XXX煤礦機(jī)電設(shè)備選型設(shè)計(jì)

WORD格式整理版/第一章綜采工作面配套設(shè)備選型1.1機(jī)械化采煤工作面類型的確定與論證XXX煤礦煤層最大厚度2.9m,煤層傾角6°,煤層截割阻抗A＝375N/mm,頂板巖性：老頂為Ⅲ級(jí),直接頂為2類,工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為110m,設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為75萬(wàn)t/a。本礦煤層賦存條件較好,煤層為進(jìn)水平煤層,煤層厚度適中,為2.9m,井型為中型礦井,設(shè)計(jì)能力為75萬(wàn)t/a,直接頂為2類中等穩(wěn)定頂板,老頂為Ⅲ類頂板,周期來(lái)壓強(qiáng)烈,要求工作面支護(hù)強(qiáng)度較大。根據(jù)本礦工作面條件及我國(guó)目前采煤方法的類型及設(shè)備配套情況,設(shè)計(jì)確定工作面的方法為綜采一次采全高。1.2液壓支架的選型影響液壓支架選型的因素影響液壓支架選型的因素,主要考慮煤層頂?shù)装宸€(wěn)定性,煤層厚度、傾角賦存狀況及瓦斯含量等情況,其中以煤層及頂、底板穩(wěn)定性影響較大。本礦煤層厚度2.9m,傾角6°,煤層賦存條件較好。本礦工作面煤層直接頂為2類頂板,屬中等穩(wěn)定頂板,強(qiáng)度較高,強(qiáng)度指數(shù)在31～70kg/cm2之間,發(fā)育大量節(jié)理裂隙,隨采隨落。本礦工作面老頂為Ⅲ級(jí)頂板,周期來(lái)壓強(qiáng)烈,對(duì)支架支護(hù)強(qiáng)度的要求較高。1.2.2液壓支架的選型1.2.2.1架型的選擇液壓支架根據(jù)對(duì)頂板的支護(hù)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同,可分為支撐式、掩護(hù)式、支撐掩護(hù)式三種基本型式。支撐式支架頂梁長(zhǎng),立柱多,且垂直支撐,工作阻力大,切頂能力強(qiáng),通風(fēng)斷面大,后部有簡(jiǎn)單的擋矸裝置,架間不撐緊,對(duì)頂板不密封,它適應(yīng)于穩(wěn)定或堅(jiān)硬以上直接頂和周期來(lái)壓明顯和強(qiáng)烈的老頂條件。掩護(hù)式支架有寬大的掩護(hù)梁可擋住采空區(qū)冒落的矸石,它的頂梁較短,支柱少且傾斜支撐,架間密封,支架工作阻力較小,切頂能力差,但由于頂梁較短,控頂面積小,支護(hù)強(qiáng)度不一定小,它使用于不穩(wěn)定和中等穩(wěn)定直接頂條件。支撐掩護(hù)式支架兼有上述兩種支架的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),頂梁較長(zhǎng),立柱較多,呈垂直或傾角較小傾斜支撐,故工作阻力大,切頂能力強(qiáng),具有掩護(hù)梁架間密封,擋矸掩護(hù)性能好,它使用于穩(wěn)定以下各類頂板,有取代支撐式支架的趨勢(shì),但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,重量較大,價(jià)錢(qián)相對(duì)較高。由于本工作面的直接頂類別及老頂級(jí)別均以確定,所以可直接根據(jù)"適應(yīng)不同類級(jí)頂板的架型及支護(hù)強(qiáng)度表"直接選擇。根據(jù)表中給定的架型選擇標(biāo)準(zhǔn),確定本工作面的支架類型為支撐掩護(hù)式。雖然該支架結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高,但該類型支架技術(shù)成熟,安全性高,工作性能穩(wěn)定,對(duì)不同地質(zhì)條件的煤層適應(yīng)性強(qiáng),應(yīng)用廣泛。1.2.2.2液壓支架結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定Hmax＝hmax＋aHmin＝hmin－S2－b－C式中：Hmax——支架最大支護(hù)高度,m,Hmin——支架最小支護(hù)高度,m,hmax——煤層最大厚度,2.9mhmin——煤層最小厚度,取2.4m,a——考慮偽頂,煤皮冒落后,支架仍有可靠初撐力所需要的支撐高度的補(bǔ)償量；中厚煤層取200mm,S2——頂板最大下沉量,取160mm,b——支架卸載前移時(shí),立柱伸縮余量,煤層厚度大于1.2m時(shí)取80～100mm,本次設(shè)計(jì)取100mm,c——支架頂梁上存留的浮煤和碎矸石厚度,取100mm。則：Hmax＝2.9＋0.2＝3.1mHmin＝2.4－0.16-0.1-0.1=2.04m1.2.2.3支架支護(hù)強(qiáng)度的確定1、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式估算：q＝K·H·R式中：q——支架支護(hù)強(qiáng)度,t/m2,K——作用于支架上的頂板巖石厚度系數(shù),我國(guó)取6～8,設(shè)計(jì)取8,H——最大采高,2.9m,R——巖石容重,一般取2.3t/m3。則：q＝8×2.9×2.3=53.36t/m22、直接查表選取根據(jù)頂板條件及煤層厚度,直接查表可知支架支護(hù)強(qiáng)度為：72t/m2據(jù)以上計(jì)算及查表選取,確定支架支護(hù)強(qiáng)度為72t/m2。1.2.2.4選擇液壓支架型號(hào)根據(jù)支架結(jié)構(gòu)參數(shù)及支護(hù)強(qiáng)度,設(shè)計(jì)選取支架型號(hào)為ZY—35型。該支架技術(shù)參數(shù)如下：支架初撐力：188.4噸力〔1884kN,支架工作阻力：400噸力〔4000kN,底板比壓：18.6公斤力/厘米2〔1.86MPa,泵站工作壓力：200公斤力/厘米2<20MPa,支護(hù)強(qiáng)度：73噸力/米2<0.73MPa。1.3單體液壓支柱工作高度,支護(hù)強(qiáng)度及型式的選擇1.3.1支柱最大工作高度Hmax及最小工作高度Hmin的計(jì)算Hmax＝hmax－cHmin＝hmin－s－c－a式中:Hmax——支柱最大工作高度,m,Hmin——支柱最小工作高度,m,hmax,hmin——煤層最大最小采高,分別為2.9m,2.4m,c——頂梁高度,96mm,s——最大控頂距處頂板頂板下沉量,160mm,a——支柱卸載高度,80mm。則：Hmax＝2.9－0.096=2.804〔mHmin＝2.4－0.16－0.096－0.08=2.064〔m1.3.2單體液壓支柱的工作阻力及支護(hù)密度單體液壓支柱的工作阻力選取DZ-25型,即工作阻力為25kN。單體液壓支柱的支護(hù)密度確定如下：由于工作面最大采高為2.9m,選型時(shí)按照3m采高進(jìn)行選取支護(hù)強(qiáng)度為：1.6×35=56<噸/米2>即0.56MPa。支護(hù)密度：56÷25=2.24〔根/m21.3.3單體液壓支柱型式及鉸接頂梁的選擇單體液壓支柱的型式分為內(nèi)注式及外注式。根據(jù)內(nèi)注式和外注式的使用條件,本設(shè)計(jì)選用外注式單體液壓支柱。外注式單體液壓支柱重量相對(duì)較小,制造成本低,伸縮比大,適用于中厚煤層之中。鉸接頂梁的選擇：根據(jù)采煤機(jī)截深,取0.6m,鉸接頂梁的長(zhǎng)度取截深的整數(shù)倍。1.4滾筒采煤機(jī)的選擇1.4.1采煤機(jī)性能參數(shù)的計(jì)算與決定1.4.1.1滾筒直徑的選擇根據(jù)目前我國(guó)采煤機(jī)生產(chǎn)現(xiàn)狀及使用情況,設(shè)計(jì)選用雙滾筒采煤機(jī)。雙滾筒采煤機(jī)滾筒直徑應(yīng)大于最大采高h(yuǎn)max的一半,一般可按D=〔0.52～0.6hmax選取,采高大時(shí)取小值,采高小時(shí)取大值。目前雙滾筒采煤機(jī)的滾筒直徑也已經(jīng)系列化,所以滾筒直徑的選取選取和標(biāo)準(zhǔn)直徑相近的數(shù)值。D=0.52×2.9=1.508<m>根據(jù)計(jì)算,設(shè)計(jì)取1.6m。1.4.1.2截深的選擇截深的選擇,受煤層厚度、傾角、頂板穩(wěn)定性、截割阻抗、及液壓支架的推移步距影響。中厚煤層一般選取0.6m～0.8m,同時(shí)考慮到我國(guó)生產(chǎn)的采煤機(jī)大部分截深在0.6m左右,設(shè)計(jì)選取截深為0.6m。1.4.1.3滾筒轉(zhuǎn)速及截割速度滾筒轉(zhuǎn)速的選擇,直接影響截煤比能耗、裝載效果、粉塵大小等。轉(zhuǎn)速過(guò)高,不僅煤塵產(chǎn)生量大,且循環(huán)煤增多,轉(zhuǎn)載效率降低,截煤比能耗降低。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),一般認(rèn)為采煤機(jī)滾筒的轉(zhuǎn)速應(yīng)控制在30～50轉(zhuǎn)/分較為適宜。設(shè)計(jì)取45轉(zhuǎn)/分。滾筒直徑為1.6m,轉(zhuǎn)速為45轉(zhuǎn)/分,則可計(jì)算出截割速度為3.768米/秒。1.4.1.4采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率與采煤機(jī)有效開(kāi)動(dòng)率有關(guān)。