煤礦工作面機械設(shè)備選型及供電設(shè)計第一章引言 1.1地理位置 3 31.3水文地質(zhì) 31.4地質(zhì)資源量 4第二章采煤機 5筒式采煤機的選型設(shè)計計算 2.1最大采高 52.2滾筒直徑 52.3截深 52.4滾筒轉(zhuǎn)速 52.5截割速度 62.6截割深度 62.7采煤機最小設(shè)計生產(chǎn)率 62.8牽引速度 72.9理論生產(chǎn)率 72.10裝機功率 72.11牽引力 8第三章刮板輸送機 113.1設(shè)計生產(chǎn)率 3.2設(shè)計生產(chǎn)率計算及刮板輸送機的選型 3.3運行阻力、牽引力和功率的計算 第四章液壓支架 支撐掩護(hù)式支架 4.1支架高度 4.2支架支護(hù)強度 液壓支架布置臺數(shù) 第五章破碎機 165.1機械破碎的基本形式 第六章轉(zhuǎn)載機 6.1轉(zhuǎn)載機 第七章乳化液泵站 7.1乳化液泵站的組成 7.2乳化液泵站壓力的確定 187.3乳化液泵站流量的確定 20第八章膠帶輸送機 228.1選擇膠帶輸送機 28.2膠帶輸送機的運輸能力校驗 228.3膠帶寬度 8.4輸送機膠帶安全系數(shù)校核 238.5輸送機功率計算 第九章供電設(shè)計 9.1負(fù)荷計算 19.2移動變電站容量選型及計算 39.3移動變電站高壓配電裝置選擇 51#移動變電站高壓配電裝置的選擇 69.4高壓電纜選擇及校驗 6地面變電所到井下中央變電所的總壓降 9.5低壓電纜選擇及校驗 9.6短路電流的計算 269.7低壓電纜熱穩(wěn)定校核 299.8電磁起動器和低壓保護(hù)箱選擇 30煤炭作為基礎(chǔ)能源，在很多領(lǐng)域內(nèi)有著及其重要且不可替代的作用，煤炭一般分布在地下幾十米至上百米不等，因此，煤炭的采掘能力也就尤為重要，對此要對煤炭采掘設(shè)備進(jìn)行行供電設(shè)計，并選出所需的供電設(shè)備。內(nèi)容應(yīng)按照《煤礦安全工程》的要求來選擇，可使設(shè)第一章引言1.1地理位置門克慶井田位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市呼吉爾特礦區(qū)中部，該礦區(qū)總體規(guī)劃已由國家按照《鄂爾多斯呼吉爾特礦區(qū)總體規(guī)劃的批復(fù)》(發(fā)改能源[2008]504號),門克慶井田境界由4個拐點坐標(biāo)圈定。井田北與葫蘆素井田毗鄰，西與梅林廟井田相鄰，南與母杜柴登井田為鄰，東與二號勘查區(qū)西部邊界相接。門克慶井田范圍(地理坐標(biāo)):東經(jīng)109°25′35"-109°31'00"、北緯38°52'21"-38°59'00",井田近似長方形，面積約根據(jù)總體規(guī)劃的批復(fù)，呼吉爾特礦區(qū)建設(shè)規(guī)模63.00Mt/a,其中，梅林廟井田10.00Mt/a、門門克慶井田的直接充水含水層以裂隙含水層為主，孔隙含水層次之，直接充水含水層的大氣降水為次要補給源；煤層雖位于地下水位以下，但直接充水含水層的單位涌水量q<2011年11月中國煤炭地質(zhì)總局特種技術(shù)勘探中心提交了《門克慶井田水文地質(zhì)補充勘探報告》。根據(jù)井田各含水層性質(zhì)及地下水補給條件、富水性強弱(單位涌水量)、礦井涌水量預(yù)測、開采受水害影響程度以及礦井防治水工作的難易程度等，確定礦井正常涌水量1196m3/h、最大涌水量1795m3/h,另外，灌漿析出水量42m3/h。