堿溝煤礦300萬噸年改擴(kuò)建方案設(shè)計(jì)（機(jī)電部分）

　　礦井井下機(jī)電設(shè)備及供水

　　1、供配電

　　技改項(xiàng)目供電系統(tǒng)為全新建設(shè)。

　　1.1電源選擇及地面供電

　　區(qū)域變電站(堿洪變)增加35KV出線間隔，作為向礦井35KV地面變電站供電電源。區(qū)域變電站兩回電源線路引自不同的電網(wǎng)構(gòu)成可靠的雙回路電源。

　　礦井電源選擇35KV的原因是：在線路可靠性上要比6KV、10KV線路高;線路電流比6KV、10KV線路小，這樣達(dá)到線路的經(jīng)濟(jì)截面所需的線徑要比采用6KV、10KV線路小;從神東礦區(qū)來看，礦井電源普遍采用35KV線路，有的礦井甚至直接從110KV中心變電所引出35KV電源線路，相較于6KV、10KV供電電源可以避免因礦井裝機(jī)容量的提高對6KV、10KV供電電網(wǎng)產(chǎn)生的壓降及沖擊電流帶來的影響。

　　礦井電源從地面35KV變電站饋出兩回10KV電源，作為井下用電電源，地面重要負(fù)荷主扇風(fēng)機(jī)、主提升機(jī)、付井提升機(jī)也采用兩回10 KV電源供電。采用10KV供電比6KV系統(tǒng)電流減少約1/3，這樣在礦井井下用電負(fù)荷增大的條件下，提高供電能力。

　　2.井下供配電

　　2.1井下變電所

　　在井下新建變電所，四根MYJV32-10KV 電源電纜立井井筒送至該變電所，電纜截面可以根據(jù)礦井井下用電負(fù)荷及今后擴(kuò)展選擇截面。三根電纜并列運(yùn)行，當(dāng)其中一根電纜發(fā)生故障時(shí)，另外兩根電纜應(yīng)能滿足礦井全部負(fù)荷的需求。

　　變電所內(nèi)采用單母線分段，正常時(shí)分列運(yùn)行。所內(nèi)采用礦用隔爆型智能高壓開關(guān)作為接受、分配電能之用，礦用隔爆型變壓器及礦用隔爆型智能低壓饋電開關(guān)，作為所用電以及低壓負(fù)荷電源。 承擔(dān)井下運(yùn)輸、綜采、綜掘、局部排水及照明等用電。

　　井下電壓等級(jí)為10KV/1.140KV/0.66KV/0.127KV，10KV作為井下排水、綜采工作面、掘進(jìn)工作面，主運(yùn)輸系統(tǒng)的一次電源。

　　變電所內(nèi)高低壓饋電開關(guān)應(yīng)具備短路、過負(fù)荷、漏電保護(hù)功能。并且能夠通過網(wǎng)絡(luò)在礦井調(diào)度監(jiān)控中心實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程遙測、遙控、遙訊。

　　2.2新建水泵房供配電

　　電源取自礦井井下中央變電所，電壓等級(jí)為10KV。 承擔(dān)井下主排水用電。

　　2.3運(yùn)輸系統(tǒng)供電

　　井下主運(yùn)輸系統(tǒng)工作電壓為1140V，由井下變電所饋出。輔運(yùn)系統(tǒng)根據(jù)所采用的運(yùn)輸方式，設(shè)置電瓶車充電硐室，向該處供電的電壓等級(jí)為660V，這樣現(xiàn)有的機(jī)車充電設(shè)備完全可以繼續(xù)使用。如果在井下布置暗斜井，那么該處提升機(jī)使用的電壓等級(jí)為1140V。

　　2.4用電設(shè)備供電方式

　　綜采工作面、掘進(jìn)工作面等用電設(shè)備均采用礦用移動(dòng)變電站供電，一次側(cè)電壓等級(jí)為10KV，二次側(cè)電壓等級(jí)為1140V。綜采工作面電氣設(shè)備的控制采用電壓等級(jí)為1140V智能組合開關(guān)集中控制，推薦型號(hào)為常州聯(lián)力。