雖然綜合機(jī)械化開(kāi)采在我國(guó)中厚煤層一次采全高工作面的應(yīng)用已經(jīng)成熟,機(jī)械設(shè)備的生產(chǎn)加工技術(shù)也比較完善,設(shè)備可靠性也大大提高,但采煤工作面煤層潛在的變數(shù)及機(jī)械設(shè)備的檢修等的各種因素均影響采煤機(jī)有效開(kāi)動(dòng)率,我國(guó)平均水平在40％左右。設(shè)計(jì)取正常開(kāi)動(dòng)率為40％。采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率由下式計(jì)算：式中：Qmin——采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率,t/h,W——采煤工作面的日平均產(chǎn)量,750000÷300=2500〔t0.4——采煤機(jī)有效開(kāi)動(dòng)率。則：1.4.1.5采煤機(jī)在截割時(shí)的牽引速度及生產(chǎn)率采煤機(jī)截割時(shí)牽引速度的高低,直接決定采煤機(jī)的生產(chǎn)效率及所需電機(jī)功率,由于滾筒裝煤能力,運(yùn)輸機(jī)生產(chǎn)效率,支護(hù)設(shè)備推移速度等因素的影響,采煤機(jī)在截割時(shí)的牽引速度比空調(diào)時(shí)低得多,采煤機(jī)牽引速度在零到某個(gè)值范圍內(nèi)變化,選擇截煤機(jī)時(shí)的牽引速度,要根據(jù)下述幾個(gè)方面因素,綜合考慮。1、根據(jù)采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率Qmin決定的牽引速度V1,m/min式中：Qmin——采煤機(jī)最小設(shè)計(jì)生產(chǎn)率,260.4t/h,H——采煤機(jī)平均采高,2.65m,B——采煤機(jī)截深,0.6mγ——煤的容重,1.35t/m32、根據(jù)截齒最大切削厚度決定的牽引速度V2,采煤機(jī)截割過(guò)程中,是滾筒以一定的轉(zhuǎn)速n,同時(shí)又以一定的牽引速度V2沿工作面移動(dòng),切削厚度呈月牙規(guī)律變化,如果滾筒一條截線上安裝的截齒數(shù)為m,則截齒最大的切削厚度hmax在月牙中部,可用下式求出。mm上式中,m一般取3,n根據(jù)上面的計(jì)算取45轉(zhuǎn)/分。一般來(lái)說(shuō),hmax應(yīng)小于截齒伸出齒座長(zhǎng)度的70％,根據(jù)國(guó)產(chǎn)采煤機(jī)的實(shí)際情況,取45mm。則：m/min式中：h’max——截齒在齒座上伸出長(zhǎng)度的70％,取45mm。則：3、按液壓支架的推移速度決定牽引速度V3一般講支架的推移速度應(yīng)大于采煤機(jī)的牽引速度較好,這樣可保證采煤機(jī)安全生產(chǎn)。截割時(shí)牽引速度V應(yīng)根據(jù)上述三方面情況綜合分析后確定,其最大值應(yīng)等于或大于V1,但應(yīng)小于V2,并與V3協(xié)調(diào),使采煤機(jī)既能滿足工作面生產(chǎn)能力的要求,又可避免齒座或葉片參與截割,并能保證采煤機(jī)安全生產(chǎn)。綜上所述,采煤機(jī)的牽引速度取V＝4m/min采煤機(jī)的牽引速度確定后,則采煤機(jī)的生產(chǎn)率Q為Q＝60·H·B·V·γt/h將上述確定的直帶入公式求得采煤機(jī)的生產(chǎn)率為Q＝60×2.65×0.6×4×1.35＝515.16〔t/h1.4.1.6采煤機(jī)所需電機(jī)功率由于采煤機(jī)在截割和裝載過(guò)程中,受到很多因素的影響,所需電機(jī)功率大小,很難用理論方法精確計(jì)算,常采用類比法或比能耗法來(lái)估算。采用比能耗法估算電機(jī)功率,是根據(jù)采煤機(jī)生產(chǎn)率和比能耗〔截割單位體積煤所消耗電功率試驗(yàn)資料來(lái)確定。如果比能耗確定適當(dāng),計(jì)算值就比較合理。本設(shè)計(jì)煤層截割阻抗為AX＝375N/mm,根據(jù)下述公式可求得采煤機(jī)截割時(shí)的比能耗HωX式中：HωX——煤層截割比能耗,kW·h/t,AX——煤層截割阻抗,375N/mm,A——基準(zhǔn)煤截割阻抗,取190N/mm,HωB——基準(zhǔn)煤比能耗,通過(guò)插入法計(jì)算知,當(dāng)牽引速度為5.5m/min時(shí),基準(zhǔn)煤比能耗為0.39kW·h/t。則：由于本設(shè)計(jì)采煤機(jī)為雙滾筒采煤機(jī),所以后滾筒的截割比能耗可由下式求得。式中：K3——后滾筒工作條件系數(shù),根據(jù)采煤機(jī)割煤方式,取0.8。則：采煤機(jī)所需電機(jī)功率為：式中：K1——功率利用系數(shù),采煤機(jī)用一臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng),取1,K2——功率水平系數(shù),查表取0.95<牽引速度調(diào)節(jié)方式為自動(dòng)調(diào)節(jié),電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩的比值取2.2～2.4>則：由于國(guó)內(nèi)采煤機(jī)的功率均以系列化,根據(jù)計(jì)算數(shù)值就近選取,設(shè)計(jì)選采煤機(jī)的功率為300kW。1.4.1.7采煤機(jī)牽引力根據(jù)采煤機(jī)電動(dòng)機(jī)的功率,可直接查表求得采煤機(jī)的牽引力。查表：采煤機(jī)牽引力250～300kN。1.4.2初選采煤機(jī)及其配套設(shè)備根據(jù)采高,滾筒直徑,截深,生產(chǎn)率,電機(jī)功率,牽引力及牽引速度,初步選擇采煤機(jī)型號(hào)為MLS3H-340,查閱煤炭科學(xué)院等編制的采煤機(jī)械化成套設(shè)備參考資料一覽表,確定選用ZC5-ZY35成套設(shè)備。但其刮板機(jī)的運(yùn)輸能力偏小,設(shè)計(jì)選取電機(jī)功率為320kW。且其機(jī)電設(shè)備選型大部分為國(guó)家淘汰產(chǎn)品,本次設(shè)計(jì)根據(jù)實(shí)際進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。設(shè)備選型配套情況見(jiàn)下表1－4－1：表1－4－1ZC5－ZY35成套設(shè)備表型號(hào)規(guī)格單位數(shù)量工作面液壓支架ZY-35架100采煤機(jī)MLS3H-340臺(tái)1刮板輸送機(jī)SGZ-764/320臺(tái)1單體液壓支柱DZ25根20順槽轉(zhuǎn)載機(jī)SZB730/110臺(tái)1帶式輸送機(jī)DSP－1080/1000臺(tái)1破碎機(jī)PCM－110臺(tái)1乳化液泵XRB2B－80/200臺(tái)2乳化液泵箱XRXTA臺(tái)1噴霧泵站XPB－250/55臺(tái)2液壓安全絞車YAJ－13臺(tái)1端頭端頭液壓支架D1ZY－35組2單體液壓支柱DZ25根40金屬鉸接頂梁HDJA根50電器設(shè)備移動(dòng)變電站KSGZY－630/1.14臺(tái)2KSGZY－315/0.69臺(tái)1臺(tái)1高壓電纜連接器AGKB30－200/6000個(gè)8饋電開(kāi)關(guān)BKD9-400/1140F臺(tái)2BKD9-200/690F臺(tái)2磁力啟動(dòng)器QJZ-2×120/1140型臺(tái)1BQD10－80ZD／1140型臺(tái)1BQD10－200ZND／1140型臺(tái)1BQD10－200ZND／1140型臺(tái)1QJZ-2×200/1140型臺(tái)1QJZ-2×200/1140型臺(tái)1BQD10－120ZD／1140型臺(tái)1BQD10－120ZD／1140型臺(tái)1BQD10－80ZND／660型臺(tái)1BQD10－80ZND／660型臺(tái)1BQD10－80ZND／660型臺(tái)1BQD10－80ZD／660型臺(tái)1煤電鉆變壓器綜合裝置BZ80－2.5臺(tái)1KSGZ－4/0.66臺(tái)1礦用照明燈具KBY－622×6W套50KBY－15W個(gè)50電纜UYPJ-3.6/6-3×25+3×16m2800UYP-0.38/0.66-3×35+1×10m150UYP-0.38/0.66-3×95+1×25m550UYP-0.38/0.66-3×25+1×10m300UYP-0.38/0.66-3×35+1×16m180UYP-0.66/1.14-3×70+1×16m420UCP-0.66/1.14-3×70+1×16+3×6m121YC－500/3×4＋1×4<mm2>m250YC－500/3×10＋1×6<mm2>m1000采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1-4-2。