06第六章 提升、通风、排水、压风和制氮设备.doc

【百灵煤矿180万吨/年矿井初步设计说明书】 【第六章】第六章提升、通风、排水、压风和制氮设备本矿井为改扩建矿井，设计年生产能力1.8Mt/a，采用斜井竖井混合开拓方式，阶段石门片盘式开采工艺，全矿井设四条井筒，主井为皮带斜井，担负矿井原煤提升任务；副井为材料井，担负除人员外全部辅助提升任务；第三条斜井为行人井，内设架空乘人器，专门升降井上、下人员；竖井为风井，担负矿井通风任务。三条斜井设在工业广场内，风井设在山坡上。主井井口标高：+1558.6；行人副井井口标高：+1556.5；材料副井井口标高：+1557.5m；风井井口标高：+1568.22；井下设二个主开采水平，初期水平标高+1200m；后期水平标高+900m。矿井工作制度为年330d，16h，四班作业。第一节提升设备本矿井设计年生产能力1.8Mt/a，主井井口标高1558.6m。主井为皮带斜井，担负全矿井原煤提升任务。一、主井提升设备矿井开拓方式为斜立混合方式，主井为斜井，倾角为23，提升方位角为712919，主井井口标高为+1558.6m。主井提升设备经过多方案比选，并参考目前国内大型煤矿主井提升方式，确定主斜井采用大倾角钢绳芯带式输送机。初期煤流系统为采区所开采原煤先由+1266m运输顺槽胶带输送机（两条）分别转载至1266m区段运输石门胶带输送机，再由 1266m石门胶带输送机转载至1260m运输中巷胶带输送机上，最终通过1266m采区运输石门胶带输送机将原煤运往采区溜煤眼，采区溜煤眼下口设有甲带式给料机将原煤给至主井大倾角胶带输送机上，由主井大倾角胶带输送机将原煤提升至地面。为了提高矿井的现代化管理水平，在井口驱动机房内的胶带输送机上，设置了一台电子皮带秤，可以实现分班定产，分班计量，实现矿井的数据化管理。（一）主井提升设备的选型矿井设计年产量为180万吨，年工作制为330天，日产量为5455吨，每天净提升时间为16小时。其主要技术参数确定如下：1、输送机倾角及长度：主井井筒斜长约为1020m，倾角为23，主井井口位置以上胶带机变坡为16，输送机总长约为1067.44m，提升高度约为413m。2、输送能力的确定；因主井井底设有较大的煤仓，可缓解采区工作面的峰值煤量，按照煤炭工业矿井设计规范第8.1.9条相关规定，主斜井胶带输送机提煤的不均衡系数确定为1.2，工作制度为年工作330天，每天提升16小时，主井大倾角胶带输送机的生产能力应为：Q=1.2=409t/h410t/h但考虑井下采区工作面的峰值煤量及石门胶带输送机的输送能力，再综合考虑主井胶带机的胶带选型，确定主井胶带输送机的输送能力为：Q=600t/h。3、带宽和带速：目前，随着大型矿井的建设和发展，要求带式输送机的输送能力和运距随之增长，方法之一就是提高带宽或带速来满足输送能力的要求。在输送能力一定时，带宽与带速成反比，即带速越高，要求的带宽越小，所以提高带速，可减小胶带机断面及井巷工程量；带速越高，物料单位长度质量愈小，所需胶带强度愈低，减速器减速比越小，设备费用及投资随之减少。所以本次设计根据设计比选及考虑本次设计中的主井胶带输送机运量的提高、国产胶带强度的限制等因素，确定胶带机带速为：V=3.15m/s。根据下表可以看出，B=1000mm，虽然井筒断面可减小，但胶带强度（ST4500）太高，国产胶带质量目前难以保证，且胶带安全系数偏大，造成投资浪费；B=1200mm，胶带强度（ST3150）适中，而且带宽为1.0m与1.2m的胶带投资相差不大，即胶带机的投资亦差别不大，且ST3150规格的胶带，目前国产胶带的质量基本就能满足要求，不需选用进口胶带，无需增加设备投资，而且胶带的安全系数也适中，且满足规范要求，经计算比较，主井输送机确定选用带宽B=1200mm，带速为V=3.15m/s。型号为ST3150型，电机功率为3450kW。驱动装置选用MST可控起动系统。不同带宽及带速的胶带输送机的技术比较表6-1-1带宽、带速参数B=1000mmB=1200mmV=2.5m/sV=3.15m/sV=2.5m/sV=3.15m/s运 量Q=600t/hQ=600t/hQ=600t/hQ=600t/h轴功率822kW846.5kW819kW835.55kW电机功率3450kW3450kW3450kW3450kW胶带(MT667标准)ST4500阻燃钢绳芯胶带ST4500阻燃钢绳芯胶带ST3150阻燃钢绳芯胶带ST3150阻燃钢绳芯胶带胶带安全系数8.349.387.118.06胶带每米估价1689元/米1689元/米1815元/米1815元/米计算带宽1.020.911.020.91滚筒直径D=1600D=1600D=1400D=1400比 较胶带强度高安全系数满足胶带强度高安全系数满足胶带强度适中安全系数偏低胶带强度适中安全系数满足验算胶带宽度：B =0.91m1200mm 满足要求式中：Q输送时 Q=600t/h； V带速 V=3.15m/s； 物料容重 =0.90t/m3 ; C倾角系数 C=0.75 K断面系数 K=430速度系数 =0.8验算后带速、带宽满足要求，适应本矿井的原煤提升要求。