综采工作面供电设计9106

1、25山西楼俊集团赵家庄煤业有限公司供电设计说明书9106综采工作面 9106综采工作面供电设计说明书 山西楼俊集团赵家庄煤业有限公司 9106综采工作面供电设计说明书（一）综采工作面主要条件工作面位于9#煤层首采区，东部为郭家山煤矿采空区，留设60m保安煤柱；南部我矿矿界；西部为我矿采区大巷；北部为实体煤。该工作面平均煤层厚度4.86m，工作面长度150m,走向长度为600m，采用放顶煤采煤工艺，采用走向长壁后退式采煤方法。矿井井下高压采用10KV供电，由采区变电所负责向该综采工作面供电。采区变电所高压设备采用PBG-10Y型高压隔爆开关，采区变电所距置移动变压器机电硐室1200m。（二）综采

2、工作面的布置及装备一、采煤方法与采煤工艺1、采煤方法的选择根据地质条件、煤层储存情况、工作面生产能力、开采技术条件以及通风安全、矿井生产能力、回收率及现在国家政策的要求等因素，9号煤层采用综合机械化采煤工艺，根据先进采煤工艺提出两种采煤方法，即：分层开采和放顶煤开采。(1)分层开采根据煤层赋存情况将9#煤层分为2m左右二至三层开采，采上分层时挂金属网，全部垮落法管理顶板。分层开采主要优缺点：优点：采区及工作面回采率高，顶板容易管理、瓦斯积聚、支架稳定性等问题能有效控制，安全程度高。缺点：巷道掘进率高，工作面搬家次数相对增加，巷道工程费用和生产准备费用及生产成本高。(2)放顶煤开采9#煤层4.5

3、5-5.6m，平均厚度为5.02m，采用放顶煤支架进行放顶煤开采，采高2.2m，放顶煤2.82m。放顶煤开采有以下优缺点：优点：工作面产量和效率大幅度提高，回采巷道的掘进量比分层减少了一半，并减少了假顶的铺设，减少了综采设备搬迁次数，节省搬迁费用，增加了生产时间，生产成本低。缺点：设备投资比分层综采大，采区及工作面回采率低，瓦斯易积聚、支架稳定性差，放顶煤粉尘大。矿井为低瓦斯矿井，所采煤层为自燃煤层，根据矿井开采条件，确定采用综采放顶煤采煤方法，割煤高度2.2m，放煤高度2.82m，采放比1：1.28。全部垮落法管理顶板。2、采煤工艺与机械配备9106综采工作面长度为150m，采用一采一放的循

4、环方法，三采一准的作业方式，采煤工作面选用ZF5000/17/28型放顶煤液压支架支护顶板；选用MG132/320-WD型采煤机完成落煤、装煤工作；选用SGZ-630220型刮板输送机运煤。(1)工艺过程：上（下）端头进刀上（下）行割煤装煤移架移前溜放顶煤移后溜。采煤机采用上下端头斜切进刀，进刀长度25m左右，移架滞后采煤机后滚筒3-5m，追机作业，滞后移架10-15m推移前部输送机，输送机弯曲长度不小于15m，推移步距0.6m。采煤机下行割煤完成后再放顶煤以免两工序相互影响。放煤在工作面处于最小控顶距的条件下进行。放煤方式为单轮间隔低位放煤。当矸石量占放出物的1/3时即停止放煤，遇到大块煤不

5、易放出时，反复伸缩插板，小幅度上下摆动尾梁，使底煤破碎后顺利放出。放完顶煤后，滞后支架10-15m推移后部输送机，弯曲段长度不小于15m。(2)采煤机的割煤方式采煤机双向割煤，往返两刀的割煤方式。其生产工艺过程为：双向割煤方式的主要特点是：采煤机沿工作面前后滚筒同时割煤，上行、下行割煤厚度2.4m，并同时完成推移输送机、支架等一个采煤循环的全过程。采煤机沿工作面上下行割煤，装煤完成一个采煤循环。(3)采煤机的进刀方式端部斜切式进刀法如图所示。其进刀过程为：当采煤机割煤至工作面端头时，其后的输送机槽已移近煤壁，采煤机机身处尚留有一段下部煤；调换滚筒位置，前滚筒降下、后滚筒升起，然后沿输送机弯曲段