表1-4-2采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)表型號(hào)高度〔m質(zhì)量〔kg電機(jī)高度〔m減速箱高度〔m搖臂長(zhǎng)度〔m擺角范圍〔°MLS3H-3402～3.2300000.60.61.1965°～17°1.4.3初選采煤機(jī)主要技術(shù)參數(shù)的校核1.4.3.1最大采高的校核本設(shè)計(jì)最大采高h(yuǎn)max為2.9m,滾筒直徑D為1.6m,采煤機(jī)高度A及所需底托架高度B可由下式計(jì)算：A＝hmax＋B＝hmax－式中：A——采煤機(jī)高度,mhmax——工作面最大采高,2.9mH——采煤機(jī)截割部減速箱高度,一般等于電機(jī)高度,0.6mL——搖臂長(zhǎng)度,1.19mαmax——搖臂向上擺動(dòng)最大角度60°,D——滾筒直徑,1.6mS——運(yùn)輸機(jī)槽幫高度,0.220m則：A＝2.9＋＝1.37〔mB＝2.9－1.4.3.2最小采高的校核采煤工作面最小采高h(yuǎn)min應(yīng)大于采煤機(jī)高度A,支架頂梁高度h1,過(guò)機(jī)高度h2,〔頂梁與采煤機(jī)機(jī)身上平面之間的距離三項(xiàng)之和,即采煤機(jī)與支護(hù)設(shè)備應(yīng)能通過(guò)煤層變薄帶,滾筒不割巖石。hmin＞A＋h1＋h2式中：h1——支架頂梁高度,0.33mh2——過(guò)機(jī)高度,不應(yīng)小于0.1～0.25m,取0.15m,則：hmin＞1.37＋0.033＋0.15=1.533m工作面最小采高2.4m,選型滿足最小采高的要求。1.4.3.3臥底量校核最大臥底量Kmax按下式計(jì)算：Kmax＝A－式中,βmax——搖臂向下擺動(dòng)最大角度,20°Kmax＝1.6－=0.16〔m采煤機(jī)臥底量一般為90～300mm,最大臥底量為0.16m,滿足要求。1.4.3.4采煤機(jī)最大截割速度的校核運(yùn)輸機(jī)、采煤機(jī)、液壓支架在結(jié)構(gòu)性能之間有相應(yīng)的配套要求。運(yùn)輸機(jī)的生產(chǎn)能力一般應(yīng)略大于采煤機(jī)的生產(chǎn)率,以便把煤及時(shí)運(yùn)走,不出現(xiàn)堆煤現(xiàn)象。根據(jù)此原則,可把運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力看成采煤機(jī)的最大生產(chǎn)率,此時(shí)采煤機(jī)截割的最大牽引速度為：式中：——運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)輸能力,800t/hH——平均采高,2.65mB——采煤機(jī)截深,0.6mγ——煤的實(shí)體容重,1.35t/m3則：設(shè)計(jì)選取得截割牽引速度為4m/min,計(jì)算值大于選取值,滿足要求。1.4.3.5采煤機(jī)牽引力的估算采煤機(jī)移動(dòng)時(shí)必須克服的牽引阻力T為：T＝K2G＋fD〔cosα－K2＋2K3±Gsinα式中：f——摩擦系數(shù),取平均值0.18K1——經(jīng)驗(yàn)系數(shù),取0.7K2——估算系數(shù),取0.2K3——側(cè)面導(dǎo)向反力對(duì)牽引阻力影響系數(shù),導(dǎo)向板在采空區(qū)側(cè)布置,煤層傾角傾角為6°,取0.402最后一項(xiàng),當(dāng)向上牽引時(shí),取正號(hào),向下?tīng)恳龝r(shí),取負(fù)號(hào)。1.5采煤機(jī)、支護(hù)設(shè)備、輸送機(jī)配套關(guān)系圖采煤機(jī)、輸送機(jī)、支護(hù)設(shè)備均已系列化,選取設(shè)備時(shí),應(yīng)根據(jù)計(jì)算參數(shù)選擇相近參數(shù)的設(shè)備。本次設(shè)計(jì)根據(jù)計(jì)算選擇綜采成套設(shè)備ZC5－ZY35,并根據(jù)設(shè)計(jì)的實(shí)際情況進(jìn)行了適當(dāng)?shù)男薷?。工作面設(shè)備配套關(guān)系圖見(jiàn)附圖。第二章礦山運(yùn)輸機(jī)械選型設(shè)計(jì)2.1回采工作面運(yùn)輸機(jī)械的選擇設(shè)計(jì)2.1.1設(shè)計(jì)原始資料1、回采工作面生產(chǎn)能力Qc〔t/hQc＝60·h·b·γ·V式中：h——回采平均高度,2.65mb——滾筒截深,0.6mγ——原煤容重,1.35t/m3V——采煤機(jī)牽引速度,4m/min則：Q＝60×2.65×0.6×1.35×4=515〔t/h2、刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度L〔m設(shè)計(jì)工作面長(zhǎng)度為110m,刮板鋪設(shè)長(zhǎng)度為110m。3、刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)傾角〔β煤層傾角為6°,刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)傾角最大按6°考慮。4、物料的散碎密度〔γ物料散碎密度為0.9t/m3。2.1.2刮板輸送機(jī)的驗(yàn)算2.1.2.1驗(yàn)算運(yùn)輸能力刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力為Q＝3.6Fγψ〔V－Vc/60式中：F——運(yùn)行物料的斷面積,經(jīng)過(guò)SGZ764-320型刮板的運(yùn)行物料斷面積為0.28m2γ——物料的散碎密度,0.9t/m3V——刮板鏈速,1.1m/sVc——采煤機(jī)牽引速度,4m/minψ——裝滿系數(shù),查表可知,當(dāng)β為6°時(shí),取0.8則：Q＝3.6×0.28×900×0.8×〔1.1－4/60=749t/h＞Qc＝515t/h所選刮板輸送機(jī)適合。2.1.2.2運(yùn)行阻力計(jì)算〔1重段直線段的總阻力Wzh＝〔q·ω＋q1·ω1L·g·cosβ－〔q＋q1L·g·sinβ＝118092N式中：q——中部槽單位長(zhǎng)度貨載質(zhì)量,kg/mq＝Qc/3.6V＝749/3.6×1.1=189kg/m,q1——刮板鏈單位長(zhǎng)度質(zhì)量,18.8kg/mω——物料在溜槽中運(yùn)行阻力系數(shù),取0.7ω1——刮板鏈在溜槽內(nèi)移行的阻力系數(shù),取0.3L——刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度,110mβ——刮板輸送機(jī)的鋪設(shè)傾角,6°。〔2空段直線段的總阻力Wk＝q1·L·g〔ω1cosβ±sinβ上述式中,"＋"、"－"的選取,該段向上運(yùn)行時(shí)去"＋",向下運(yùn)行時(shí) 取"－"經(jīng)計(jì)算,Wk＝8331N〔3彎曲段運(yùn)行阻力工作面刮板輸送機(jī)在推溜時(shí),機(jī)身產(chǎn)生蛇形彎曲,由此產(chǎn)生的附加阻力為①重段彎曲段的附加阻力Wzhw＝0.1Wzh=11809N式中：Wzhw——重段彎曲段附加阻力,N②空段彎曲段附加阻力Wkw＝0.1Wk=831N③刮板鏈繞經(jīng)從動(dòng)鏈輪處的阻力Wc＝〔0.05～0.07Sy＇=640N式中：Sy＇——刮板鏈在從動(dòng)鏈輪處的阻力, 10665N④刮板鏈繞經(jīng)主動(dòng)鏈輪時(shí)的阻力Wz＝〔0.03～0.05〔Sy＋Sl＝656N式中：Sy＇——刮板鏈在主動(dòng)鏈輪相遇點(diǎn)的張力,10665NS1——刮板鏈在主動(dòng)鏈輪分離點(diǎn)的張力,11198N?？偟臓恳0可按下式計(jì)算W0＝1.21<Wzh＋Wk>＝1.21<118092+8331>=152971N2.1.2.3刮板鏈張力的計(jì)算〔1判斷最小張力點(diǎn)的位置設(shè)計(jì)選取雙機(jī)頭驅(qū)動(dòng),按兩端布置傳動(dòng)裝置分析,Wk－1/2W0＜0,則1點(diǎn)為最小張力點(diǎn)?！?用逐點(diǎn)計(jì)算法求各點(diǎn)張力通常從最小張力點(diǎn)開(kāi)始計(jì)算。計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：S1=Smin＝6000NS2=S1＋Wzh＝6000＋118092＝124092NS3=S2－W0＝124092－152971/2＝47606.5NS4=S1+Wk=6000+8331=14331N2.1.2.4牽引力及電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算設(shè)計(jì)為機(jī)采工作面,刮板輸送機(jī)的總牽引力為W0＝1.21<Wzh＋Wk>＝1.21<118092+8331>=152971NNmax＝Nmin＝Nd＝0.6考慮20％的備用功率,取電機(jī)功率備用系數(shù)為k＇＝1.2,則：N＝1.2Nd=159.24kW由計(jì)算知,所選刮板輸送機(jī)的電機(jī)功率滿足要求。2.1.2.5刮板鏈的預(yù)緊力和緊鏈力計(jì)算〔略刮板鏈的預(yù)緊力和緊鏈力,以保證鏈條與鏈輪的正常嚙合平穩(wěn)運(yùn)行為宜,一般按2000～3000N考慮。2.1.2.6驗(yàn)算刮板鏈的強(qiáng)度刮板輸送機(jī)刮板鏈的安全系數(shù)為n＝＝7.8式中：n——刮板鏈安全系數(shù),Sd——一條鏈的破斷力,610000N,Smax——刮板鏈的最大凈張力,124092N,λ——雙鏈負(fù)荷不均勻系數(shù),取0.96。計(jì)算出的安全系數(shù)必須滿足：n≥3.5經(jīng)計(jì)算,n為7.8,說(shuō)明鏈子的強(qiáng)度滿足。