　　2.5井下照明

　　大巷、井底車場及附近、井下變電所、主要機(jī)電硐室及綜采工作面等地點(diǎn)設(shè)固定照明。

　　固定照明采用礦用防爆型熒光燈KBY-60/127V。

　　2.6井下通訊

　　通訊接入礦現(xiàn)有的通訊系統(tǒng)，容量不夠則采用擴(kuò)容的方式解決。

　　2.7接地保護(hù)

　　為保證礦井用電安全，所有電氣設(shè)備均應(yīng)按《煤礦安全規(guī)程》要求接地，高壓監(jiān)視屏蔽電纜的接地芯線與變電所高壓裝置的檢漏單元相連，用以監(jiān)視供電系統(tǒng)的絕緣情況。

　　低壓漏電保護(hù)由檢漏裝置實(shí)現(xiàn)漏電保護(hù)及漏電閉鎖等保護(hù)功能。

　　2.8綜合自動(dòng)化系統(tǒng)

　　綜合自動(dòng)化系統(tǒng)分為調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)和信息管理系統(tǒng)。

　　井下變電所及水泵房三遙系統(tǒng)、運(yùn)輸皮帶監(jiān)控系統(tǒng)、綜采工作面監(jiān)控系統(tǒng)、順槽皮帶和掘進(jìn)皮帶監(jiān)控系統(tǒng)及扇風(fēng)機(jī)三遙系統(tǒng)接入新建立的調(diào)度監(jiān)控系統(tǒng)。通過三遙系統(tǒng)的采用，取消井下變電所、水泵房，地面扇風(fēng)機(jī)的值班人員達(dá)到減人提效的目的和設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

　　區(qū)隊(duì)計(jì)算機(jī)接入該礦信息管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全礦管理信息化、自動(dòng)化。

　　3.給水排水

　　3.1給水

　　3.1.1水源選擇及礦井水復(fù)用

　　礦井技改后水源選擇采用現(xiàn)有系統(tǒng)作為第1水源。

　　以堿溝煤礦為例，選擇蘆草溝截流工程作為第2水源，現(xiàn)有甜水系統(tǒng)為第1水源。

　　礦井井下消防灑水水源應(yīng)利用礦井的涌水排出礦井后經(jīng)沉淀過濾后進(jìn)入地面蓄水池的水源，以減少對甜水系統(tǒng)的依賴。

　　3.1.2供水系統(tǒng)

　　采用井下消防灑水與給水分開的管道系統(tǒng)。水源是在地面修建消防灑水蓄水池及設(shè)備玲卻、乳化液泵等用水的甜水池。消防灑水蓄水池的容積應(yīng)能滿足礦井全天消防灑水及噴霧的需要，以減少主排水泵的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，盡量使水泵在用電低谷時(shí)間運(yùn)行，達(dá)到降低電費(fèi)支出的目的。

　　3.2排 水

　　3.2.1排水系統(tǒng)

　　在井底車場附近新建中央水倉及水泵房，作為整個(gè)礦井的中央水倉及水泵房，負(fù)責(zé)整個(gè)礦井的排水。

　　礦井的涌水經(jīng)沉淀過濾后，匯集到井下中央水倉，經(jīng)中央水泵房的主排水設(shè)備排出地面。選多級(jí)離心泵三臺(tái)，選無縫排水鋼管二趟。

　　為了實(shí)現(xiàn)泵房內(nèi)的自動(dòng)化控制，在泵房內(nèi)安裝真空泵三臺(tái)與主排水泵配合使用，其型號(hào)為：SZ-3J。

　　工作制度如下：正常涌水時(shí)，一臺(tái)泵工作，一臺(tái)泵備用，一臺(tái)泵檢修，一趟管路工作。最大涌水時(shí)，兩臺(tái)泵同時(shí)工作，一臺(tái)泵備用檢修，兩趟管路同時(shí)工作。