按照《煤礦防治水細(xì)則》,1.4地質(zhì)資源量2012年10月，國土資源部以國土資儲備字[2012]309號文《關(guān)于<內(nèi)第二章采煤機2.1最大采高2.2滾筒直徑D=(0.520.6)hmax=(0.52-0.6)×5.1=2.2.3截深2.4滾筒轉(zhuǎn)速k一儲備系數(shù)，徑向截齒k=1.3-1.6設(shè)計取45%。采煤機割煤時的運行速度稱為牽引速度。采煤機割煤時，牽引速度產(chǎn)煤量越大，但電動機的負(fù)荷和牽引力也相應(yīng)增大。選擇工作牽引速度H一平均采高m理論生產(chǎn)率又稱最大生產(chǎn)率，是在給定條件下以最大參數(shù)運行的Q?=60HJvqmaxP=60×4.8×1×5.9×1.42.10裝機功率采煤機工作機構(gòu)消耗的功率一般占裝機功率的80%-85%;故采煤機截割功率牽引和輔助裝置消耗裝機功率的15%-20%,其中，牽引系統(tǒng)消耗的功率占到90%以上，P?=0.9×(0.15～0.2)P?=16P=0.1×(0.15～0.2)P=182.11牽引力參數(shù)名稱圓整值3滾筒轉(zhuǎn)速/r.min-1截割速度/m.s-1最大截割牽引速度/m.min-1理論生產(chǎn)率/t.h-1根據(jù)數(shù)據(jù)及煤礦高效運行最終采煤機選擇MG900/2210-WD型交流電牽引采煤機4-M85x4液壓螺栓聯(lián)接約135T3.1設(shè)計生產(chǎn)率設(shè)計生產(chǎn)率是運送貨物的地方在一個固定的時體重量，它是礦井生產(chǎn)任務(wù)要求運送貨物的機械所具有的運輸能力，用“A”來3.2設(shè)計生產(chǎn)率計算及刮板輸送機的選型A=60HJv?p=60×4.8×0.8×5.9×1.4=1903.1根據(jù)A=1903.10t/h,選用SGZ1200/2000型輸送機。SGZ1200/2000型參數(shù)：工作長度L=300m,輸送能力m=3300t/h,裝機功率P=2×1000kW,刮板鏈速1.31m/s,鏈條規(guī)格42×152mm3.3運行阻力、牽引力和功率的計算重段運行阻g/m=[(55.93×2×0.3+282.77)×280×cos3°-(55.93×2+282.77)×280×W一重段運行阻力Nq一貨載單位長度質(zhì)量，kg/mwo一刮板鏈在溜槽中的移動阻力系數(shù)w一煤在溜槽中的移動阻力系數(shù)=55.93×2×10×280×(0.3×cos3W?=1.21×(Wh+Wk)=1.21×(680387.36+146922.90)=1001045.42N故最小張力點在3點S?=Smin=2×3000=6000考慮20%的備用功率，取點擊功率備用系數(shù)k=1.2,則N=1.2Na=1.2×1492.47=1790.96kW4.1支架高度S?一考慮偽頂冒落的最大厚度，對于大采高支架取200-400mm矸之和，取500-900mm選支架ZZ13000/27/604.2支架支護(hù)強度F=(L+C)·A=(4.893+0.3)×1.754.2.1中心距和寬度支架中心距與一節(jié)溜槽長度一般相同，采用1.75m。支架寬度是指頂梁的最小和最大寬度，1660/1850mm一般取初撐力為工作阻力的0.6~0.8倍。