矿山机电设计分工及基础

1、机电专业分工及主要工作内容按传统分工，机电主要分为五个专按传统分工，机电主要分为五个专业业1、四大件（机械、电控）2、供电3、配电（地面配电、井下供电）4、弱电（自动化）一、四大件（矿井主要固定设备）分机（械设备）、电（电控、配电及控制）原指矿井四大主要固定设备：1、矿井提升设备，地面及井下（带式输送机属于机制专业）2、地面主通风设备（局部通风机属于采矿专业）3、排水设备，主排水及采区排水设备4、压缩空气（压风）设备，含地面集中及井下移动设备新增内容：1、瓦斯抽排设备2、制氮设备工作内容：机械及电控设备选型 机械设备安装，管路敷设，配电及控制（电控）1.分类单绳缠绕多绳摩擦：落地，塔式；内装布

2、莱尔二、矿井供电矿井地面高压供电1、供电线路2、主变电所一次设备安装3、主变电所二次接线主要工作内容： 矿井电源确定，负荷统计，供电线路、变压器、开关设备、继电保护、无功补偿、谐波滤波、消弧消谐等设备选择。 供电线路设计、变电所一次设备安装、二次接线三、矿井配电1、地面配电2、井下供电主要工作内容：主要工作内容： 地面低压负荷统计，地面动力及照明线网，低压变电所，建筑物配电照明与防雷，矿灯设备 井下用电负荷统计，井下主变电所，采区变电所，采区动照线网，井底车场动照线网四、弱电（通信、信号、控制、监控监测、自动化）矿井安全监控监测行政通信调度通信人员定位工业电视（视频监控）带式输送机控制装卸载自

3、动化、提升信号通信线网计算机信息管理建筑物消防、安防、综合布线矿井综合自动化五、选煤厂配电及集控选煤厂配电集控单机及全厂自动化工业电视动力及照明线网（矿井地面生产系统）阶段设计：电源确定、变电所及配电室设置、负荷计算设计基础、技术现状及发展趋势一、主要固定设备一、主要固定设备（一）提升设备（一）提升设备1、分类、分类 按用途分为：主井、副井、混合井 按井筒角度：立井、斜井（暗斜井、采区轨道） 按提升机型式：缠绕式、摩擦式（布莱尔-多绳缠绕、皮带斗式） 按安装地点：落地式、塔式 按卷筒个数：单卷筒、双卷筒 按提升容器：箕斗、罐笼、串车 按电动机连接方式：直联悬挂、联轴器、内装 按拖动方式：直流、

4、交流 按防爆方式：液压防爆、电器防爆2、选型、选型基础基础 根据用途、提升任务、安装场地等初定提升机型式，根据荷载选钢丝绳及卷筒直径，校核净张力及净张力差，根据速度图校核提升能力，根据力图确定电动机功率，校核紧急制动系统。列多方案进行技术经济比较后确定推荐方案。（一）提升设备3 技术现状技术现状1）制造厂家）制造厂家国内：有中信重机（洛矿）、上海冶金矿山机械厂（上冶）、四川矿山机械厂（川矿）国际：ABB（ABB在上海建厂）、西马格、INCO2）国内装备水平）国内装备水平规格最大：缠绕式：2JK-62.4 鞍钢集团长岭铁矿（洛矿） 摩擦式：JKMD-6.24 华能核桃峪副井（洛矿） JKM-56

5、国电察哈素副井（洛矿） JKM-5.66红庆河副井（西马格） 速度最高：14.92m/s皖北煤电朱集西主井，40t箕斗，23500kW （洛矿）容器最大： 50t箕斗，红庆河、白家海子、葫芦素、门克庆等，未运行电机功率最大：9000kW红庆河主井（西马格-西门子，未运行）内装式最大：JKM-56红庆河主井（西马格-西门子，未运行）3）国际水平）国际水平外蒙铁矿：254t箕斗，16.38m/s，66.75塔式，9400kW（ABB）已生产：西马格：8m，6绳，52t，7500kW；ABB： 5.72m，8绳，64t，8750kW（一）提升设备4 4、液压制动系统、液压制动系统分恒力矩制动、恒减速

6、制动两种恒力矩制动：制动力矩恒定，紧急制动时制动减速度在不同荷载情况下数值不同恒减速制动：制动力矩可调，紧急制动时制动减速度在不同荷载情况下都相同， 设备造价高，以前仅有ABB、西马格等公司可生产，现在中信重机已研制生产5 5、提升机电控、提升机电控提升设备中最能体现技术含量的部分，采用计算机作为控制核心，关键器件是变频器等调速装置，目前调速装置国内产品总体水平与ABB、西门子产品仍有一定差距推荐采用设备分交流变频、直流两大类，交流异步电动机转子串电阻调速的电控已逐步淘汰直流传动价格较低、技术成熟，但功率不宜超过3000kW，维护量大，效率较低交流变频产品较多，有6kV、3300V、1140V

