礦山機電設計分工及基礎

1、機電專業(yè)分工及主要工作內容按傳統(tǒng)分工，機電主要分為五個專按傳統(tǒng)分工，機電主要分為五個專業(yè)業(yè)1、四大件（機械、電控）2、供電3、配電（地面配電、井下供電）4、弱電（自動化）一、四大件（礦井主要固定設備）分機（械設備）、電（電控、配電及控制）原指礦井四大主要固定設備：1、礦井提升設備，地面及井下（帶式輸送機屬于機制專業(yè)）2、地面主通風設備（局部通風機屬于采礦專業(yè)）3、排水設備，主排水及采區(qū)排水設備4、壓縮空氣（壓風）設備，含地面集中及井下移動設備新增內容：1、瓦斯抽排設備2、制氮設備工作內容：機械及電控設備選型 機械設備安裝，管路敷設，配電及控制（電控）1.分類單繩纏繞多繩摩擦：落地，塔式；內裝布

2、萊爾二、礦井供電礦井地面高壓供電1、供電線路2、主變電所一次設備安裝3、主變電所二次接線主要工作內容： 礦井電源確定，負荷統(tǒng)計，供電線路、變壓器、開關設備、繼電保護、無功補償、諧波濾波、消弧消諧等設備選擇。 供電線路設計、變電所一次設備安裝、二次接線三、礦井配電1、地面配電2、井下供電主要工作內容：主要工作內容： 地面低壓負荷統(tǒng)計，地面動力及照明線網(wǎng)，低壓變電所，建筑物配電照明與防雷，礦燈設備 井下用電負荷統(tǒng)計，井下主變電所，采區(qū)變電所，采區(qū)動照線網(wǎng)，井底車場動照線網(wǎng)四、弱電（通信、信號、控制、監(jiān)控監(jiān)測、自動化）礦井安全監(jiān)控監(jiān)測行政通信調度通信人員定位工業(yè)電視（視頻監(jiān)控）帶式輸送機控制裝卸載自

3、動化、提升信號通信線網(wǎng)計算機信息管理建筑物消防、安防、綜合布線礦井綜合自動化五、選煤廠配電及集控選煤廠配電集控單機及全廠自動化工業(yè)電視動力及照明線網(wǎng)（礦井地面生產系統(tǒng)）階段設計：電源確定、變電所及配電室設置、負荷計算設計基礎、技術現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢一、主要固定設備一、主要固定設備（一）提升設備（一）提升設備1、分類、分類 按用途分為：主井、副井、混合井 按井筒角度：立井、斜井（暗斜井、采區(qū)軌道） 按提升機型式：纏繞式、摩擦式（布萊爾-多繩纏繞、皮帶斗式） 按安裝地點：落地式、塔式 按卷筒個數(shù)：單卷筒、雙卷筒 按提升容器：箕斗、罐籠、串車 按電動機連接方式：直聯(lián)懸掛、聯(lián)軸器、內裝 按拖動方式：直流、

4、交流 按防爆方式：液壓防爆、電器防爆2、選型、選型基礎基礎 根據(jù)用途、提升任務、安裝場地等初定提升機型式，根據(jù)荷載選鋼絲繩及卷筒直徑，校核凈張力及凈張力差，根據(jù)速度圖校核提升能力，根據(jù)力圖確定電動機功率，校核緊急制動系統(tǒng)。列多方案進行技術經濟比較后確定推薦方案。（一）提升設備3 技術現(xiàn)狀技術現(xiàn)狀1）制造廠家）制造廠家國內：有中信重機（洛礦）、上海冶金礦山機械廠（上冶）、四川礦山機械廠（川礦）國際：ABB（ABB在上海建廠）、西馬格、INCO2）國內裝備水平）國內裝備水平規(guī)格最大：纏繞式：2JK-62.4 鞍鋼集團長嶺鐵礦（洛礦） 摩擦式：JKMD-6.24 華能核桃峪副井（洛礦） JKM-56

