煤矿7100采区设计（机电部分）.doc

*集团有限责任公司*煤矿7100采区设计（机电部分）*年 月第一节 主运输系统7100采区工作面原煤经运中顺槽皮带到7100采区皮带上运至10100煤仓转运至负350西大巷翻笼再经斜井钢缆皮带运至地面煤场。一、10100西副巷第一部皮带选型：1、设计依据：10100第一部上运皮带卸载点标高：320米，下部装载点标高：340.6米，斜长150米，平均倾角10。根据实际情况选用SPJ-800型绳架型胶带输送机一部，皮带长150米，上运平均坡度10，机头20m水平，根据设计规范设计。2、原始数据：采区生产能力：15万吨/年；皮带小时最大运输生产率：A=1.2545吨/小时； 皮带下山倾斜角度：=10；输送物料：原煤；煤的块度：a=0300mm；煤的散装容重：r=0.8吨/m3，堆积角=30；输送机斜长：150米。使用条件：向上运输，潮湿，有缓冲煤仓。3、胶带宽度的计算：选取胶带速度v=1.63m/s，按堆积角=30查表得：货载断面系数k=458；又按倾角=10查表得：倾角系数c=0.95由公式：Q=KB2VrC得:B=0.3(m)又因带宽B2amax+200=800，根据实际使用及皮带的货源情况，故选用1米宽的PVG-1000s整芯阻燃胶带。此时：V/=0.2m/s满足要求。皮带上物料的线质量为q=7.7kg/m皮带每米最大重量：qd=1.1B(i+1+2)=1.10.8(51.25+3+1)=9.02(kg/m)式中：1.1胶带平均容重（吨/m3）； B胶带宽度（米）输送带中每层帆布的厚度， 平均取1.25mm；i帆布层数 为5层P胶带拉断力为800N（cm层）1胶带上保护层厚度；Q1=3 mm；2胶带下保护层厚度，Q2 =1 mm。4、托辊组线质量：7.33kg/m3.6kg/mlt重段托辊间距，取1.5米；lt空段托辊间距，取3米；G每组上托辊（槽形）转动部分质量11kg/m；G每组下托辊（平形）转动部分质量11kg/m；胶带在上托辊运行阻力系数，取0.03；胶带在下托辊运行阻力系数，取0.025。4、胶带运行阻力的计算：如图所示简易示意图：重段阻力计算：Wzh=（qd+q+qt）gLcos10+（q+qd）gLsin10 =(9.02+7.7+7.33)101500.030.98+（7.7+9.02）101500.17=5324(N)空段阻力计算：Wk=（qd+ qt）gLcos10- qdgLsin 10 =(9.02+3.6) 101500.0250.98-9.02101500.17 =-1836(N)胶带在上托辊运行阻力系数，取0.03；胶带在下托辊运行阻力系数，取0.025。用逐点法计算各点张力：W2-3=0.06S2,W4-5=0.06S4S2=S1+WK=S1-1836S3= S2+W2-3=1.06S2=1.06S1-1946S4= S3+ WZh=1.06S1+3360S5= S4+W4-5=1.06S4=1.1236S1+3561又 按摩传动条件：S5=S1（1+式中：n摩擦力备用系数，取1.2；胶带与滚筒之间磨擦系数，运转条件差取0.15，查表得e=3.25,围包角=450联立得 1.1236S1+3561=2.875S1 解得：S1=2033（N）代人上式得：S2=197（N） S3= 209（N）S4=5533（N） S5= 5865（N）5、胶带打滑条件的验算：查表的：e=3.25 e=3.25即满足使用条件。核算围包角：因胶带与滚筒转动磨擦系数=0.15=1.1775 则=实际设备选型设计围包角为450，故值符合要求。6、胶带最大允许下垂度验算：重段胶带最小张力点在S3点，其值为209N，允许最小张力 Smin=5（q+qd）gLgcos10=5(7.7+9.02)101.50.98=1229（N）因为S311式中：Smax胶带的最大张力,在S5点为6926N。m安全系数;B带宽，80cm；i胶带层数，5胶带的拉断力，SPJ-800s型=800N/mm。故选取宽B=800mm的SPJ800s胶带强度符合要求。