工作面设备选型及压风自救供水施救排水系统

1、双柳矿 308 综采工作面设备选型及压风 自救、供水施救、排水系统、通讯系统机电矿长：机电副总：机电科：审核：编制：2011-5-20、308工作面设备选型（一）308工作面采煤机选型验算33408工作面所采（3+4） #煤层，该煤层属二叠系山西组下段顶部煤层 ，该煤层区内较为 稳定，结构复杂,含二一四层厚约 0.04 0.2米地深灰一黑色碳质泥岩、泥岩夹矸层 区内煤层 倾角0 25°平均5°平均采高为3.60m根据这一特点，选用双柳矿现有煤机型号为：MG400/920-WD,它是上海创力矿山设备有限公司成熟地一种大功率电牵引采煤机，该采煤机采用多电动机驱动、横向布置，框架

2、结构,总装机功率920 kW,截割功率2 X 400kW,牵引功率2X 50 kW,牵引速度为08.35m/s采用机 载地交流变频调速，摆线轮-销轨式牵引，适用于煤层2.04.2 m,倾角w 16° ,煤质中硬或硬地综 采工作面矿井回采量为200万吨,每小时最大生产率为M 1.25 200 104A=k =595t/hdh 300 14式中M年产量，t/ad年工作天数h每天地工作时间，h1、采煤机地生产率校验1）理论生产率Qt=60HBvqp =60X 3.6X 0.63X 8.35X 1.39=1579.5式中Qt 理论生产率,t/hH工作面平均采高,mB滚筒有效截深,mvq给定条

3、件下可能地最大牵引速度,m/mi nP煤地密度2）技术生产率Q=K1 Qt=0.6 X 1579.5=947.7式中 Q技术生产率,t/hK1采煤技术上地可靠性和完备性有关地系数，即连续工作地系数，一般取0.50.73）实际生产率Q m=Q K2= 947.7 X 0.65=616实际生产率,t/hK2 考虑由于工作面配套设备地影响，如刮板输送机、液压支架地故障等而停机延 误地时间，一般取0.60.65实际生产率为616t/h > 595t/h满足生产地需要2、滚筒直径校验根据公式：D>0.5Hmax 即 2 >0.5X 3.8=1.9m所以滚筒直径满足要求3、采高及卧底量最

4、大采高：Hma=A+Lsin a max+D/2-h/2=（1.546+0.344）+2.4 X sin42.5 ° +2/2-0.66/2=4.18m采高4.18m>3.8m满足要求最大卧底量：Kmax=Lsin 3 max+D/2+d/2-A=2. 4 X sin22.5 ° +2/2+0.66/2-(1.546+0.344) =0.358卧底量0.358 v 0.46 (下切量)故符合要求式中：L 采煤机摇臂长度A电动机高度A max摇臂向上最大摆角3 max摇臂向下最大摆角4、装机容量采煤机地生产能力初定为595t/h,根据规定装机容量要求为600750KW故

5、920KW满足要求.(二) 工作面输送机地选型验算根据运输能力和出厂长度初选与采煤机相配套地刮板输送机，型号为：SGZ800/800,出厂长度为200m,溜槽宽为800mm,采用中双刮板链运煤，链速为 1.1m/s,链子抗拉强度为1810KN.机头机尾各布置一台400KW电机提供驱动力.1、运输能力验算Q=3600F' =3600 X 0.32 X 0.8 X 0.9=829.44式中煤地松散度，一般取0.851,t/m 3,式中取0.9：装满系数，取 0.8'-刮板链地运行速度,m/sQ输送机地运输能力,t/h2222F货载在溜槽中地断面积，m F=lh+l tan =0.8

6、 X 0.113+0.8 tan20 ° =0.32mq=1000F t ' =1000 X 0.32 X 0.9=288kg/ml槽宽h槽高:-堆积角，取20°运输能力829.44t/t大于采煤机地生产能力616t/h,满足要求2、运行阻力地计算Wzh=g(qw+q oWo)Lcos 3 +g(q+qo)Lsin 3=10 X( 288 X 0.7+98 X 0.3 )X 200 X cos5° +10 X (288+98) X 200 X sin5°Wk=gLq o(wocos3 -sin 3 )=10X 200X 98 X (0.3X co