4.2.3移架力和推溜力厚煤層支架的移架力為300~400kN;推溜力一般為100~150kN。液壓支架布置臺數(shù)根據(jù)給定的工作面長度300m計算，經(jīng)計算液壓支架需要布置172臺。第五章破碎機物料破碎方法分為兩種。機械破碎是破碎機械的工作部件直接作用于物料上，工作可靠及成本低，迄今為止仍是礦物破碎應(yīng)用最廣泛的方法。今選用PLM1000型破碎機，參數(shù)如下：項目參數(shù)破碎能力(t)生產(chǎn)能力(t)進(jìn)料□寬度(mm)進(jìn)料口高度(mm)功率(kW)外形尺寸(mm)供電電壓(V)質(zhì)量(t)第六章轉(zhuǎn)載機項目參數(shù)輸送量(t)鏈速(m/s)裝機功率(kW)鏈破斷力(kN)有效搭接長度(m)中部槽規(guī)格(mm)供電電壓(V)出廠長度(m)第七章乳化液泵站乳化液泵站由乳化液泵，乳化液箱和其他附屬設(shè)備組成。隨著綜合機械化開采技術(shù)的不斷發(fā)展，乳化液泵站也在一直地推陳出新。大的方向是增大其生產(chǎn)性能，像提升乳化液的公稱壓力，公稱流量，革新結(jié)構(gòu)，提高穩(wěn)定性，引進(jìn)微機自主監(jiān)控系統(tǒng)等。乳化液泵站的計算P?——確定的支架初撐力，N,取6184KN;D—一支架立柱缸徑，m,取0.28m;n—一支架立柱個數(shù)取4;K'-—考慮到立柱傾斜布置等因素的修正系數(shù)，,α為立柱傾斜角度；P′-—由初撐力確定的泵站壓力。2)根據(jù)拉架力和推溜力的要求D?-一推拉油缸缸徑，m,取0.14m;取P′,P6",P,"大值，即：Pbmax=MAX{P′,P",P?"},再考慮壓力損失，得所需的泵站壓力P:高效地進(jìn)行生產(chǎn)),即：v?-—采煤機工作牽引速度，m/min;v移—支架的移架速度，m/min。v移>5.5A———臺支架支護(hù)寬度，一般一臺支架為1.5m;t—一移架時間，t=t?+t?。t?為降架、移架、升降的動作時間(供液時間);t?=0.15(分/架)D?、L?—一前探梁短柱缸徑和移架時升降行程。L?約為0.05-0.1m;D?、L?——立柱缸徑和移架時升降行程。降架移架時L?為0.05~0.1m;n—一升降的立柱個數(shù)，取4。選用BRW315/31.5X4A型，功率200kW乳化液泵站。乳化液泵型號1進(jìn)水壓力常壓234567柱塞數(shù)目5893-5%乳化液(清水)外形尺寸(長×寬×高)可伸縮膠帶輸送機是采煤工作面下順槽的主要運煤設(shè)備。它不同于其他膠帶輸送機的優(yōu)勢為可以與工作面一起推進(jìn)，夠靈活伸縮。這種膠帶輸送機同樣能在掘進(jìn)工作面進(jìn)行正常工作。這種膠帶輸送機有個特別的儲帶機構(gòu)。儲帶機構(gòu)由裝在機頭驅(qū)動裝置后邊的固定架上的固定滾筒，安放在活動小車上的活動滾筒等結(jié)構(gòu)組成。可以根據(jù)生產(chǎn)要求伸長收縮。8.1選擇膠帶輸送機根據(jù)運輸生產(chǎn)率Q>4329.6t/h,輸送長度1200m,初選DSJ160/480/3×1000型可伸縮膠帶輸送機。輸送能力4800t/h,帶寬1600mm。帶速4.5m/s。電動機功率3×1000kW。