8、电机功率计算：因倾角6且采区上山胶带输送机下运布置方式，此时胶带输送机将以发电方式运行，传动滚筒主轴牵引力W0=Sy-Sl+0.03(Sy+Sl)=S5-S1+0.03(S5+S1)=6926-2995+0.03(6926+2995)=4229(N)所以配用电机功率为：N=K=1.2式中：K电机功率备用系数，K=1.2；胶带的运行速度取1.63m/s； 电机减速器总传动效率，= 0.85；9、传动装置的选择及验算：配用电动机选用DSB-30A，30KW二台，Ne=1475转/分,主动滚筒直径：D=630mm。减速器的计算与选择：传动主轴最大扭矩为M=K|W0|选用DCY-355-31.5型减速器，减速比I=31.5；重新计算胶带速度=（米/秒）满足输送量要求。制动力距的计算：a）传动滚筒轴上制动力矩N1=【QH-Cm(W0-qH)】=35 KN式中：Q输送量 45吨/小时；H输送货载高度 20.6米；根据计算结果选用液压闸瓦制动器，型号YWZ5-200型，制动力矩为100公斤米。10、拉紧装置计算：拉紧方式选择机头张紧绞车拉紧方式布置，拉紧力为T=2S1=22995=5990（N）拉紧行程：LL1%=1500.01=1.5(m)取L=5米二、10100第二部皮带带选型：1、设计依据：10100下运皮带卸载点标高：340.6米，上部装载点标高：307米，斜长280米，平均倾角8。根据实际情况选用SPJ-800型绳架型胶带输送机一部，皮带长280米，下运平均坡度8，机头20m水平，根据设计规范设计。2、原始数据：采区生产能力：15万吨/年；皮带小时最大运输生产率：A=1.2545吨/小时； 皮带上山倾斜角度：=8；输送物料：原煤；煤的块度：a=0300mm；煤的散装容重：r=0.8吨/m3，堆积角=30；输送机斜长：280米。使用条件：向上运输，潮湿，有缓冲煤仓。3、胶带宽度的计算：选取胶带速度v=1.63m/s，按堆积角=30查表得：货载断面系数k=458；又按倾角=8查表得：倾角系数c=0.95由公式：Q=KB2VrC得:B=0.3(m)又因带宽B2amax+200=800，根据实际使用及皮带的货源情况，故选用1米宽的PVG-1000s整芯阻燃胶带。此时：V/=0.21m/s满足要求。皮带上物料的线质量为q=7.7kg/m皮带每米最大重量：qd=1.1B(i+1+2)=1.10.8(51.25+3+1)=9.02(kg/m)式中：1.1胶带平均容重（吨/m3）； B胶带宽度（米）输送带中每层帆布的厚度， 平均取1.25mm；i帆布层数 为5层1胶带上保护层厚度；Q1=3 mm；2胶带下保护层厚度，Q2 =1 mm。4、托辊组线质量：7.33kg/m3.6kg/mlt重段托辊间距，取1.5米；lt空段托辊间距，取3米；G每组上托辊（槽形）转动部分质量11kg/m；G每组下托辊（平形）转动部分质量11kg/m；胶带在上托辊运行阻力系数，取0.03；胶带在下托辊运行阻力系数，取0.025。4、胶带运行阻力的计算：如图所示简易示意图：重段阻力计算：Wzh=（qd+q+qt）gLcos8+（q+qd）gLsin8=(9.02+7.7+7.33)102800.030.99-（7.7+9.02）102800.14=4554(N)空段阻力计算：Wk=（qd+ qt）gLcos8- qdgLsin 8 =(9.02+3.6) 102800.0250.99+9.02102800.14 =4410(N)胶带在上托辊运行阻力系数，取0.03；胶带在下托辊运行阻力系数，取0.025。用逐点法计算各点张力：W1-2=0.06S1,W3-4=0.06S3,S2=1.06s1,S3= S2+WZh=1.06S1-4554,S4= S3+ W3-4=1.06S3=1.1236S1-4827S5= S4+Wk=1.1236S1-417又 按摩传动条件：S5=S1（1+式中：n摩擦力备用系数，取1.2；胶带与滚筒之间磨擦系数，固运转条件差取0.15，查表得e=3.25,围包角=450联立得 1.1236S1-3037=2.875S1 解得：S1=-238（N）则S2=1.06s1=-252（N） S3= S2+WZh=-4717-13490=-4302（N）S4=1.06S3=-4560（N） S5=2.875 S1=-150（N）5、胶带打滑条件的验算：查表的：e=3.25 e=3.25即满足使用条件。