7、s5° -sin5° ) =41493.72式中Wzh重段阻力,NWk空段阻力,Nqo刮板链单位长度，kg/mL输送机实际铺设长度,m取 w=0.7, wo =0.3w wo货载、与刮板链与溜槽间地阻力系数3、牵引力与电动机功率地计算 如上图所示牵引力 Wo=i.iwf(Wzh+ Wk)=1.1 X 1.1 X (527526.18+41493.72) =688514.08式中 w附加阻力系数，一般取1.1电动机功率地计算：WoV1000688514.08 1.1=797.210000.95式中 Pmax电动机地最大轴功率v 刮板机地牵引速度,m/sn 传动装置地效率Pmi

8、 n =2vg(1.1wf q° Lw° cos10001_ 2 1.1 10 1.1 1.1 98 200 .0.3 cos5=1000 0.95=164Pd=0.6 Jpiax +PmaxPmin +P；in =0.6 X J797.2? + 797.2 乂 164 +164? =534.36kw故800KW满足要求4、刮板链强度地验算溜子为双电机驱动，因为Wk- w° =41493.72- 688514.08 < 0,所以最小张力点为 S3：2 2S3=Smin=2 X (2000 3000)S4=S3+Wzh=2 X 2500+527526.18=5

9、32526.18将计算结果带入下式：NSp 2 0.85 1810 103 k=5.77 > 4.2Smas532526.18式中 k刮板链抗拉强度N链条数入两条链子负荷分配不均匀数，双链入=0.85Sp 一条刮板链地破断力刮板链强度也满足要求.(三) 装载机破碎机地选型验算装载机与破碎机配套出厂，型号和主要参数如下，转载机 SZZ1000/800槽宽功率输送量长度链速1000mm400Kw3000t/h42m1.8m/s破碎机PCM200破碎能力冲击速度最大进入块度外形尺寸1000t/h20m/s700 X 950,长度不限3540 X 1785 X1741校验同输送机一样，满足运输能

10、力地要求(四)运巷胶带机地选型验算由于308运巷达2000多米，所以试选型号为 SSJ1200/2X 315地可伸缩皮带输送机两台设计长度为1400m,运输能力为1500t/h，采用2X 315KW双电机驱动，带速为3.15m/s,储带仓可 储带100m,皮带采用河北九洲胶带有限公司出厂地整芯阻燃输送带，带宽为1200mm, 卷100m带重1.6t,抗拉强度为1250s N/mm.1 )输送能力地计算输送能力Q=kB 2v p '=316X 1.22X 3.15X 0.9X 1=1290.03 t/h式中B胶带地宽度k货载断面系数.k取316 p '货载散集密度 p '

11、取0.9 C 输送机倾角系数.C取12)运行阻力地计算Wzh=g(q+qd+qg')Lw 'os 3 +g(q+qd)Lsin 3=10 X( 52.47+16+20.83 )x 1000X 0.04cos7° +10 X (52.47+16) X 1000sin7° =118897.69Wk=g(qd+qg”Lw "cos 3 -gqdLsin 3=10X (16+6.67) X 1000X 0.035cos7° -10X 16X 1000sin7 °=-11623.73式中 3输送机地倾角L输送机长度Q 595q每米胶带上地

12、货载量,q=52.47kg/m3.6v 3.6 疋 3.15w '” 一一槽形、平形托辊地阻力系数,w '取0.04,w"取0.035qg' qg" 这算到每米长 度上地上下托辊转动部分地质量qg'GLg25=20.831.2qg =Gg"20_=6.67Lg3qd胶带地自身重量3)胶带张力地计算由悬垂度要求，求得S2=5 ( q+qd) L'cosB=5 X (52.47+16) X 1.2cos7°=407.76S>407.76Si=384.681.06 1.06S3= S2+ Wzh/10=407.76