　　3.3消防及灑水

　　井下消防灑水與給水為分開的管道系統(tǒng)。設(shè)計(jì)在副井井底，井下爆破材料硐室、機(jī)電硐室、檢修硐室、材料庫設(shè)置消火栓，在膠帶輸送機(jī)巷道中，消火栓設(shè)置間距為50m。主要運(yùn)輸大巷消火栓設(shè)置間距為100m。在采掘工作面、煤倉、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)載點(diǎn)等產(chǎn)生粉塵的地方設(shè)置灑水器。在回風(fēng)順槽、總回風(fēng)巷及主要巷道口，設(shè)置水幕、橡膠水袋和自翻式隔爆水槽等。在主要巷道每隔50m設(shè)置DN25閘閥，供定期沖洗巷道使用，消防灑水管材，采用焊接鋼管、鍍鋅鋼管，接口為焊接或法蘭連接。

　　4.綜采工作面設(shè)備選型及配套

　　綜采工作面成套設(shè)備主要由液壓支架、采煤機(jī)、刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)、膠帶輸送機(jī)及工作面供電供液設(shè)備等組成，這些設(shè)備的正確選型及合理配套，是充分發(fā)揮設(shè)備生產(chǎn)效能，達(dá)到高產(chǎn)高效的前提。

　　從由神東公司補(bǔ)連塔礦提供的資料來看，設(shè)備選型應(yīng)著重考慮設(shè)備的生產(chǎn)能力、主要技術(shù)指標(biāo)、適應(yīng)性、可靠性、安全性、經(jīng)濟(jì)性、配套性等因素。

　　1.工作面年產(chǎn)量及年推進(jìn)度

　　(1)工作面日推進(jìn)度

　　按工作面日產(chǎn)7000t計(jì)算，工作面日進(jìn)度為：

式中：Qg —工作面日產(chǎn)量，t/d；
　　　　S —工作面日進(jìn)度，5.3m；
　　　　h1 —采煤機(jī)割煤高度，3m；
　　　　Lg —工作面長度，42m；
　　　　r —煤體容重，1.3t/m3；
　　　　Cg —工作面回采率，0.8%；
則：
Qg =5.3×30×42×1.3×0.8=6945.12，t/d
　　　（3）工作面月產(chǎn)量、年產(chǎn)量及年推進(jìn)度
　　　工作面月工作日數(shù)按25d計(jì)，則工作面月產(chǎn)量為173628t，年產(chǎn)量為2083.5kt。月進(jìn)度為132.5m，年推進(jìn)度為1590m。
　　　比較堿溝煤礦現(xiàn)有工作面的上方有殘留的煤柱，實(shí)際日推進(jìn)1.8m，并且平均2.4m左右打一排眼。根據(jù)比較工作面每日實(shí)際推進(jìn)長度可定在3m。按照上述條件工作面日產(chǎn)為3685.5t，則年工作面產(chǎn)量為1105.65kt。月進(jìn)度為75m，年推進(jìn)度為900m。這樣，堿溝煤礦至少要有三個(gè)綜采工作面才能達(dá)到年產(chǎn)300萬噸的要求。而條件類似于堿溝煤礦的公司其他礦井也存在這種情況，因此如何提高工作面日產(chǎn)成為年產(chǎn)300萬噸，最多只布置兩個(gè)綜采工作面首先要解決的問題。數(shù)據(jù)見表一。
表一

　　由表一可以看出，在沒有外部條件制約的情況下，公司現(xiàn)有的綜放工作面完全可以達(dá)到百萬噸的生產(chǎn)規(guī)模，但是要達(dá)到200萬噸的規(guī)模，有以下問題需要解決：

　　1) 工作面推進(jìn)速度;

　　2) 工作面的順槽長度;

　　3) 工作面的回采率;

　　4) 工作面的有效長度;

　　5) 采高。

　　這其中可以采用地面洗選的方法使工作面多放頂煤提高工作面的回采率，如果回采率能夠提高到0.85，則現(xiàn)有工作面的年產(chǎn)量可以提高到1253.07kt，但是這種方法雖然可行，但是產(chǎn)量提高的有限仍然無法達(dá)到200萬噸的年產(chǎn)量，只能作為輔助的方法。