核算围包角：因胶带与滚筒转动磨擦系数=0.15 =0.157.851.1775则=实际设备选型设计围包角为450，故值符合要求。6、胶带最大允许下垂度验算：重段胶带最小张力点在S3点，其值为4302N方向向下，允许最小张力Smin=5（q+qd）Lggcos8 =5(7.7+9.02)1.5100.99=1242（N）11式中：Smax胶带的最大张力,在S4点为4560N。m安全系数；B带宽，80cm；i胶带层数，5整芯胶带的拉断力，SPJ-800s型径向抗拉强度=800N/mm。故选取宽B=800mm,SPJ-800s型胶带强度符合要求。8、电机功率计算：因倾角6且采区上山胶带输送机下运布置方式，此时胶带输送机将以发电方式运行，传动滚筒主轴牵引力W0=Sy-SL+0.04(Sy+Sl)=S5-S1+0.03(S5+S1)=-150-(-238)+0.03(-150-238)= 76.360传动滚筒圆周牵引力WSY-Sl=S5-S1=88(kgf)所以配用电机发电运行时，反馈功率为：N=K=1.2式中：K电机功率备用系数，K=1.2；电机超过同步转速时，胶带的运行速度取1.05V； 电机减速器总传动效率，= 0.85；9、传动装置的选择及验算：配用电动机选用DSB-30A，30KW一台，Ne=1475转/分，主动滚筒直径D630mm。减速器的计算与选择：选取传动主轴最大扭矩为M=K|W0|选用DCY-355-31.5型减速器，减速比I=31.5；重新计算胶带速度=（米/秒）满足输送量要求。制动力距的计算：a）传动滚筒轴上制动力矩估算货载下滑功率N1=【QH-Cm(W0-qH)】=40KW式中：Q输送量 45吨/小时；H输送货载高度 67米；根据计算结果选用液压闸瓦制动器，型号YWZ5-200型，制动力矩为100公斤米。10、拉紧装置计算：拉紧方式选择机头张紧绞车拉紧方式布置，拉紧力为T=2S1=2238=476（N）拉紧行程：LL1%=2800.01=2.8(m)取L=5米三、7100采区下运皮带选型：1、设计依据：7100采区下运皮带卸载点标高：307米，上部装载点标高：106米，斜长740米，平均倾角15。根据实际情况选用SPJ-800型绳架型胶带输送机三部，每部长250米，上运平均坡度15，机头20m水平，根据设计规范设计。2、原始数据：采区生产能力：15万吨/年；皮带小时最大运输生产率：A=1.2545吨/小时； 皮带上山倾斜角度：=15；输送物料：原煤；煤的块度：a=0300mm；煤的散装容重：r=0.8吨/m3，堆积角=30；输送机斜长：250米。使用条件：向上运输，潮湿，有缓冲煤仓。3、胶带宽度的计算：选取胶带速度v=1.63m/s，按堆积角=30查表得：货载断面系数k=458；又按倾角=15查表得：倾角系数c=0.9由公式：Q=KB2VrC得:B=0.3(m)又因带宽B2amax+200=800，根据实际使用及皮带的货源情况，故选用1米宽的PVG-1000s整芯阻燃胶带。此时：V/=0.21m/s满足要求。皮带上物料的线质量为q=7.7kg/m皮带每米最大重量：qd=1.1B(i+1+2)=1.10.8(51.25+3+1)=9.02(kg/m)式中：1.1胶带平均容重（吨/m3）； B胶带宽度（米）输送带中每层帆布的厚度， 平均取1.25mm；i帆布层数 为5层1胶带上保护层厚度；Q1=3 mm；2胶带下保护层厚度，Q2 =1 mm。4、托辊组线质量：7.33kg/m3.6kg/mlt重段托辊间距，取1.5米；lt空段托辊间距，取3米；G每组上托辊（槽形）转动部分质量11kg/m；G每组下托辊（平形）转动部分质量11kg/m；胶带在上托辊运行阻力系数，取0.03；胶带在下托辊运行阻力系数，取0.025。4、胶带运行阻力的计算：如图所示简易示意图：重段阻力计算：Wzh=（qd+q+qt）gLcos15+（q+qd）gLsin15=(9.02+7.7+7.33)102500.030.97-（7.7+9.02）102500.26=9118(N)空段阻力计算：Wk=（qd+ qt）gLcos15- qdgLsin 15 =(9.02+3.6) 102500.0250.97+9.02102500.26 =6628(N)胶带在上托辊运行阻力系数，取0.03；胶带在下托辊运行阻力系数，取0.025。