/m3.6v3.15ww”槽形、平形托辊的阻力系数，w 取 0.04， w”取 0.035qgqg” 这 算 到 每 M长度上的上下托辊转动部分的质量G g25

13、G g20=6.67qg=20.83q g”=L g1.2Lg3qd胶带的自身重量3）胶带张力的计算由悬垂度要求，求得S2=5（ q+qd）Lgcos=5× (52.47+16) × 1.2cos7°=407.76S1=S2 = 407.76 =384.681.061.06S3=S2+ W zh/10=407.76+11889.76=12297.52S4=1.06S3 =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

14、）胶带强度的验算最大张力 Smax=S5=13035.37求安全系数m=BGx1200 1250 10=11.50 7Smax13035.37式中Gx皮带的抗拉强度6）牵引力与功率计算电动机功率P=kW0v=1. 2×(13035.37-1547.053) × 3.15 ÷ 100÷ 0.95=457.11100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、压风系统能力的核定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

15、压缩机有限公司生产的空压机，型号为GA250-8.5 、 GA250-7.5 ；额定工作压力为0.8MPa、 0.7MPa；最大工作压力为0.85MPa、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4500M 。在三采轨道与308材、运两巷交接地点采用6 寸管变4 寸管的接头，输送到工作面各个地点。距工作面为2170M。2、压风能力的核定2.1308 工作面所需的供气量估算Qa1a2 yni qi k k =1.2 1.1 1.05 (3 112.6) 1=7.76m3 / m

16、in式中： a1 沿管路全长的漏气系数，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 一天中可能出现的最大需气量时，使用的同型号风动机具的台数，风镐取3台，凿岩机取 1 台qi 风动机具的耗气量，风镐取1；凿岩机取 2.6kk 同型号风动机具的同时工作系数，取1参数详见流体机械压气设备的选型计算。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 =108mm>67mm ，故所选管径符合规格。2.3 压力损失地面至 308 口压力损失L

17、v24500 1.17 82p0.02321917.69 padi22式中： 沿程阻力系数21.142lg( di )1.1422lg(219 / 0.4)0.023式中： di 水力直径，di =219mm当量粗糙度，=0.4mm口至工作面压力损失Lv223001.17 82p0.02810822.32padi22式中： 沿程阻力系数21.142lg( di )1.1422lg(108 / 0.4)0.028式中： di 水力直径，di =108mm当量粗糙度，=0.4mm压力损失总和p =p1 +p2 =17.69+22.32=40.01pa因为p < pe8% =800*0.08=

18、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 M ，自材巷口开始每60M有一球型阀，蝶型阀共计6个，分别位于500、 1350、 1600、 1650、 1800、 2170M处，采用 3 寸管路铺设，耐压强度2MPa。308运巷压风管总长2120 多 M ，自运巷口开始每48M有一球型阀，蝶型阀共计6个，分别位于250、 600、 950、 1300 、 1650 、 2120M处，采用3 寸管路铺设，耐压强度2MPa。三、压风自救系统的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、没有杂物堆积的人行道侧，人行道宽度要保持在

19、0.8m 以上，管路安装高度按距底板 1.8m，自救装置的安装高度按自救装置的装置底距底板 1.5m，便于现场人员自救应用，安装压风自救装置时，压风自救装置的支管不少于一处固定，压风自救装置阀门扳手要同一方向且平行于巷道，压风自救装置上的煤尘要及时清理。压风自救系统下面或管路上不得堆放杂物。1、压风自救系统的验算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NQ需 =250.1=2.5m3 / min<7.76 m3/ min式中：Q供 总耗风量，3m/ 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 m 3/ min；工作面避险取0.1 m3/ min故

20、能满足工作面压风自救系统需风量的要求。2、 308 回采工作面压风自救系统的具体位置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 之间选择地点宽敞、支护良好、没有杂物堆放的人行道侧安装，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1000M 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、没有杂物堆放的人行道侧安装，安装27 台，随工作面的推进而移动。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

21、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4500M 。在三采轨道与308 材、运两巷交接地点采用6 寸管变4 寸管的接头，输送到工作面各个地点。距工作面为2170M。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

22、/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=108mm450023001 8由 29 2 d 5 中取 =0.03 ，其中 为阻力系数k以知： d1 =0.219m d2 =0.108m1989.88 0.34.93s2/ m6k122 d53.1420.2195188 0.3169.05s2/ m6k2292 d59.83.1420.1085n2代入： HRQii1207(45004.932300169.05)Q2Q2.2 10 2 m3 / sQX1.74 10 4 m3 / s ，故选型满足要求。2.3

23、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 s9.8207 12.03MPa式中：水的重度，取9.8hc 平面形心离液面的高度，取207mS一点单位面积取1P2.03MPaPe4MPa ,故所选壁厚耐压符合要求。2.4 压力损失校验地面至 308 口压力损失Lv2p27.64padi2式中：沿程阻力系数1.14 2lg( di )221.14 2lg(219 / 0.4)0.023式中： di 水力直径，di =219mm当量粗糙度，=0.4mm口至工作面压力损失pLv2di234.88 pa式中： 沿程阻力系数21.142lg( di )21.14 2lg(1