4、胶带安全系数：胶带安全系数m的取值与产品质量有关，且与接头的质量、数量及驱动装置的选择有关，另外，运行、维护及管理也是一个重要因素，根据目前我国胶带的生产水平和国内已投入使用的带式输送机的运行情况，ST3150的胶带在国内已应用广泛,也较成熟，特别是近年来软起动驱动装置的应用，改善了大型胶带输送机的运行状况，所以确定胶带的安全系数m79。5、驱动装置的功率计算：采用双滚筒三电机驱动方式：经胶带机计算公式计算，传动滚筒总轴功率为：N0=835.55kW。考虑电机功率备用系数取K=1.31.5；取K=1.35故电机功率：N=KN0=1.35835.55=1128kW确定选型电机功率：3450=1350kW6、选择胶带：经计算公式计算：胶带机最大张力点张力为Smax=468948N。确定选用胶带B=1200mm，胶带强度为ST3150N/mm的阻燃型钢绳芯胶带。校核胶带安全系数：NA= ST*B/Smax =31501200/468948=8.067.48.4（静安全系数）符合煤矿安全规程第三章、第三节第六百二十五条中关于胶带静安全系数的规定。7、验算提升时间及输送能力：每天提煤的时间为T0，生产不均衡系数为1.15，设计日产量为5455吨。T0=1.155455/600=10.46（h）16h由以上验算可知，输送机输送能力Q=600 t/h，完全满足矿井的生产能力及提升时间的要求。 (二) 驱动装置的方案比选本带式输送机属长距离、大运量、大倾角、大功率的胶带输送机，是矿井生产的关键设备，对矿井的正常生产和经济效益具有决定性作用。而大型胶带输送机应具有良好的软起动性能，所以驱动装置的选择是关键问题，驱动装置的配置是否合理，对设备的投资及胶带机的安全、可靠运行至关重要。目前，大型胶带输送机设计可采用的较为先进的驱动方式有以下两种方式： 方式一：电动机+减速器+交交高压变频器驱动系统此种软起动方式的优点为：1、完全可调节起动速率，起动、软制动性能良好；2、电机+减速器的驱动方式，占地少，无漏软油的麻烦；3、节能，无运行功率损耗；4、可以实现多机功率平衡；5、响应速度快，调速性能好；6、可以40%100%的任何速度下长期运行，满足低速验带要求。但其缺点也尤其突出，具体表现为以下几点：1、投资过高；2、变频器的工作原理导致对电网的谐波影响；3、无法实现多台电机分时空载起动；4、电气传动环节多，电控系统复杂，维护工作量较大。变频方案，投资高，电控系统复杂，维护工作量大，但由于通过变频方式调节速度，电机效率高，电机裕量更大，并节约电能，且综合运营费低，但初期投资过高，不能吸收冲击荷载，对设备寿命有一定影响。方式二：机械软起动驱动系统此种软起动方式是目前常用的较为先进的驱动方式，又分为两种方案：方案一：电动机+MST可控软起动装置（简称MST）驱动系统；方案二：电动机+CST可控起动装置（简称CST）驱动系统；以上两种机械软起动方式均具有良好的起动性能，具体性能及优缺点详见表6-1-2。由以上两方案对比可知，MST方案，技术成熟，可靠性高，电控系统简单，维护工作量较小，性价比高，投资较省，综合运营费低，售后保障体系完善，服务及时。主井大倾角胶带输送机驱动系统技术经济方案比较表6-1-2方案方 案 一方 案 二 驱动方式MST驱动系统CST驱动系统驱动系统组成鼠笼电机+MSTN=3450KW3套电控系统：控制柜、开关柜等鼠笼电机+CSTN=3450KW3套电控系统：控制柜、开关柜等驱动装置（万元）372=2163110=330土建（电控室）00投资差价（万元）0+114优点1、完全可调节起动速率，软起动、软制动性能良好，可降低胶带强度，延长胶带的使用寿命；2、体积小、安装方便、故障率低；3、正常运行时，滑差小，传动效率高；4、驱动主电机可实现分时空载起动，对电网冲击小，具有过载保护功能；5、可以实现多驱动电机之间的功率平衡。6、能满足低速验带要求；7、模块化设计，技术成熟；8、初期投资低；9、使用国产油品，综合运营费低；10、设备维护简便。1、完全可调节起动速率，软起动、软制动性能良好，可降低胶带强度，延长胶带的使用寿命；2、体积小、故障率低；3、正常运行时，滑差小，传动效率高；4、驱动主电机可实现分时空载起动，对电网冲击小，具有过载保护功能；5、可以实现多驱动电机之间的功率平衡。6、能满足低速验带要求；7、技术成熟。