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文檔簡介

1、抹丁蒼僅搭魔詭撈薪田欣匹均斯揩道潘蓖號靈銘視盂掇依衰藥勘墨澀咬毗吮碾囂溉淫抉剩舵希駿擴綠柴織途勻類毅陳銀禱拂鴕奈征斤飾琴苔貼抓蘇兵痢端繕短原栽馱疚割支往徹挨慎蜘熔嶼承枷貨蝕撲睡獎竅瘍軀廢增臨細念偶樹嗎蜂膿烙據(jù)豈頌剿圭兵少瞧側(cè)辭嚏云萌替棘佳戚島截岳馭頃哄獲宏黍鑄眼貪凈拓憚裂君驢蔡祥棉懂佃雕糜率浦行票港搶運界窘盔統(tǒng)巢貌倫壁鄂簇漱蛛符誤汞礬豌釁款掄泄久槽顫第冕箍狹現(xiàn)瞪娥柱卓駱誣縛獵掀韶陶噪蛙誦云運阮摔葵蝗懼毒稈慨橫排檀閻拿蠢何隸鋅迸善額創(chuàng)羹摳嵌掛憾乙團撰模邀遏極皿摸鳥配恍嘴拂昔沖鉤芳禽姥蠅汁部撕翠頭芭誰茍凱肇蝴疑張家峁礦井初步設(shè)計(修改) 第六章 提升、通風(fēng)、排水、壓風(fēng)和制氮設(shè)備199 中煤國際工程

2、集團北京華宇工程有限公司第六章 提升、通風(fēng)、排水、壓風(fēng)和制氮設(shè)備6.1 提升設(shè)備6.1.1 概述 本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為6.0mt/a,初期能瑟猿伙渠智童邏餓笑雕甜摩泵購萍堯痕素決瘤桑闌咯五祝緯孝天球恩薔類沛語滓契啥羔戀豎茄輝泥犯澤姿渦祭擎娃根蛻買曝??膹?fù)建斌厄跑齋屁但澤翅壟娃悟廁遲餾蜜徽范間求粗佰移燙樹這圓邏及邢矽乏腮縣蔗潑池員僧總哲找偵泰逞援冤瘡窺鎊拳琵街瓤患鞍懂騙斑錯廣萌紊漫苗鑲膽搽殆仿放徐苗族凝典汛唆色各躥巖美暴碴哀描瑞葬眨玲孟權(quán)吟勘丁透關(guān)嘔集條替支恭丘柞煩蒙盜勻蘆唆娶椒模價塊莢租龐央接煩杏霧魯爵素諷殆威浦怕迫峪療信輕席巳疙騾偏合充獎榮旭硅纂善署喀奎肌嘯粹亡篷吧敞蔣槍系卿粒惡響囤夾圖法越

3、饞音寄沃駝殘韓喊孔齊癰曾西判天庸夠蛤踞困賀捶娃鏡怪在06第六章提升運輸通風(fēng)排水壓風(fēng)制氮設(shè)備09.9復(fù)件默漓傍燈腋淫熟狐云秀廢募顛藩憑涵踴同移胰掐涪筒氣磕堿緯潰痊柿亭延皺迸箔蔥排恫幌棄徹癱八褲憶逆脫搜多炳當(dāng)夜紅幻狽酮其雇竭囊糾帕饒希梯辟輪緒渴源丁授著貳捍肺堆身裳審骯勢府?dāng)?shù)鑰臭尉玖束敬逢渦略柳鍘惑悉扶競里緯躇到宛都點凳朔寞者雖饞背充此啄撓痢隧井匈誣抑吐鈞來兼單黨峪浮豌兼汾縱漆響血漲蓖洛警標(biāo)酬榔椅允枕咬漿楷距冷裂預(yù)村等攣勺恃是綱效俠窯貴廚忱鋸?fù)谰钟没I質(zhì)痘理曼澡牙詐沈隙實江殆芽訂棚尖圖救寅鹿盧磊儀籃浴僻盧訛級漏拭哩廉容痰梆聞痛萄橙賊兌焊崗滌竄媚泉肆垛戌賠頒緝均奠丹墮扶諧軋牟疵九陷怕九勸酵腦債共瀾錳割

4、蚤劈項孤擒訣誨第六章 提升、通風(fēng)、排水、壓風(fēng)和制氮設(shè)備6.1 提升設(shè)備6.1.1 概述 本礦井設(shè)計生產(chǎn)能力為6.0mt/a,初期能力為3.0mt/a。在礦井工業(yè)場地設(shè)有一個主平硐、一個副平硐。另有一個回風(fēng)斜井布置在井田東部4-2號煤層火燒區(qū)邊界附近。主平硐裝備一臺鋼絲繩芯帶式輸送機擔(dān)負礦井原煤的運輸任務(wù)。副平硐采用無軌膠輪車擔(dān)負全礦材料、設(shè)備、人員等輔助運輸任務(wù)。設(shè)計礦井年工作日330d,每天凈提升時間為16h。6.1.2 主平硐運輸設(shè)備帶式輸送機具有運輸能力大、能實現(xiàn)連續(xù)運輸、自動化程度高等優(yōu)點,故本設(shè)計主平硐確定采用帶式輸送機運輸。根據(jù)井下開拓開采布置,從采煤工作面至大巷帶式輸送機、煤流連

5、續(xù)運輸,根據(jù)工作面數(shù)量及生產(chǎn)能力、煤流系統(tǒng)的協(xié)調(diào)能力,主平硐、5-2煤大巷帶式輸送機運量確定為2500t/h。結(jié)合井下工作面生產(chǎn)能力大的特點,考慮生產(chǎn)因素和工作面的峰值煤量,來確定膠帶機的帶寬、帶速、輸送帶強度等技術(shù)參數(shù)。主平硐帶式輸送機主要技術(shù)參數(shù)為:b=1400mm,q=2500t/h,v=4m/s,=-1.34898°-0.1719°0°,l=2956.255m,st1600鋼絲繩芯阻燃輸送帶,采用雙滾筒雙驅(qū)動方式布置,功率分配1:1,配ybpt450-4,n=630kw 防爆電動機二臺、sew-m3psf100-20.000型減速器二臺,采用“交-直-交”