24、08 / 0.4)0.028式中： di 水力直径，di =108mm当量粗糙度，=0.4mm压力损失总和p =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 M ，自材巷口起每48M 有一球型门，蝶型阀3 个，分别位于200、 850、2170M 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 M，自运巷口起每48M 有一球型门，自材巷口起每48M 有一球型门，蝶型阀6

25、个，分别位于250、 600、950、 1300 、 1650、 2120M 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的要求。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

26、源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、采区的运输巷与回风巷、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的支管的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20M 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养液提供条件。2

27、、 308 回采面供水施救系统安装的具体位置材巷安装 2 套，一组安装在设备列车以外100M处，另一组安装在巷道中部1000M处。运巷安装2 套，一组安装在装载机以外100M处，另一组安装在巷道中部1000M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2170M ， 308 运巷工作面前二百M 坡度为15 度，材巷前二百 M 坡度为 20 度。308 综采工作面正常涌水量为50m33/h，最大涌水量为150m /h，矿井水 PH 值为酸性，重度为1.0N/m 3。2、排水泵的选型验算根据煤矿安全规程要求，主要排水设备必须有工作水泵和备

28、用水泵。工作水泵能力应能在 20h内排除矿井24h的正常涌水量，备用水泵能力应不小于工作水泵能力的70%，并且工作水泵和备用水泵的总能力应能在20h 内排出矿井 24h 的最大涌水量。排水管的能力应能配合工作水泵在20h 内排出 24h的正常涌水量。若水量突然增大时，可将材、运两巷、抽采巷的压风管改为排水管。2.1 水泵必须排水能力验算正常涌水期： QB24 qz1.2qz1.2*5060m3 / h20最大涌水期： Qmax24 qmax 1.2qmax 1.2*150180m3 / h20式中： QB 工作水泵具备的总排水能力，m3 / hQmax 工作水泵和备用水泵的总排水能力，m3 /

29、 hqz 矿井正常涌水量，m3 / hq 矿井最大的涌水量，m3 / hmax2.2 水泵扬程的估算H sy6080mH B0.75g式中： H B 估算水泵的扬程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 水泵的型号及台数的选择根据计算的工作水泵的排水能力，初选水泵，选用ISO-80-50-315Z 型水泵，流量为100 m3 / h ，额定扬程 125m。工作泵台数： n1QB600.6取 n =1Qe10

30、01n20.7n10.710.7取 n2 =1备用泵台数：Qmax / Qen11.8 1 0.8n2因此，工作泵与备用泵各为1 台。3、管路的选择3.1 管路趟数根据泵的总台数，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 的最大涌水量，故从减少能耗的角度考虑，可采用两台泵两趟管路排水，从而可知每趟管路内流量Qe 等于泵的流量。3.2 管材的选择由于高差为80M 左右，确定采用带有法兰的钢管。3.3 排水管内径的验算d p4Q0.0188Q0.0188500.09 0.109m3600vpvp1.5 2.2式中： d p 排水管的内径，mQ排水管

31、的流量vp 排水管内的流速，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 的标准管，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 的排水能力配备，且配备必要的备用水泵。水仓必须有沉淀池，材、运巷的排水管为3 寸管，抽采巷的排水管为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

32、要。若水量增大，可将材、运巷及专用抽采巷的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的需要308 运巷有设置4 个水仓， 400M 出安设15KW 离心泵， 1000M处安设 37KW离心泵， 1700 处安设 7.5KW 潜水泵， 2100 处安设37KW 离心泵。

33、外加6 处积水低洼处，如200、 600、 800、 1300、 1600M处均装有 3KW潜水泵，以防巷道大量积水。根据排水能力的需要308 材巷设置 3 个水仓， 150M 处安设 37KW 潜水泵， 1000M 处37KW 离心泵， 1400 处安设 7.5KW 潜水泵，另外在 500、1100M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，满足最大涌水量的需要。水泵型号及参数如下：水泵型号电机功率（ KW ）流量（ m3/h）扬程 (m)ISO100-65-315Z75100125ISO100-50-315Z3750125IS80.50.2007155050B

34、QS20-507.5/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，巷道及工作面的充分照明及方便的通讯是必不可少的，具体布置如下：1） 照明材巷全长2170m，按要求每20M 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，每盏灯的功率为13W ，共计110 盏灯，由1000m 处型号为:ZBZ-10.0 的照明综保供电。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）的 LED 灯，另外，设备列车操作台和转载机机头部各悬挂1 盏灯，每盏灯的功率为20W ，共计 13 盏，由设备列车上型号为:ZBZ-4.0 的照明综保供电。运巷全长为2120m,按要求每20m 挂一盏型号为： DGDC60/127 的节能灯，另外各个水仓和油脂硐室也要挂灯，每盏灯的功率为13W，共计115 盏灯，头部机头和二部机头往前 500M 各安装一台型号型