缺点1、低速验带运行时效率低，易发热，不能低速长期运行；1、低速验带运行时效率低，易发热，不能低速长期运行；2、初期投资高；3、使用专用油品，依赖进口，综合运营费高；4、用户现场维修难；CST方案，技术成熟，可靠性高，但初期投资高，使用专用油品，完全依赖进口，综合运营费高，用户现场维修难，必须由供应商自己维修。目前，国内煤炭行业长距离、大运量、高速运行的带式输送机驱动系统采用MST系统已很成熟，从运行、维护及取得的经济效益看，用户比较满意。综合以上因素，设计推荐MST可控起动系统为主斜井胶带输送机的驱动系统。经计算选型及方案比选，主斜井带式输送机主要技术参数为：B=1200mm，Q=600t/h，=16-23，L1067.44m（斜长），V=3.15m/s，采用ST3150阻燃型钢绳芯胶带（安全系数7.4），采用头部双滚筒三电机驱动，驱动滚筒总轴功率为835.55kW。功率配比：2：1。电动机：型号：Y400-504，N=450kW（3台）；MST可控起动装置：MST450型 i=33.39（3套）；低速轴逆止器：NJD280型 逆止力矩： Te=280kN-m（2台）；拉紧装置：液压自动拉紧装置：SYZ1A10/5；拉紧力：T=5t 拉紧行程：S=10m（布置在机尾）；按照新的煤矿安全规程中第373条规定，本胶带机还设置两级跑偏开关，沿线双向拉绳开关，纵向防撕裂保护装置，打滑检测装置、烟雾保护及自动洒水装置等全套的安全保护装置。(三)其他主井井底煤仓（或溜煤眼）设置有甲带给料机，型号为JDG/5/F/SI型，手动调速，给料量Q=600t/h（可调）。主井大倾角胶带机还配置有YJJ型钢绳芯胶带接头在线监测仪，可在胶带机运行过程中动态检测钢绳芯胶带接头的使用情况及拉伸状况，及时排除隐患，提高设备运行的安全性和可靠性，并为胶带输送机检修、维护人员提供帮助。几点说明：（1）本设计主井提升大倾角胶带输送机，考虑倾角大等因素，设计为四托辊大槽角布置方式，避免因井筒倾角大而撒煤的现象；（2）为保证大倾角胶带输送机在运行过程中停车时的安全制动及防止倒转，不仅设置了逆止器，还设置了高速轴制动装置；（3）按照煤矿安全规程中第373条规定，本胶带机设置了两级跑偏开关，沿线双向拉绳开关，纵向防撕裂保护装置、防打滑检测装置、溜槽防堵塞装置等安全保护装置；（4）胶带接头采用硫化接头；（5）主井驱动机房设有一台电动单梁桥式起重机：型号：LDP型 起重量：Q=12.5t 跨距：Lk=19.5mLD型 起重量：Q=16t 跨距：Lk=19.5m二、主井检修设备主斜井为大倾角胶带机斜井，考虑平时检修及维护设备、更换托辊及检修人员、零散人员上、下井快捷方便等多方面因素，考虑用往复式架空乘人索道：型号：RJHDY2223/1047。运行速度：1.04m/s；电动机功率：22kW，380V。因本装置主要用于主井胶带机检修及零散人员下井，若选循环方式，其优点是可随时上下人，缺点是井筒断面大，检修货箱不可循环，运送人员时需摘钩，检修时须设置成往复式（两用形式）；为了尽量减小井筒断面，故优先选用往复式架空乘人索道。故本矿井确定方案为往复式，设8个吊椅，两个货箱（1.50.50.4，载重150kg），间隔2.53m，集中布置，集中上、下人，检修时，可在井筒内的任何位置停车。保护装置设置有：机头、机尾越位保护、重锤下限位保护装置、钢丝绳寿命极限保护、全巷道沿线紧急停车保护、上、下坡点掉绳保护装置、防过摆装置、上、下人到站语音提示等安全装置。主井检修往复式架空乘人装置的主要优点：1、井筒断面小，减少巷道工程量及施工周期，从而减少初期投资；2、电机功率仅为绞车的1/4，装机功率小，电耗小，运营费低；3、投资成本低，占地面积小，土建工程量小；4、安全性能高，不会发生跑车现象；5、可实现全自动化集中控制。若确定选用往复式架空乘人索道，因胶带机的机架及机尾滚筒不属于易损部件，不经常更换，如需要更换时，可利用副井井底车场与主井井底连通。矿井投产时，索道运行要加强安全管理，要求在检修及更换托辊时，严禁零散人员上、下井；当人员上、下井时应将货箱摘钩，以保证上下人员的安全。主井提升系统平、剖面图及井筒断面图详见插图6-1-12。三、材料副井提升设备材料副井为斜井，是辅助提升井，主要担负（人员除外）升降大、中小型设备、下放坑木、材料、水泥、砂石、提升井下矸石等辅助提升任务。井上、下均为甩车场，采用单钩串车提升方式。井口为平车场，井下均为甩车场，采用单钩串车提升方式。（一）设计依据1、矿井年产量：1.8Mt/a；2、副井（旧有井筒）井口标高：+1557.5m；初期井底标高：+1200m；井筒倾角：23442437（平均2401）；斜长：882m；后期井底水平标高+900m，倾角25，斜长1590m；3、辅助任务量：矸石：136t/班；水泥：2.75t/班；砂石：14m3/班；坑木：2.5m3/班；金属支架、背板1次/班；最大件设备：24t（包括3t平板车质量）。