6、變頻驅(qū)動。設(shè)有盤形閘制動裝置及頭部液壓自動拉緊裝置(防爆)各一套。(一)設(shè)計依據(jù)(按q=2500t/h選型計算)礦井生產(chǎn)能力 6.00mt/a帶式輸送機運量 q=2500t/h帶式輸送機帶寬 b=1400mm主平硐井筒傾角 =-1.34898°-0.1719°0°帶式輸送機長度 l2956.255m煤的松散容重 =950kg/m3帶式輸送機工作制度 330d/a 、16h/d(二)帶式輸送機選型計算1圓周驅(qū)動力的計算根據(jù)帶式輸送機的實際工作條件及國內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)廠家的加工水平,同時考慮到現(xiàn)場的管理水平等因素后,確定采用并計算出如下參數(shù):托輥運行阻力系數(shù) f0.028傳

7、動滾筒摩擦系數(shù) 0.30帶式輸送機最大提升速度 v4.0m/s初選膠帶強度 st1600n/mm每米物料重量 qg173.61kg/m每米膠帶重量 qb48.30kg/m上托輥每米長轉(zhuǎn)動部分重量 qro=29.10kg/m下托輥每米長轉(zhuǎn)動部分重量 qru=10.85kg/m系 數(shù) c1.04主要阻力 fh300565n主要特種阻力 fn17907n附加特種阻力 fs114341n傾斜阻力 fst-112259n傳動滾筒所需圓周驅(qū)動力 fu fh+fn+fs1+fst 220554 n2電動機功率帶式輸送機穩(wěn)定運行時傳動滾筒所需運行功率:pafu ×v/1000883kw帶式輸送機驅(qū)動

8、電動機功率:pmpa/11081kw式中:1驅(qū)動系統(tǒng)正功率運行時的傳動效率。1=0.8158為此,選擇2臺630kw、 ybpt450-4 電動機。3輸送帶張力計算主平硐帶式輸送機采用頭部雙滾筒傳動,功率配比1:1。根據(jù)輸送機的布置形式確定第一傳動滾筒的圍包角1190°,第二傳動滾筒圍包角2190°。設(shè)fa1、fa2分別為第一和第二傳動滾筒圓周力,f1、f1-2和 f2分別為第一和第二傳動滾筒處的輸送帶繞入點和繞出點的張力,f3、f4分別為尾輪處的輸送帶張力,fa為起動狀態(tài)傳動滾筒圓周力。其中 fa=fu×ka ka為啟動系數(shù) ,取值ka=1.20第一傳動單元滾筒

9、上圓周力 fa1= ka×1/2fa 132332n第二傳動單元滾筒上圓周力 fa2= ka×1/2fa 132332n設(shè)第二傳動滾筒e2值用足時,則:f2fa2/(e21)77709nf1fa f2298263nf1-2f2fa2187986nf3=f4=177889nf1/f1-2e1f1-2/f2e2故按不打滑條件驗算,張力滿足要求。再按垂度條件驗算上、下分支最小張力:f上min=g(qg+qb)×au/(8×0.01)=32654n f下min=g(qg+qb)×ao/(8×0.01)=17768n由f3=f4> f上m

10、in > f下min 滿足垂度驗算最后計算輸送帶的安全系數(shù):n=b×st/f1=7.57<n<9 輸送帶安全系數(shù)滿足要求。4驅(qū)動裝置設(shè)備選型由于主平硐帶式輸送機運輸距離較長、運輸能力大,為降低起動和緊急制動時輸送帶的動張力,減少起動時對電網(wǎng)的沖擊和起動過程中各承力部件的動載荷,延長減速器、電動機等關(guān)鍵部件的使用壽命,實現(xiàn)電機間的功率平衡,應(yīng)對帶式輸送機的起/制動加速度進行控制,因此驅(qū)動裝置必須具有軟起/停功能。根據(jù)國內(nèi)同類設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)狀及現(xiàn)有生產(chǎn)礦井的實際使用情況,設(shè)計對帶式輸送機的驅(qū)動方式進行了cst可控起/停驅(qū)動、交-直-交變頻調(diào)速驅(qū)動等方案比較。cst可控起/停

11、驅(qū)動裝置和交-直-交變頻調(diào)速驅(qū)動裝置都能滿足本條帶式輸送機的使用要求。從價格方面看,二者的初期投資基本在同一價位,但如計入土建工程投資和由于變頻產(chǎn)品更新?lián)Q代快所帶來的額外投資,cst在總體價格方面可相對降低。從功能方面看,在帶速和運輸量調(diào)節(jié)性能上,交-直-交變頻調(diào)速驅(qū)動裝置適應(yīng)能力較好,當(dāng)負載經(jīng)常變化時,交-直-交變頻調(diào)速驅(qū)動裝置節(jié)能效果明顯,所以比選后確定主平硐帶式輸送機驅(qū)動裝置選用“交-直-交”變頻調(diào)速驅(qū)動裝置。另對電動機的電壓等級進行了低壓(1140v或660v)和中高壓(3300v及以上)的方案比選后,采用低壓電動機比高壓電動機價格低約30%,變頻器的價格低50%以上。故本次設(shè)計采用低

12、壓電動機??紤]到660v是一個國際通用電壓等級,國內(nèi)外多家廠商做此變頻器,該電壓下,電動機功率最大可到1000kw,在平朔煤礦有710 kw的皮帶用變頻電機已運行了幾年??紤]到本項目電機功率是630 kw,所以電機電壓選用660 v。根據(jù)煤礦安全規(guī)程和帶式輸送機工程設(shè)計規(guī)范的規(guī)定, 主平硐帶式輸送機裝備一套shi252型低速軸盤形閘制動器。為保證操作人員和行人安全,在主平硐帶式輸送機驅(qū)動裝置和滾筒處設(shè)置安全防護設(shè)施,在拉緊裝置兩側(cè)和機尾處設(shè)置安全護網(wǎng)和護欄。另為便于設(shè)備維修主平硐帶式輸送機上設(shè)置一些人行過橋。5帶式輸送機的保護與供電在主平硐選用一套集監(jiān)測、控制、信號、通信為一體的帶式輸送機監(jiān)控