5、國電察哈素副井（洛礦） JKM-5.66紅慶河副井（西馬格） 速度最高：14.92m/s皖北煤電朱集西主井，40t箕斗，23500kW （洛礦）容器最大： 50t箕斗，紅慶河、白家海子、葫蘆素、門克慶等，未運行電機功率最大：9000kW紅慶河主井（西馬格-西門子，未運行）內裝式最大：JKM-56紅慶河主井（西馬格-西門子，未運行）3）國際水平）國際水平外蒙鐵礦：254t箕斗，16.38m/s，66.75塔式，9400kW（ABB）已生產：西馬格：8m，6繩，52t，7500kW；ABB： 5.72m，8繩，64t，8750kW（一）提升設備4 4、液壓制動系統(tǒng)、液壓制動系統(tǒng)分恒力矩制動、恒減速

6、制動兩種恒力矩制動：制動力矩恒定，緊急制動時制動減速度在不同荷載情況下數(shù)值不同恒減速制動：制動力矩可調，緊急制動時制動減速度在不同荷載情況下都相同， 設備造價高，以前僅有ABB、西馬格等公司可生產，現(xiàn)在中信重機已研制生產5 5、提升機電控、提升機電控提升設備中最能體現(xiàn)技術含量的部分，采用計算機作為控制核心，關鍵器件是變頻器等調速裝置，目前調速裝置國內產品總體水平與ABB、西門子產品仍有一定差距推薦采用設備分交流變頻、直流兩大類，交流異步電動機轉子串電阻調速的電控已逐步淘汰直流傳動價格較低、技術成熟，但功率不宜超過3000kW，維護量大，效率較低交流變頻產品較多，有6kV、3300V、1140V

7、、660V、380V等電壓，可配高速異步與低速同步電動機國內中礦大傳動等公司開發(fā)的中高壓提升機變頻器及電控系統(tǒng)已接近和達到國際水品，性價比更高6 6、技術發(fā)展趨勢、技術發(fā)展趨勢1）隨著開采深度越來越深、井型設備，設備向大型化發(fā)展。2）恒減速制動系統(tǒng)應用越來越多。3）交流變頻傳動逐步取代直流傳動。4）自動化、智能化技術得到應用，遠程診斷等功能將普及。 （二）、通風設備1、分類、分類 離心式：反風困難，需設反風風道，效率低、噪音大，已較少應用 軸流式：普通軸流風機GAF、ANN、MAF、VMMF，礦用防爆對旋軸流風機FBCDZ 礦用防爆對旋軸流風機，采用兩臺防爆電動機，安裝在風機內部，一般情況下可

8、不設提升機房，僅設電控及值班室，土建工程量小、費用低，安裝簡單，施工快，在中小型礦井中應用較多。設備性能可靠性及穩(wěn)定性不如普通軸流風機，大型礦井采用對旋風機則因防爆電動機價格高，檢修較困難，風機效率不夠高，不宜采用。 軸流風機反風有反轉反風和調節(jié)葉片反風兩種方式。 風機因適用不同開采時期風量與負壓的變化需調節(jié)風機葉片，葉片調節(jié)方式有動葉可調、一次停車靜葉可調和單葉片調節(jié)等方式。采用變頻器傳動調節(jié)電機轉速也可調整風機的運行工況。2、選型、選型 根據(jù)采礦專業(yè)提供的風量負壓，選擇合適的通風機并進行方案比較，設備價格與運行費用是主要考慮因素。 高效率、易調節(jié)，遠程或自動倒換風機是技術發(fā)展方向。3、注意

9、事項、注意事項1 ）通風分期采礦專業(yè)資料應提供前后期的時間，必要時與機電專業(yè)協(xié)商如何分期。 避免時間較短的通風最容易期和困難期在高效區(qū)，而其他時期運行時間長卻效率低。2 ）并聯(lián)通風采礦專業(yè)資料應提供通風網(wǎng)絡圖。3 ）通風機采用變頻器并不一定節(jié)能，節(jié)能評估辦法安裝變頻器按20-30%計算節(jié)電量是錯誤的 。 （三）、排水設備 1、分類及用途、分類及用途 分礦用多級離心泵（正常排水系統(tǒng)）、礦用潛水電泵（一般用于應急排水系統(tǒng)） 煤礦防治水規(guī)定：第六十六條 水文地質條件復雜、極復雜的礦井，應當在井底車場周圍設置防水閘門，或者在正常排水系統(tǒng)基礎上安裝配備排水能力不小于最大涌水量的潛水電泵排水系統(tǒng)。煤礦安全