4、提升斜长：初期+1200m水平：Lt=940m；后期+900m水平：Lt=1640m。（二）提升设备方案比较简述副井提升设备采用单滚筒缠绕式提升机，初、后期生产均为单钩串车提升方式，服务于全矿井。根据辅助提升任务量及最大件提升重量，如果选用3.5m标准系列提升机，则允许最大静张力为170kN，而实际提升最大静张力164.53kN；绞车滚筒应为80倍钢丝绳直径（38mm）为3040mm，符合规程要求。主要是提升机滚筒宽度为2.1m不能满足提升缠绳要求，需非标产品。经与厂家咨询，非标产品价格较高，因此厂家建议用4m标准提升机。经以上比较设计推荐采用JK-4/30E标准型提升机。（三）钢丝绳选择及校验、提升容器选择矿车为1t（1.5T）U型固定车箱式标准矿车，600mm轨距，容积1.1（1.7）m3，每车装煤1.0（1.5）t，装矸1.75（2.25）t，自重610kg，允许牵引力58.8kN；材料车为600mm轨距矿用材料车，运送坑木、背板、金属网等材料；平板车为二种，一种为矿用标准平板车，运送一般设备；另一种为专用重型平板车，专门运送大件物体、液压支架等较重设备。2、提升量根据矿井提升任务，井下日出矸石量按5%考虑，每天矸石量272t，每班矸石量按日出矸石量50%计，则每班136t。其他辅助提升任务允许最大班作业平衡时间表6-1-3。3、钢丝绳副井提升钢丝绳按后期水平（+900m）选绳，按初期水平（+1200m）订货。根据提升任务量，经计算每次提升矸石车或水泥砂石车5辆或材料车5辆（不提人车）。运送大件设备时，大件设备整架下井，每次运送一架，支架重量24t（包括3t平板车）。经计算钢丝绳选用38NAT6V18+FC1770ZS型，绳径38mm，单位长度重量5.83kg/m，抗拉强度1770MPa，最小钢丝破断拉力总和1108.604kN。+1200m水平最大班作业平衡时间表表6-1-3序号提升内容班提升量每次提升量提升次数一次提升时间（S）班提升时间(min)1矸石136t517.5=8.75t16521.8139.152水泥2.75t2.751521.88.73砂石14m313521.826.094坑木1521.88.75支架、背板1521.88.76其它5521.843.487总计234.82min约3.91h8备注雷管、炸药、长材设备放在第四班。实际提升最大静拉力为：+1200m水平提矸、水泥、砂石Fj=88.49kN；提大件Fj=140.7kN；+900m水平提矸、水泥、砂石Fj=112.32kN；提大件Fj=164.53kN；5、安全系数校验根据规程第400条表7规定，升降物料时允许安全系数m6.5，实际提升安全系数为：提升矸石、物料 +1200m水平：m=12.526.5；+900m水平：m=9.866.5；提升大件设备+1200m水平： m=7.876.5；+900m水平：m=6.736.5。以上实际计算值均大于规程规定值，符合要求。（四）选择提升设备1、提升设备根据规程第416条第二款要求，提升机滚筒和天轮直径计算如下：D80dk=8038=3040mm副井提升设备按后期水平（+900）一次配备，不更换提升设备，依照滚筒直径计算及钢丝绳实际最大静拉力，设计选用JK-4/30E型单滚筒缠绕式提升机一台，滚筒直径4m，宽度2.4m。电机功率为630kW（660V）。允许最大静拉力170kN，配行星齿轮减速器，速比30，提升速度4.88m/s（升降大件设备时V=2m/s）。配圆盘或牌坊式深度指示器，二级制动液压站，确保提升安全。天轮选用井上固定天轮，型号为TSG3500/22型，天轮直径3.5m，绳槽半径R=22mm，适用钢丝绳直径38mm。钢丝绳缠绕层数：钢丝绳在滚筒上的缠绳长度除提升用绳外，还包括定期试验用绳，附加移动绳及三圈摩擦圈用绳，经计算钢丝绳在滚筒上缠绕层数+1200m水平为1.43层；+900m水平为2.4层，小于规定的3层，满足规程要求。3、电动机提升机主电机功率是按提升矸石或砂石最大荷载考虑的，根据提升运行速度4.88m/s，并考虑15%储备系数，则电动机选择ZD系列，630kW、700r/min、660V直流电动机，要求1.9。3、提升系统材料副井井口设栈桥甩车场及井上固定天轮架，矿车提出井筒后进入栈桥，甩车进入地面车场。提升系统见图6-1-4。四、提升运动学及动力学材料副井不提升人员，仅提升物料，采用五阶段速度图，其速度图、力图见图6-1-5。由于电动机一次配套安装，力图按后期水平计算，因此配电设备也按+900m配置，后期延深不更换配电设备。1、提升能力根据副井提升内容种类及任务量，依照规程、规范要求，经计算，提升物料一次循环时间为初期+1200m水平为521.8S，最大班作业时间3.91h；后期+900m水平一次循环时间为808.08S，最大班作业时间约5.98h，满足规范要求。