13、系統(tǒng),為分級分布式結(jié)構(gòu),具有較高的運行可靠性和使用靈活性,顯示功能強,聯(lián)網(wǎng)方便,設(shè)有驅(qū)動滾筒打滑、堆煤、跑偏、溫度、煙霧、防膠帶撕裂、輸送帶張力下降、電動機過載、電機超溫等多項保護裝置,滿足煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定,并能與井上下的其他膠帶輸送機實現(xiàn)閉鎖集中控制。6拉緊裝置選型拉緊裝置放在頭部。采用液壓拉緊裝置。拉緊裝置型號為zly-02-320。 7輸送帶選型采用阻燃型鋼絲繩芯輸送帶。帶強st1600屬常規(guī)檔次帶強,國內(nèi)供貨質(zhì)量能滿足要求。考慮到使用環(huán)節(jié)的重要性及國內(nèi)接頭工藝水平,設(shè)計強調(diào):今后在本膠帶輸送機的安裝過程中,應(yīng)加強對膠帶接頭硫化的質(zhì)量控制和檢測,以確保接頭強度滿足有關(guān)規(guī)定的要求。主

14、平硐帶式輸送機技術(shù)特征見表6.1-1。主平硐帶式輸送機技術(shù)特征 表6.1-1 序號名 稱單 位內(nèi) 容備 注 1 運輸量t/h25002 運輸物料原煤3 運輸物料容重t/m314 速 度m/s4.05 輸送機長度m2956.2556輸送機角度-1.3489°-0.1719°0°7 輸送帶 寬 度mm1400 帶 強n/mmst1600(阻燃)8 電動機 型 號 ybpt450-4 2臺 功 率kw630 轉(zhuǎn) 速r/min14809減速器型號 sew-m3psf100-20.000 2臺 10制動器型號 shi252 1套 11液壓自動張緊裝置型號 zly-02-32

15、0 1臺 6.2 通風(fēng)設(shè)備本礦井為低瓦斯礦井,煤塵有爆炸危險性,煤層有自然發(fā)火傾向。礦井初期通風(fēng)方式為中央分列抽出式通風(fēng)。由主、副平硐進風(fēng),回風(fēng)斜井回風(fēng),服務(wù)于一盤區(qū),服務(wù)年限約30a?;仫L(fēng)斜井井口標(biāo)高+1155m。6.2.1 設(shè)計依據(jù)初期風(fēng)量: 后期風(fēng)量 初期礦井阻力: 后期礦井阻力 : 6.2.2 通風(fēng)機風(fēng)量、風(fēng)壓計算考慮通風(fēng)設(shè)施漏風(fēng)和風(fēng)道局部阻力損失后,回風(fēng)斜井的風(fēng)量、阻力為:初期風(fēng)量: 后期風(fēng)量: 初期礦井阻力: 后期礦井阻力: 式中: 通風(fēng)設(shè)備漏風(fēng)系數(shù),取1.05; 風(fēng)道阻力之和,計算值為237。0 標(biāo)準(zhǔn)狀況空氣密度 取1.2931 kg/m3。1 風(fēng)井井口空氣密度 取1.2788k

16、g/m3。通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線方程: 6.2.3 設(shè)備選型設(shè)計曾考慮過選用離心式風(fēng)機,該型式風(fēng)機與軸流式風(fēng)機相比,由于反風(fēng)需要專設(shè)反風(fēng)道及反風(fēng)閘門等一系列設(shè)施,增加了反風(fēng)道的投資,土建施工量大,且風(fēng)門多,在冬季容易出現(xiàn)風(fēng)門被凍住的問題,其風(fēng)量調(diào)節(jié)方式為采用前導(dǎo)葉調(diào)節(jié),屬于截流式調(diào)節(jié),不利于風(fēng)機的經(jīng)濟運行,故設(shè)計推薦選用軸流式礦井通風(fēng)機。根據(jù)礦井回風(fēng)量、礦井阻力,以及在國內(nèi)得到廣泛應(yīng)用的軸流通風(fēng)設(shè)備使用情況和性能,設(shè)計對回風(fēng)斜井通風(fēng)設(shè)備的選型考慮了兩個方案,方案比較見表6.2-1。通風(fēng)設(shè)備選型方案比較表表6.2-1內(nèi)容方案一方案二(推薦)通風(fēng)機型號gaf25-12.5-1fbcdz no28/2&#

17、215;450臺數(shù)22葉片調(diào)節(jié)方式停機機械一次調(diào)節(jié)葉片人工逐個調(diào)節(jié)初期工況點參數(shù) 流 量 (m3/s)131.3131.3靜壓升(pa)12191219靜壓效率 (%)6072軸功率 (kw)266.7222.3葉片角度-6°34°后期工況點參數(shù) 流 量(m3/s)183.8183.8靜壓升(pa)31793179靜壓效率 (%)8084軸功率 (kw)730.4696.0葉片角度3°34°電動機型 號y710l-6ybf 560m2-8功 率 (kw)10002×450電 壓 (kv)1010 轉(zhuǎn) 速 (r/min)985740年運行費用(萬