6、返向割入煤壁，直到采煤机机身进输送机直线段为止，这时采煤机已向煤壁推进了一个截深；然后将输送机移直，再调换两滚筒的上、下位置；采煤机重新返回割煤至输送机机头处；再次调换上、下滚筒位置，采煤机沿工作面向右正常割煤，直到工作另一端。向下运行一个机长将前滚筒放下，然后向下割煤装煤直至下顺槽。3、工作制度采煤工作面工作制度为“三.八”制，每天两班生产，一班检修。4、采区及工作面回采率根据煤炭工业设计规范规定，9号煤层为厚煤层，采区回采率为75%。按设计矿井的机采回采率为95%，放顶煤的回采率为80%，采区回采率为75%，满足规定的要求。二、工作面采煤、装煤、运煤方式及设备选型目前国内厚煤层采煤设备繁多

7、，品种齐全，选用该矿厚煤层配套的采煤设备不仅性能可靠，备品配件容易解决，方便维修与使用。采煤配套设备的选择应适合工作面设计尺寸和产量的要求，采煤机的截割深度要适当加大，并适应煤层的厚度和硬度要求，不受顶、底板变化的影响，割煤速度要与开机率与产量能力相适应，生产实践要求采煤机的装机功率要适当加大。配套的设备即要与煤层条件相适应，更要与采煤机的尺寸和能力相匹配，并留有采煤瞬时产量较高余地。还注意要与9号煤层煤厚4.55-5.6m，平均5.02m相适应。该矿设计能力900kt/a，配套设备力求做到切合实际。1、采煤机工作面年产量900kt/a，日产量为2727t/d。采煤机的选择应与工作面生产能力相

8、适应，可用采煤机的平均割煤速度作为基本参数计算，对于端头斜切进刀，单向割煤，采煤机的平均落煤能力可用下式计算：Qm式中：Qm采煤机落煤能力，t/h；A工作面日产量，2727t/d；B采煤机滚筒截深，0.6m；C工作面回收率，取95%；L工作面长度，150m; Ls刮板输送机弯曲段长度，35m；Lm采煤机两滚筒中心距，取10m；K采煤机日开机率，根据经验取45%；H采煤机割煤高，2.20m； Hf放顶煤厚度，平均取2.82m； Lf工作面顶煤长度，140m；Cf放顶煤回收率，取80%；煤的容重，1.43t/m3；td采煤机反向时间，取5min。Qm=230t/h根据采煤机的平均落煤能力计算采煤机

9、的平均割煤速度，公式如下：VC式中：Vc采煤机平均割煤速度，m/min，其它参数意义同前；Vc2.03m/min在采煤过程中，采煤机实际落煤量和割煤速度是一个随机值，因此，采煤机的最大割煤速度较平均割煤速度应有一定的富裕量。采煤机的最大割煤速度：VmaxKVc式中：K采煤机不均衡系数，取1.5；Vmax1.5×2.033.0m/min采煤机的最大割煤能力：Qmax60×B×H××Vmax60×0.6×1.43×2.2×3.0340t/h采煤机截割功率：N60B·H·Vmax·

10、Hw式中：N采煤机截割功率，KW；Hw采煤机能耗指数，取0.75kw·h/m3N=60×0.6×2.2×3.0×0.75=178.2kw根据以上计算，并考虑煤层的硬度及夹矸情况，结合目前国内高产高效采煤工作面设备配置，采用矿方已有的采煤机，型号MG132/320-WD型采煤机，电机功率为2×132+2×22+7.5=315.5KW，其技术特征见下表：采煤机主要技术特征型 号采高(m)牵引机构电动机质量(t)牵引力(KN)速度(m/min)牵引方式截深(mm)功率(KW)电压(V)MG132/320-WD1.3-3.03120