用逐点法计算各点张力：W1-2=0.06S1,W3-4=0.06S3,S2=1.06s1,S3= S2+WZh=1.06S1-9118,S4= S3+ W3-4=1.06S3=1.1236S1-3037S5= S4+Wk=1.1236S1-7795又 按摩传动条件：S5=S1（1+式中：n摩擦力备用系数，取1.2；胶带与滚筒之间磨擦系数，固运转条件差取0.15，查表得e=3.25,围包角=450联立得 1.1236S1-3037=2.875S1 解得：S1=-1734（N）则S2=1.06s1=-1838（N） S3= S2+WZh=-4717-13490=-10956（N）S4=1.06S3=-11613（N） S5=2.875 S1=-4985（N）5、胶带打滑条件的验算：查表的：e=3.25 e=3.25即满足使用条件。核算围包角：因胶带与滚筒转动磨擦系数=0.15 =0.157.851.1775则=实际设备选型设计围包角为450，故值符合要求。6、胶带最大允许下垂度验算：重段胶带最小张力点在S2点，其值为1838N方向向下，允许最小张力Smin=5（q+qd）Lggcos15 =5(15.16+9.02)1.5100.96=1216（N）11式中：Smax胶带的最大张力,在S4点为11613N。m安全系数；B带宽，80cm；i胶带层数，5整芯胶带的拉断力，SPJ-800s型径向抗拉强度=800N/mm。故选取宽B=800mmSPJ-800s型胶带符合要求。8、电机功率计算：因倾角6且采区上山胶带输送机下运布置方式，此时胶带输送机将以发电方式运行，传动滚筒主轴牵引力W0=Sy-SL+0.04(Sy+Sl)=S5-S1+0.03(S5+S1)=-4985-(-1734)+0.03(-4985-1734)= -34536.5,满足要求。 选择提升机： 确定滚筒直径：30d=3017=510mm选用JYB-401.25型防爆绞车，其技术参数如下：滚筒直径：0.58滚筒宽度：0.6绞车最大静张力：Fj=40KN绞车变位质量：G j=3800kg 计算作用在滚筒上的最大静张力：Fj=（q+qc）（sin+ fcos）+PLC（sin+ f1cos）=24.39KNFj 40KN 满足要求。 校验钢丝绳缠绕层数：（取Kc=3）B= =570.7mmB=0.6m 符合要求。式中：Lm钢丝绳定期试验长度，可取30m L提升斜长为820米3D磨擦圈长度4D附钢丝绳长度钢丝绳间的间隙，取2mmDp多层缠绕时滚筒的平均缠绕直径，取0.614m天轮选择：Dt20d=2017=340mm选用TD400/700型游动天轮，其技术参数如下：天轮直径Dt=400mm游动距离Y=700 mm天轮变位质量Gt=17.6kg提升系统：提升系统相对位置见7100轨道上山提升系统图95。 提升运动学计算：井上、下车场加、减速度：a0=0.3m/s2井上、下车场运行速度：v0=1.5m/s主加、减速度：a1=a3=0.5m/s2最大提升速度：vm=2.45m/s提升斜长：L=820m提矸按八阶段速度图计算，一次循环提升时间为398.1s详见提升速度、力图96。7100轨道上山提升速度图、力图提升动力学计算： 提升系统变位重量总和Gi=n(q+qc)+PLp+Gj+ G t + Gd =20241.9kg式中：Lp钢丝绳的总长度，Lp900米Gd电动机变位重, Gd7387.5kg 力的计算值详见图96电动机容量验算该提升机配用YBK2-280M-6型电动机，其技术参数如下：额定功率 Pe55kw额定电压 Ue660v同步转速 n980转/min电动机效率 0.95最大转矩/额定转矩 2.2 按等效容量验算电动机等效力Fd=2926.5kg式中：Td等效时间，Td352.83s各个运行阶段力的平方与该阶段时间乘积的总和2051793821电动机等效容量PdFdVm/（204j）33.7kw式中j提升机系统效率电动机容量富裕系数Pe/Pd=55/33.7=1.6321.1 满足要求 按工作负荷验算 电动机额定力Fe204Pej/Vm=204550.85/2.45=3892.6kg电动机过载能力=Fmax/Fe=0.93Q满足要求。