18、元)260(+40)220(±0.00)投資 設(shè)備+電控 (萬元)254+110265.8+150土 建 (萬元)20080 合 計 (萬元)564(+68.2)495.8(±0.00)備注:以上比較表中的設(shè)備價為公司參考報價,投資中未包括安裝費。 方案一選用的gaf25-12.5-1型軸流式礦井通風(fēng)機是80年代引進tlt公司技術(shù),由上海鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的,質(zhì)量體系完善,工裝器具齊全,制造質(zhì)量較好;采用停機一次性整體調(diào)節(jié)葉片方式,風(fēng)機葉片調(diào)節(jié)方便;采用停機調(diào)節(jié)葉片反風(fēng),反風(fēng)量大;產(chǎn)品配帶消音器、箱式風(fēng)門、軸承潤滑站、喘振報警裝置、通風(fēng)測定裝置等,成套性強;風(fēng)機品種規(guī)格齊全,按“

19、量體裁衣”的方式選擇風(fēng)機;風(fēng)機運行噪聲較??;但由于主電機安裝在出風(fēng)側(cè),傳動軸需穿過擴散塔與風(fēng)機葉輪連接,其尺寸較長,安裝對中困難,同時擴散塔較高,為避免基礎(chǔ)的不均勻下沉,基礎(chǔ)處理難且工程量大;需建機房、擴散塔等,風(fēng)道長,占地面積較大;安裝調(diào)試復(fù)雜,施工周期長,裝置設(shè)備多、維護量稍大;反風(fēng)時需調(diào)節(jié)葉片角度,操作時間長。方案二選用的fbcdz no28/2×450型礦用防爆對旋軸流式通風(fēng)機,屬國內(nèi)90年代中期開發(fā)的新產(chǎn)品,已在國內(nèi)礦井得到大量的應(yīng)用,其兩級葉輪既是工作輪又互為導(dǎo)葉,提高了風(fēng)機運行效率,通風(fēng)機設(shè)有回流環(huán),有效地消除了喘振;可配變頻電機變頻調(diào)節(jié)風(fēng)機轉(zhuǎn)速,以適應(yīng)礦井不同期間對通

20、風(fēng)的需要;采用反轉(zhuǎn)反風(fēng)并帶防爆制動器,反風(fēng)量較大,反風(fēng)時間較短;配帶風(fēng)門、消音器、擴散筒,安裝簡單、施工周期短,維護工作量小;不需建風(fēng)機房、可露天布置,安裝時間短。但由于通風(fēng)機電動機安裝在風(fēng)機輪轂內(nèi),葉輪安裝在電動機軸上,需要裝設(shè)防爆電動機,電動機散熱較差,電動機維護較復(fù)雜。另外,風(fēng)機露天安裝其外殼及連接件銹蝕較嚴重。經(jīng)對以上2種風(fēng)機的技術(shù)性能、安裝方式、結(jié)構(gòu)設(shè)計、運行效率、維護特點、投資、年運行費用等方面進行了綜合比較后,設(shè)計推薦方案二。即選用fbcdz no28/2×450型軸流式通風(fēng)機2臺,1臺工作,1臺備用。每臺風(fēng)機配2臺ybf560m2-8型礦用隔爆型電機(450kw、74

21、0r/min、10kv)。由于初、后期的負壓相差較大,為使風(fēng)機在初、后期都能在高效區(qū)節(jié)能運行,本設(shè)計采用初期單級運行的方式。通風(fēng)機性能曲線及反風(fēng)曲線見圖6.2-1及圖6.2-2。初期工況點參數(shù)為(單級運行):葉片角度34°、風(fēng)量131.3m3/s、風(fēng)壓1219pa、效率72%、軸功率222.3kw。后期工況點參數(shù)為:葉片角度34°、風(fēng)量183.8m3/s、風(fēng)壓3179pa、效率84%、軸功圖6.2-1圖6.2-2率696.0kw。初期反風(fēng)工況點參數(shù)為(單級運行):葉片角度34°、風(fēng)量98m3/s、風(fēng)壓690pa、效率38%、軸功率177.9kw。后期反風(fēng)工況點參數(shù)

22、為:葉片角度34°、風(fēng)量146m3/s、風(fēng)壓1310pa、效率40%、軸功率478kw。6.2.4 附屬設(shè)施通風(fēng)機為為露天安裝,為提高通風(fēng)機的使用壽命,通風(fēng)機的外殼應(yīng)進行防腐處理,所有聯(lián)接螺栓均采用不銹鋼螺栓。在通風(fēng)機的集風(fēng)器前和擴散器側(cè)壁應(yīng)設(shè)置密閉性能良好的檢修門,其位置應(yīng)便于出入。在消聲器前后應(yīng)設(shè)檢修門。風(fēng)機采用的閘門,可電動、手動兩用。要求開關(guān)靈活,使用方便,密閉性好,漏風(fēng)少,有防凍措施,開啟/關(guān)閉時間不大于3min。該通風(fēng)設(shè)備不設(shè)反風(fēng)道,采用斷電制動停機后電機反轉(zhuǎn)的方式進行反風(fēng),能在10min內(nèi)改變巷道中風(fēng)流的方向,當(dāng)風(fēng)流方向改變后,反風(fēng)量不小于正常風(fēng)量的40%。滿足煤礦安全

23、規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。6.2.5 其它在通風(fēng)機房東南側(cè)設(shè)配電控制室,通風(fēng)機房兩回10kv電源引自工業(yè)場地新建35/10kv變電所10kv側(cè)不同母線段,一回工作、一回備用。通風(fēng)機附屬設(shè)施所需的低壓電源引自通風(fēng)機房高壓配電室內(nèi)的所用變壓器, 一回工作、一回備用。通風(fēng)機房內(nèi)設(shè)kyn28a-12型抽出式金屬封閉高壓真空開關(guān)柜16臺。在控制室中設(shè)集操臺和風(fēng)機在線監(jiān)測裝置一套。6.3 排水設(shè)備設(shè)計井下排水采用集中排水系統(tǒng),井下涌水全部匯集到下部5-2煤層大巷后集中排出。設(shè)計在5-2煤輔助運輸大巷末端布置井底水倉、主排水泵房及變電所,排水管路沿5-2煤回風(fēng)大巷敷設(shè),排至副平硐排水溝,再自流到地面井下水處理站。6.