2.2采區(qū)運(yùn)輸順槽運(yùn)輸機(jī)械的選擇設(shè)計(jì)2.2.1轉(zhuǎn)載機(jī)的選擇2.2.1.1選擇原則1、轉(zhuǎn)載機(jī)的運(yùn)輸能力要稍大于工作面刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力；2、順槽轉(zhuǎn)載機(jī)的機(jī)尾與工作面刮板輸送機(jī)的連接處要配套；3、順槽轉(zhuǎn)載機(jī)的零部件與工作面的刮板輸送機(jī)的零部件盡可能通用。2.2.1.2順槽轉(zhuǎn)載機(jī)的選擇根據(jù)上述選擇原則及工作面刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力等,選擇轉(zhuǎn)載機(jī)型號(hào)為：SZ B730/110型。其技術(shù)參數(shù)如下表：SZB730/110型刮板轉(zhuǎn)載機(jī)的技術(shù)參數(shù)型號(hào)標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度〔m鏈速〔m/s園鏈環(huán)〔mm輸送量〔t/h中部槽規(guī)格〔mmSZB730/110251.07φ22×86-c7001500×730×2222.2.1帶式輸送機(jī)的選型計(jì)算設(shè)計(jì)原始資料:帶式輸送機(jī)的鋪設(shè)長(zhǎng)度,800m帶式輸送機(jī)的鋪設(shè)傾角,0°順槽設(shè)計(jì)運(yùn)輸生產(chǎn)率,Qc515t/h物料的松散密度,0.9t/m3物料中的最大塊度尺寸,300mm物料堆積角,30°根據(jù)上述資料,初選順槽帶式輸送機(jī)型號(hào)為：DSJ100/80/160型可伸縮帶式輸送機(jī)。其技術(shù)參數(shù)如下：型號(hào)運(yùn)量〔t/h運(yùn)距〔m帶速〔m/s電機(jī)功率〔kW傾角〔°DSJ100/80/160100010002.5160±52.2.1.1帶式輸送機(jī)的驗(yàn)算1、驗(yàn)算帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力和帶寬帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力用下式計(jì)算：Q＝kB2vγc=458×12×2.5×0.9×1=1030.5t/h式中：B——輸送帶的寬度,1mk——物料斷面系數(shù),查表取458v——輸送機(jī)的帶速,2.5m/sγ——物料松散密度,0.9t/m3C——傾角系數(shù),1Q＞Qc,輸送機(jī)的選擇滿足運(yùn)輸?shù)囊蟆］斔蛶У膶挾闰?yàn)證：物料最大塊度為300mm,則輸送帶的寬度應(yīng)滿足下式：B≥2×300＋200mm＝800mm設(shè)計(jì)帶寬1000mm,滿足運(yùn)輸要求。計(jì)算輸送帶的運(yùn)行阻力<1>重段直線段的運(yùn)行阻力：Wzh＝〔q＋qd＋Lgcosβ±〔q＋qdLgsinβ＝〔57＋23.1＋15.75×800×9.8×0.04×1＝26301〔N式中：Wzh——重段運(yùn)行阻力,Nq——單位長(zhǎng)度輸送帶上物料的重量,kg/mq＝Qc/3.6v=515/3.6·2.5=57kg/mqd——單位長(zhǎng)度輸送帶的重量,查表23.1kg/mL——輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度,700mω＇——輸送帶沿重段運(yùn)行的阻力系數(shù),查表取0.04——重段單位長(zhǎng)度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部件的質(zhì)量,經(jīng)計(jì)算取15.75kg/m〔2空段直線段的運(yùn)行阻力Wk＝〔qd＋Lgcosβ±qdsinβ＝〔23.1＋5.36×800×9.8×0.035×1＝6833.2N式中：——空段單位長(zhǎng)度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量,經(jīng)計(jì)算取5.36kg/m——輸送帶沿空段運(yùn)行時(shí)的阻力系數(shù),查表取0.035〔3曲線段運(yùn)行阻力在進(jìn)行張力計(jì)算時(shí),滾筒處阻力計(jì)算如下：繞出改向滾筒的輸送帶張力為式中：——繞出改向滾筒的輸出帶張力,N——繞入改向滾筒的輸送帶張力,Nk——張力增大系數(shù),傳動(dòng)滾筒處阻力為：Wc＝〔0.03～0.05〔Sy＋S1式中：Wc——傳動(dòng)滾筒處的阻力,NSy——輸送帶在傳動(dòng)滾筒相遇點(diǎn)的張力,NS1——輸送帶在傳動(dòng)滾筒相離點(diǎn)的張力,N2.2.1.3輸送帶的張力計(jì)算1.用逐點(diǎn)計(jì)算法找出了S1與S4的關(guān)系.按磨擦轉(zhuǎn)動(dòng)條件找出 S1S4關(guān)系:因?yàn)镾2=S1+WKS3=S2+W2－3S4=S3+Wzh所以S4=S1+Wzh+WK+W2－3W2－3＝0.07S2=0.07<S1＋WK>S4=S1＋Wzh+WK+0.07<S1＋WK>＝1.07S1＋Wzh+1.07WK2.按磨擦轉(zhuǎn)動(dòng)條件找出 S1與S4關(guān)系:式中：C0——摩擦力備用系數(shù),取1.2μ0——輸送帶與滾筒之間的摩擦因數(shù),取0.2θ——圍包角,取240°則：＝2.31即S4=2.1S1解聯(lián)立方程,求得S1=32633.5NS4=68530.4NS2=39466.7NS3=42229.4N2.2.1.4輸送帶的懸垂度和強(qiáng)度驗(yàn)算1、垂度驗(yàn)算重段膠帶允許最小張力為;Sminzh=5<q+qd>gcosβ=5×<57+23.1>×1.5×9.8cosβ=5877.4N空段輸送帶允許的最小張力:Smink=5qggcosβ=5×5.36×3×9.8×cosβ=788N2、強(qiáng)度驗(yàn)算輸送帶為強(qiáng)力帆布輸送帶,帶強(qiáng)P0=960N/cm·層,設(shè)計(jì)輸送帶按硫化接頭,7層帆布設(shè)計(jì)?！睸e〕＝2.2.1.5牽引力及電機(jī)功率計(jì)算輸送機(jī)主軸牽引力為F0=S4－S1＋0.04<S4＋S1>＝68530.4－32633.5＋0.04<68530.4＋32633.5>＝39943.5N電動(dòng)機(jī)功率：N＝考慮到15％的備用功率,電動(dòng)機(jī)的容量為：1.15×117.5=135kW通過(guò)上述計(jì)算,說(shuō)明所選帶式輸送機(jī)的電機(jī)容量80kW×2滿足要求。2.3采區(qū)上山運(yùn)輸及輔助運(yùn)輸設(shè)計(jì)2.3.1采區(qū)上山運(yùn)輸設(shè)備選型設(shè)計(jì)上山長(zhǎng)度為700m,傾角6°。設(shè)計(jì)運(yùn)量大于600t/h。根據(jù)工作面運(yùn)輸順槽設(shè)備選型,采區(qū)上山運(yùn)輸設(shè)備仍選擇帶式輸送機(jī)。根據(jù)順槽設(shè)備的運(yùn)輸能力,設(shè)計(jì)選擇上山帶式輸送機(jī)為DX-1000/55型帶式輸送機(jī)。輸送機(jī)帶寬1000mm,帶速2.5m/s。輸送機(jī)計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：1、輸送機(jī)能力驗(yàn)算：Q=3.6SVkρ=1014.00t/h＞600.00t/h滿足S——輸送帶上最大的物料橫截面積0.1127m2k-傾斜輸送機(jī)橫截面積折減系數(shù)1.0。2、輸送帶寬度驗(yàn)算B≥2a+200=800mm≤1000mm<最大粒度a=300mm>滿足3、運(yùn)行阻力計(jì)算<1>重段直線段的運(yùn)行阻力：Wzh＝〔q＋qd＋Lgcosβ-〔q＋qdLgsinβ＝〔66.7＋23.1＋15.75×700×9.8×0.04×cos6°－〔66.7＋23.1×700×9.8×sin6°＝－35588〔N式中：Wzh——重段運(yùn)行阻力,Nq——單位長(zhǎng)度輸送帶上物料的重量,kg/mq＝Qc/3.6v=600/3.6·2.5=66.7kg/mqd——單位長(zhǎng)度輸送帶的重量,查表23.1kg/mL——輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度,700mω＇——輸送帶沿重段運(yùn)行的阻力系數(shù),查表取0.04——重段單位長(zhǎng)度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部件的質(zhì)量,經(jīng)計(jì)算取15.75kg/m〔2空段直線段的運(yùn)行阻力Wk＝〔qd＋Lgcosβ+qdLgsinβ＝〔23.1＋5.36×700×9.8×0.035×cos6°+23.1×700×9.8×sin6°＝23360N式中：——空段單位長(zhǎng)度上分布的托輥旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量,經(jīng)計(jì)算取5.36kg/m——輸送帶沿空段運(yùn)行時(shí)的阻力系數(shù),查表取0.035〔3曲線段運(yùn)行阻力在進(jìn)行張力計(jì)算時(shí),滾筒處阻力計(jì)算如下：繞出改向滾筒的輸送帶張力為式中：——繞出改向滾筒的輸