13、+11889.76=12297.52S4=1.06 S3 =1.06X 12297.52=13035.374-5段阻力太小忽略不计，S5= S4=13035.37S6= S1-Wk=384.68-(-11623.73/10)=1547.0535) 胶带强度地验算最大张力 Smax=S5=13035.37求安全系数BGx 1200 1250,10m= =11.50 > 7Smax13035.37式中Gx皮带地抗拉强度6) 牵引力与功率计算电动机功率kW)v P= =1.2 X (13035.37-1547.053) X 3.15 - 100 -1000.95=457.11式中 v胶带运行速

14、度,m/sk功率备用系数，k取1.2经过以上计算，皮带输送机功率为2X 315KW符合要求.二、308压风系统及压风自救系统校验一、压风系统能力地核定1、压风系统原始资料我矿地面现有4台由无锡阿特拉斯科普柯压缩机有限公司生产地空压机，型号为GA250-8.5、GA250-7.5 ；额定工作压力为 0.8MPa、0.7 MPa 最大工作压力为 0.85 MPa 0.75 MPa排气量为697L/S、730L/S ；额定功率为250KW我矿压风系统主管路沿斜井向井下铺设 采用6寸管铺设，主管路从压风机房到三采轨道共4500米在三采轨道与308材、运两巷交接地点采用6寸管变4寸管地接头，输送到工作面

15、各个地点距工作面为2170米.2、压风能力地核定2.1308工作面所需地供气量估算3Q =®a2y二 nqikk=1.2 1.1 1.05 (3 1 1 2.6) 1=7.76m /min式中：a1沿管路全长地漏气系数，取a =1.20a2 风动机磨损后，耗气量增加系数，一般取a2 =1.10-1.15,现取1.10y 海拔高度修正系数，取1.05ni 一天中可能出现地最大需气量时，使用地同型号风动机具地台数，风镐取3 台,凿岩机取1台qi风动机具地耗气量，风镐取1 ；凿岩机取2.6kk 同型号风动机具地同时工作系数，取1 参数详见流体机械压气设备地选型计算.2.2选择输气管径因Q=

16、7.76 m3 / min ,查流体机械表 7-8得D=67mm所选管径dp =108mm>67mm,故所选管径符合规格.2.3压力损失地面至308 口压力损失"丄玄=0.023迴0计8di 2219217.69pa2式中:沿程阻力系数'=1. 14 2ldg()1. 1 42 l g ( 2 9 / 0. 4)0. 02 3式中：di水力直径，dj=219mm丁一一当量粗糙度，：=0.4mm23 2 308 口至工作面压力损失L 'v2=0.0282300 1.17 827082_=22.32pa式中：沿程阻力系数14 2妝 '1.142 I g(1

17、內8 / 0. 4)0. 028式中：di水力直径，dj=108mm丁当量粗糙度，丁 压力损失总和、p=、5+、P2=17.69+22.32=40.01pa因为 丁P< pe 8% =800*0.08=64Pa故，压风经过压力损失后满足要求.二、现308面压风系统308材巷压风管总长2170多米，自材巷口开始每60米有一球型阀，蝶型阀共计6个，分别 位于500、1350、1600、1650、1800、2170米处，采用3寸管路铺设，耐压强度2MPa.308运巷压风管总长2120多米，自运巷口开始每 48米有一球型阀 蝶型阀共计6个，分别 位于250、600、950、1300、1650、2

18、120米处，采用3寸管路铺设，耐压强度2MPa.三、压风自救系统地要求压风自救装置要安装在地点宽敞、 支护良好、水沟盖板齐全、没有杂物堆积地人行道侧 人行道宽度要保持在 0.8m以上，管路安装高度按距底板 1.8m,自救装置地安装高度按自救装 置地装置底距底板 1.5m,便于现场人员自救应用，安装压风自救装置时，压风自救装置地支管 不少于一处固定，压风自救装置阀门扳手要同一方向且平行于巷道，压风自救装置上地煤尘要及时清理.压风自救系统下面或管路上不得堆放杂物1、压风自救系统地验算1.1、空气压缩机供气量按最大作业班人员需风量计算33Q供丄 N Q需=25 0.1=2.5m / min <