10、規(guī)程的規(guī)定也與其基本一致。 潛水電泵亦可作為主排水泵使用，但目前規(guī)范要求正常排水系統(tǒng)和潛水泵應急排水系統(tǒng)不能共用或合并，潛水電泵價格高、維護較困難、效率較低，因此多數(shù)情況下仍采用普通臥泵作為主排水系統(tǒng)，管路系統(tǒng)也要分開設置。 2、選型、選型 水泵選線設計需根據(jù)礦井涌水量及揚程、管路系統(tǒng)阻力等在水泵特性曲線上畫出工況曲線，找出工況點，計算排水時間、電動機功率、水泵效率及允許吸水高度等數(shù)據(jù)。不同的泵配不同的管路，會有不同的工況效率，對運行費用影響很大。因此需要多列方案，仔細比較后確定推薦方案。水泵選型我院有CAD軟件，是專有技術。 潛水泵1100m3/h流量已有實際訂貨，大電動機功率過大，不易運輸

11、和檢修。 水泵單機功率大，可能存在起動困難和尺寸大難以運輸下井的問題。 水泵允許氣蝕余量小，吸水高度小，則水倉面積要做大。（四）、壓縮空氣設備1、作用：、作用：風動工具的動力源，壓風自救系統(tǒng)的空氣源 分類分類：按結構型式：活塞式、螺桿式、離心式，目前主要采用螺桿式 按安裝地點：主要有地面固定式和井下移動式 按冷卻方式：風冷式和水冷式 國家安監(jiān)總局、國家煤監(jiān)局（安監(jiān)總煤行2007167號）關于所有煤礦必須立即安裝和完善井下通訊、壓風、防塵供水系統(tǒng)的緊急通知“空氣壓縮機必須安裝在地面” ，因此礦井地面均安裝固定式空氣壓縮機用于壓風自救。井下部分區(qū)域采用移動式空壓機作為風動工具的補充氣源，也是可以的

12、。2 、選型：、選型： 計算用氣量，單臺空壓機能力乘以工作臺數(shù)大于計算所需用氣量即可。 3、 問題：問題： 由于礦井實際生產時掘進頭的數(shù)量多于設計數(shù)量，導致按采礦提供的資料計算往往空壓機的能力偏小，需要項目負責人和采礦專業(yè)進行協(xié)調。 采掘工作面避災線路上敷設壓風自救用管路，采礦專業(yè)布置自救器。 （五）、瓦斯抽采設備 一般采用液環(huán)式真空泵，2BEC、2BEY、2BE3、2BE4、CBF等等 最期主要采用 納西姆（現(xiàn)為佶締納士）技術 泵的能力計算應考慮壓力的影響，壓力變小后氣體體積變大，管路內絕對壓力變?yōu)榘雮€大氣壓時，泵抽標準密度氣體的能力也減為一半。 管路的投資及安裝費用一般遠大于泵的投資。一般

13、情況下較低轉速的大泵比轉速高的小泵節(jié)能。貴州有個項目，62換67泵，投資多兩萬，運行費用每年少15萬。 貴州等地的經驗，泵可以適當選大一些。如何為機電專業(yè)提供更合適的通風資料，需項目負責人、采礦通風專業(yè)共同探討。 不同時期瓦斯量變化較大時瓦斯泵可考慮變頻調速，以適應不同時期的需要。 目前礦用瓦斯泵技術發(fā)展很快，前兩年最大規(guī)格的72/81，現(xiàn)在已有130取得煤安標志，150的在生產。二、礦井供電 電源是否落實是礦井建設的先決條件之一，也是可研和項目申請報告審查的重點。 礦井供電電源一般采用110kV或35kV電壓等級，主工業(yè)場地建110kV或35kV地面變電所，部分礦井分場地也設110kV或35