出帶張力,N——繞入改向滾筒的輸送帶張力,Nk——張力增大系數(shù),傳動(dòng)滾筒處阻力為：Wc＝〔0.03～0.05〔Sy＋S1式中：Wc——傳動(dòng)滾筒處的阻力,NSy——輸送帶在傳動(dòng)滾筒相遇點(diǎn)的張力,NS1——輸送帶在傳動(dòng)滾筒相離點(diǎn)的張力,N4、輸送帶張力計(jì)算〔1依據(jù)逐點(diǎn)計(jì)算法,計(jì)算輸送帶各點(diǎn)張力S2=S1＋Wk＝S1＋23360S3＝1.05S2=1.05S1+24528S4=S3+Wzh＝1.05S1+24528－35588＝1.05S1-11060S5=1.05S4=1.1S1-11613〔2按摩擦傳動(dòng)條件并考慮摩擦力備用能力列方程式中：C0——摩擦力備用系數(shù),取1.2μ0——輸送帶與滾筒之間的摩擦因數(shù),取0.20θ——圍包角,取480°則：＝5.34即S1=4.6S5解聯(lián)立方程,求得S1=13157.6NS2=36517.6NS3=38343.5NS4=2755.5NS5=2893.3N5、輸送帶的懸垂度和強(qiáng)度驗(yàn)算〔1承載段最小張力點(diǎn)S4=2755.5N按懸垂度要求,承載段允許最小張力為Sminzh=5<q+qd>gcosβ=5×<66.7+23.1>×1.5×9.8cosβ=6564N因?yàn)镾4小于6564N,所以輸送帶的懸垂度不能滿足要求,為保證輸送帶的懸垂度要求,令S4=6564N,帶入原方程中解得S1=16784.8NS2=401444.8NS3=42152NS4=6564NS5=6893.3N這就要求利用輸送機(jī)的拉緊裝置來(lái)保證S4點(diǎn)的張力不小于6554N?！?強(qiáng)度驗(yàn)算設(shè)計(jì)輸送帶采用鋼絲繩芯膠帶,帶強(qiáng)Gx=10000N/cm,設(shè)計(jì)輸送帶按硫化接頭設(shè)計(jì)?！睸e〕＝6、牽引力及電機(jī)功率計(jì)算輸送機(jī)主軸牽引力為F0=S1－S5＋0.05<S1＋S5>＝16784.8－6893.3＋0.05<16784.8＋6893.3>＝11075.4N電動(dòng)機(jī)功率：N＝輸送帶所配電機(jī)功率55kW,故電機(jī)在有載運(yùn)行時(shí)功率能滿足要求?？蛰d時(shí)牽引力F0k=1.05〔2qd＋＋Lcos6°×9.8＝1.05<2×23.1＋15.75＋5.36>×700×0.035×cos6°×9.8＝16876N則輸送機(jī)空載運(yùn)行時(shí)的電機(jī)功率為故電機(jī)在空載時(shí),電機(jī)功率仍是滿足的。2.3.2采區(qū)上山輔助運(yùn)輸選擇采區(qū)上山輔助運(yùn)輸設(shè)備選用單軌吊運(yùn)輸。單軌吊具有以下優(yōu)點(diǎn)：運(yùn)行穩(wěn)定可靠,不跑車,不掉道。爬坡能力強(qiáng),最大可達(dá)到18°,設(shè)計(jì)上山坡度為6°,在其爬坡范圍之內(nèi)。能實(shí)現(xiàn)運(yùn)距離連續(xù)運(yùn)輸,設(shè)計(jì)上山700m,如果采用一般調(diào)度絞車運(yùn)輸,需接力運(yùn)輸,增加了輔助運(yùn)輸?shù)娜斯ぜ皺C(jī)械,最少轉(zhuǎn)載一次。單軌吊設(shè)備已經(jīng)成套化,技術(shù)成熟,管理簡(jiǎn)單。2.4大巷電機(jī)車運(yùn)輸選型2.4.1設(shè)計(jì)原始資料礦井為低瓦斯礦井,分兩翼開(kāi)采,井下大巷采用電機(jī)車運(yùn)送煤矸,主要運(yùn)輸大巷有兩個(gè)裝車站。井下四六制作業(yè),三班生產(chǎn),一班檢修。生產(chǎn)班每班工作時(shí)間為5小時(shí)。東翼采區(qū)裝車站距井底車場(chǎng)的距離L1=1200米,采區(qū)每班出煤量Q1=900t；西翼采區(qū)裝車站距井底車場(chǎng)的距離L2=1200m,采區(qū)每班出煤量Q2=900t。確定礦車組及全井電機(jī)車臺(tái)數(shù)。主要運(yùn)輸大巷平均坡度按30/00選取,擬選用2K7-600/250型架線式電機(jī)車。電機(jī)車牽引電機(jī)為兩臺(tái)ZQ－21型電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)時(shí)電流Ich＝34A,電動(dòng)機(jī)粘著重力Pn＝70kN,長(zhǎng)時(shí)速度Vch＝4.69m/s。采用標(biāo)準(zhǔn)1t固定礦車。礦車軌距600mm,自重mz1=595kg,載重m1=1000kg。2.4.2列車組成計(jì)算按粘著力條件計(jì)算車組組成:式中：P——機(jī)車重量,7tG——礦車載重,1tG0——礦車自重,0.6tψ——粘著系數(shù),0.24ω’zh——重車列車起動(dòng)的阻力系數(shù),查表取0.0135ip——軌道的平均坡度,0.003a——列車起動(dòng)加速度,0.04m/s2取n＝45輛按牽引電動(dòng)機(jī)溫升條件計(jì)算查機(jī)車長(zhǎng)時(shí)牽引力Fch=3240N,長(zhǎng)時(shí)速度Vch=16.9km/h,重車運(yùn)行阻力系數(shù)Wzh=0.009,等阻坡度ip=0.002,調(diào)車系數(shù)a=1.25,休止時(shí)間θ=20min。加權(quán)平均運(yùn)距如下：km根據(jù)下式計(jì)算在等阻坡度上往返一次的運(yùn)行時(shí)間T=tzh+tk＝T＝2=2×根據(jù)下式求相對(duì)運(yùn)行時(shí)間τ＝＝將上述數(shù)據(jù)帶入下式,取n＝41輛2.4.2.3按制動(dòng)條件計(jì)算=式中：ψ——制動(dòng)狀態(tài)的粘著系數(shù),取0.17ip——軌道的平均坡度,0.003b——制動(dòng)減速度,用下式計(jì)算=Vs——取長(zhǎng)時(shí)速度,16.9km/h＝4.69m/sLzh——實(shí)際制動(dòng)距離,mLzh＝Lzhi－Vst＝40－4.69×2=30.62mLzhi——按運(yùn)送物料制動(dòng)距離40mt——制動(dòng)空行程時(shí)間,取2s。根據(jù)以上計(jì)算,n最終取17輛。2.4.2.4列車組成的驗(yàn)算1、電動(dòng)機(jī)溫升驗(yàn)算①列車運(yùn)行時(shí)的牽引力重列車下坡運(yùn)行時(shí)的牽引力Fzh＝1000〔P＋n〔G＋G0〕〔ωzh－ipg＝1000〔7＋17<1＋0.6>〕〔0.009-0.003×9.8＝2010.96N空列車山坡運(yùn)行時(shí)的牽引力Fk＝1000〔P＋nG0〔ωk＋ip＝1000<7＋17×0.6>〔0.011＋0.003×9.8＝2359.84N式中字母意義同上。②每臺(tái)電動(dòng)機(jī)的牽引力③查表確定機(jī)車實(shí)際運(yùn)行速度及電流Izh＝24A,Vzh＝19km/h,Ik＝30A,Vk＝17.5km/h④計(jì)算一個(gè)運(yùn)輸循環(huán)牽引電動(dòng)機(jī)的等值電流其中tzh＝tk=Idz=18.5A＜Ich＝34A滿足溫升條件。⑤制動(dòng)距離驗(yàn)算按重車運(yùn)行速度Vzh和最大制動(dòng)減速度驗(yàn)算制動(dòng)距離。制動(dòng)時(shí)的減速度為＝式中：b——制動(dòng)時(shí)的減速度,m/s2ψ——制動(dòng)狀態(tài)的粘著系數(shù),取0.17實(shí)際制動(dòng)距離為：＝Lzh＝36.5m小于40m,制動(dòng)距離滿足要求。即電機(jī)車可以拉17輛1噸礦車。全礦電機(jī)車臺(tái)數(shù)的確定電機(jī)車加權(quán)平均周期運(yùn)行時(shí)間由式T=〔60Lq/0.75Vzh+<6Lq/0.75Vk>+θ得T=<60×1.2/0.75×19>+<60×1.2/0.75×17.5>+20=30.5min每臺(tái)機(jī)車每班往返次數(shù)：由式Z1=60Tb/T得Z1=60×5/30.5=9.8取Z1=10次/班每班需運(yùn)送貨載總次數(shù)由式Zb=k<Ab+Aa>/nG得Zb=1.25<900+900>/17×1=132.4取Zb=133次/班工作電機(jī)車臺(tái)數(shù)由式N=Zb/Z1=133/10=13.3取N=14備用與檢修臺(tái)數(shù)由式N1=0.25N=0.25×14=3.5取N1=4全井所需機(jī)車總臺(tái)數(shù)N0=14+4=18臺(tái).2.5運(yùn)輸系統(tǒng)圖礦井運(yùn)輸系統(tǒng)圖見(jiàn)附圖.第三章礦井提升設(shè)備選型設(shè)計(jì)3.1設(shè)計(jì)原始資料An=90萬(wàn)t/aHs=300mHz=18mHx＝18mγ＝0.9t/m3br＝300dt＝14h單水平開(kāi)采。3.2提升容器選型3.2.1提升方式選擇設(shè)計(jì)提升方式為立井單繩纏繞式雙箕斗提升。3.2.2提升容器的選擇3.1.2.1小時(shí)提升量Ah=C×An/br×t=1.1×900000/300×14=236<t/h>.經(jīng)濟(jì)提升速度:Ht=Hs+Hx+Hz=300+18+18=336<米>Vj=0.4＝0.4＝7.3m/s3.1.2.2.