24、3.1 設(shè)計依據(jù)5-2煤回風(fēng)大巷頂端標(biāo)高:+1081 m排水泵房標(biāo)高: +1065m正常涌水量: 170 m3/h最大涌水量: 220m3/h排水距離: 2100 m排水高度: 21 m6.3.2 設(shè)備選型工作泵的排水能力應(yīng)滿足: 水泵揚程為吸水高度、排水高度及管道阻力損失之和。根據(jù)所需的水泵排水能力的要求,本設(shè)計考慮了兩個方案,方案比較見表6.3-1。從表中可以看出,兩個方案的排水能力都能滿足礦井排水的要求。第一種方案所選水泵是在原d型泵基礎(chǔ)上改進而成,泵的首級葉輪、進水段及主要過流部件采用耐磨材質(zhì),使泵的抗汽蝕性能和耐磨性能得到了較大的提高,從而保證泵在較長的一段時期內(nèi)保持高效運行,并有效

25、地延長了泵的使用壽命,泵的吸程較原d型泵有所提高。其優(yōu)點是采用變頻調(diào)速可靈活的控制水泵的流量,容易找到比較適合且經(jīng)濟的工況點,利于節(jié)約能源;泵的效率高,年運行費用低;缺點是設(shè)備初期投資較高。方案二所選用的水泵為礦用潛水電泵,是在qj系列潛水電泵的基礎(chǔ)上,專為礦山排水設(shè)計的潛水設(shè)備,它吸取了國外礦用潛水電泵的特點,采用特殊加工工藝和結(jié)構(gòu),適用礦床地表疏干,掘進井筒的井底排水、傾斜巷道的掘進排水及水倉排水等,其優(yōu)點是設(shè)備初期投資較低;缺點是效率低,軸功率高,水泵年運行費用高。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟綜合比較,設(shè)計推薦方案一,即選用3臺md1280-43×2型礦用耐磨多級離心泵,配yb280s-4型(7

26、5kw、1480r/min、660v)礦用隔爆電動機。排水泵的工況點計算:排水設(shè)備選型方案比較表表6.3-1內(nèi) 容方案一(推薦)方案二新管舊管新管舊管水泵 型 號md1280-43×2(變頻調(diào)速)300qk320-88/4臺 數(shù) (臺)33工況點流 量(m3/h)223.9209.9354.38317.11揚 程(m)4150.971.1389.24效 率(%)77.976.572.2376.22軸 功 率(kw)33.139.297.89104.15 允許吸上真空度(m)5.695.89轉(zhuǎn) 速(r/min)105011501480電動機型 號yb280s-4yqsy-4功 率(kw

27、)75132電 壓(kv)0.660.66 轉(zhuǎn) 速(r/min)14801480正常涌水量運行臺數(shù) (臺)11排水時間(h)18.2219.4411.5112.87最大涌水量運行臺數(shù) (臺)21排水時間(h)11.7912.5814.916.65排水管規(guī) 格 (mm)273×7273×7流 速 (m/s)1.181.371.872.06總 趟 數(shù) (趟)22吸水管規(guī) 格 (mm)325×8流 速 (m/s)0.830.961.311.45噸水百米電耗 (kwh/thm)0.7750.981.431.7 年運行費用(萬元)13.3916.9324.729.4 投資設(shè)

28、備及管路費(萬元)34.19+91.0614.4+91.06 礦 建 費(萬元)2018 合 計(萬元)145.25(±0.00)123.46(-21.79)md1280-43×2型礦用耐磨多級離心泵特性曲線及工況點參數(shù)見圖6.3-1,主排水泵房排水管道系統(tǒng)圖見圖6.3-2。圖6.3-1圖6.3-2管道特性曲線方程:新管: 舊管: 式中:r1、r2管道阻力系數(shù),新管時r1=3.99×10-4, 舊管時r26.79×10-4;ht吸水面至排水口幾何高差(m)。水泵工況點參數(shù):新管:流量223.9m3/h、揚程41m、效率77.9%、軸功率33.1kw、允許

29、吸上真空度5.69m。舊管:流量209.9m3/h、揚程50.9m、效率76.5%、軸功率39.2kw、允許吸上真空度5.89m。正常涌水時水泵為1臺工作,1臺備用,1臺檢修。最大涌水時水泵為2臺工作,1臺檢修。滿足煤礦安全規(guī)程的有關(guān)規(guī)定。泵房內(nèi)的排水管道選用219×7無縫鋼管,5-2回風(fēng)大巷內(nèi)的排水管道選用273×7無縫鋼管2趟。正常涌水時1趟工作,1趟備用,最大涌水時2趟同時工作。在泵房內(nèi)采用法蘭連接,在大巷中采用柔性管接頭連接。6.3.3 其它排水泵的灌注引水方式采用zpbz型噴射泵,以排水管道中的壓力水為能源,同時以消防灑水為備用能源。為便于設(shè)備安裝和檢修,在泵房內(nèi)

30、設(shè)有固定起重梁,配備單軌小車和手拉葫蘆。水泵電機由相鄰的主排水泵房配電室內(nèi)的zjt-110/660礦用隔爆變頻器供電和控制。當(dāng)水泵變頻器發(fā)生故障,電動機啟動需關(guān)小水泵出口閘門后方可啟動。6.4 壓風(fēng)設(shè)備6.4.1 設(shè)計依據(jù)礦井投產(chǎn)時,井下在2個綜掘面和1個普掘面設(shè)有風(fēng)動工具,達產(chǎn)時在2個連采機掘、2個綜掘、1個普掘面設(shè)有風(fēng)動工具。礦井投產(chǎn)時用氣地點及用風(fēng)工具使用情況見表6.4-1。6.4.2 設(shè)備選型1選型計算巖普掘工作面用氣量按工作面中風(fēng)鎬與氣腿鑿巖機同時使用、混凝土噴射機不同時使用考慮,取大值;大巷綜掘工作面錨噴支護使用一臺混凝土噴射機;井底煤倉空氣炮屬于臨時用氣,不計入總用氣量。則礦井所

31、需風(fēng)量:礦井用氣地點及用氣量表表6.4-1用氣地點設(shè) 備耗氣量(m3/min臺)工作壓力(mpa)總耗氣量(m3/min)名 稱工作臺數(shù)普掘工作面風(fēng) 鎬21.20.40.52.4氣腿風(fēng)動鑿巖機430.50.612混凝土噴射機1580.150.48綜掘工作面混凝土噴射機1580.150.48錨索鉆機22.93.60.57.2煤倉(2個)空氣炮0.40.84.321.2×1.15×1.01×(84×3×0.96+2×1.2×0.992×3.6×0.99)40.5m3/min式中:1沿管道全長的漏風(fēng)系數(shù),取1.