　　從表一可以看出，即使在工作面順槽的長度有保證、回采率提高的情況下，仍然需要較高的工作面推進(jìn)速度。這就要求采用更有效的方式在保證回采率的前提下提高工作面推進(jìn)速度。

　　從分析可以看出，礦井產(chǎn)量的提高在于解決影響工作面產(chǎn)量提高的制約因素，然后才能根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的采掘裝備?，F(xiàn)就參照在神東考察查的情況，提出設(shè)備選型的建議。

　　2.采煤機(jī)選型

　　2.1采煤機(jī)選型的原則

　　由于堿溝煤礦及公司其他礦井為綜采放頂煤方式生產(chǎn)，因此采煤機(jī)的選型主要考慮能否滿足工作面的推進(jìn)速度同時(shí)兼顧設(shè)備的配套性、經(jīng)濟(jì)性與可靠性。主要選型原則：

　　(1)采煤機(jī)的推進(jìn)速度大于工作面設(shè)計(jì)生產(chǎn)推進(jìn)。

　　(2)主要技術(shù)性能滿足工作面煤層的力學(xué)特性。

　　(3)整機(jī)大修周期的過煤量應(yīng)大于工作面的可采儲(chǔ)量。

　　(4)采煤機(jī)與液壓支架、刮板輸送機(jī)之間必須具備良好的配套關(guān)系，這主要指采煤機(jī)的滾筒截深、機(jī)面高度、臥底量、牽引方式等技術(shù)指標(biāo)，以及采煤機(jī)與刮板輸送機(jī)之間的過煤空間，采煤機(jī)與工作面兩端頭設(shè)備的配套性等。

　　3.三機(jī)選型

　　3.1 三機(jī)選型原則

　　綜采工作面三機(jī)的選型主要從設(shè)備配套性，對工作面地質(zhì)條件的適應(yīng)性，安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性等方面。

　　(1)刮板輸送機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)的運(yùn)輸能力都應(yīng)大于工作面的全部的生產(chǎn)能力，一般取1.2倍;

　　(2)刮板輸送機(jī)應(yīng)滿足與采煤機(jī)、液壓支架的配套要求;

　　(3)轉(zhuǎn)載機(jī)要與可伸縮膠帶輸送機(jī)相配套;

　　(4)刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長度滿足工作面長度要求。

　　3.2轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)技術(shù)參數(shù)及性能確定

　　轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)的選型主要考慮其生產(chǎn)能力及三機(jī)的配套性。因此，可選擇與刮板機(jī)相配套的轉(zhuǎn)載機(jī)和破碎機(jī)。

　　參照神東的設(shè)備選型的原則和設(shè)備使用經(jīng)驗(yàn)，后部溜子、轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)的大修期過煤量應(yīng)不小于500萬噸，除電動(dòng)機(jī)外應(yīng)優(yōu)先選用DBT公司生產(chǎn)的產(chǎn)品。轉(zhuǎn)載機(jī)采用CST控制，刮板機(jī)建議采用變頻拖動(dòng)。

　　綜采工作面采用智能型組合開關(guān)作為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)、停止的控制裝置，并且建議采用集中控制臺(tái)以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的集中控制和任意地點(diǎn)的閉鎖。

　　4 .膠帶輸送機(jī)的選型

　　4.1 膠帶輸送機(jī)的選型的原則

　　(1)膠帶輸送機(jī)的輸送能力應(yīng)大于或等于工作面刮板輸送機(jī)的輸送能力;

　　(2)膠帶輸送機(jī)的機(jī)尾部要與轉(zhuǎn)載機(jī)的配套尺寸相適應(yīng);