8.2膠帶輸送機的運輸能力校驗按輸送能力計算Km一物料斷面系數(shù)，其值與物料堆積角有關(guān)B-輸送帶的寬度，1600mm;Y-帶速，m/s,v=4.5m/s;P-煤松散密度：p=900kg/m3;K-物料的斷面系數(shù)，動堆積角30°,取K=458;C-輸送機傾角系數(shù)，取c=1(膠帶機傾角0°);8.3膠帶寬度B≥3.3ap+200mma,一物料平均塊度的橫向尺寸，mm8.4輸送機膠帶安全系數(shù)校核8.5輸送機功率計算1)軸功率的計算2)電動機功率r'-—電壓降系數(shù)，,取n'=0.95;n"——多機傳動功率不平衡系數(shù)，取n"=0.95;—一傳動效率，η=n?r?=0.98×0.98=0.96;71—一聯(lián)軸器效率，取71=0.98;72——減速器傳動效率。72=0.98。通過以上計算，證明在所給條件下，可以使用DSJ160/480/3×1000型膠帶9.1負(fù)荷計算設(shè)備名稱設(shè)備容量需用系數(shù)乳化液泵站Qca=2070×0.62=1283.4k轉(zhuǎn)載機：Qca=276×0.69=190.44k破碎機：乳化液泵站：Qc=140×1.1=154kv計算變電所總負(fù)荷：由用電設(shè)備組計算負(fù)荷直接相加計算時取Kz=0.80-0.90Kz?=0.850.95所以工作面：采區(qū)順槽：P==2302.01kW式中K、可按下式計算：選用一臺KBSGZY-2000/10/1.2型移動變電站，其額定容量為2000KVA>S?選用一臺KBSGZY-2500/10/3.45型移動變電站，其額定容量為2500KVA>S?4)4#移動變電所的選擇選用一臺KBSGZY-3150/10/3.45型移動變電站，其額定容量為3150KVA>S?9.3移動變電站高壓配電裝置選擇1)配電裝置額定電壓：選定為10KV。2)高壓配電裝置額定電流應(yīng)大于變壓器的最大長時工作電流。2#3#移動變電站高壓配電裝置的選擇通過計算選擇BGP46-200/10YZ型高壓真空配電裝按設(shè)計規(guī)定及礦用高壓電纜選型，初選MYPJ-10KV型礦用10KV銅芯，橡套，雙1)供1#移動變電站高壓電纜截面選擇根據(jù)礦用橡套電纜長時允許載流量查表10-5得50mm2電纜長時允許負(fù)荷為173A>表10-5各種礦用橡套電纜長時允許負(fù)荷電流表銅芯主芯長時允許年最大負(fù)荷利用小時數(shù)(h)經(jīng)濟電流密度(A/mm2)銅芯電纜一班制作業(yè)1000~3000兩班制作業(yè)3000~50002根據(jù)高壓電纜經(jīng)濟電流密度校驗50mm2假設(shè)井下采區(qū)變電所10KV母線最大短路容量限制50MVA,最大三相穩(wěn)態(tài)短路電流t--------短路電流的假象時間，及熱等效時間考慮井下的高壓過電流保護(hù)為連續(xù)動作，取假象時間為t?=0.25s;所需最小截面Ami=15.5mm2<50mm2·能滿足綜采工作面高壓供電熱穩(wěn)定要求。按允許電壓損失校驗10KV及以下高壓線路中的電壓損失按在正常負(fù)荷下的電壓偏移不得超過±7%,具體可以用下式從地面主變電逐段電纜算到井下高壓最遠(yuǎn)點，即移動變電站的進(jìn)線端為止△U%--------高壓電纜線路中的高壓損失百分比；K----------兆瓦公里負(fù)荷矩電纜損失百分比；井下中央變電所到1#移動變電站的總壓降：地面變電所到井下中央變電所的總壓降則總壓降按電壓損失校核，滿足要求。