回采工作面供电设计

山西翼城首旺煤业有限责任公司2204回采工作面设计G0——每个水槽的水量，60L/个；QUOTEn——每架水棚的水槽个数，取4个；③水棚架数n=G/G0=2400/200=12架式中：n——水棚架数（取整数），架；G——总水量，L；QUOTE——每个水槽的水量，60L/个；④水棚区长度n——水棚架数，架；C——水棚间距，m，取2m；c）隔爆水棚加强架设要求（5）隔爆水袋安设标准1、隔爆水袋采用6分钢管、隔爆水袋、水袋挂钩、10#组合而成。3、掘进工作面掘进至250m时，距风桥口以里50－75m处安设第一组隔爆水袋，随掘进工作面推进每200m安设一组辅助隔爆水袋。4、隔爆水袋应安设在顶板支护完好的直线巷道中。5、综采工作面：随着工作面的推进，回撤至距固定水袋60m时，拆除该隔爆水袋。6、主要隔爆水袋容量为400/m3,长度不小于30m；辅助隔爆水袋容量为200/m3，长度不小于20m。隔爆水袋应安设在直线巷道顶板较好的地点，隔爆水袋排间距为2.0m,距顶、帮不大于100mm，高度不小于1.8m。四、防灭火设备配置在工作面两巷材料库等防火重点区域全部配置二个干粉灭火器，并同时设置砂箱。五、排水系统1、回采期间排水依据2204回采工作面地形地势特征，在2204工作面最低点即工作面下端头处布置泄水贯眼，2204回采工作面水经泄水贯眼排至泄水巷（2205回风顺槽）排水点水仓，再由水泵排至西南轨道斜巷水沟，然后由水沟自流入中央水仓，泄水贯眼施工位置另行研究确定后，单独编制。（1）回采期间排水路线2204运输巷→2205回风巷→2采区回风大巷→中央水仓→副井→地面。（2）排水设备根据生产地质报告，2204工作面回采时正常涌水量约为40-70m3/h，初采期间最大涌水量150m3/h，工作面掘进期间采用接力排水方式进行排水。选用MD85-45×6离心水泵进行排水。（3）排水管路选择根据常用情况，选用两趟5寸钢丝网骨架聚乙烯液体管无缝钢管进行排水，必要时将供水管路改为排水管路。2、掘进期间排水（1）掘进期间排水路线：2204回风（运输）巷→临时水仓→二采区运输巷水沟→采区水仓。（2）排水设备：巷道正常掘进时，根据排水路线，根据工作面预计涌水量及高差，通过计算选型，在掘进迎头安装三台泵，一台潜水泵使用、一台D46-50×4型离心泵备用、一台潜水泵检修；每掘进500m，施工设立临时水仓，并在水仓处安装三台D46-50×4型离心泵，一台使用一台备用一台检修。D46-50×4型离心泵扬程为200m，流量为46m3/h功率为45kw。（3）排水管：工作面两巷掘进期间敷设两趟管路，一趟3吋供掘进巷使用，一趟3吋供水仓使用。六、防治水设计1、工作面充水因素分析（1）2204工作面2号煤层顶板主要含水层为K8、K9砂岩含水层；底板有K7、K6砂岩含水层。工作面回采过程中老顶初次来压及周期来压，会破坏煤层上方的K8、K9砂岩含水层及底部的K7砂岩含水层，另外2203工作面老空水也会继续流入2204工作面，水量约为40m3/h，因此预计2204工作面最大涌水量可达150m3/h，以后随着工作面向前推进，涌水量会减小到40～70m3/h。因此工作面回采前需要在运输顺槽尾部及局部低洼处向泄水巷开掘巷道，以便来水能及时排放。（2）2204工作面2号煤层的间接充水含水层为K3、K2灰岩含水层和奥灰岩溶含水层。太灰水位标高600—603m，奥灰岩溶水位标高599—608m，2204工作面底板标高593—462m，所以2204工作面属于带压开采。根据《煤矿防治水规定》临界突水系数计算办法及《2号煤层承压开采水文地质报告》，2204工作面突水系数值（依据井底大巷水文钻孔最初水位603m，隔水层厚度47m，巷道最低标高462m）0.039Mpa/m，小于受构造破坏块段突水系数的临界值0.06Mpa/m，属于带压开采相对安全区。但在工作面回采过程中，如果遇到大的断层及陷落柱等导水地质构造，将会发生底板突水，因此回采前必须查清工作面内存在的隐伏地质构造。