　　(3)膠帶輸送機(jī)的輸送長度要根據(jù)運(yùn)輸巷道的長度、坡度、運(yùn)輸方向，以及輸送機(jī)功率等因素綜合考慮。

　　4.2 膠帶機(jī)的參數(shù)確定

　　根據(jù)設(shè)備能力配套原則，帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力應(yīng)為轉(zhuǎn)載機(jī)的1.2倍，所以，帶式輸送機(jī)的輸送能力為850t/h。

　　5.掘進(jìn)機(jī)械的選型

　　礦井掘進(jìn)機(jī)械的選擇，主要應(yīng)考慮掘進(jìn)工作量的大小、礦井地質(zhì)條件等因素。因此，參照神東公司的使用經(jīng)驗(yàn)并結(jié)合堿溝煤礦等的實(shí)際，建議選擇AM50及以上的綜掘機(jī)。對于綜掘機(jī)有如下要求：

　　1) 液壓系統(tǒng)采用進(jìn)口配件;

　　2) 截割頭及截齒應(yīng)考慮采用12CM15-10D連采機(jī)材質(zhì)相同的配件;

　　3) 綜掘機(jī)電控系統(tǒng)采用單板機(jī)或PLC控制;

　　4) 綜掘機(jī)帶有液壓輸出口，用以帶動(dòng)液動(dòng)錨桿機(jī)。

　　6.礦井井下輔助運(yùn)輸系統(tǒng)

　　此次神東之行的最大體會(huì)就是各個(gè)礦井全部實(shí)現(xiàn)了無軌膠輪化運(yùn)輸，減少了中間環(huán)節(jié)和人員配備，極大地提高了輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的效率。使搬家倒面所用的時(shí)間成倍減少。公司各個(gè)礦井現(xiàn)在所采用的600mm軌距的軌道運(yùn)輸系統(tǒng)一直是制約礦井效率提高的瓶頸。因?yàn)閷?shí)際情況的不同，我們不能照搬神東經(jīng)驗(yàn)來解決問題，但是我們應(yīng)該學(xué)習(xí)神東確定所要達(dá)到的目標(biāo)，然后解決達(dá)到這個(gè)目標(biāo)需要解決的問題。

　　神東建設(shè)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)是簡單高效，從而提高了工作效率。因此堿溝等礦井的技改工程也應(yīng)該以此為目標(biāo)來建設(shè)輔助運(yùn)輸系統(tǒng)。建議在立井(付井)井筒中分層開口，取消上下水平之間的暗斜井。運(yùn)輸方式的選擇900mm軌距的軌道運(yùn)輸，運(yùn)輸工具選擇5噸電瓶車、專用平板車，以及礦車。這樣不但可以取消上下山的絞車和信號(hào)工，而且還可以讓使用車輛的單位自己管理司機(jī)做到一人多崗。

　　7.供熱供暖

　　礦井技改后供熱供暖的需求必將增長，現(xiàn)有的供暖系統(tǒng)能夠利用的仍然利用，例如鐵廠溝礦的供暖系統(tǒng)。新建的供暖系統(tǒng)管線的安裝布置需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。例如，堿溝煤礦的建筑多集中在地勢平坦的低洼處，春季融雪和夏秋兩季的降雨都會(huì)把大量的泥沙帶入管道溝，加上原有的管道溝建的比較狹窄，給清理工作帶來了很大困難。因此，建議地勢利于排水的礦區(qū)采用管溝的方式埋設(shè)供暖管路并且管溝內(nèi)的空間應(yīng)方便維修，其他的礦區(qū)可以考慮采用架空的方式敷設(shè)供暖管路。而且在布置供暖管路的同時(shí)要考慮到電纜敷設(shè)的需求，避免電纜與供暖管路的交叉或?qū)⑵洳贾迷谝黄?，以避免造成電纜故障。

　　礦井井口采用熱風(fēng)幕向井下供暖，熱源采用蒸汽或水暖管路，選用此種方式供暖主要考慮是清潔無污染。如果采用燃煤的熱風(fēng)爐供暖，往往會(huì)將煤煙等順著風(fēng)流帶到井下，造成污染，因此不考慮這種方法向井下供熱風(fēng)。