11、-7.3无链6003201140212、工作面日推进度为：S式中：S工作面日进度，m；Q工作面日产量，2727t/d；L工作面长度，150m；M工作面平均采高，取5.02m； 煤的容重，1.43t/m3； c工作面回采率，取93%；S=1.15m3、工作面年推进度工作面循环进尺为0.6m，日循环数为6个，年工作日330天，正规循环率取0.85，0.6×6×330×0.85=1010m，年进度为1010m。4、刮板输送机前刮板输送机：前刮板输送机的运输能力应不低于采煤机的最大割煤能力，故前刮板输送机的运输能力为：QqQmax=357t/h后刮板输送机：前、后刮板输送

12、机之间的配套主要取决于采煤工作面的采放比。9号煤层的平均厚度为5.02m，采煤机的切割高度一般不超过2.2m，放顶煤的高度为2.82m左右，采放高度比为1：1.28。后刮板输送机的运输能力应与放煤能力相适应，根据采放平行作业的要求，工作面平均放顶煤速度为：式中：Vf工作面平均放顶煤速度，m/min；Lf工作面放顶煤区段长度，140m；L工作面的长度，150m；LS刮板输送机变曲段长度，35m；Lm采煤机两滚筒中心距，取10m；td采煤机的反向时间，取7.5min；tdt工作面端头作业时间，取30.0min；t1工作面放顶煤辅助工序时间，取30.0min；VC采煤机最大割煤速度，3.22m/mi

13、n。则：=1.49(m/min)工作面平均放顶煤能力为：Qf=60HfBCf(1+Cg)Vf式中：Qf工作面平均放顶煤能力，t/h；Hf放顶煤高度，2.82m；B采煤机滚筒截深，0.6m；Cf放顶煤的回收率，取80%；煤的容重，1.43t/m3；Cg放顶煤的含矸率，取8%；Vf工作面平均放顶煤速度，1.49m/min。则：Qf=60×2.82×0.6×0.8×1.43×(1+0.08)×1.49=187(t/h)后刮板输送机能力为：QhKfKyQf式中：Qf工作面平均放顶煤能力，t/h；Kf工作面放顶煤不均匀系数，取1.5；Ky运输方

14、向及倾角修正系数，取1.4。Qh1.5×1.4×172.6=362(t/h)根据以上计算，考虑设备的结构强度及维修和备件管理，工作面前、后刮板机均采用矿方现有的SGZ630/220、SGZ630/264型，运输能力为450t/h，电机功率为2×110KW和2×132KW。另外，应考虑在后刮板输送机的前侧加装铲煤板，以便把底板的浮煤铲入刮板输送机中，避免浮煤积聚，影响运输机的移动和损坏零部件，以提高刮板输送机运行的可靠性。选与采煤机相配套的刮板输送机型号为SGZ630/220、SGZ630/264型刮板输送机，其技术特征见下表：可弯曲刮板输送机技术特征表型

15、号设计长度(m)输送能力(t/h)刮板链速(m/min)中部槽（长×宽×高）(mm)电机功率(KW)电压等级(V)备注SGZ-630/2201504501.01500×630×1902×1101140/660端卸双速SGZ-630/2641504501.01500×630×1902×1321140/660端卸双速5、转载机、可伸缩胶带机考虑采煤机割煤不均衡性，转载机、顺槽可伸缩胶带输送机的能力按下式确定：Q式中：Qm采煤机平均落煤能力，238.2t/h；km采煤机割煤速度不均衡系数，取1.5; Q=357t/h根据

16、以上计算，并考虑我国目前高产高效工作面的实际情况及国内采煤机的制造和供应水平，对工作面的转载机和顺槽可伸缩胶带机选型如下：矿方现有转载机SZZ730/160型转载机，输送能力1100t/h，电机功率160KW；顺槽可伸缩带式输送机利用矿方已有的STJ-100/2×75型1台，运量400t/h，带宽1000mm，带速2.0m/s，电机功率2×75KW。其技术特征见下表：转载机技术特征型 号长度(m)输送能力(t/h)刮板链速(m/s)中部槽长×宽×高电动机行走方式型号功率(KW)电压(V)SZZ730/16041.211001.41500×730