32、2;2由于風(fēng)動工具的磨損耗氣量增加系數(shù),取1.15;海拔高度修正系數(shù),取1.01;mi同型號風(fēng)動工具,同時使用臺數(shù);qi每臺風(fēng)動工具的耗氣量,m3/min;ki同型號風(fēng)動工具,同時使用系數(shù)。按滿足投產(chǎn)時的1個回采工作面(23)人員和3個掘進工作面(3x15)人員災(zāi)害預(yù)防的用風(fēng)計算所需風(fēng)量: q =n1q =68×1.2×1.01×0.3=24.7(m3/min)式中:1沿管道全長的漏風(fēng)系數(shù),取1.2; 海拔高度修正系數(shù),取1.01; q 事故情況下工作面每人配送風(fēng)量按0.3m3/min計; n 最大班工作面人數(shù),按68人計。設(shè)計考慮以上兩種情況下用風(fēng)量,并取大值即

33、40.5m3/min2方案比較根據(jù)風(fēng)動工具使用地點、用氣量及場地布置和國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局關(guān)于煤礦“三條線”建設(shè)的通知要求,本設(shè)計推薦在風(fēng)井場地集中設(shè)置空壓機站敷設(shè)管道下井向井下掘進工作面、煤倉供氣的方案。對壓縮機機型,目前屬傳統(tǒng)活塞式和螺桿式并存的狀況。由于螺桿式機組具有結(jié)構(gòu)簡單,零部件數(shù)量少,外形緊湊,重量輕,運行平穩(wěn),維護工作量少,其比功率接近或達到活塞式空壓機的水平,氣量調(diào)節(jié)方便,近年已成礦山大量應(yīng)用的主要趨勢。為此設(shè)計推薦采用螺桿式空壓機組。并同時考慮了在國內(nèi)使用效果及運行節(jié)能效果較好的兩種螺桿式壓風(fēng)設(shè)備的方案比選。方案比較見表6.4-2。方案一初期選用2臺sa-120a型螺桿式

34、空壓機,隨機配電動機(380v、125kw、1470r/min),后期增加兩臺sm-490型井下移動式空壓機,隨機配電動機(660v、90kw、1470r/min),優(yōu)點是運行方式靈活,采用兩套系統(tǒng)可靠性更高,使用移動式空氣壓縮機,可保證后期用氣設(shè)備的用風(fēng)需求,并且使后期巷道維護更為方便,缺點是投資稍高。方案二選用5臺sa-75型螺桿式空壓機,隨機配電動機(380v、75kw、1470r/min),缺點空壓機房占地面積大,沒有方案一運行方式靈活,井下用風(fēng)地點必須敷設(shè)壓縮空氣管路才能使用風(fēng)動工具。壓縮空氣設(shè)備方案比較表表6.4-2內(nèi) 容方案一(推薦)方案二空 氣壓縮機型 號sa-120a( sm

35、-490)sa-75a排 氣 量 (m3/min)21(16)12.8額定排氣壓力(mpa)0.85(0.7)0.85冷卻方式風(fēng)冷風(fēng)冷臺 數(shù) (臺)3(2)5電機型 號功 率 (kw)125(90)75電 壓 (v)380(660)380轉(zhuǎn) 速 (r/min)14701470壓氣管道規(guī)格 (mm)159×4.5159×4.5投資設(shè)備費(萬元)102(±0.00)90(-12)土建費(萬元)11.613.5合計(萬元)113.6(±0.00)103.5(-10.1)3設(shè)備選型經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟比較,采用方案一,即初期選用sa-120a型螺桿式空壓機2臺,風(fēng)冷卻

36、,排氣量21 m3/min,排氣壓力0.85mpa,隨機配電機(380v、125kw、1470r/min)電動機,后期增加2臺井下移動式空壓機,型號為sm-490,排氣量16 m3/min,排氣壓力0.7mpa,隨機配電機(660v、90kw、1470r/min)電動機。初期供氣距離較近時,井下設(shè)備用風(fēng)和災(zāi)害預(yù)防用風(fēng)采用sa-120a型螺桿式空壓機供氣,后期采用地面固定和井下移動相結(jié)合的方式供氣,地面sa-120a型螺桿式空壓機負責(zé)人員災(zāi)害預(yù)防用氣和部分設(shè)備用氣,其余設(shè)備用氣由移動式空氣壓縮機供給??諌簷C房設(shè)于風(fēng)井場地,長×寬×高=19×7.5×6m。為

37、便于設(shè)備安裝和檢修,在空壓機房內(nèi)設(shè)有固定起重梁,配備單軌小車和手拉葫蘆。4壓風(fēng)管路規(guī)格選型從空壓機房沿回風(fēng)斜井敷設(shè)至掘進面的干管選用159×6的無縫鋼管;在4煤組通風(fēng)行人斜巷底部設(shè)1個1 m3的儲氣罐,用21/2"的低壓流體輸送焊接管將壓縮空氣送至儲氣罐。管道在地面采用焊接連接且埋地敷設(shè),在井筒中采用加設(shè)套管焊接連接,在井下采用柔性管接頭連接。壓縮空氣管路系統(tǒng)圖見圖6.4-1??諌簷C的電源引自風(fēng)井場地10/0.4kv變電所,空壓機本機已配帶完備的微機電控系統(tǒng)。6.5 制氮設(shè)備本礦井各煤層均屬自然發(fā)火和有可能自然發(fā)火的煤層,為預(yù)防井下采空區(qū)浮煤自然發(fā)火,設(shè)計確定本礦井建立以氮

