第六章 礦井主要設備

1、潘一煤礦（東區(qū)）擴建工程可行性研究報告 第六章 東區(qū)主要設備第六章 東區(qū)主要設備第一節(jié) 提升設備潘一礦中央?yún)^(qū)工業(yè)場地內現(xiàn)有主井、副井、第二副井、中央風井4個井筒，南風井場地有南進風井，東風井場地有新、老東風井；中央?yún)^(qū)工業(yè)場地副井、二副井井口標高+22.5m，一水平標高-530m，二水平標高-788m。本次東區(qū)擴建工程新增東區(qū)主井、一副井、二副井和回風井4個井筒。通過打開東區(qū)形成礦井6.0Mt/a改擴建生產(chǎn)能力。東區(qū)井口標高+23.2m，一水平標高-850m，二水平標高暫定-960m，主井裝載口標高-775.5m。年工作日330d，每天凈提升時間16h，三班提煤，一班檢修，提升不均勻系數(shù)取1.1

2、。一、主井提升系統(tǒng)1. 設計依據(jù)東區(qū)主井主要擔負東區(qū)的煤炭提升和部分進風。2. 提升設備選型 東區(qū)主井提升設備考慮了2個方案：方案I：裝備2套27t雙箕斗，井筒直徑7.6m，選用JKMD-4.54（）型落地多繩摩擦輪提升機，由4300kW同步電動機拖動，懸臂直聯(lián)，提升速度13.5m/s。方案：裝備1套50t雙箕斗，井筒直徑6m，選用JKMD-64（）落地多繩摩擦輪提升機，由同步電動機5000kW2雙機拖動，懸臂直聯(lián)，提升速度15.5m/s。2個方案技術經(jīng)濟比較詳見表6-1-1。方案具有提升靈活、當1套設備檢修時另1套可繼續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點；其缺點是井筒直徑大，2套提升設備維護工作量大，井筒裝備相對復

3、雜，總投資大。方案具有井筒直徑小、提升設備少、維護工作量小、井筒裝備相對簡單、總投資省等優(yōu)點；其缺點是1套提升設備檢修時將影響生產(chǎn)，而且該方案大型提升機、電機、箕斗及裝載設備目前國內使用較少。綜上分析，本設計推薦方案，即主井井筒內布置2套27t多繩雙箕斗。關于塔式和落地式提升機各有利弊。雖然塔式提升機具有占地面積小、提升設備輕、便于維護管理、鋼絲繩壽命長等優(yōu)點，但塔式提升機機房施工占用井口時間長，影響建設工期；落地式提升機雖有占地面積大、設備尺寸大、設備重等缺點，但落地式提升機建設期間占用井口時間較短，可縮短建井工期，有利于加快東區(qū)建設速度，因此設計推薦選用落地式提升機。東區(qū)主井提升系統(tǒng)見圖6

4、-1-1。（三）主井提升電氣設備及控制 主井設2個提升機房，提升機采用同步電機拖動，配兩臺4300kW同步電機。電控系統(tǒng)采用交直交變頻、DTC控制電控系統(tǒng)實現(xiàn)提升系統(tǒng)行程、速度、定子電流及轉子電流等有關參數(shù)閉環(huán)調節(jié)，在安全回路、輔機控制等有關設施和環(huán)節(jié)采用PLC控制，與提升安全有關的重要保護采用冗余控制，并對提升過程中的各類故障進行報警、分析、記錄和趨勢預測等。該系統(tǒng)與礦井綜合監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，在東區(qū)調度中心相應工作站上對本系統(tǒng)進行集中監(jiān)視。井口和井下分別設井口卸載站、井下裝載站。井口卸載站、井下裝載站各設2套提升信號及裝卸載控制系統(tǒng)分站，對裝卸載及配套設施進行控制，并發(fā)送提升信號。主井絞車房