14、kV 變電所。 礦井采用雙重電源供電，引自不同的變電所（發(fā)電廠）或同一變電所（發(fā)電廠）的不同母線段。安徽省規(guī)定高瓦斯和瓦斯突出礦井，要引自不同的變電所，山西也有類似規(guī)定。 礦井電源一般由設計院提出推薦意見，甲方和供電公司協(xié)商確定具體電源點。多數(shù)地區(qū)規(guī)定110kV電源還需做接入系統(tǒng)的單項設計。 兩回電源線路，一回故障時另一回能擔負全部負荷。線路應避免通過塌陷區(qū)或初期開采區(qū)。 兩臺及以上變壓器，一臺故障時其余變壓器能擔負全部一級與二級負荷。 礦井用電負荷計算是供電階段設計的重點，也是設備選型的首要依據(jù)。用電負荷統(tǒng)計一般采用需要系數(shù)法，計算過程中需用系數(shù)的選取是關鍵。注意計算負荷與平均負荷的區(qū)別。

15、電費繳納方式（1）基本電費（按變壓器容量或最大需量） （2）電度電費（實際使用電量） 變電所發(fā)展趨勢：智能化變電站，一次設備智能化、互感器數(shù)字化、二次設備網(wǎng)絡化三、礦井配電 （一）、地面配電（一）、地面配電 礦井低壓變電所應設置在負荷中心，根據(jù)負荷大小、負荷等級合理確定地面低壓變電所的位置、變壓器容量及數(shù)量。 地面動力及照明線網(wǎng)設計，應規(guī)劃線路采用架空、電纜溝、直接埋地或橋架敷設，確定線纜截面、長度及敷設路徑。綜合橋架需處理與水、暖管道及弱電電纜的關系。對工業(yè)工廠的照明進行設計。 地面建筑物配電、照明及防雷設計，需滿足工業(yè)或民用建筑電氣設計規(guī)范的有關要求。 （二）、井下供 配電 礦井井下一般設

16、井下中央（主）變電所和采區(qū)變電所，工作面采用移動變電站供電。 井下電壓等級較多，交流10(6)kV 、3300V 、1140V、 660V 、127V、 36V，采用中性點不接地系統(tǒng)。 10kV下井供電能力大，損耗小，電纜截面小、數(shù)量少，已普遍采用。楊柳、袁店等礦井當初業(yè)主堅決不同意采用10kV，目前擴能就存在供電困難的問題。 井下供電的設計要特別注意局扇的供電問題，此外 風、電瓦、斯閉鎖也需重視。皮帶機配電硐室的設置，也需項目負責人協(xié)調機制、機電和采礦專業(yè)，及時提供礦建資料，以免遺漏。 趨勢：設備采用微機保護，用電負荷越來越大設備容量越來越大，電壓等級高。容量5000kVA的移動變電站已有使

17、用。許多中型礦井主動提出回采工作面用3300V供電。 四、弱電 礦井必須設置的六大系統(tǒng)，弱電占三項：人員定位系統(tǒng)、監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、通信聯(lián)絡系統(tǒng)1、通信： 礦井需設置行政與調度電話系統(tǒng)，采用礦用數(shù)字程控調度交換機時，礦井行政電話和調度電話可合用交換機，中型以上礦井宜設置井下無線通信系統(tǒng)和井下廣播系統(tǒng)2、信號：提升信號，機車運輸信號，鐵路通信信號3、礦井安全監(jiān)控監(jiān)測：規(guī)程規(guī)定所有礦井必須設置礦井安全監(jiān)控系統(tǒng)4、視頻監(jiān)控（礦井設計規(guī)范）：礦井應裝備礦井視頻監(jiān)控系統(tǒng)。5、計算機信息管理，信息管理網(wǎng)絡平臺與管理軟件設置6、建筑物火災報警與消防聯(lián)動控制系統(tǒng)，建筑物綜合布線系統(tǒng)7、生產監(jiān)控及自動化，工業(yè)以太網(wǎng)及自動化系統(tǒng)弱電 弱電系統(tǒng)的建設重點：礦井綜合自動化/數(shù)字化礦山/智能礦山的建設 數(shù)字化礦山采用三層構架 設備層：自動化子系統(tǒng)