17、×220YSB-1601601140/660骑带可伸缩带式输送机技术特征型 号输送量(t/h)输送长度(m)带速(m/s)输送倾角(°)输送带电动机带宽(mm)型 号功率(KW)电压(V)STJ100/2×7540080024-18°1000JDSB-402×75660/11406、支护设备液压支架支架承受的荷载(1)以顶板来压时支架的支护强度q=9.768kM·式中：q-支架支护强度，kPa；k-安全系数，取k=1.33；M-煤层全厚，m=4.86；-岩石体积力，取25kN/m3。Q=9.768×1.33×25&

18、#215;4.860.21=452KPa=0.452MPa(2)以顶板来压时支架的支护荷载表示Q=(6+8)×9.8SrMcos式中：Q-支架承受的荷载，KN；S-支架支护的顶板面积，取5.3m2；R-顶板岩石视密度，取2.5t/m3；M-采高，2.2m；-煤层平均倾角，取5°；Q=(6-8)×9.8×5.3×2.5×2.2cos5°=1992KN矿方现有的放顶煤液压支架ZF5000/17/28，其中支护强度为0.86MPa，工作阻力5000KN、初撑力3956KN，完全能满足顶板荷载的要求。放顶煤液压支架技术参数表型号支架

19、高度mm支架中心距mm支架宽度mm工作阻力KN支架初撑力KN推移步距支护强度MPa质量(t)基本支架ZF5000/17/281700-280015001.43-1.60500039566000.5-0.8615过渡支架ZFG5000/18/281800-280015001.43-1.60500039566000.5-0.8616工作面两端头出口处用单体液压支柱配DFB2800mm型梁“四对八梁”迈步支护。两顺槽超前支护选用单体液压支柱，配DFB2800mm型梁一梁三柱支护。7、乳化液泵乳化液泵站技术特征型号额定压力 (Mpa)额定流量 (L/min)功率（KW）WBR200/31.531.52

20、001258、喷雾泵喷雾泵站技术特征型 号公称压力(MPa)公称流量(L/min)功率(kw)WPZ320/6.36.332075三、采区运输1、运煤系统回采工作面的煤，由工作面SGZ630/220、SGZ630/264型刮板输送机经过运输顺槽SZZ730/160刮板转载机至STJ100/2×75型可伸缩胶带输送机至运输大巷中SPJ-1000/2×90型胶带输送机运入井底煤仓。由主斜井DTC100/25/250型带式输送机提至地面。2、辅助运输系统工作面所需的设备及材料，由副斜井、井底车场、轨道大巷中（JWB-75BJ型无极绳绞车牵引矿车）、工作面回风顺槽（由JWB-55B

21、J型双速多用绞车牵引矿车）运至工作面。四、设备选用1、工作面设备1）采煤机选用鸡西煤矿机械有限公司生产的MG132/320-WD型采煤机，电机功率为2×132+2×25+11=325KW，额定电压为1140V。2）工作面刮板输送机选用淮南长壁煤矿机械有限责任公司制造的SGZ630/220、SGZ630/264，运输能力为450t/h，电机功率为2×110KW+2×132KW，额定电压为1140V。2、顺槽设备1）转载机：采用淮南长壁煤矿机械有限责任公司制造的SZZ730/160型转载机,其额定功率160KW,额定电压1140V。2）顺槽带式输送机：采用吕

22、梁同辉机械制造有限公司制造的STJ100/2×75型输送机（1部），驱动电机额定功率2×75 KW,额定电压1140V。3）乳化液泵站：两泵一箱，乳化液泵采用无锡威顺生产的WBR200/31.5型液泵，其额定功率125KW,额定电压1140V。4）喷雾泵：采用无锡威顺生产的WPZ320/6.3型，其额定功率75KW,额定电压1140V。（三）工作面移动变电站及配电点位置的确定工作面电源电压为10kV,来自井下采区变电所。根据用电设备的容量与布置，采用1140V电压等级供电，照明及保护控制电压采用127V。在9106进风机电硐室处设置移动变压器，用以对工作面设备进行供电。（四