2、探测方法及钻探验证方法为了查清2204工作面内存在的隐伏地质构造，确保工作面安全回采，拟采用两种物探方法对其工作面构造及富水性进行探测，一种是委托山西山地物探公司采取无线电波坑道透视仪对工作面构造进行探测，另一种采用YCS20瞬变电磁物探仪对富水性进行探测。针对物探资料异常区域制定专门的探放水设计对物探结果进行验证。在物探资料正常区域按照相关文件规定要求，设计每50m施工1个验证孔对物探结论进行验证。下面仅针对物探资料正常区域施工的验证孔进行设计。3、技术要求（1）探水范围及钻探设备探水范围为2204工作面内物探成果验证。采用ZLJ—400煤矿用坑道钻机（或TXU—150煤矿用坑道钻机、ZYJ—570/180液压架柱式钻机），TBW50/15泥浆泵，采用42mm钻杆、60mm或65mm无芯钻头钻进。（2）钻孔结构要求采用60mm或65mm无芯钻头,钻至终孔位置（见图1单孔设计）。（3）钻孔个数、方位、角度与深度钻探验证孔设计在2204工作面回风顺槽每50m施工一个钻探验证孔，2204回风顺槽长1462m，由切眼往外30m处施工第1个钻探验证孔，共计施工钻孔29个。因2204工作面煤壁长度为116m,因掘进过程中靠近2204运输顺槽30m范围内已进行过探测，1至29号孔设计孔深不少于86m，角度顺煤层倾角，方位与工作面垂直。六、压风、供水施救系统设计距工作面25—40m范围内的运输顺槽和回风顺槽各设置1处自救站，自救站安装18个压风、供水自救装置。回风、运输顺槽每隔400m设置1处自救站，每个安装6个压风、供水自救装置，以上自救装置要随着工作面的回采不断向后移设。供水管路：皮带顺槽每隔50m设一个三通及闸阀，轨道顺槽每隔100m设一个三通及闸阀。七、安全监控系统及井下作业人员管理系统矿井安装KJ70安全监控系统一套，对工作面进行实时监控，监控范围包括：采掘工作面瓦斯、CO浓度、温度、风速等。1、各种传感器布置（1）甲烷传感器安装位置及悬挂标准距该工作面迎头不大于5m处安装甲烷传感器T1，距回风巷口10-15m安装甲烷传感器T2；当掘进工作面超过1000m时，在巷道中部安装中部甲烷传感器；甲烷传感器必须垂直悬挂，距顶板(顶梁)不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm。（2）甲烷传感器的报警、断电、复电及断电范围工作面甲烷传感器T1，报警浓度为≥0.8%CH4，断电浓度为≥1.2%CH4，复电浓度为＜0.8%CH4；工作面甲烷传感器T2、中部甲烷传感器，报警浓度为≥0.8%CH4，断电浓度为≥0.8%CH4，复电浓度为＜0.8%CH4。断电范围：工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。机载式甲烷断电仪的报警浓度为≥1.0%CH4，断电浓度为≥1.5%CH4，断电范围为掘进机。（3）其他传感器安装位置及悬挂标准在工作面回风巷口10-15m处安装温度传感器，传感器应垂直悬挂，距顶板(顶梁)不得大于300mm，距巷道侧壁不得小于200mm；在工作面风筒末端安装风筒传感器；在工作面的回风巷测风站内安装风速传感器；在掘进工作面巷口皮带机头下风侧10-15m安装一氧化碳传感器；在风机专用开关负荷侧安装4个开停传感器，分别监测风机专用开关主机及备机的工作状态。（4）其他传感器的报警设置工作面回风巷内的温度传感器设置报警值为30℃；掘进工作面皮带机头下风侧的一氧化碳传感器报警值为24ppm；工作面回风巷内的风速传感器报警值为小于0.25m/s或大于4m/s；工作面回风巷内的风筒传感器报警值为无风报警；风机专用开关安装停电报警传感器，发生停电报警后切断工作面及其回风巷内全部非本质安全型电气设备。2、井下作业人员管理系统井下作业管理系统型号为KJ251A。在该掘进工作面入口30-50m处、150-200m处成对安装读卡器，用于监测进出工作面的人员。