7、、660V、380V等电压，可配高速异步与低速同步电动机国内中矿大传动等公司开发的中高压提升机变频器及电控系统已接近和达到国际水品，性价比更高6 6、技术发展趋势、技术发展趋势1）随着开采深度越来越深、井型设备，设备向大型化发展。2）恒减速制动系统应用越来越多。3）交流变频传动逐步取代直流传动。4）自动化、智能化技术得到应用，远程诊断等功能将普及。 （二）、通风设备1、分类、分类 离心式：反风困难，需设反风风道，效率低、噪音大，已较少应用 轴流式：普通轴流风机GAF、ANN、MAF、VMMF，矿用防爆对旋轴流风机FBCDZ 矿用防爆对旋轴流风机，采用两台防爆电动机，安装在风机内部，一般情况下可

8、不设提升机房，仅设电控及值班室，土建工程量小、费用低，安装简单，施工快，在中小型矿井中应用较多。设备性能可靠性及稳定性不如普通轴流风机，大型矿井采用对旋风机则因防爆电动机价格高，检修较困难，风机效率不够高，不宜采用。 轴流风机反风有反转反风和调节叶片反风两种方式。 风机因适用不同开采时期风量与负压的变化需调节风机叶片，叶片调节方式有动叶可调、一次停车静叶可调和单叶片调节等方式。采用变频器传动调节电机转速也可调整风机的运行工况。2、选型、选型 根据采矿专业提供的风量负压，选择合适的通风机并进行方案比较，设备价格与运行费用是主要考虑因素。 高效率、易调节，远程或自动倒换风机是技术发展方向。3、注意

9、事项、注意事项1 ）通风分期采矿专业资料应提供前后期的时间，必要时与机电专业协商如何分期。 避免时间较短的通风最容易期和困难期在高效区，而其他时期运行时间长却效率低。2 ）并联通风采矿专业资料应提供通风网络图。3 ）通风机采用变频器并不一定节能，节能评估办法安装变频器按20-30%计算节电量是错误的 。 （三）、排水设备 1、分类及用途、分类及用途 分矿用多级离心泵（正常排水系统）、矿用潜水电泵（一般用于应急排水系统） 煤矿防治水规定：第六十六条 水文地质条件复杂、极复杂的矿井，应当在井底车场周围设置防水闸门，或者在正常排水系统基础上安装配备排水能力不小于最大涌水量的潜水电泵排水系统。煤矿安全

10、规程的规定也与其基本一致。 潜水电泵亦可作为主排水泵使用，但目前规范要求正常排水系统和潜水泵应急排水系统不能共用或合并，潜水电泵价格高、维护较困难、效率较低，因此多数情况下仍采用普通卧泵作为主排水系统，管路系统也要分开设置。 2、选型、选型 水泵选线设计需根据矿井涌水量及扬程、管路系统阻力等在水泵特性曲线上画出工况曲线，找出工况点，计算排水时间、电动机功率、水泵效率及允许吸水高度等数据。不同的泵配不同的管路，会有不同的工况效率，对运行费用影响很大。因此需要多列方案，仔细比较后确定推荐方案。水泵选型我院有CAD软件，是专有技术。 潜水泵1100m3/h流量已有实际订货，大电动机功率过大，不易运输

11、和检修。 水泵单机功率大，可能存在起动困难和尺寸大难以运输下井的问题。 水泵允许气蚀余量小，吸水高度小，则水仓面积要做大。（四）、压缩空气设备1、作用：、作用：风动工具的动力源，压风自救系统的空气源 分类分类：按结构型式：活塞式、螺杆式、离心式，目前主要采用螺杆式 按安装地点：主要有地面固定式和井下移动式 按冷却方式：风冷式和水冷式 国家安监总局、国家煤监局（安监总煤行2007167号）关于所有煤矿必须立即安装和完善井下通讯、压风、防尘供水系统的紧急通知“空气压缩机必须安装在地面” ，因此矿井地面均安装固定式空气压缩机用于压风自救。井下部分区域采用移动式空压机作为风动工具的补充气源，也是可以的