23、）负荷统计及移动变电站选择移动变压器的选取移动变压器负荷统计：表2-2移变负荷统计表 2-2供电设备用电设备额定功率（kW）额定电压（V）移动变压器KBSGZY-1250/10采煤机MG132/320-WD2×132+2×25+111140 转载机SZZ730/1601601140前刮板机SGZ630/2202×1101140后刮板机SGZ630/2642×1321140乳化泵BRW200/31.51251140喷雾泵BPW320/10751140皮带输送机2×75660总计1319计算电力负荷总视在功率 S=PN KVA 式中 S所计算的电力

24、负荷总的视在功率 ，KVA ； PN参加计算的所有用电设备额定功率之和， KW； Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数； Kr-需用系数。Kr按下式进行选择Kr=0.4+0.6 式中 PS最大电机的功率数 ，KW ；PN其他参加计算的用电设备额定功率之和， KW；则 Kr =0.4+0.6× = 0.5 Cos取0.8 Kr取0.5 电力负荷总视在功率为 ： S=1319×=824KVA根据计算负荷，选用KBSGZY-1250/10矿用隔爆型移动变电站一台。（五）、移动变电站高压开关的选择（1）、配电装置额定电压：选定为10KV。（2）、高压配电装置额定电流应大于变压器的

25、最大长时工作电流。变压器最大长时工作电流即额定电流Ie为Ie=式中 Se变压器额定容量，KVA ；Ve变压器高压侧额定电压，KV。移变高压开关的选择：高压侧额定电流为Ie=根据计算选择PBG-100/10Y型高压开关。（六）高压电缆截面选择校验按设计规定及矿用高压电缆选型，初选MYPTJ型矿用10KV铜芯、橡套、双屏蔽电缆。1、供移变高压电缆截面选择（L1）1）按长时允许电流选电缆截面式中 PN参加计算的所有用电设备额定功率之和， KW；Kr-需用系数。Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数；根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得70mm2 电缆为78.75A >63.18A 满足要求。2

26、）按经济电流密度校验电缆截面。A-电缆主芯截面j-经济电流密度 A/mm2 查表得2.25根据高压电缆经济电流密度校验70 mm2电缆能够满足要求。 3） 热稳定校验电缆截面设井下采区变电所10kV 母线最大短路容量限制50MVA，最大三相稳态短路电流Amin=35mm2短路电流的假象时间，即热等效时间，取0.25S;C电缆热稳定系数，铜芯橡套电缆C=93.4。热稳定校验电缆截面满足要求。综上可知高压电缆选择35mm2，可以满足供电要求。 (七)按长时负荷电流选择低压电缆截面1、干线电缆截面的计算选择1140V铜芯电缆的载流量截面（mm2）162535507095载流量（A）851131381

27、732152601） 移动变电站至八回路开关之间电缆的选择移动变电站至八回路开关之间的距离为30米，双电缆供电，所带功率为650KW。式中 PN参加计算的所有用电设备额定功率之和， kW；Kr-需用系数。Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数；查表95mm2电缆长期允许工作电流为260×2=520A>324A，按长期允许工作电流和机械强度的要求，其电缆选择为MYP-3×95型电缆30米两根。2） 移动变电站至六回路之间电缆的选择移动变电站至六回路开关之间的距离为480米，所带功率为484KW。式中 PN参加计算的所有用电设备额定功率之和， kW；Kr-需用系数。Cos

28、参加计算的电力负荷的平均功率因数；查表95mm2电缆长期允许工作电流为241×2=482A>351A，按长期允许工作电流和机械强度的要求，其电缆选择为MYP-3×95型。3）移动变电站至六回路之间电缆的选择移动变电站至六回路开关之间的距离为480米，所带功率为485KW。式中 PN参加计算的所有用电设备额定功率之和， kW；Kr-需用系数。Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数；查表95mm2电缆长期允许工作电流为241×2=482A>351A，按长期允许工作电流和机械强度的要求，其电缆选择为MYP-3×95型。长时负荷电流要求电缆截面载流量

29、大于等于电缆长时间负荷电流。2、支线电缆截面的计算选择1)、采煤机电缆（L1、2）选择：式中 PN参加计算的所有用电设备额定功率之和， kW；Kr-需用系数。Cos参加计算的电力负荷的平均功率因数；根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得70mm2 电缆为216×2=432A >280A，其电缆选择为MCP-3×70型电缆300米两趟。2)、转载机电缆（L2）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得70mm2 电缆为215A >116A 满足要求。3)、前刮板输送机电缆（L4、5）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得50mm2 电缆为173A >79.