八、通讯联络及照明系统1、通讯联络系统2204采煤工作面的通讯联络系统由JSQ—31—512型有线通讯联络系统、KTL109型无线通讯联络系统和KT199型应急广播通讯联络系统组成，工作面内所有通讯联络系统设备应随着回采情况的变化及时跟进安装。2、信号系统工作面各转载点，均安装KTC2.3型闭锁式扩音器组成各转载点之间的联系信号；信号装置安装位置距转载点不得超过5m；运输材料的信号使用语音电铃或声光信号，确保各种信号装置齐全、灵敏、可靠。3、照明系统回采工作面照明线路自工作面综保引出线路安设照明灯管，回采工作面内每隔15m安装一台照明灯管，转载点和控制台分别安装照明灯管。照明干线电缆沿巷道顶板挂设并符合电缆吊挂质量标准化，井下照明配电装置必须使用具有短路、过载及漏电保护的综合保护装置。九、矿压观测系统矿井采用KJ533煤矿顶板压力监测系统针对井下工作面顶板压力、巷道顶板及围岩深部松动、离层、脱落以及锚索受力情况变化进行在线监测，为矿井安全生产提供技术数据。1、工作面顶板压力监测系统工作面液压支架载荷测点布置：2204工作面长116米，需安装液压支架78架，每5架安装一台顶板压力传感器（GPD60），共布置15条测线。第一条侧线布置在从机头起中部支架的第5#架上，第二条测线布置在从机头起中部支架的第10#架上，第三条测线布置在从机头起中部支架的第15#架上……以此类推，第十五条测线布置在从机头起中部支架的第75#架上。每台顶板压力传感器（GPD60）的2个测压孔通过高压油管分别与支架的前柱与后柱相接（接对角线前后柱），对回采工作面顶板实施在线监测。2、巷道顶板压力监测系统工作面两顺槽顶板监测：在工作面运输巷和回风巷掘进过程中在风桥口处安装一组机械式顶板离层观测仪，距风桥口80m安装一台电子位移传感器，一台锚索应力传感器、一个机械式顶板离层仪，巷道再掘进80米安装一组机械式顶板离层监测仪，以此类推，对工作面两巷道顶板离层及锚索受力情况进行监测。

第四节机电设备及供电一、供电能力计算（一）供电系统1、综采工作面供电系统1）2#采区变电所→2205运输顺槽→1600KVA移动变电站→工作面刮板输送机。说明：由2#变电所10号高压配电装置出线，至KBSGZY—1600/6/1.14型移变变压,移变至KBZ16—630/6/1.14型馈电开关，馈电开关再为刮板运输机机头、机尾控制开关供电。2）2#采区变电所→2205运输顺槽→2000KVA移动变电站→采煤机、转载机、双速绞车。说明：由2#变电所10号高压配电装置出线，至KBSGZY—2000/6/1.14型移变变压,移变至KBZ16—630/6/1140型馈电开关，馈电开关再为采煤机、转载机、双速绞车控制开关供电。2、2205回风顺槽供电系统2#采区变电所→2205回风顺槽→2205回风顺槽无极绳连续牵引车、调度绞车、110KW水泵、潜水泵。说明：由2#变电所7号高压配电装置出线，KBSG—630/6/0.69型变压器变压，为无极绳连续牵引车供电，电压为660V。工作面调度绞车、潜水泵、110KW水泵2台由2#变电所8号高压配电装置出线，至2205回风巷750米处KBSGZY—1000/6/1.14型移变变压供电,供电电压为1140V。另2台110KW水泵由2#变电所9号高压配电装置出线，至KBSGZY—500/6/1.14型变压器变压,供电电压为1140V。3、2205运输顺槽供电系统2#采区变电所→乳化液泵站1000KVA移动变电站→2205运输顺槽→2205运输顺槽伸缩皮带、调度绞车、潜水泵。说明：由2#变电所13号高压配电装置出线，至联络巷KBSGZY—1000/6/1.14型移动变压器变压，为2205运输顺槽伸缩皮带、调度绞车、潜水泵供电，电压为1140V。4、2205综采泵站供电系统2#采区变电所→联络巷液压泵站→液压泵站乳化液泵、喷雾泵说明：由2#变电所14号高压配电装置出线，经KBSG—630/6/1.14型变压器变压，为液压泵站乳化液泵、喷雾泵供电，电压为1140V。