一次提升經(jīng)濟(jì)時(shí)間估算Tj＝＝＝75.2s式中：a——提升加速度,箕斗提升取0.8m/s2u——容器爬升時(shí)間,對(duì)雙箕斗提升取10sθ——提升終了休止時(shí)間,暫取10s3.1.2.3.一次經(jīng)濟(jì)提升量式中：An——礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量,900000t/aaf——提升富裕系數(shù),取1.2C——提升不均勻系數(shù),有煤倉(cāng)取1.1t——日工作日,一般取14hb——礦井年工作日,取300d3.1.2.4.提升容器選擇根據(jù)計(jì)算,選擇標(biāo)準(zhǔn)箕斗,型號(hào)JL－6。技術(shù)參數(shù)如下：名義噸位：6t有效容積：6.6m3提升鋼絲繩直徑：43mm自重：5.0t最大終端負(fù)荷:120kN最大提升高度：700m箕斗總高：9.45m箕斗中心距：1.87m使用井筒直徑：5m提升機(jī)型號(hào)：2JK－3.53.1.2.5.重新計(jì)算最大提升循環(huán)時(shí)間3.3提升鋼絲繩選擇3.3.1鋼絲繩繩端荷重鋼絲繩最大靜荷載Qmax按下式計(jì)算：Qmax＝Q＋Qz＋pHc＝mg＋mzg＋mpgHc式中：Qmax——鋼絲繩最大計(jì)算靜荷載,NQ——一次提升貨載重力,6000×9.8=58800NQz——容器自重力,5000×9.8=49000Np——鋼絲繩每米重力,Nmp——鋼絲繩每米質(zhì)量,kg/mHc——鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)度,按下式計(jì)算Hc＝Hj＋Hs＋Hz＝30＋300＋18=348mHj——井架高度,暫取30mHs——礦井深度,300mHz——裝載高度,根據(jù)設(shè)計(jì)要求取18m。為使鋼絲繩能夠承受繩端荷載,必須使下式成立：mp≥=kg/m根據(jù)計(jì)算,鋼絲繩選擇6×19-37-170右同三角形股鋼絲繩。Pk=4.871kg/mδ=2.4mm,Qs=87600kg3.3.2鋼絲繩繩安全系數(shù)校驗(yàn)m=87600/<6000+5000+4.871×348>=6.9>6.5鋼絲繩選擇滿足要求。3.4提升機(jī)的選擇3.4.1提升級(jí)滾筒直徑提升機(jī)滾筒直徑應(yīng)滿足下式：D≥80d＝80×37=2960mmD≥1200δ＝1200×2.4=28800mm根據(jù)計(jì)算,滾筒直徑確定為3000mm。鋼絲繩作用在滾筒上的最大靜張力及最大靜張力差:最大靜張力： Fj=Qd+PkHc=6000+5000+4.871×348=12695.1kg最大靜張力差：Fc=Q+PkHc=6000+4.871×348=7695.1kg根據(jù)計(jì)算的滾筒直徑、最大靜張力、最大靜張力差選用2JK-3.0/30型礦井提升機(jī),提升機(jī)參數(shù)如下：Dg=3.0mB=1.5mFje=13000kg>FjFce=8000kg>Fci=30Vmax=5.6m/smj＝17000kg減速器最大輸出轉(zhuǎn)矩＝180kN·m3.5提升系統(tǒng)3.5.1天輪直徑DtDt＝80d＝80×37=2960mmDt＝1200δ＝1200×2.4=2880mm根據(jù)計(jì)算選擇TSH型天輪。名義直徑Dt＝3000mm,繩槽半徑Rt=20mm適于鋼絲繩直徑范圍：＞25～37mm,允許的鋼絲繩全部鋼絲破斷力總和：1010000N,兩軸中心距L＝950mm,軸承中心高度H＝240mm,變位質(zhì)量mt＝781kg,自身重量2466kg。3.5.2井架高度HjHj=Hx+Hr+Hp+Hg+0.75Rt=18+9.45+0.3+10+0.75×1.5=38.8m式中：Hj——井架高度,mHx——卸載高度,18mHr——容器高度,9.25mHg——過(guò)卷高度,10m選取井架高度為40m3.5.3提升機(jī)滾筒中心到提升中心線間的水平距離LsLs≥0.6Hj＋D＋3.5＝0.6×40＋3＋3.5=30.5m式中：D——提升級(jí)滾筒直徑,3.5m取Ls=35m〔滾筒中心至提升容器中心線的距離3.5.4提升鋼絲繩弦長(zhǎng)Lx式中：Dt——天輪直徑,3mc0——滾筒中心線與井口水平的高差,設(shè)計(jì)取1.5m根據(jù)計(jì)算,提升鋼絲繩弦長(zhǎng)為51m。3.5.5鋼絲繩外偏角α1和內(nèi)偏角α23.5.5.1鋼絲繩外偏角式中：B——滾筒寬度,1.7m,s——兩天輪間距,取2300mma——兩滾筒之間的間隙,140mmd——鋼絲繩直徑,40mmε——鋼絲繩纏在滾筒上的間隙,3mmLx——鋼絲繩弦長(zhǎng),51m。計(jì)算得：α1=0.5516°＝0°33′6″3.5.5.2鋼絲繩內(nèi)偏角式中字母意義同上,經(jīng)計(jì)算,α2=1.213°＝1°12′47″＜1°30′鋼絲繩的內(nèi)外偏角滿足規(guī)范要求。3.5.6鋼絲繩的仰角對(duì)于JK型提升機(jī),只驗(yàn)算其下出繩角β即可。鋼絲繩下出繩角大于15°,滿足規(guī)范要求。提升機(jī)與井筒相對(duì)位置圖見(jiàn)附圖如下：3.5.7電動(dòng)機(jī)預(yù)選3.5.7.1電動(dòng)機(jī)的估算功率=式中：N——電動(dòng)機(jī)的估算功率,kWV″m——提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)速度,取4.5m/sk——礦井阻力系數(shù),箕斗提升取1.15Q——一次提升貨載重量,60000Nψ——考慮到提升系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),有加、減速度及鋼絲繩重力等因素影響的系數(shù),箕斗提升取1.2ηj——減速器傳動(dòng)效率,單擊傳動(dòng)取0.923.5.7.2電動(dòng)機(jī)的估算轉(zhuǎn)數(shù)＝573rpm式中：i——減速器的傳動(dòng)比,20D——滾筒直徑,3m3.5.7.3初選電動(dòng)機(jī)根據(jù)以上計(jì)算,選取電動(dòng)機(jī)為：JR1512-8/570Ne=570kWnd=738rpmV=6000V<GD2>d=5100Nm2λ＝2.0提升機(jī)實(shí)際提升速度：Vmax=πDgnd/60i＝3.14×3.0×738/60×20=5.78m/s立井提升物料時(shí),速度不得超過(guò)下式限定速度：Vmax≤0.6=0.6＝10.4m/s提升速度滿足要求。3.5.8變位質(zhì)量計(jì)算3.5.8.1直線運(yùn)動(dòng)部分的變位質(zhì)量mLmL＝m＋2mz＋2mpLp＋mqLq式中：LP——一根提升鋼絲繩的總長(zhǎng)度,mLp＝Hc＋Lx＋3πD＋30＋n′πD＝348＋51＋3×3.14×3.5＋30＋3×3.14×3.5＝494.94mHc——鋼絲繩的懸垂長(zhǎng)度,348mLx——鋼絲繩的弦長(zhǎng),51m3πD——3圈摩擦圈繩長(zhǎng)度,m30——試驗(yàn)繩長(zhǎng)度,mn′πD——多層纏繞時(shí)的錯(cuò)繩用繩長(zhǎng),n′取3mq——尾繩每米質(zhì)量,4.871kg/mLq——尾繩長(zhǎng)度,Lq＝H＋2Hh＝300＋30=330mHh——尾繩環(huán)高度,一般取15m。mL＝6000＋2×50500＋2×4.871×494.94＋4.871×330＝22429kg3.5.8.2轉(zhuǎn)動(dòng)部分的變位質(zhì)量提升機(jī)變位質(zhì)量mj＝17000kg天輪變位質(zhì)量mt＝781kg電動(dòng)機(jī)的變位質(zhì)量md＝＝提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量為：＝22429+2×781＋17000＋23129=64120kg提升速度圖的計(jì)算:設(shè)計(jì)為箕斗提升,速度圖按六階段速度圖計(jì)算。1、箕斗提升初加速度a0的確定初加速度由下式確定a0=＝式中：v0——箕斗離開(kāi)卸載曲軌時(shí)的速度,取1.5m/sh0——箕斗離開(kāi)曲軌內(nèi)的行程,目前h0取值范圍在2.13～2.35m之間設(shè)計(jì)取a0=0.5m/s22、箕斗主加速度a1的確定箕斗的主加速度由下式計(jì)算式中,Fe——電動(dòng)機(jī)的額定出力,N＝Ne——電動(dòng)機(jī)的額定功率,570kWηj——出動(dòng)效率,0.92λ——電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷系數(shù),2.0——提升系統(tǒng)變位質(zhì)量,64120kgVm——提升機(jī)實(shí)際提升速度,5.78m/s按減速器允許的輸出傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)確定主加速度。=規(guī)程對(duì)立井箕斗提升的加減速度沒(méi)有規(guī)定,一般不超過(guò)1.2m/s2,計(jì)算值為0.28m/s2,設(shè)計(jì)取主加速度為0.28m/s2.3、提升機(jī)減速度a3的確定按自由滑行減速方式計(jì)算＝式中：h3——減速階段的行程,一般取30～40m。