30、6A 满足要求。4)、后刮板输送机电缆（L6、7）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得50mm2 电缆为173A >95.5A 满足要求。5)、顺槽皮带机电缆（L8）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得95mm2 电缆为130×2=260A >173A 满足要求。7)、乳化液泵电缆（L9）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得50mm2 电缆为173A >90.4A 满足要求。8)、喷雾泵电缆（L10）选择：根据矿用橡套电缆长时允许载流量查表得50mm2 电缆为173A >54.3A 满足要求。根据计算，初选电缆见下表：电缆编号负荷名称长时负荷

31、电流（A）长时负荷电流要求最小截面（查表mm2）初选截面(mm2)长度L1采煤机2807070500mL2转载机1167070500mL4、5前刮板输送机79.650502×400mL6、7后刮板输送机95.55050400mL8顺槽皮带机130505030mL9乳化液泵90.4505030mL10喷雾泵54.3505030m电缆均选用1140V MCP型矿用橡套屏蔽电缆。（八）按机械强度要求校验电缆截面机械强度要求采煤机电缆允许最小截面35-50 mm2，工作刮板输送机为16-35 mm2，均满足要求。（九）短路电流计算1140V铜芯电缆的电阻、电抗值（/KM）截面（mm2）162

32、535507095R21.370.8640.6160.4480.3150.230X20.0900.0880.0840.0810.0780.0751.移变阻抗的计算（1）系统阻抗变压器二次电压1200V，容量1250kVA，系统短路容量按50MVA计算；则系统电抗为；（2）高压电缆阻抗10kV电缆L=0.5km查表得,Ro=0.588/ km, Xo=0.078/ km高压电缆电阻、电抗：Rg=0.588×0.5=0.294Xg=0.078×0.5=0.039（3）变压器阻抗查表得KBSGZY-1250/10型移动变电站的vs=4.5, PN.T=7400W则变压器的电阻、电

33、抗：0.00680.04612.组合开关入口处短路电流计算 MYP 3×95+1×35型电缆的电阻、电抗：L=500米,阻抗参数：Ro=0.247/ km, Xo=0.075/ kmRg1=0.247×0.6=0.1482Xg1=0.075×0.6=0.045R=0.1482+0.3008=0.449X=0.045+0.1139=0.15893.运输顺槽馈电开关短路电流计算MYP 3×70+1×25型电缆的电阻、电抗：L=30米，阻抗参数：Ro=0.315/ km, Xo=0.078/ kmRg1=0.315×0.5=0.1

34、575Xg1=0.078×0.5=0.039R=0.1575+0.3008=0.4583X=0.039+0.1139=0.1529（十）馈电开关的整定及校验公式参数说明： Ike 开关的额定电流， A； Kx 需用系数； Ieq 最大一台电机的启动电流，A； Ki 电流互感器变流比； Ie 变压器二次侧所有电机的额定电流之和，A； ng 过载保护整定倍数； ns 速断保护整定倍数； Id(2) 变压器二次出口处最小二相短路电流，A；1. 组合开关KJZ-1600-8的保护整定：过载保护电流：Ig.zd = Iex =180.8+108.6 =289.4A，取290A过载长延时整定倍数

35、： ng Ie / I ke = 145/1600 = 0.2，取0.3 速断保护电流： Is.zd = Ieq+Ie = 723.2+54.3 = 777.5 (A)，取780(A) 速断短延时整定倍数： ns = (Ieq+Iex )/ I ke = 780/ 1600 = 2.05 灵敏系数：Kr = Id(2) / ns×Ike = 1260/(2.05×290) = 2.1因为Kr >1.2, 所以满足要求。2. 组合开关KJZ-1500-6的保护整定：过载保护电流：Ig.zd = Iex =480+116=596A，取600A过载长延时整定倍数： ng Ie / I