5、設2座10kV變電所，內設兩臺10/0.4kV干式電力變壓器，由地面110kV變電所引3路10kV電源，其中2路引至東技術經(jīng)濟比較表6-1-1東區(qū)主井提升系統(tǒng)見圖6-1-1側絞車房，東、西車房采用10kV電纜聯(lián)絡。二、副井提升系統(tǒng)（一）東區(qū)一副井1設計依據(jù)東區(qū)一副井井筒凈直徑8.6m，主要擔負東區(qū)一水平升降人員、設備、提升矸石及運送物料等輔助作業(yè)。最大件（液壓支架）重32t（含平板車），輔助作業(yè)量見最大班作業(yè)時間平衡表6-1-2。2提升設備選型東區(qū)一副井提升設備考慮了2個方案：方案：裝備1套1.5t雙層四車雙罐籠和1套1.5t雙層四車寬罐籠帶平衡錘。雙罐籠采用JKMD-44（）型落地式多繩摩擦

6、輪提升機，提升速度11.5m/s；寬罐籠采用JKMD-4.54（）型落地式多繩摩擦輪提升機，提升速度11.5m/s。分別由1臺1700kW（雙罐）和2200kW（單罐）直流電動機拖動，采用鋼結構兩用井架。方案：裝備1套1.5t雙層四車雙罐籠（窄）和1套1.5t雙層四車單（寬）罐籠帶平衡錘。雙（窄）罐采用JKM-44（）型塔式多繩摩擦輪提升機，提升速度11.5m/s；單（寬）罐采用JKM-4.54（）型塔式多繩摩擦輪提升機，提升速度11.5m/s。分別由1臺1700kW（雙罐）和2200kW（單罐）直流電動機拖動，采用鋼筋混凝土井塔。2個提升方案比較見表6-1-3。2個提升方案的提升能力、運行費

7、用和投資均相差不大。塔式提升機具有占地面積小、提升設備輕、便于維護管理、鋼絲繩壽命長等優(yōu)點，但井塔施工周期長，占用井口時間多。因此，設計考慮到一副井對礦井建設工期影響較大，越早投入使用越好，方案選用落地式提升機并使用兩用鋼井架，對縮短東區(qū)建設工期極為有利，其綜合效益十分明顯，故設計推薦方案。一副井最大班作業(yè)時間平衡表6-1-2一副井提升方案比較見表6-1-3東區(qū)一副井提升系統(tǒng)見圖6-1-2。東區(qū)一副井最大班作業(yè)時間平衡見表6-1-2。3一副井提升電氣設備及控制一副井提升機房共設兩套提升機，一副井提升機采用直流電機拖動，直流拖動電機容量分別為1700kW和2200kW。電樞回路由無環(huán)流、反并聯(lián)的

8、晶閘管整流器直流供電，采用純12脈動、全數(shù)字控制，磁場回路由6脈動晶閘管整流器直流供電。電控系統(tǒng)實現(xiàn)提升機行程、速度、電樞電流及磁通等有關參數(shù)閉環(huán)調節(jié)和控制，并對安全回路、輔機控制等有關設施和環(huán)節(jié)采用PLC控制以及對提升過程中各類故障進行報警、分析、記錄和趨勢預測等，對與提升安全有關的重要保護采用冗余控制，該系統(tǒng)與東區(qū)綜合監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，在東區(qū)調度中心相應工作站上對本系統(tǒng)進行集中監(jiān)視。在井口、井底車場各設2套提升信號和操車控制系統(tǒng)分站，完成提升信號和操車的控制。條件許可時，也可對井上、下操車設備進行順序控制。一副井提升機設有半自動、手動、簡易開車三種控制方式，并可在井口進行平層、換層操作。一