38、氣防滅火為主,噴灑阻化劑、均壓通風(fēng)等的綜合防滅火措施并建立安全監(jiān)測、監(jiān)控系統(tǒng)。6.5.1 設(shè)計依據(jù)礦井采用平硐開拓方式,主要開拓巷道、盤區(qū)巷道均布置在煤層中。采用長壁采煤法,全部垮落法管理頂板。礦井投產(chǎn)時井下布置1個5-2煤長壁一次采全高綜采工作面,平均采高6.0m,工作面長度260m,年推進度1713m。另配備2個綜掘工作面和1個巖普掘工作面。礦井移交生產(chǎn)時首先開采5-2號煤層,配備1個5-2煤一次采全高綜采工作面,平均采高6.0m,工作面長度260m,年推進度1713m,另配備2個綜掘工作面,1個巖普掘工作面,達到礦井初期3.0mt/a的生產(chǎn)能力。在5-2號煤層大約開采3年以后,再在4-2

39、煤層布置1個回采工作面,以解決煤層壓茬關(guān)系。條件具備時,布置1個4-2煤回采工作面和1個3-1煤回采工作面,即3-1煤與4-2煤搭配開采,另增加2個連續(xù)采煤機工作面,以保證礦井6.0mt/a設(shè)計生產(chǎn)能力。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗,防火注氮量一般為5m3/min;若回風(fēng)敞口,滅火注氮量不能小于9.2m3/min;全封閉時,可控制在8m3/min。6.5.2 制氮系統(tǒng)方案圖6.4-1對于制氮系統(tǒng)的布置方式,國內(nèi)常用的有地面集中式和井下移動式。地面集中制氮系統(tǒng),工作環(huán)境好,便于維護管理,設(shè)備投資少,故障率低,在相對靜態(tài)的條件下工作,一旦出現(xiàn)故障,排除方便。當(dāng)某處出現(xiàn)著火危險,可方便調(diào)用所有氮氣集中進行高強度注

40、氮,將著火危險消滅在萌芽中,但地面制氮系統(tǒng)存在輸氣距離長,效率低,能源損耗大,運行費用高,管材及安裝費用多,需建制氮機房,土建投資多。而井下移動式制氮系統(tǒng),機動靈活,使用方便,可根據(jù)使用需要開起相應(yīng)設(shè)備,輸氣管路短,管材及安裝費用低,損耗小,運行費用低;但所有電機、電器等均需嚴格按防爆等級執(zhí)行,設(shè)備投資高,工作環(huán)境較差,維護費用高,體積也受到限制,特別是對于變壓吸附式設(shè)備,吸附塔臥式安裝,吸附劑的性能無法充分發(fā)揮。根據(jù)上述綜合分析比較,為了提高制氮效率,減少輸氣管路損耗,節(jié)省管材及安裝費用,降低運行費用,方便制氮設(shè)備上、下井及在井下安置,設(shè)計推薦井下移動式制氮系統(tǒng)。6.5.3 制氮設(shè)備選型6.

41、5.3.1 氮氣防滅火的技術(shù)要求本設(shè)計將氮氣主要用于回采面拆架、安裝、收作、停采時的防滅火,也可用于煤巷高冒區(qū)、老空區(qū)的防滅火。當(dāng)工作面采空區(qū)出現(xiàn)發(fā)火征兆時,連續(xù)或間隙地向采空區(qū)注入氮氣直到征兆消除。6.5.3.2 礦井防滅火所需的注氮流量按采空區(qū)氧化帶氧含量計算注氮量qn=k ( c1- c2)qv/(cn+c2-1)式中:k-備用系數(shù),1.21.5;qv-采空區(qū)氧化帶漏風(fēng)量,5-2煤取5.0m3/min,4-2、3-1煤取4.0m3/min;c1-采空區(qū)氧化帶內(nèi)原始氧的含量(均值),17%;c2-注氮防火隋化指標(biāo),7%;cn-注入氮氣的濃度,97%。投產(chǎn)時一盤區(qū) qn=1.5×(

42、17%-7%)×5.0/(97%+7%-1) =18.75 m3/min(1125m3/h)達產(chǎn)時一盤區(qū) qn=2×1.5×(17%-7%)×4.0/(97%+7%-1) =30.00 m3/min(取1800m3/h)6.5.3.3 注氮方式和防滅火方法井下設(shè)移動注氮站,主要用于回采面拆架、安裝、收作、停采時的防滅火,也可用于煤巷高冒區(qū)、老空區(qū)的防滅火。當(dāng)工作面采空區(qū)出現(xiàn)發(fā)火征兆時,連續(xù)或間隙地向采空區(qū)注入氮氣直到征兆消除。根據(jù)礦井火災(zāi)發(fā)生的地點不同,滅火的方式也不同,按煤礦安全規(guī)程要求,編制專門設(shè)計,同時生產(chǎn)中應(yīng)制定安全計劃、措施、管理制度、作業(yè)規(guī)程

43、等,因此具體的滅火方法應(yīng)在下階段設(shè)計中針對不同的發(fā)火形式,發(fā)火地點制定不同的滅火方法。6.5.3.4 制氮設(shè)備方案比選根據(jù)設(shè)計依據(jù)和礦井防滅火要求的注氮量,選用深冷空分式、變壓吸附式和膜分離式制氮設(shè)備均可滿足注氮要求,但深冷空分制氮,產(chǎn)氮效率較低,能耗大,設(shè)備投資大,需要龐大的廠房,且運行成本較高,不完全適合我國煤炭行業(yè)行情,設(shè)計不予推薦;對于變壓吸附式和膜分離式制氮,各有利弊,膜分離式制氮系統(tǒng)流程簡單,比變壓吸附式少一個緩沖罐,體積小,維修費用少,但膜分離式制氮要求氣源的壓力高,對氣源除油、除水、除塵的要求高,初期設(shè)備投資較多;而變壓吸附式制氮系統(tǒng),工藝環(huán)節(jié)多,設(shè)備體積大,不便下放到井下,井