（二）供电设备的能力及保护计算1、综采工作面1140V供电系统变压器的选择根据公式：S=Kx×Σpe/COSΦpjCOSΦpj取0.7总容量计算Σpe＝1552(Kw)需用系数：Kx=0.4+0.6×630/1552=0.64S=0.64×1552/0.7=1426.9（KVA)为保证供电质量和实际设备情况，选编号1#KBSGZY-1600/6移变一台，编号2#KBSGZY-2000/6移变一台。1#移变供刮板运输机；2#移变供采煤机、转载机。2、2205回风顺槽梭车660V供电系统变压器的选择总负荷：Σpe＝110（Kw），其中最大负荷Pmax=110(Kw)需用系数:Kx=0.7则：S=Kx×Σpe/COSΦpjCOSΦpj取0.7=0.7×110/0.7=110(KVA)选KBSG-630/6干式变变压器一台，由2#变电所供电。3、2205回风顺槽排水点I回路1140V供电系统变压器的选择总负荷：Σpe＝220（Kw），其中最大负荷Pmax=110(Kw)需用系数:Kx=0.8则：S=Kx×Σpe/COSΦpjCOSΦpj取0.7=0.8×220/0.7=251.4(KVA)选KBSG-500/6干式变变压器一台，由2#变电所供电。4、2205回风顺槽排水点II回路1140V供电系统变压器的选择总负荷：Σpe＝307.5（Kw），其中最大负荷Pmax=110(Kw)需用系数:Kx=0.8则：S=Kx×Σpe/COSΦpjCOSΦpj取0.7=0.8×307.5/0.7=351.4(KVA)选编号3#KBSGZY-1000/6移动变电站一台，由2#变电所供电。5、2205运输顺槽1140V供电系统变压器的选择根据公式：S=Kx×Σpe/COSΦpjCOSΦpj取0.7总容量计算Σpe＝723(Kw)，其中最大负荷Pmax=400(Kw)需用系数：Kx=0.4+0.6×400/723=0.73S=0.73×723/0.7=754（KVA)为保证供电质量和实际设备情况，选编号4#KBSGZY-1000/6移变一台，供2205运输顺槽伸缩皮带、绞车。6、综采泵站1140V供电系统变压器的选择根据公式：S=Kx×Σpe/COSΦpjCOSΦpj取0.7总容量计算Σpe＝500(Kw)需用系数：Kx=0.4+0.6×125/500=0.55S=0.55×500/0.7=392.85（KVA)选KBSG-630/6干式变变压器一台，由2#变电所供电。7、高压开关的选择高压开关的形式应符合《煤矿安全规程》中规定的设备选用的有关要求，以及在国标《矿山电力装置设计规范》中的有关规定。由于这6台高压配电装置均设于2#采区变电所内，按《煤矿安全规程》中规定要求，应选隔爆型。额定参数选择《煤矿井下设计技术规定》中规定：井下移动变电站，动力变压器高压侧应有短路，过负荷和无压释放保护；供给移动变电站的高压馈电线还应有电缆监视保护。国产千伏级配套产品KBG-250/6Y型高压防爆配电箱均符合要求；考虑运行维护方便，使用安全可靠；我们选用KBG-250/6Y型高压防爆配电箱。移动变电站KBG-250/6Y型高压隔爆配电箱的选择①配电装置额定电压：选定为6000伏②配电装置额定电流应大于移动变电站的最大长时工作电流。计算移动变电站额定电流I1=Se/（×）=1600/（×6）=154AI2=Se/（×）=2000/（×6）=192AI3=Se/（×）=1000/（×6）=96AI4=Se/（×）=1000/（×6）=96A计算工作面正常工作时的最大工作电流Igmax①已知1600KVA变压器负荷:Σpe1=630(Kw)，Ue=6(Kv)Kx1=0.4+0.6×630/630=1，CosΦpj=0.7则:Igmax1=Kx×Σpe/(QUOTE×Ue×COSΦpj)=1×630/(QUOTE×6×0.7)=86.6A满足要求②已知2000KVA变压器负荷:Σpe2=922(Kw)，Ue=6(Kv)Kx2=0.4+0.6×200/922=0.53，CosΦpj=0.7则:Igmax2=Kx×Σpe/(QUOTE×Ue×COSΦpj)=0.53×922/(QUOTE×6×0.7)=67.2A满足要求③已知1000KVA变压器负荷:Σpe3=307.5(Kw)，Ue=6(Kv)Kx3=0.8，CosΦpj=0.7则:Igmax3=Kx×Σpe/(QUOTE×Ue×COSΦpj)=0.8×307.5/(QUOTE×6×0.7)=33.8A满足要求④已知1000KVA变压器负荷::Σpe4=723(Kw)，Ue=6(Kv)Kx4=0.4+0.6×400/723=0.73，CosΦpj=0.7则:Igmax4=Kx×Σpe/(QUOTE×Ue×COSΦpj)=0.73×723/(QUOTE×6×0.7)=72.6A满足要求（三）工作面电缆的选用根据以上计算，供移变电缆选用MYPTJ-6/103×70+1×25/3+3×2.5型矿用屏蔽监视型电缆。移变供开关列车选用MYP-3×95+1×25型的矿用移动橡套软电缆。采煤机电缆选用MCPQ-3×95+1×25+4×6型的采煤机专用电缆，转载机及刮板运输机选用MYP-3×70+1×25型的矿用移动橡套软电缆。工作面照明选用MYQ-4×1.5型的矿用移动橡套软电缆。（四）保护整定及局部接地1、控制移动变电站的高压真空配电装置的整定以下式中:Xz整定值,Ie高开的额定电流,Ig负荷电流（1）过负荷保护的整定已知综采工作面高压配电装置PJG-300，Ie=300A,则Xz=Ig/Ie=136.5/300=0.455取整定值:Xz=0.5（2）短路保护的整定:n≥（Iqe+Kx∑Ie）/KbIe=（1300+0.64×（200+188+66+188+15+116.8+200））/5×300=1.28取短路保护整定值:Xz=1.62、控制综采泵站及2205回风巷设备的高开依据机电科设备整定表进行整定；馈电的过载整定详见机电设备整定表，启动器过载整定均按其额定电流值整定。3、接地系统供电系统接地保护由局部接地极、接地母线、接地导线和接地引线组成。除移动变电站各设一局部接地极外，泵站处另设一局部接地极，皮带机头及无极绳连续牵引车等处各设一局部接地极（局部接地极用直径35mm，长度1.5m镀锌铁管制成，管上钻20个直径不小于5mm的透眼），垂直于地面，埋设于潮湿地方。辅助接地母线用截面为50mm2镀锌铁线连接，与井下主接地极连成一个总接地网。二、供电负荷供电负荷表设备名称台数电压单机功率额定电流启动电流总功率备注采煤机111402×300+2×55+202×188+662×1034730刮板输送机111402×3152×2002×1300630转载机11140200116.8759.3200乳化液泵2114012584.6553.7250使用一台喷雾泵2114012584.6553.7250使用一台皮带机111403×2003×1343×804600回柱绞车11140221597.544调度绞车511402515.8102125调度绞车111405536.823.955无极绳牵引车166011050326110多级离心泵4114011080521440照明综保5127工作面总功率：1552（KW）回风顺槽总功率：630（KW）运输顺槽总功率：700（KW）液压泵站总功率：500（KW）三、工作面机电设备机电设备表序号名称型号单位数量备注1液压支架ZZ4800/18/38架812采煤机MG300/700-WD台13工作面运输机SGZ764/630部14转载机SZZ764/200部15胶带运输机DSJ120/100/G3×200部16矿用隔爆真空电磁启动器QBZ3-400/1140台3备用1台7矿用隔爆型双速开关QJZ-500/1140（660）S台3备用1台8矿用隔爆真空软启动器QJR-400/1140台5备用2台9移动变电站KBSGZY—2000/6/1.14台110移动变电站KBSGZY—1600/6/1.14台111移动变电站KBSGZY—1000/6/1.14台112移动变电站KBSGZY—1000/6/0.68台113多级离