2、选取标准钢管直径：从中一压风机房至3100轨道下山底车场现已安装159高压风管路，3100下山底车场至10100西大巷7100上山底车场开门口处，现已安装108高压风管路，根据掘进顺序四个掘进头同时施工各需风量Q/4，选取1084无缝钢管即能满足供风量要求。 压风系统示意图：第五节 采区供水系统我矿在-350小槽石门设有五灰水源孔，水量和水压满足生产需要，采区施工时从-350小槽石门水源孔安装4寸管路供至7100轨道上山和皮带上山，各顺槽安装2寸管路将水供至各施工头面。 第七章 采区供电第一节 供电系统及设备选型一、供电系统的拟定：7100采区为双翼开采布置，7100轨道上山、皮带上山全长640米和820米，倾角13.916.5度。布置14个工作面，平均仰角6度。拟设中、下两个固定变电所，固定变电所设在轨道上山与皮带上山之间得联络巷内，中、下部变电所高压电源来自-350水平泵房变电所，然后向各用电地点供低压。中部变电所主要服务采区提升绞车、7300采区皮带上山第一、二部皮带及71017107工作面，下部变电所主要服务71087114工作面、7100采区皮带上山第三部皮带、10100西副巷一、二部皮带。以7100采区中部变电所负荷高压供电距为计算依据设计。二、高压供电：1、采区负荷确定：按设计规范日产1000吨的机采工作面的负荷量5001000KW，根据我矿实际确定工作面负荷700KW（包括两部顺槽皮带），试生产备用面按500KW负荷计。四个掘进工作面：4150KW运输绞车：55KW采区下山皮带机：260KW采区排水：因采区及工作面全部布置在7100上山，全部涌水量顺工作面巷道排水沟顺入7100轨道下山到-350小槽石门排水沟至-350水仓，采区无排水负荷。2、按需用系数法，计算采区变电所负荷容量：查表取各组用电设备的需用系数Kx，加权平均加权平均功率因数cospj，如下表：该组用电情况额定容量（KW）需用系数Kx加权平均功率因数cospj有机组缓倾斜采煤面700+5000.650.65掘进工作面21500.350.6采区运输机和绞车120+550.70.7各组负荷容量：S1=S2=S3=则采区变电所容量Sb=S1+S2+S3=1200+175+168=1543（KVA）3、变压器的选型：变压器的选择根据采掘供电分开，相关联用电设备共用一台变压器的原则选择：采煤工作面负荷：S1=生产工作面选用1台KSJ-500/6、1台KSJ-320/6型变压器；备用试生产工作面选用1台KSJ-500/6型变压器掘进工作面负荷容量175KVA，考虑到掘进中使用刮板机运输因素，选用一台KSJ-320/6变压器。采区皮带、运输：采区提升绞车及采区上山两部皮带机选用一台KSJ-320/6变压器。 4、采区变电所电缆选择：高压供变电所电缆以供电距离长、供电负荷大的中部变电所计算校核，选用YJV22型铜芯聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力电缆。LS=KL=1.11500=1650(米)式中：L巷道长度1500米(-350水平泵房变电所至7100采区中部变电所)；K增长系数，橡胶电缆取1.1；按经济电流密度选择导线面积，电缆最大长时工作电流：Ig=最大年利用小时Tmax5000小时，选用铜芯电缆，其经济电流密度查表为Ij=2，电缆的电流经济截面为：Si=，初选6000伏铜芯YJV22电力电缆截面350mm2。按长时允许电流核试验截面，查表得：6KV YJV22350mm2铜芯电缆长时电流Iy=190AIg，符合要求。按电压损失校验：高压配电线路允许电压损失取5%，故：uy=60000.05=300(v)线路电压损失为：u=IgRcos=Igcos=1750.7=165（V）300V式中D电缆芯线导电率，查表取42.5米/欧姆毫米2故电压损失满足要求。按热稳定条件验算：短路电流周期分量稳定值为I=式中Sd负350变电所短路容量，取50MVA因短路电流不衰减，假想时间等于断路器的动作时间ti=0.2