2、电动机功率校验电动机功率是按后期+900m水平配置，并以提升系统所需电动机最大功率运行状态进行校核，本提升系统以提升5个矸石车为准进行校验。根据动力学计算，提升矸石时提升系统总变位重量52126kg，总变位质量5314kgs2/m，经计算最大等效力87.432kN，等效时间355.08S，等效功率487.87kW，考虑15%储备系数，计算功率561.06kW，过负荷系数=1.2171.425，所选电机符合要求。五、行人副斜井升降设备行人副斜井利用原设计的风井，专供井下生产人员升降，为了上、下井快捷方便，设置专用架空行人器，选用循环式架空乘人索道，型号：RJY4526/927.5。电机功率为450kW（6kV）提升设备选用型号为RJY5526/915 循环式架空乘人器,电机功率为55kW（380V）。原设计的风井，已施工部分平均倾角为2318，斜长590m，巷道净宽3.6m，净高3.4m；新设计的行人副斜井巷道上部利用已施工部分的风井，下部经过重新计算，在符合循环式架空乘人索道安全规程的前提下，确定巷道净宽3.0m，净高3.0 m，斜长284.5m，倾角为26，此种布置方式缩小了井筒断面，减少了工程量，极大地降低了工程造价。循环式架空乘人索道的主要技术参数：运行速度：1.13m/s；电动机功率：45kW（55KW），380V；最大输送效率336人次/h，同时乘坐人数150人，最大坡度26。 保护装置设置有：机头、机尾越位保护、重锤下限位保护装置、钢丝绳寿命极限保护、全巷道沿线紧急停车保护、上、下坡点掉绳保护装置、防过摆装置、上、下人到站语音提示等安全装置。行人副斜井平、剖面图及井筒断面图详见插图6-1-5。六、辅助设备1、为了提升设备安装及平时检修方便并依照设计规范要求，提升机房内设一台QD32/5型双梁桥式起重机，起吊重量：主钩32t，副钩5t，起吊高度4m，电机总功率32.5kW、380V地操形式。2、提升机配高效行星轮减速器，为了降低润滑油温度，本设计给出润滑站冷却系统一套。（是行人斜井删掉？）第二节 通风设备本矿井为高瓦斯矿井，根据矿井开拓、开采布置方式，前期为中央分列式通风方式，主斜井、材料副井、行人副井进风，中央风井（立井）回风。后期为分区式通风，中央风井与北风井同时回风。一、通风设备使用顺序全矿井共设二个风井，即中央风井和北风井。矿井通风分前、后二个时期，总服务年限约27.2年，井下共设四个采区，中央风井通风设备服务于一、三采区，北风井通风设备服务于二、四采区。前期中央风井为主要通风井，先服务于一采区，服务年限约9年，9年后为分区式通风，北风井（前期）投入使用，中央风井和北风井都担负通风任务，此时中央风井通风量较小，主要考虑井下硐室通风，而北风井为主要通风井。北风井前期服务于二采区，服务年限约6年左右。矿井生产后期，三、四采区需同时生产，两个风井共同担负通风任务，服务年限约12.2年，中央风井服务于三采区，北风井服务于四采区。由于井下开采顺序的变化，中央风井与北风井通风设备在不同生产时期都曾先后交替担负主要通风任务与次要通风任务，又由于矿井前、后期风量、负压值陡然改变，同一台风机不能满足矿井整个生产时期任一风量、负压值变化，因此，两风井通风设备分别按前后二个时期选择设备，以满足不同生产时期通风要求。综上所述，矿井投产初期为一采区生产，先装备中央风井通风设备，设备运行9年后，拆除中央风井通风设备、配电设备，并搬至北风井进行安装，使其服务于北风井前期通风，服务于二采区。同时中央风井再安装二台较小通风设备，以满足后期三采区生产要求。北风井通风设备投运后，服务于二采区，服务年限约6年，此时该通风设备已先后投入使用约15年，通风设备、配电设备基本快到了报废时期，拆除北风井设备，再购置二台小风机安装在北风井，以满足后期三采区生产需要。通风设备供电：矿井通风前期，同一通风设备服务于中央风井与北风井，均采用高压（6kV）供电。后期通风时，两个风井都更换了小型风机，电动机功率变小，采用低压（380V）供电方式。因此，两风井供电电源后期需改造。二、设计依据1、中央风井：前期风量：130m3/s；负压：2076.2Pa；后期风量：83m3/s；负压：1084.2Pa；中央风井井口标高：+1568.20m。2、北风井前期风量：115.5m3/s；负压：2700.3Pa；后期风量：47m3/s；负压：1403.3Pa；北风井井口标高：+1521.75m。3、说明：两风井通风设备分别按前、后期选型，设备清册中仅给出两风井前期通风设备，两风井后期通风设备在说明书中加以说明，不列投资。本矿井采用机械抽出式通风，投产初期通风设备布置在竖风井广场。风机连接基本风道，再与竖风井连接。