選用MYPJ-6/10-3×50+3×25/3+3×2.5型電纜能夠滿足供電的要求。2)供2#移動變電站高壓電纜截面選擇按長時允許電流選電纜截面式中參數(shù)含義同上。。式中參數(shù)含義同上。根據(jù)礦用橡套電纜長時允許載流量查表10-5得95mm2電纜長時允許負(fù)荷為260A>按經(jīng)濟電流密度校核電纜截面式中參數(shù)含義同上。根據(jù)高壓電纜經(jīng)濟電流密度校驗95mm2電纜能夠滿足。按熱穩(wěn)定校核電纜截面式中參數(shù)含義同上。所需最小截面Ami=15.5mm2<95mm2·能滿足綜采工作面高壓供電熱穩(wěn)定要求。按允許電壓損失校驗式中參數(shù)同上。井下中央變電所到2#移動變電站的總壓降：地面變電所到井下中央變電所的總壓降則總壓降按電壓損失校核，滿足要求。選用MYPJ-6/10-3×95+3×50/3+3×2.5型電纜能夠滿足供電的要求。3)供3#移動變電站高壓電纜截面選擇按長時允許電流選電纜截面根據(jù)礦用橡套電纜長時允許載流量查表10-5得95mm2電纜長時允許負(fù)荷為260A>根據(jù)高壓電纜經(jīng)濟電流密度校驗95mm2電纜能夠滿足。按允許電壓損失校驗式中參數(shù)同上。井下中央變電所到3#移動變電站的總壓降：地面變電所到井下中央變電所的總壓降則總壓降按電壓損失校核，滿足要求。選用MYPJ-6/10-3×95+3×50/3+3×2.5型電纜能夠滿足供電的要求。4)供4#移動變電站高壓電纜截面選擇按長時允許電流選電纜截面式中參數(shù)含義同上。式中參數(shù)含義同上。根據(jù)礦用橡套電纜長時允許載流量查表10-5得95mm2電纜長時允許負(fù)荷為260A>根據(jù)高壓電纜經(jīng)濟電流密度校驗95mm2電纜能夠滿足。(1)供給采煤機，乳化液泵站，照明的電纜工作電流為選用MYPJ-6/10-3×95+3×50/3+3×2.5型電纜能夠滿足供電的要求。9.5低壓電纜選擇及校驗設(shè)備常用阻燃電纜。向1140V采煤機供電的電纜型號應(yīng)該使用UCPQ型，1140v井下移用電設(shè)備名稱滿足機械強度要求的最小截面/mm2各種采煤機5095安全回柱絞車、裝巖機1625調(diào)度絞車、照明干線4-6手持式煤電站4-6選用3條主芯截面為95mm2的電纜。(2)供部刮板輸送機，轉(zhuǎn)載機的電纜工作電流為選用2條主芯截面為95mm2的電纜。(3)供給膠帶輸送機的電纜工作電流為選用2條主芯截面為95mm2的電纜。表10-8低壓干線電纜表負(fù)荷名稱的最小單條截面1#變電站低壓干線電3纜22纜23#變電站低壓干線電纜4#變電站低壓干線電纜向單臺或兩臺電動機供電的工作電流，可以取單臺電動機的額定電流或兩臺電動機的額定電流之和。10-9低壓支線電纜表小截面/mm2/mm2數(shù)量1111111111#乳化液泵12#乳化液泵11照明2441正常運行時，電動機端電壓應(yīng)不低于額定電壓的7%~10%,正常運行時的電動機的端電壓允許偏移額定電壓的5%。由于綜采工作面一般屬于間歇性負(fù)荷，可以允許正常運行電壓損失不超過額定電壓的10%。額定電壓U?n正常運行時電動機負(fù)偏移個別情況下電動機端電壓Umo損失△端電壓Umo損失△1)1#移動變電站供電系統(tǒng)=8500W,短路阻抗U=5.0%。