9、副井絞車房自設1座10kV變電所，內設兩臺10/0.4kV電力變壓器，變電所兩路10kV進線電源由地面110kV變電所供電，單母線分段運行。（二）東區(qū)二副井1設計依據(jù)由于在一水平（-850m）生產(chǎn)期間一副井僅停留在-850m水平，主要擔負東區(qū)一水平生產(chǎn)時的輔助提升任務，不能有效兼顧-850m以下的二水平（-960m）生產(chǎn)時的輔助提升，為此，本設計考慮增開二副井，并一次施工至-960m水平。為滿足-960m水平生產(chǎn)時通風及輔助提升要求，二副井井筒凈直徑8.6m，井筒內裝備1套1.5t雙層東區(qū)一副井提升系統(tǒng)圖見圖6-1-2四車雙罐籠和1套1.5t雙層四車寬罐籠帶平衡錘。井口標高+23.2m，井底水

10、平-960m。2提升設備選型東區(qū)二副井提升設備考慮了2個方案：方案：井筒直徑8.6m，裝備1套1.5t雙層四車雙罐籠和1套1.5t雙層四車寬罐籠帶平衡錘。雙罐籠采用JKMD-44（）型落地式多繩摩擦輪提升機，提升速度11.5m/s；寬罐籠采用JKMD-54（）型落地式多繩摩擦輪提升機，提升速度11.5m/s。分別由1臺1700kW（雙罐）和2200kW（單罐）直流電動機拖動，采用鋼結構兩用井架。方案：井筒直徑7.0m，裝備1套1.5t雙層四車1寬1窄罐籠，選用JKMD-4.54（）型落地式多繩摩擦輪提升機，提升速度11.5m/s，由1臺2200kW直流電動機拖動，采用鋼結構兩用井架。2個提升方

11、案比較見表6-1-4。雖方案投資較方案少，但考慮到井田75資源賦存于二水平，埋藏深，井筒提升循環(huán)時間長，1套罐籠提升能力十分緊張。故設計推薦方案。東區(qū)二副井提升系統(tǒng)見圖6-1-3。東區(qū)二副井最大班作業(yè)時間平衡見表6-1-5。3二副井提升設備及控制二副井提升機房共設兩套提升機，二副井提升機采用直流電機拖動，直流拖動電機容量分別為1700kW和2200kW。電樞回路由無環(huán)流、反并聯(lián)的晶閘管整流器直流供電，采用純12脈動、全數(shù)字控制，磁場回路由6脈動晶閘管整流器直流供電。電控系統(tǒng)實現(xiàn)提升機行程、速度、電樞電流及磁通等有關參數(shù)閉環(huán)調節(jié)和控制，并對安全回路、輔機控制等有關設施和環(huán)節(jié)采用PLC控制以及對提

12、升過程中各類故障進行報警、分析、記錄和趨勢預測等，對與提升安全有關的重要保護采用冗余控制，該系統(tǒng)與東區(qū)綜二副井提升方案比較表6-1-4東區(qū)二副井提升系統(tǒng)圖見圖6-1-3東區(qū)二副井最大班作業(yè)時間平衡表見表6-1-5合監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，在東區(qū)調度中心相應工作站上對本系統(tǒng)進行集中監(jiān)視。在井口、井底車場各設2套提升信號和操車控制系統(tǒng)分站，完成提升信號和操車的控制。條件許可時，也可對井上、下操車設備進行順序控制。二副井提升機設有半自動、手動、簡易開車三種控制方式，并可在井口進行平層、換層操作。二副井絞車房自設1座10kV變電所，內設兩臺10/0.4kV電力變壓器，變電所兩路10kV進線電源由地面110k

13、V變電所供電，單母線分段運行。第二節(jié) 通風設備一、設計依據(jù)東區(qū)采用中央并列式通風方式，由東區(qū)主井、副井和二副井進風，回風井回風。根據(jù)井下配采計劃安排，通風分為2個時期，其風量、負壓見表6-2-1：東區(qū)風量、負壓表表6-2-1 風量負壓日 期風量（m3/s）負壓（Pa）前 期2301550后 期5233680二、通風設備選型東區(qū)回風井通風設備選型考慮2個方案：方案：選用ANN3392/1600B型軸流式通風機2臺，轉速990r/min，配套電機功率3900kW。方案：選用GAF45-23.7-1FB型軸流式通風機2臺，轉速590r/min，配套電機功率3700kW。2個方案的經(jīng)濟技術比較見表6-