19、7.76m / min式中：Q供总耗风量，m / minN最大作业班人员,25人考虑Q需每人需风量，采区避险取0.3 m3/min ；工作面避险取 0.1m3/min故能满足工作面压风自救系统需风量地要求.2、308回采工作面压风自救系统地具体位置308回采工作面材巷为进风巷，根据要求该系统在距安全出口 50100m之间选择地点宽 敞、支护良好、没有杂物堆放地人行道侧安装，由每班最多人数25人确定安设27台,随设备列车移动而移动.另两组安装在巷道中部 1000米处和无极绳机头部，由于此固定处人员零散故各安设 5 台 .308回采工作面运巷为回风巷，根据要求该系统安装在离工作面2540m之间选择

20、地点宽敞、支护良好、没有杂物堆放地人行道侧安装,安装 27 台,随工作面地推进而移动 .另两组安装在二部皮带机头和头部皮带机头处 ，各安设 5 台 .三、供水系统及供水施救系统一、供水系统能力校验1、供水系统原始资料308静压水管采用地面蓄水池静压供水，用水地点为材、运及专用抽采巷道内降尘水幕、 冲洗煤尘、各转载点喷雾洒水、煤层注水、乳化液泵站、采煤机喷雾及支架喷雾等，水源为地面水池我矿供水系统主管路沿斜井向井下铺设，采用6寸管铺设，主管路从地面蓄水池到三采轨道共4500米在三采轨道与308材、运两巷交接地点采用6寸管变4寸管地接头，输送到工作面各个地点距工作面为2170米2、供水系统能力核定

21、2.1 308 工作面各地点所需水量QX设备用途用水量乳化液泵站工作面支架用液5m3/d采煤机冷却、喷雾用水3m3/d刮板输送机冷却、喷雾用水3m3/d胶带输送机冷却、喷雾用水2m3/d其它喷雾用水2m3/d总用水量：15m3/d22管径校验d1=219mmd2=108mm4500230018丸由二 2 5中取'=0.03,其中'为阻力系数k 9 - d以知：d1=0.219md2=0.108m1k12-4.93s2/m68_8 0.325 259 d59.8 3.142 0.21958939.8 3.142 0.1085=169.05s2/m6代入：nH 八 RQ2i 418

22、'k 9：2d522 07 (4500 4. 932300 (3 69. 05)Q=2. 2 1"0m3 S Q=1x7441rd，故选型满足要求2.3管壁耐压校验取308运巷管中任一点，则该点与地面高差为 207m.P = hs =9.8 207 1 = 2.03MPa式中：水地重度，取9.8九平面形心离液面地高度,取207mS一点单位面积取 1P =2.03MPa : P, = 4MPa ,故所选壁厚耐压符合要求2.4压力损失校验地面至308 口压力损失T L Pv2、p27.64padi 2式中：沿程阻力系数1. 1 42 l g ( 2i 9 / 0. 4)0. 02

23、 3式中：di水力直径，di-219mm丁一一当量粗糙度，：=0.4mm2.4.2 308 口至工作面压力损失d?V= 34.88pa式中：沿程阻力系数式中：di 水力直径，dj=108mm1. 1 42 I g (11)8 / 0. 4)0. 028丁一一当量粗糙度，丁 =0.4mm压力损失总和、p=、p+、p2=62.52pa因为、p< pe 8% =2000*0.08=160Pa故,供水经过压力损失后满足要求.二、现308供水施救系统308材巷铺设一趟4寸供水管路，全长2170多米，自材巷口起每48米有一球型门，蝶型阀 3个，分别位于200、850、2170米处，供工作面支架喷雾、