U-------變壓器在額定負(fù)荷下內(nèi)部電阻上壓降的百分比，△P為該變電站的短路損耗；U-----變壓器在額定負(fù)荷下內(nèi)部電抗上降壓的百分比Ux=√Uk2-UR2;U-----變壓器在額定負(fù)荷下內(nèi)部阻抗上降壓的百分比；U-------變壓器二次側(cè)額定電壓。求得向采煤機供電支線電纜的電壓損失為R,X?-支線電纜芯線單位長度的電阻和電抗。選擇以供電距離最遠(yuǎn)電動機功率最大的采煤機截割電機進(jìn)行電壓損失校核。干路允許電壓損失：△Uyg=△U,-△U,-△U?=117-36干線電纜需要最小截面：式中：A----初選電纜的標(biāo)準(zhǔn)截面；L--初選電纜長度。滿足供電的要求。供電的支線電纜的電壓損失。選擇以供電距離最遠(yuǎn)電動機功率最大的乳化液泵電機進(jìn)行電壓損失校核。干路允許電壓損失：△Uyg=△U,-△U,-△U?=117干線電纜需要最小截面：滿足供電的要求。2)2#移動變電站供電系統(tǒng)△Uyg=△U,-△Uyg-△U=330-△Uyg=△U,-△U,-△U?=330-3)3#移動變電站供電系統(tǒng)=10800W,短路阻抗U=5.5%。向后部刮板輸送機供電支線電纜的電壓損失為式中式中參數(shù)同上。對后部刮板輸送機電機進(jìn)行電壓損失校核。干路允許電壓損失：△Uyg=△U,-△U,-△U?=330干線電纜需要最小截面：式中參數(shù)同上滿足供電的要求。向破碎機供電的支線電纜的電壓損失。干路允許電壓損失：干線電纜需要最小截面：滿足供電的要求。4)4#移動變電站供電系統(tǒng)正常運行時的電壓損失，KBSGZY-3150/10/3.45,10000/3300移動變電站負(fù)載損耗△P=12800W,短路阻抗U=5.5%。變壓器的電壓損失式中式中含義同上。求得向膠帶輸送機機供電的支線電纜的電壓損失。干路允許電壓損失：△Uyg=△U,-△U,-△U?=330-1干線電纜需要最小截面：滿足對膠帶輸送機供電的要求。9.6短路電流的計算在綜采工作面供電設(shè)計，一般選定移動變電站高壓進(jìn)線端作為短路點，計算高壓短路電流，計算低壓電流時，短路點一般選在變壓器的二次母線上和低壓配電線路的首，末端。如果線路很短，可以只選在線路的首端。短路點電弧電阻估算為0.01Ω.9.6.1電源系統(tǒng)的電抗計算1)1#電源系統(tǒng)電抗為：X------電源系統(tǒng)電抗，Ω;U-----平均電壓，V;2)2#,3#,4#電源系統(tǒng)電抗為1)給1#移動變電站供電的MYPJ-6/10-3×50高壓電纜的阻抗3)給4#移動變電站供電的MYPJ-6/10-3×95高壓電纜的阻抗9.6.3低壓電纜的阻抗1)給采煤機截割電機供電的電纜的阻抗X=x?LR,X----電纜的阻抗，Ω;2)給刮板輸送機前部電機供電的電纜的阻抗4)給膠帶輸送機單電動機供電的電纜的阻抗5)給乳化液泵電動機供電的電纜的阻抗移動變電站低壓配出電纜熱穩(wěn)定需要的最小截面為：式中參數(shù)含義同上1)1#移動變電站低壓配出電纜熱穩(wěn)定需要的最小截面為：通過計算可知1#移動變電站初選的低壓配出電纜的界面均滿足要求。2)2#,3#移動變電站低壓配出電纜熱穩(wěn)定需要的最小界面為：通過計算可知2#,3#移動變電站初選的低壓配出電纜的界面均滿足要求。3)4#移動變電站低壓配出電纜熱穩(wěn)定需要的最小界面為：通過計算可知4#移動變電站初選的低壓配出電纜的界面均滿足要求。9.8電磁起動器和低壓保護(hù)箱選擇電