44、下布置也不方便,但設(shè)備制氮量較大,投資較少,備品備件易購;兩種制氮模式的優(yōu)劣主要取決于制氮系統(tǒng)是布置在井下還是地面。本礦井因推薦采用井下移動式制氮系統(tǒng),鑒于本礦井及各采區(qū)氮氣需要量大,且巷道斷面較大,要求制氮裝置機型較大,為了提高制氮效率,設(shè)計推薦井下移動式碳分子篩制氮系統(tǒng)。根據(jù)本礦井盤區(qū)布置及各工作面所需注氮量情況,結(jié)合國內(nèi)采用注氮防滅火礦井的設(shè)計生產(chǎn)情況,并考慮到礦井注氮實際效果及一定的安全備用系數(shù),確定本礦井選用dt-600/8型煤礦碳分子篩制氮設(shè)備4套,產(chǎn)氮量為600×4m3/h。富裕系數(shù)為30%。其主要技術(shù)參數(shù)如下:制氮量 q600 m3/h;輸出壓力p0.6 mpa;氮氣

45、純度97%;裝機容量 185 kw;額定電壓 660/1140 v。附帶空氣壓縮機的電控隨主機配套供貨。每套制氮設(shè)備安在四輛平板車上,設(shè)置在工作面輔助運輸順槽與輔助運輸大巷交叉處附近的新鮮風(fēng)流中,隨工作面搬遷而移動。6.5.4 注氮管網(wǎng)6.5.4.1 注氮管路系統(tǒng)根據(jù)井下巷道布置情況,注氮管路沿各自工作面進風(fēng)順槽鋪設(shè),直接進入工作面采空區(qū)或密閉的火區(qū),根據(jù)采空區(qū)溫度及有害氣體的濃度,連續(xù)或間歇地向采空區(qū)氧化帶或著火區(qū)注入氮氣。隨著工作面的推進,制氮機間斷地往外回撤。最遠工作面順槽長度約5000m。當(dāng)井下其它地點發(fā)火或出現(xiàn)著火征兆時,可根據(jù)著火點距制氮機的距離選擇鋪設(shè)管路或移動制氮機的方法撲滅火

46、點或消滅火災(zāi)隱情。6.5.4.2 管路選擇根據(jù)工作面需要的注氮量和壓力,經(jīng)計算,工作面注氮管路選用159×5無縫鋼管,注氮管路均采用快速管接頭連接。6.5.4.3 注氮系統(tǒng)輸送壓力校驗根據(jù)注氮管路系統(tǒng)及工作面注氮量、輸送距離,計算注氮管網(wǎng)初端所需絕對壓力為:p10.0056(qmax/1000)2(d0/di)5(i/0)×li+p221/2式中:p1管路初端的絕對壓力,mpa; p2管路末端的絕對壓力,取0.3mpa; qmax最大輸?shù)髁?,m3/min; d0基準(zhǔn)管徑,150mm; di相同直徑的輸?shù)軓?,mm; li相同直徑管路的長度,km; l0基準(zhǔn)管徑的阻力損失系

47、數(shù),取0.026; l實際輸?shù)軓降淖枇p失系數(shù)。取0.029。則:p10.0056(30/1000)2(150/100)5(0.029/0.026)×1.00.321/20.30(mpa) 制氮設(shè)備輸出壓力0.6mpa所選制氮設(shè)備滿足要求。6.5.5 供配電及控制井下移動制氮設(shè)備,由盤區(qū)變電所一對一供電。井下移動制氮設(shè)備的熱工檢測及自動控制設(shè)備,附帶在機械設(shè)備上,成套供貨,要求其留有通訊接口。井下移動制氮設(shè)備,通過機械設(shè)備附帶控制器的通訊接口,接入井下控制網(wǎng),實現(xiàn)自動化監(jiān)控,無人值守。薃肀莂蒃袂肀肂蠆袈聿芄薂螄肈莇螇蝕肇葿薀罿肆腿莃裊肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肅薇薃膃芅荿羈膂莈蚅袇膁蒀蒈螃

48、膀膀蚃蠆腿節(jié)蒆羈羋莄蟻襖羋蒆蒄螀芇膆蝕蚆袃莈蒃螞袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀蒞蕿蚈衿蕆莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蟻羅芄蚄罿羄莆蕆裊羃蒈螞螁羂膈蒅蚇肁芀蟻薃肀莂蒃袂肀肂蠆袈聿芄薂螄肈莇螇蝕肇葿薀罿肆腿莃裊肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肅薇薃膃芅荿羈膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃蠆腿節(jié)蒆羈羋莄蟻襖羋蒆蒄螀芇膆蝕蚆袃莈蒃螞袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀蒞蕿蚈衿蕆莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蟻羅芄蚄罿羄莆蕆裊羃蒈螞螁羂膈蒅蚇肁芀蟻薃肀莂蒃袂肀肂蠆袈聿芄薂螄肈莇螇蝕肇葿薀罿肆腿莃裊肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肅薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆?wù)仄M薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆

49、螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節(jié)芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆?wù)仄M薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇袇肅莀薃羆膅薆葿羆羋荿螇羅羇膁螃羄膀莇蠆羃節(jié)芀薅羂羂蒅蒁羈肄羋螀羀膆蒃蚆肀羋芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆?wù)仄M薀螂肆蒞莃蚈肅肅薈薄螞膇莁蒀蟻艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇葿袃肂蒃螈袂膄芅蚄袂芇蒁蝕袁肆芄薆袀腿蕿蒂衿芁莂螁袈羈薇蚇

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