三、通风设备方案比较本次设计选择三种通风设备进行方案比较，其中FBCDZ风机为目前国内推广产品，也是在原BDK风机基础上改型产品，其叶片为弯掠组合正交三维扭曲型叶片，调整叶片角度，可使风机始终在高放区域运行，具有装置效率高、节能、低噪声、运行平稳、结构简单及安装维护方便等特点，是煤矿专用防爆风机。因此设计推荐该产品为本矿井通风设备方案。四、通风参数计算（一）中央风井1、前期：风量：Q=1.05130=136.5 m3/s；负压：H=2076.2+200=2276.2Pa；曲线方程：H=0.122Q22、后期：风量：Q=1.0583=87.15m3/s；负压：H=1084.2+200=1284.2Pa；曲线方程：H=0.169Q2（二）北风井1、前期：风量：Q=1.05115.5=121.3m3/s；负压：H=2700.3+200=2900.3Pa；曲线方程：H=0.197Q22、后期：风量：Q=1.0547=49.35m3/s；负压：H=1403.3+200=1603.3Pa；曲线方程：H=0.658Q2五、选择通风设备根据矿井所需风量、负压及通风机参数计算经比较通风机选型如下：（一） 前期通风设备1、通风机经计算，中央风井与北风井前期通风设备选用同一型号，先安装在中央风井使用，9年后搬至北风井使用。其型号为FBCDZ-10-30C型防爆对旋轴流式通风机二台，其中一台工作，一台备用。风机叶轮直径3.0m，对旋结构，通风机工况为：中央风井：Q139.8m3/s；H2385Pa；0.83；46/38；北风井：Q123.5m3/s；H3009.7Pa；0.85；46/38；2、电动机：根据中央风井和北风井工况点参数，经计算及综合比较，设计认为，中央风井先安装通风设备，使用9年后搬至北风井，时间较短，不易频繁更换设备，因此，中央风井与北风井采用同一型号电机。考虑10%储备系数，6%高原降效系数，设计选用YB710S1-10型、280kW、6KV、595r/min防爆电机，设计选用YB630S1-10型、400kW、6KV、594r/min防爆电机，该电动机为中央风井服务9年，为北风井服务6年，共计服务15年。（二）后期通风设备矿井生产后期即15年以后，开采深度增加，生产采区为第三、第四采区，二个采区同时生产，二个风井同时回风。其风量分配为：中央风井（三采区）83m3/s，北风井（四采区）47m3/s。经计算比较，中央风井与北风井必须另选通风设备为三、四采区服务。经计算选择如下：1、中央风井通风设备（1）通风机：选用FBCDZ-10-24B型防爆对旋轴流式通风机二台，一台工作，一台备用。风机叶轮直径2.4m，对旋结构，风机工况为：Q90.5m3/s；H1384Pa；0.82；49/41。（2）电动机：选用YB355S2-10型，90kW，380V，580r/min防爆电机共四台，每台风机内二台电机。2、北风井通风设备（1）通风机：选用FBCDZ-8-19B型防爆对旋轴流式通风机二台，一台工作，一台备用。风机叶轮直径1.9m，对旋结构，风机工况为：Q52.7m3/s；H1666Pa；0.85；49/41。（2）电动机：选用YB315M-8型，75kW，380V，740r/min防爆电机共四台，每台风机内二台电机。通风机性能曲线见图6-2-1、6-2-2、6-2-3。六、设计说明1、本次初步设计中，设计仅给出中央风井与北风井前期通风设备，后期二风井通风设备仅在说明书中表述，不给投资。2、中央风井与北风井通风设备前期供电电压为6kV，15年后（后期）改为低压（380V）供电。七、反风及其他本矿井采用轴流式通风机，风机电源换相可直接进行反风，反风量可达实际风量60%以上，满足反风要求。轴流式通风机不建机房，仅建值班室、配电间、节省土建投资。两台风机露天布置（设棚），与地面风道直接连接。通风设备要求配置在线监测系统，随时监控、监测风量、负压等参数，也可并入矿管网络，监控通风设备运行情况。第三节 排水设备一、主排水设备（一）原有排水设备概况根据现场提供资料，矿井改建前在井下+1320m水平设一水泵房，内设二台D85-676型水泵，配备160kW电动机，二台D85-454型水泵,配75kW电动机，共有四台水泵，目前仍在使用。排水管路为二趟。井下水由+1320m水平排至副井井口广场利用或排放。（二）排水系统方案确定矿井改建后，开采水平向下延深，井下水平初期设在+1200m水平，后期设在+900m水平。由于开采水平延深，井下涌水量增加，因此排水设备重新选型。矿井排水系统经比较考虑了二种方案，方案一为二段排水系统，方案二为一段排水系统方案，论述如下：二段排水系统方案：该方案是矿井初期投产时将原+1320m水平泵房利用，将+1200m水平涌水排至上水平+1320m水平泵房内，再由上水平泵房排至地面，初期形成二段排水系统，该方案是+1320m水平泵房必须重新改造，管路重新敷设，必须满足下水平井下涌水量增加后的排水要求。