14、2-2。2個方案的風機均為軸流式通風機，均可通過調節(jié)風機葉片角度來滿足不同時期通風變化的需要，并且都有高效區(qū)寬廣的優(yōu)點。雖方案投資略大，但豪頓風機調節(jié)葉片角度方便，風機監(jiān)測系統(tǒng)完善，且軸功率小。設計暫推薦方案，即東區(qū)回風井扇風機選用ANN3392/1600B型軸流式風機2臺，1用1備。配異步電動機3900kW、990r/min、10kV。三、通風機電氣設備及控制每臺通風機設一套的PLC控制系統(tǒng)。對通風機的拖動電機、風門以及有關工藝參數(shù)進行控制和檢測，并對通風機運行過程中各類故障進行報警、分析、記錄。該系統(tǒng)與東區(qū)綜合監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，在礦調度中心相應工作站上對本系統(tǒng)進行集中監(jiān)視。通風機房兩路10

15、kV電源由地面110kV變電所供給，單母線分段運行，兩路AC380V/220V低壓電源由本變電所內2臺所用變壓器供給。通風設備經(jīng)濟技術比較表6-2-2第三節(jié) 排水設備一、東區(qū)排水方式根據(jù)淮南礦業(yè)集團提供的涌水量資料，綜合考慮其他因素影響，設計確定東區(qū)涌水量見表6-3-1。東區(qū)涌水量表6-3-1 涌 水 量時 期 正常涌水量（m3/h）最大涌水量（m3/h）開采B、C組煤層時266.5307.6開采A組煤層時366.5最大涌水量707.6,最大突水量1152東區(qū)共劃分兩個水平開拓，其中一水平主要開采13-1和11-2煤層（即C組），二水平開采8及以下煤層（即B、A組）。根據(jù)東區(qū)開拓布局，東區(qū)一、

16、二水平生產(chǎn)期間采取分別直接排水方式；一水平井下涌水由東區(qū)一副井-850m水平中央水泵房及一副井井筒排水管路直接排至地面；二水平井下涌水由東區(qū)二副井-960m水平中央水泵房及二副井井筒排水管路直接排至地面；東區(qū)突水量主要發(fā)生在二水平開采A組煤層，屆時，在保證二水平及二副井排水系統(tǒng)的同時，排水能力不足部分可在二水平適當位置補建排水系統(tǒng)，多余涌水經(jīng)盤區(qū)斜巷先排至-850m水平，再由-850m排水系統(tǒng)經(jīng)一副井排至地面。二、東區(qū)主排水設備選型東區(qū)主排水設備選型考慮了2個方案：方案：一水平排水設備選用DG420-9510型水泵5臺，流量420m3/h，揚程935.1m，正常涌水時為2臺工作，2臺備用，1臺

17、檢修；最大涌水時3臺工作。配YB型2000kW、10kV、1500r/min防爆電動機5臺。二水平排水設備選用DG420-9512型水泵5臺，流量420m3/h，揚程1127.9m，正常及最大涌水時均為2臺工作，2臺備用，1臺檢修。配YB型2200kW、10kV、1480r/min防爆電動機5臺，泵房內預留擴建余地。方案：一水平排水設備選用DSA450-10010型水泵5臺，流量450m3/h，揚程1000m，正常及最大涌水時均為2臺工作，2臺備用，1臺檢修。配YB型2000kW、10kV、2980r/min防爆電動機5臺。二水平排水設備選用DSA450-10011型水泵5臺，流量450m3/