12、。2 、选型：、选型： 计算用气量，单台空压机能力乘以工作台数大于计算所需用气量即可。 3、 问题：问题： 由于矿井实际生产时掘进头的数量多于设计数量，导致按采矿提供的资料计算往往空压机的能力偏小，需要项目负责人和采矿专业进行协调。 采掘工作面避灾线路上敷设压风自救用管路，采矿专业布置自救器。 （五）、瓦斯抽采设备 一般采用液环式真空泵，2BEC、2BEY、2BE3、2BE4、CBF等等 最期主要采用 纳西姆（现为佶缔纳士）技术 泵的能力计算应考虑压力的影响，压力变小后气体体积变大，管路内绝对压力变为半个大气压时，泵抽标准密度气体的能力也减为一半。 管路的投资及安装费用一般远大于泵的投资。一般

13、情况下较低转速的大泵比转速高的小泵节能。贵州有个项目，62换67泵，投资多两万，运行费用每年少15万。 贵州等地的经验，泵可以适当选大一些。如何为机电专业提供更合适的通风资料，需项目负责人、采矿通风专业共同探讨。 不同时期瓦斯量变化较大时瓦斯泵可考虑变频调速，以适应不同时期的需要。 目前矿用瓦斯泵技术发展很快，前两年最大规格的72/81，现在已有130取得煤安标志，150的在生产。二、矿井供电 电源是否落实是矿井建设的先决条件之一，也是可研和项目申请报告审查的重点。 矿井供电电源一般采用110kV或35kV电压等级，主工业场地建110kV或35kV地面变电所，部分矿井分场地也设110kV或35

14、kV 变电所。 矿井采用双重电源供电，引自不同的变电所（发电厂）或同一变电所（发电厂）的不同母线段。安徽省规定高瓦斯和瓦斯突出矿井，要引自不同的变电所，山西也有类似规定。 矿井电源一般由设计院提出推荐意见，甲方和供电公司协商确定具体电源点。多数地区规定110kV电源还需做接入系统的单项设计。 两回电源线路，一回故障时另一回能担负全部负荷。线路应避免通过塌陷区或初期开采区。 两台及以上变压器，一台故障时其余变压器能担负全部一级与二级负荷。 矿井用电负荷计算是供电阶段设计的重点，也是设备选型的首要依据。用电负荷统计一般采用需要系数法，计算过程中需用系数的选取是关键。注意计算负荷与平均负荷的区别。

15、电费缴纳方式（1）基本电费（按变压器容量或最大需量） （2）电度电费（实际使用电量） 变电所发展趋势：智能化变电站，一次设备智能化、互感器数字化、二次设备网络化三、矿井配电 （一）、地面配电（一）、地面配电 矿井低压变电所应设置在负荷中心，根据负荷大小、负荷等级合理确定地面低压变电所的位置、变压器容量及数量。 地面动力及照明线网设计，应规划线路采用架空、电缆沟、直接埋地或桥架敷设，确定线缆截面、长度及敷设路径。综合桥架需处理与水、暖管道及弱电电缆的关系。对工业工厂的照明进行设计。 地面建筑物配电、照明及防雷设计，需满足工业或民用建筑电气设计规范的有关要求。 （二）、井下供 配电 矿井井下一般设

16、井下中央（主）变电所和采区变电所，工作面采用移动变电站供电。 井下电压等级较多，交流10(6)kV 、3300V 、1140V、 660V 、127V、 36V，采用中性点不接地系统。 10kV下井供电能力大，损耗小，电缆截面小、数量少，已普遍采用。杨柳、袁店等矿井当初业主坚决不同意采用10kV，目前扩能就存在供电困难的问题。 井下供电的设计要特别注意局扇的供电问题，此外 风、电瓦、斯闭锁也需重视。皮带机配电硐室的设置，也需项目负责人协调机制、机电和采矿专业，及时提供矿建资料，以免遗漏。 趋势：设备采用微机保护，用电负荷越来越大设备容量越来越大，电压等级高。容量5000kVA的移动变电站已有使

17、用。许多中型矿井主动提出回采工作面用3300V供电。 四、弱电 矿井必须设置的六大系统，弱电占三项：人员定位系统、监测监控系统、通信联络系统1、通信： 矿井需设置行政与调度电话系统，采用矿用数字程控调度交换机时，矿井行政电话和调度电话可合用交换机，中型以上矿井宜设置井下无线通信系统和井下广播系统2、信号：提升信号，机车运输信号，铁路通信信号3、矿井安全监控监测：规程规定所有矿井必须设置矿井安全监控系统4、视频监控（矿井设计规范）：矿井应装备矿井视频监控系统。5、计算机信息管理，信息管理网络平台与管理软件设置6、建筑物火灾报警与消防联动控制系统，建筑物综合布线系统7、生产监控及自动化，工业以太网及自动化系统弱电 弱电系统的建设重点：矿井综合自动化/数字化矿山/智能矿山的建设 数字化矿山采用三层构架 设备层：自动化子系统