24、材巷洒水管、煤层注水、乳化液泵 站和采煤机喷雾用；308运巷采用3寸管路，全长2120多米，自运巷口起每48米有一球型门， 自材巷口起每 48米有一球型门，蝶型阀6个，分别位于 250、600、950、1300、1650、2120 米处，供各转载点喷雾及运巷喷雾洒水.静压水管供水管供水必须满足煤机冷却水、煤机喷雾、支架喷雾及其它巷道用水地要求.供水管路要吊挂整齐，不得影响行人和运输，管路要经常检修，防止跑冒滴漏，保证喷雾位置和方向符合要求，喷头齐全完好.1、供水线路： 地面水池t主斜井t二采管子道t辅助运输巷t南辅助巷t三采轨道巷t33406运联巷t 33408材巷 地面水池t主斜井t二采管子

25、道t辅助运输巷t南辅助巷t三采轨道巷t33408运联巷t 33408运巷三、供水施救系统1、供水施救要求(1) 对于供水施救系统，应考虑在灾害发生时，地面能方便将自来水作为供水水源切换注 入到井下供水管网.(2) 主要运输巷、带式输送机斜井与平巷、上山与下山、采区地运输巷与回风巷、采煤工作面运输巷与回风巷、掘进巷道、煤仓放煤口、溜煤眼放煤口、卸载点等地点都必须敷设防尘供水管路，并安设支管和供水阀门，防尘用水均应过滤.(3) 原则上为供水施救系统设置地支管地出水阀门处应有减压阀、过滤装置，以满足遇 险人员使用需要.(4 )在压风自救设施、避难硐室、作业人员集中地处应安装供水阀门，避难硐室应提供过

26、滤水装置，便于供避险人员使用.(5 )供水管路进入永久避难硐室应提供管路保护(如20米前深埋或高压胶管).(6 )供水施救系统应能在紧急情况下为避险人员供水并输送营养液提供条件2、308回采面供水施救系统安装地具体位置材巷安装2套，一组安装在设备列车以外100米处，另一组安装在巷道中部 1000米处.运巷安装2套，一组安装在装载机以外100米处，另一组安装在巷道中部 1000米处.四、308排水系统一、排水系统能力核定1、308工作面原始资料从308 口至综采工作面全长 2170米,308运巷工作面前二百米坡度为 15度，材巷前二百 米坡度为20度.308综采工作面正常涌水量为 50m3/h,

27、最大涌水量为150m'/h，矿井水PH值为 酸性,重度为1.0N /m3.2、排水泵地选型验算根据煤矿安全规程要求，主要排水设备必须有工作水泵和备用水泵 工作水泵能力应 能在20h内排除矿井24h地正常涌水量，备用水泵能力应不小于工作水泵能力地70%,并且工作水泵和备用水泵地总能力应能在 20h内排出矿井24h地最大涌水量.排水管地能力应能配合工作水泵在20h内排出24h地正常涌水量若水量突然增大时，可将材、运两巷、抽采巷地压风管改为排水管2.1水泵必须排水能力验算243正常涌水期： Qb =qz =1.2qz =1.2*50 =60m /h20243最大涌水期： Qmaxqmax =

28、1.2qmax =1.2*150 -180m3/h20式中：Qb 工作水泵具备地总排水能力,m3/hQm a x工作水泵和备用水泵地总排水能力，m3 / h3qz 矿井正常涌水量，m / h3qm a x矿井最大地涌水量，m / h2.2水泵扬程地估算Hsy600.75= 80m式中：Hb估算水泵地扬程Hsy 侧地高度，即吸水中最低水位至排水管出口高度差管路效率，倾角大于30度，g =0.83-0.8 ； 30度-20度，g;小于20 度，g =0.77-0.74,这里取 g =0.75,初选水泵，选用IS0-80-50-315Z 型水泵，流量为2.3水泵地型号及台数地选择 根据计算地工作水泵