按電動(dòng)機(jī)減速方式計(jì)算按制動(dòng)狀態(tài)減速方式計(jì)算＝1.15根據(jù)計(jì)算,設(shè)計(jì)選取提升減速度為0.8m/s24、速度圖參數(shù)的計(jì)算〔1卸載曲軌中初加速時(shí)間為：〔2箕斗在卸載曲軌內(nèi)的行程為h0=2.35m〔3主加速時(shí)間為〔4主加速階段的行程為：h1=〔5主減速階段時(shí)間為〔6主減速階段的行程為h3=〔7爬行時(shí)間為t4=〔8抱閘停車的時(shí)間為t5=1s〔9等速階段的行程為h2=H-h0-h1-h3-h4=336－2.35-55-21-2.5=255m〔10等速階段的時(shí)間為＝〔11一次提升循環(huán)時(shí)間為T(mén)xTx=t0+t1+t2+t3+t4+t5+θ＝3+15+44+6.6+5+1+8=82.6s提升設(shè)備小時(shí)提升能力為式中：m——一次提升貨載的質(zhì)量,6t提升設(shè)備的年提升量為：提升富裕系數(shù)af＝提升設(shè)備的動(dòng)力學(xué)計(jì)算:提升設(shè)備各階段拖動(dòng)力計(jì)算如下：提升開(kāi)始時(shí)：F0=kQ＋PH＋＝1.15×6000＋4.871×336＋6412×0.5=11743kg出曲軌時(shí)F0′=F0－2Ph0=11743－2×4.871×2.35=11720kg主加速階段開(kāi)始時(shí)F1=F0′＋＝11720＋6412×〔0.28－0.5＝10309kg主加速終了時(shí)F1′＝F1－2Ph1=10309-2×4.871×55=9973kg等速階段開(kāi)始時(shí)F2=F1′－＝9973－6412×0.28=8178kg等速階段終了時(shí)F2′＝F2－2Ph2=8178-2×4.871×255=5694kg減速階段開(kāi)始時(shí),F3=F2′－＝5694-6412×0.8=564.4kg減速階段終了時(shí)F3′＝F3－2Ph3=564.4－2×4.871×21=360kg爬行階段開(kāi)始時(shí)F4=F3′＋＝360＋6412×0.8=5490kg爬行階段終了時(shí)F4′＝F4－2Ph4=5490-2×4.871×2.5=5466kg主提升速度圖力圖如下：3.5.11電動(dòng)機(jī)功率校核將前節(jié)數(shù)據(jù)帶入上式可得：42.5×108等效功率：Pd＝＝515＜570kW式中：Td＝所選電機(jī)合適。提升機(jī)房設(shè)備布置圖見(jiàn)下圖:第四章礦井排水、通風(fēng)、壓氣設(shè)備選型設(shè)計(jì)4.1排水設(shè)備選型4.1.1已知條件1、井深,Hp=360米2、正常涌水量Qz=QUOTEQ2620QUOTEm3m3/h,每年320天3、最大涌水量Qm=830QUOTEm3m3/h,每年45天4、礦水中性,礦水密度P=1020kg/m34.1.2排水系統(tǒng)井下主水泵房直接排水到地面。4.1.3初選水泵型號(hào)、臺(tái)數(shù)4.1.3.1工作水泵必須的排水能力Qb及凈排水揚(yáng)程高度HgQb≥1.2Qz＝1.2×620=744m3/hHg＝Hx＋Hp＝5+360+1=366m式中：Hx——吸水高度,取5mHp——排水高度,取開(kāi)采水平距井口的標(biāo)高差再加1m。4.1.3.2初選水泵型號(hào)根據(jù)要求的水泵排水能力及揚(yáng)程,設(shè)計(jì)初選排水泵型號(hào)為MD450-60×7,額定流量Qe＝450m3/h,揚(yáng)程420m4.1.3.3確定水泵臺(tái)數(shù)正常排水時(shí)水泵臺(tái)數(shù)n1n1=確定正常排水時(shí)工作泵為2臺(tái)MD450-60×7型離心式多級(jí)泵。備用泵的臺(tái)數(shù)n2n2=0.7×1.6=1.12臺(tái)暫定備用泵的臺(tái)數(shù)為1臺(tái)最大排水時(shí)水泵的臺(tái)數(shù)n3工作泵和備用泵的排水能力為3×450＝1350m3/h1350÷830=1.6＞1.2即工作泵和備用泵的排水能力滿足最大涌水時(shí)的排水要求。檢修水泵的臺(tái)數(shù)n3n3=0.25n1=0.5檢修泵數(shù)量選1臺(tái)則水泵臺(tái)數(shù)n為n＝n1＋n2＋n3=2＋1＋1=4臺(tái)4.1.3.3驗(yàn)算水泵工作穩(wěn)定性水泵正常工作時(shí),要求滿足下式Hg≤0.9He=0.9×420=378m4.1.4排水管路及布置4.1.4.1選定管路的條數(shù)根據(jù)排水泵的數(shù)量及各涌水期排水泵的臺(tái)數(shù),設(shè)計(jì)選擇3趟排水管路,正常排水時(shí)、最大排水時(shí)合用2趟,備用1趟。4.1.4.2選定管路的內(nèi)徑正常排水及最大涌水時(shí)均為2臺(tái)水泵工作。工作管路均為2趟,排水管內(nèi)徑計(jì)算如下：排水管流量：Qp＝取排水管內(nèi)經(jīng)濟(jì)流速為Vp＝2m/s則排水管內(nèi)徑為：dp＝根據(jù)計(jì)算選擇自標(biāo)準(zhǔn)YB231-70查得外徑Dp=325mm的無(wú)縫管,壁厚8、10、14mm等,取壁厚為10mm試算。dp=325–2×10=305mm所需壁厚：＝＝0.78cm式中：dp——標(biāo)準(zhǔn)管內(nèi)徑,30.5cmσs——無(wú)縫鋼管許用應(yīng)力,80MPaP——管內(nèi)水流壓強(qiáng),P＝0.011Hg＝0.011×366=4.03MPaC——附加厚度,無(wú)縫鋼管取0.1cm與所選管徑相近,確定管壁厚度為10mm。西水管外徑：dx＝＝＝0.82cm取dx＝335mmδx＝10mm4.1.4.3排水管路布置排水管路布置見(jiàn)附圖如下：4.1.4.4排水管路長(zhǎng)度Lp=Hg+〔40～50=360+〔40～50＝400～410m取Lp＝410m,Hx＝8m4.1.5排水、吸水管路特性當(dāng)量管路特性：吸水管、名稱數(shù)量系數(shù)底閥、帶慮網(wǎng)13.790°彎頭20.206簡(jiǎn)縮管10.1共排水管、名稱數(shù)量系數(shù)漸擴(kuò)管10.5逆止閥11.7閘閥22×0.26=0.5290°彎頭33×0.206＝0.61830°彎頭2轉(zhuǎn)彎三通22×1.5=3直通三通55×0.1=0.5共4.1.6管路特性方程4.1.6.1正常涌水時(shí)期H＝366＋1.405×10－7H=366+0.00071Q2確定工況點(diǎn)：Q〔l/s120130140150160H〔m376378380382384正常時(shí)期水泵特性曲線圖如下：由于最大排水時(shí)也是用兩臺(tái)水泵工作,工作管路和正常時(shí)期相同,所以工況點(diǎn)同正常時(shí)期工況點(diǎn)。4.1.6.2計(jì)算吸水高度Vx＝Hs＝5.5-〔0.0292×Hs＝4.68m＞4.5m吸水高度滿足要求。4.1.6.3驗(yàn)算排水時(shí)間正常涌水時(shí)：Ts＝14＜20,滿足排水時(shí)間的要求。最大涌水時(shí)：Tm=滿足排水時(shí)間的要求。4.1.6.4軸功率Nd＝配套電機(jī)功率為Nc＝選用電機(jī)型號(hào)為：YB710S1-1000型電動(dòng)機(jī)。4.1.6.5計(jì)算電耗E＝式中：1.05——水泵房輔助用電系數(shù),ρ——礦井水密度,1020kg/m3ηc——傳動(dòng)效率,直聯(lián)傳動(dòng)取1ηd——電動(dòng)機(jī)效率,取0.92ηw——電網(wǎng)效率,0.95η′η″——正常、最大涌水時(shí)期水泵效率,80％Q′Q″——正常、最大涌水時(shí)期水泵流量,531m3/h＝147.5l/sn1n′——正常、最大涌水時(shí)期水泵工作臺(tái)數(shù),2TB、TM——正常、最大涌水時(shí)期每臺(tái)水泵每日工作小時(shí)數(shù),14h、18.75htB、tM——一年內(nèi)正常、最大涌水期持續(xù)天數(shù),320d、45d全礦年電耗為：9.983×106kW·h4.2通風(fēng)設(shè)備選型設(shè)計(jì)4.2.1設(shè)計(jì)原始資料1、礦井需求的風(fēng)源風(fēng)量為：通風(fēng)容易時(shí)期：Q′＝115m3/s通風(fēng)困難時(shí)期：Q″＝130m3/s2、礦井所需的負(fù)壓：通風(fēng)容易時(shí)期：P′＝3270Pa通風(fēng)困難時(shí)期：P″＝4480Pa4.2.2風(fēng)源所必須產(chǎn)生的風(fēng)量和負(fù)壓1、風(fēng)源所必須產(chǎn)生的風(fēng)量通風(fēng)容易時(shí)期：Qy′＝kQ′＝1.1×115=126.5m3/s通風(fēng)困難時(shí)期：Qy″＝kQ″＝1.1×130=143m3/s式中：k——設(shè)備漏風(fēng)系數(shù),專用回風(fēng)井k取1.12、風(fēng)源所必須產(chǎn)生的負(fù)壓PystPyst＝P＋ΔP引＋ΔP消式中：P——礦井所需負(fù)壓,PaΔP引——引風(fēng)道內(nèi)阻力損失,取150PaΔP消——有消音裝置時(shí)的附加阻力損失,取60Pa通風(fēng)容易時(shí)期：Pyst′≈3270＋150＋60=3480PaPyst″＝4480＋150＋60=4960Pa利用類型特征選擇離心式風(fēng)機(jī)：1、選定擴(kuò)散器的型式及尺寸比‘參照教材QUOTEP160-P161P160－161,通?？