18、h，揚程1100m，正常及最大涌水時均為2臺工作，2臺備用，1臺檢修。配YB型2200kW、10kV、2980r/min防爆電動機5臺，泵房內預留擴建余地。2個方案技術經(jīng)濟比較見表6-3-2。DG420型水泵的主要優(yōu)點是轉速低，振動小，運行平穩(wěn)，高效區(qū)寬，效率穩(wěn)定，水泵汽蝕性能好，便于使用及維護。缺點是投資略高；DSA450型水泵主要優(yōu)點是投資低，缺點是由于轉速高，為保證水泵及電機軸承潤滑和冷卻需采用專門潤滑系統(tǒng)，附屬設備多、噪音大。經(jīng)比較，本報告認為DG420型水泵優(yōu)于DSA450型水泵，故推薦方案。即一水平排水設備選用P DG420-9510型水泵5臺，二水平排水設備暫選用DG420-95

19、12型水泵5臺，泵房內預留擴建余地，一副井和二副井井筒內各布置3趟D325排水管路。三、東區(qū)主排水泵電氣設備及控制東區(qū)井下一水平和二水平分別設有井下排水泵，井下排水泵的控制采用PLC可編程控制器系統(tǒng)，每個水平分別設置1套PLC控制系統(tǒng)。PLC柜和水泵集控臺設在各水平水泵房的控制室內，在集控臺上既可實現(xiàn)單臺水泵控制，又可實現(xiàn)多臺水泵智能優(yōu)化控制；可實時監(jiān)測水倉水位、流量、壓力、真空度、溫度、閘閥開關狀態(tài)等一系列參數(shù)；可手動、自動啟動或停止水泵的運行，開、關閘閥；具有過熱過載等各種保護；并與東區(qū)綜合監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)；在地面調度中心相應工作站上進行集中監(jiān)視。排水設備技術經(jīng)濟比較見表6-3-2井下一水

20、平設排水泵5臺，電動機均為10kV交流三相繞線異步防爆電動機，電機功率為2000kW，2用2備1檢修。水泵電機10kV電源和低壓電源由井下中央變電所供給。經(jīng)計算一水平水泵起動母線、端子電壓降不低于電機直接起動時電壓降的要求，可以直接起動。井下二水平設排水泵5臺，電動機均為10kV交流三相繞線異步防爆電動機，電機功率為2200kW，2用2備1檢修。水泵電機10kV電源和低壓電源由二水平配電點（二水平形成后，設置二水平中央變電所）供給。經(jīng)計算二水平水泵起動母線、端子電壓降不低于電機直接起動時電壓降的要求，可以直接起動。四、東區(qū)井底水窩排水設備東區(qū)一副井、二副井井筒淋水經(jīng)井底水窩沉淀后，分別由東區(qū)一

21、副井、二副井井底水窩水泵排出至各自水倉。東區(qū)一副井、二副井井底水窩排水設備各選用75TSWA-5型水泵2臺，1臺工作，1臺備用。單臺水泵排水能力為：流量36m3/h，揚程57.5m，配套防爆電動機11kW、1450r/min、660V。排水管選用D894無縫鋼管，吸水管選用D1084無縫鋼管。第四節(jié) 壓風設備一、設計依據(jù)1東區(qū)井下風動工具配備情況見表6-4-1。2東區(qū)其它用風量選煤廠：100m3/min煤倉及機修廠：15m3/min3最遠輸送距離6km二、東區(qū)壓風系統(tǒng)及壓風設備1總耗風量計算Q=12東區(qū)井下風動工具配備表表6-4-1 名 稱項 目混凝土噴射機組組氣腿鑿巖機氣動扳手風鎬單臺耗風量(m3/min)102.81.61使用臺數(shù)6(3)20816（4）注：1.在同一掘進頭配備氣腿鑿巖機和風鎬時，因兩者不能同時使用，故風鎬不計入風量。2.表中帶括號的數(shù)字為計算風動工具耗風量的臺數(shù)。其中：1沿管路全長漏風系數(shù)。1取1.11.2。2機械磨損風量增加系數(shù),取1.15。海拔高度修正系數(shù),取1.0。ni同型號風動工具同時使用臺