29、地排水能力3100m /h ,额定扬程125m.工作泵台数：Qb600.6取 n1=1Qe100备用泵台数:取 n2=i屯亠 0.7口 =0.7 1 = 0.7门2 亠 Qmax / Qe _= 1.8 1 = 0.8因此,工作泵与备用泵各为 1台.3、管路地选择3.1管路趟数根据泵地总台数，一条管路工作，一条管路备用(压风管路改接)最大涌水时，两台泵同时 工作20h内排出24h地最大涌水量，故从减少能耗地角度考虑，可采用两台泵两趟管路排水 从而可知每趟管路内流量 Qe等于泵地流量3.2管材地选择由于咼差为80米左右，确定采用带有法兰地钢管3.3排水管内径地验算Q -0.018850=0.09

30、 -0.109mvpdp 二4Q一 0.0188p 3600 二 vp,m式中：dp排水管地内径Q排水管地流量Vp 排水管内地流速，通常取经济流速Vp =1.5-2.2 (m/s)计算故，选用排水管内径为 0.1m地标准管，规格型号为 114-2*7.3.4确定管材壁厚z 0.4p0.4 80 0.4 0.011 80 ,-=0.5dpC=o.5 10C = 0.44 0.7cmpV<rz -1.3p0.4汉80 1.3汇0.011 汉80管材壁厚选用符合要求.二、现308工作面排水系统在33408材、运巷及专用抽采巷各按不低于正常涌水量50m3/h地排水能力配备，且配备必要地备用水泵.

31、水仓必须有沉淀池，材、运巷地排水管为3寸管，抽采巷地排水管为 4寸管.在材运两巷各个低凹处安设若干台潜水泵，排水能力要能满足生产需要.若水量增大，可将材、运巷及专用抽采巷地压风管路改为排水管路.1、主排水线路： 33408运巷t 33408运联巷宀三采集中轨道下山宀三采中央水泵房宀主斜井宀地面污 水站 33408材巷t 33406运联巷t三采集中轨道下山t三采中央水泵房t主斜井t地面污 水站 33408专用抽采巷t 33408抽采联巷t 33408运巷t 33408运联巷t三采集中轨道下山 t三采中央水泵房t主斜井t地面污水站2.308回采面排水布置根据排水能力地需要 308运巷有设置4个水仓

32、,400米出安设15KW离心泵，1000米处安 设37KW离心泵,1700处安设7.5KW潜水泵,2100处安设37KW离心泵外加6处积水低洼处, 如200、600、800、1300、1600米处均装有 3KW 潜水泵，以防巷道大量积水根据排水能力地需要 308材巷设置3个水仓,150米处安设37KW潜水泵,1000米处37KW 离心泵,1400处安设7.5KW潜水泵，另外在500、1100米处装有3KW潜水泵排出巷道低洼处 积水抽采巷设置75KW离心泵,满足最大涌水量地需要 水泵型号及参数如下：水泵型号电机功率（KW）流量（m /h）扬程（m）ISO100-65-315Z75100125IS

33、O100-50-315Z3750125155050BQS20-50 7.5/N7.52050BQS15-28 3/N31525五、照明通讯系统为将308工作面打造成精品工作面，巷道及工作面地充分照明及方便地通讯是必不可少 地，具体布置如下：1）照明材巷全长2170m,按要求每20米挂一盏型号为：DGD 60/127节能灯，另外，各个水仓和 油脂硐室也要挂灯，每盏灯地功率为13W,共计110盏灯，由1000m处型号为：ZBZ-10.0地照明 综保供电工作面长为196.8m,排列134个支架，每10个支架悬挂一盏型号为： DJC36/127L（ B）地 LED灯，另外，设备列车操作台和转载机机头部各悬挂 1盏灯，每盏灯地功率为20W，共计13盏， 由设备列车上型号为:ZBZ-4.0地照明综保供电.运巷全长为2120m，按要求每20m挂一盏型号为：DGD 60/127地节能灯，另外各个水 仓和油脂硐室也要挂灯，每盏灯地功率为13W，共计115盏灯，头部机头和二部机头往前500米各安装一台型号型号为：ZBZ-4.0地照明综保，头部综保控制前1000m地照明，二部综保控制