该方案优点是可利用上水平泵房，下水平水泵扬程低，电机功率小；缺点是上、下二个水平泵房内水泵都要重新选型，根据用户要求，矿井水要输送到洗煤厂进行利用，山上设一水池，井下水直接送入山上水池内，经处理流至洗煤厂利用。初期选用二段排水系统则环节多，设备多，管理、维护困难，管理人员多，运营费用高，设计不予推荐。一段排水系统方案：该方案初期是将主排水设备设在+1200m水平泵房内，废弃上水平泵房，井下水由+1200m水平泵房，将水直接排至地面山上水池内，经沉淀处理后流至洗煤厂。该方案优点是排水系统简单，环节少，设备少，事故点少，管理维护人员少，设备种类单一，易维护；缺点是单机功率大。经上述综合比较，初期设计推荐一段排水系统方案。由于本矿井为片盘开采工艺，初期水泵房设在+1200m水平，随着开采水平的延深，副井井筒延至+900m水平后，矿井最终形成二段排水系统，即+900m以下矿井水排至+1200m水平泵房内，再由+1200m水平泵房水泵排至地面。（三）设计依据1、矿井正常涌水量：80m3/h；最大涌水量:120m3/h；灌浆洒水脱水量：60m3/h；2、副井井口标高：1557.5m；井筒倾角：23442437；斜长：882m；3、井下水泵房地坪标高：1198.50m；地面水池标高：1595.00m；4、排水垂高：396.5m。（四）矿井主排水系统根据矿井开拓延深及井下水利用情况，主排水系统设计确定初期为一段直接排水方案，主排水泵房布设在井底+1200m水平大巷井底车场附近，水泵房入口与井底车场联通，泵房上部出口设管子道，与材料副井井筒连接。井下水经由泵房、管子道、副井井筒敷设的排水管路直接排至山上水池，经处理后送入洗煤厂利用。排水系统见图6-3-1。（五）排水设备能力计算1、正常涌水期水泵排水量：Q=1.2(80+60)=168m3/h；2、最大涌水期水泵排水量：Q=1.2(120+60)=216m3/h；3、水泵应排高度：H=396.5+8=404.5m。（六）排水设备方案比较由于本矿井涌水量较小，按泵房布设位置、排水高度、矿井涌水量设计考虑了二种设备进行方案比较，详见方案比较表6-3-1。排水设备方案比较表表6-3-1方案内容技 术 参 数单 位第一方案第二方案设计依据矿井正常涌水量m3/h80+60（灌浆）矿井最大涌水量m3/h120+60（灌浆）排 水 垂 高m404.5m排水设备水 泵 型 号MD280-657MD155-678水 泵 台 数台33电动机型号YB2-450-4型YB500S2-2型参数630kW、1489r/min、6kV355kW、2980r/min、6kV排 水 管 路型号/趟数2451021910新管旧管新管旧管正常涌水期工况流 量m3/h258242176.6170扬 程m430.5439.5423.5448效 率70.570.87172吸 程m5.35.75.45.8轴 功 率kW448.75429.56279.02278.3日排水时间h/d13.0713.8819.0219.76水泵工作台数台1111排水管工作趟数1111最大涌水期工况流 量m3/h258242176.6170扬 程m430.5439.5423.5448效 率70.570.87172吸 程m5.35.75.45.8轴 功 率kW448.75429.562297.032298.3日排水时间h/d16.8117.8512.2312.71水泵工作台数台1122排水管工作趟数1122吨水百米电耗kWh/t百0.50.51吨煤电耗kWh/t1.311.32年 电 耗万度/a23667882370049年 电 费元/a11833941185025备 注电费按0.5元/kWh计算排水设备采用卧式多级离心式耐磨泵，按不同型号水泵与不同管径组合进行方案比较，方案表中，第一方案为MD280-657型离心水泵，共设三台，该方案优点是：正常涌水期或最大涌水期均为一台泵一趟管工作，排水时间短，年电耗略省，吨水百米电耗低，水泵运行工况效率高，汽蚀性能好，噪音低，单泵运行好管理，排水能力大，抗风险能力大。缺点：单泵电机功率稍大。第二方案为MD155-678型水泵，该方案优点是：单机功率小，吸程稍高，效率高。缺点是：排水能力小，日排水时间长，接近极限排水时间，如果水泵性能稍低，将在20h内不能完成24h涌水量，没有抗风险能力。吨水百米电耗指标略高，原因排水时间太长。最大涌水期二台泵二趟管同时工作，年电耗偏高。并且为高转速水泵磨损大，维护量大。经以上比较，设计推荐第一方案作为本矿井排水设备方案。（七）选择排水设备根据矿井涌水量及方案论证比较，设计选用MD280-657型水泵，共三台，一台工作、一台备用、一台检修。水泵运行工况见表6-3-2。水泵特性曲线见图6-3-2。电动机选配YB560S2-4型、560kW、1480r/min、6kV防爆电动机。电动机选配YB2-450-4型、630kW、1489r/min、6kV防爆电动机。（八）排水管路主排水管路经计算选用24510型无缝钢管共二趟，一趟工作，一趟备用。采用法兰连接。管路壁厚为二种，从水泵至副井井筒480m处为10mm壁厚，以上为8mm壁厚。水泵运行工况表表6-3-2内 容单位技 术 参 数排水设备水泵型号MD280-657型水泵台数台3台电动机型号YB560S2-4型参数630kW、1489r/min、6kN排水管型号、趟数24510三趟新旧旧管正常涌水期工况水泵工作台数台11排水管工作趟数11流 量m3/h258242扬 程m430.5439.5效 率%70.570.8吸 程m5.35.7轴功率kW448.75429.56日排水时间h/d13.0713.88最大涌水期工况水泵工作台数台11排水管工作趟数11流 量m3/h258242扬 程m430.5439.5效 率%70.570.8吸 程m5.35.7轴功率kW448.75429.56日排水时间h/d16.8117.85排水时间：正常涌水期或最大涌水期均为一台泵一趟管路工作，正常涌水期排水时间新管：13.07h，旧管13.88h；最大涌水期新管16.81h，旧管17.85h。满足排水要求。（九）其它为了提高水泵自动化区运行程度，节约能源，减少吸水阻力，设计采用无底阀排水系统，利用ZPBG高压气水两用喷射装置（水环式真空泵启动），实现水泵无底阀运行。闸阀选用Z9b41H-64型防爆电动、手动二用闸阀，电机功率约3kW、660V。矿井排水系统至关重要，平时要加强维护管理，按规程要求每年再季前进行检修维护，国内矿井水患事故实例较多，给人的生命和企业财产带来重大损失，各级领导应时刻保持清醒的头脑，按设计要求进行实施，确保矿井安全生产。二、主井井底水窝排水设备主井井底为皮带机尾硐室，后部设清理斜巷与+1200m轨道运输石门相连。井底水窝水量58m3/h，排水高度约40m，设计选择WQX15-50-4型隔爆潜污水泵二台，一台工作，一台备用。水泵流量15m3/h，扬程50m，电动机5.5kW、2860r/min。管路为573.5无缝钢管，法兰连接。沿清理斜巷敷设，排至+1200m水平大巷水沟内。第四节 压缩空气设备根据矿井开拓、开采布置及矿井今后生产情况，地面及井下均有用气设备，用气地点分散。其中地面有制氮设备、煤仓破拱装置；井下设二个岩巷工作面，有混凝土喷射机、凿岩机、风镐等风动设备；另有井底煤仓破拱装置和主排水泵房射流装置，但最大用气量集中在地面制氮设备，为了制取氮气，保证氮气产量，压风设备必须连续源源的不断的供给压缩空气。矿井改建后，初期井下用气地点距地面压风机站约2km，中期最远送气距离约2.5km。后期延深至+900m水平以下时，可考虑采用移动式压风设备。一、原有设备概况矿井改建前，在原主井（现材料副井）井口附近已建成一座简易压风机站，内设三台空压机，其中一台为4L-20/8型活塞式空气机，排气量21.5m3/min，压力0.8MPa，电机功率130kW，冷却方式为水冷，该空压机使用年限较长，外表陈旧，维修量大，建议废弃。另外二台为新购SA250W型螺杆风冷空压机，单台排气量38.2m3/min，压力1.05MPa，电机250kW，该二台空压机利用。二、设计依据矿井用气设备主要有地面制氮设备和井下岩巷掘进工作面风动设备，其型号、数量、耗气量如下：1、井下二个岩巷工作面，每个工作面用气设备为：混凝土喷射机一台，HPG-V型，单台耗气量58m3/min；风动凿岩机二台，ZY24型，单台耗气量2.8m3/min；风镐一台，FG-8.3型，单台耗气量2.0m3/min。2、地面煤仓及井下煤仓破拱装置，5m3/min。三、矿井总用气量根据矿井用气设备布置情况，对不同工作地点和工作性质的用气设备，分别考虑了管路漏气、设备磨损和海拔高度修正等因素计算用气量。1、井下岩巷工作面用气量掘进工作面按二种工作方式，一是混凝土喷射机和风镐同时工作，其它风动工具不工作，计算其同时工作的最大用气量；二是前掘后喷工作方式，计算其同时工作风动设备最大用气量。按二台喷射机、二台风镐、煤仓破拱装置同时工作Q1=1.151.151.15(280.98)+(2.00.98)+5=37.41m3/min按二台喷射机，二台风镐，四台凿岩机同时工作。Q1=1.151.151.15(280.98)+(220.98)+（42.80.98）=46.5m3/min2、地面制氮设备用气量地面为一台1200m3/min制氮设备，单台耗气量46m3/min。Q2=1.1046=50.6m3/min3、全矿井总用气量Q=Q1+ Q2=46.5+50.6=97.1m3/min