蛇x塔式擴(kuò)散器,取面積比n=2.4,相對(duì)長(zhǎng)L=4則擴(kuò)散器安全損失系數(shù)LK=0.32,其中動(dòng)力損失系數(shù)QUOTE1n2=0.17,擴(kuò)散器內(nèi)部損失系數(shù)L＝Lk－此時(shí)擴(kuò)散角a=7.85°。2、求風(fēng)源的靜壓特征設(shè)通風(fēng)機(jī)的全壓系數(shù)為P,動(dòng)壓系數(shù)為Pd,靜壓系數(shù)為Pst,風(fēng)源的靜壓系數(shù)為Py·st,選用G4-73-11型離心式風(fēng)機(jī),由由得到不同Q時(shí)對(duì)應(yīng)的、,列表于表4-2-1G4－73－11型離心風(fēng)機(jī)類型參數(shù)〔Lk＝0.32表4-2-1ηηyst0.150.4660.8250.45950.81350.160.46750.8500.46010.82660.170.4670.8730.45870.85740.180.4650.8920.45170.8720.190.4610.9080.45060.88750.200.4530.9180.44150.8950.210.4450.9250.43230.89860.220.4350.9280.4210.8980.230.4230.9250.40770.89160.240.4100.9200.39340.88270.250.3950.9030.3770.8628注：配用塔式擴(kuò)散器Q=2.4L=4a=7.85°最大靜效率點(diǎn)位于。得到風(fēng)機(jī)的等級(jí)孔系數(shù)為3、礦井等級(jí)孔Ap＝4、確定風(fēng)機(jī)直徑選定風(fēng)機(jī)直徑為3m5、反求等級(jí)孔系數(shù)6、求工況點(diǎn),參看指導(dǎo)書(shū)5-3由得：當(dāng)時(shí),0.20.210.240.36220.39940.5216得交點(diǎn)：當(dāng)時(shí),0.20.210.240.34270.37790.4939得交點(diǎn)：通風(fēng)機(jī)特性曲線見(jiàn)附圖4-2-17、求通風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)8、求通風(fēng)機(jī)的功率由于功率較大,只能采用直聯(lián)傳動(dòng),可控硅串級(jí)調(diào)速。圖4-2-1通風(fēng)機(jī)特性曲線9、電動(dòng)機(jī)的功率因?yàn)?.6×556.2=333.7＜405.5在服務(wù)區(qū)內(nèi)不需分段選擇電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)按下式計(jì)算選擇N＝1.1×取同步轉(zhuǎn)速600r/min10、電耗：E＝4.2.4用類型特性曲選擇軸流式通風(fēng)機(jī)1、由圖可以看出最高效率點(diǎn)處2、求等積孔3、確定風(fēng)機(jī)直徑確定風(fēng)機(jī)直徑為D＝2.4m4、反求等積孔系數(shù)5、確定風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)取標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)數(shù)n＝750r/min圓周速度u＝得換算系數(shù)6、求工況曲線的端點(diǎn)礦井服務(wù)初期預(yù)期工況點(diǎn)為G0礦井服務(wù)末期預(yù)期工況點(diǎn)7、求工況曲線R0=3480/126.52=0.2175RK=4960/1432=0.2426a=R0－RR＝0.2426-0.2175=0.0251b＝143-126.5=16.5工況曲線為P＝〔R0－Q2=<0.2175-＝0.00152121Q3＋0.05874Q2代入P＝10648,此式化為11.0446+1.0004如下表所示0.29690.30.310.320.330.33570.377240.388240.4251680.464350.5058530.5305744.3礦井壓氣設(shè)備4.3.1設(shè)計(jì)原始資料已知某礦掘進(jìn)工作面網(wǎng)路圖如下：各管段的長(zhǎng)度分別為：AB=200M,BC＝300m,BD＝300m；LM＝CL＝DE＝EG＝150m；FI＝130m；KN＝30m；EH＝KC＝200m；DF＝FJ＝170m。工作面采用的鑿巖機(jī)為YT-30型,風(fēng)鎬為G－7,采用三班工作,各工作面工作臺(tái)數(shù)如下表：工作面YT-30G-7工作班時(shí)M441、3K312、3G321、2H221、2I411、3J212、3N321、24.3.2選定空壓機(jī)的型號(hào)及臺(tái)數(shù)1、確定空氣機(jī)的位置：采用地面集中設(shè)置空壓機(jī)站,機(jī)房設(shè)在付井筒30米處。2、計(jì)算空壓機(jī)站的總供量：首先按空氣壓縮機(jī)供氣范圍內(nèi)最大作業(yè)班的需氣量,再考慮漏氣及備用來(lái)選定。由于在同一個(gè)工作面,鑿巖機(jī)和風(fēng)鎬不可能同時(shí)使用,通常按耗氣量大的鑿巖機(jī)計(jì)算。則每班同時(shí)使用風(fēng)動(dòng)工具數(shù)為：1班：16臺(tái),2班：11臺(tái),3班：13臺(tái)。則：礦井所需的風(fēng)量按第一班計(jì)算,所需總供氣量為：Q＝a1a2Y＝1.1×1.1×1.1×16×2.9×0.83=51.26m3/min式中：ni——在計(jì)算工作面內(nèi)第i種風(fēng)動(dòng)工具的總臺(tái)數(shù),16臺(tái)qi——每臺(tái)風(fēng)動(dòng)工具的耗氣量,2.9m3/minki——該種風(fēng)動(dòng)工具的同時(shí)工作系數(shù),取0.83a1——輸氣管網(wǎng)漏氣系數(shù),最遠(yuǎn)輸氣距離為0.87km,取1.1a2——考慮風(fēng)動(dòng)工具磨損后,耗氣量增加的系數(shù),取1.1Y——海拔高度修正系數(shù),按1.1考慮。3、計(jì)算風(fēng)壓機(jī)的出口壓力：空壓機(jī)的出口壓力,應(yīng)能保證所有風(fēng)動(dòng)工具的壓力比其額定壓力高出一個(gè)大氣壓。P＝Phg＋λL＋0.1＝0.49＋0.035×0.87＋0.1=0.62MPa式中：Phg——風(fēng)動(dòng)工具額定壓力,0.49MPaλ——每km輸氣管路阻力損失估算值,取0.035L——輸氣管路最遠(yuǎn)距離,0.87km0.1——高出的一個(gè)大氣壓,用于橡膠管內(nèi)阻力損失。4、選定空氣機(jī)的型號(hào)及臺(tái)數(shù)：依據(jù)P和Q值參照教材P286表4-7選用三臺(tái)5L-40/8活塞式空機(jī)。一臺(tái)工作,一臺(tái)檢修,一臺(tái)備用。L-60/8空氣機(jī)的技術(shù)特征如下：L-60/8數(shù)據(jù)空氣機(jī)排氣量m3/min進(jìn)氣壓力0.1MPa額定排氣壓力0.1MPa轉(zhuǎn)速r/min行程mm氣罐數(shù)氣罐直徑一級(jí)二級(jí)軸功率kw排氣溫度外型尺寸〔長(zhǎng)×寬×高600.884282401580134012953032500×1830×2390電動(dòng)機(jī)型號(hào)額定功率額定轉(zhuǎn)速額定電壓TDK116/34-143504286000儲(chǔ)氣罐容積直徑長(zhǎng)度重力kg8.51600×49304000選擇輸氣管網(wǎng)：依據(jù)已知條件,風(fēng)動(dòng)工具配備情況,可求得各管段的壓氣量及確定各管段的計(jì)算管長(zhǎng),按照下式選取管徑：式中：Q——各段管路的輸氣量,〔m3/minL——各段管路的選徑計(jì)算管長(zhǎng),〔m根據(jù)計(jì)算選擇標(biāo)準(zhǔn)管徑見(jiàn)下表管段實(shí)際管長(zhǎng)〔m3/min干線或支線通過(guò)空氣量〔m3/min管長(zhǎng)〔m標(biāo)準(zhǔn)管徑〔mmAB200干51.3870114×4BC205干23.287089×3.5BD300干31.9870102×4DE150支14.565073×3.5DF170支17.467076×3.5EH200支5.865042×3EG150支8.765045×3FG170支5.867042×2.5FI130支11.867050×2.5CK200支17.460560×3KN300支8.763550×2.5CL150支11.655550×2.5LM150支11.655550×2.5計(jì)算電耗：1、空壓機(jī)的實(shí)際軸功率：通常礦用空壓機(jī)的出口壓強(qiáng)P底于空氣機(jī)的額定壓降Pn,因此空壓機(jī)的實(shí)際軸功率也底于其額定軸功率Nn,其降底程度用系數(shù)K1表示：QUOTENkNn式中：Nn＝350kwK1=0.885<查指導(dǎo)書(shū)表5-5A>則:Nk=K1.Nn=0.885×350=309.75kW2、空氣機(jī)的耗電量：空壓機(jī)開(kāi)動(dòng)時(shí),有時(shí)滿載,有時(shí)空載,其功率消耗不同,空的耗電量為：＝＝2.56×106kW·h式中：K——空壓機(jī)負(fù)載系數(shù),等于,K＝0.2——設(shè)空壓機(jī)空載運(yùn)行功率為滿載運(yùn)行功率的20％Z——工作空壓機(jī)臺(tái)數(shù),測(cè)定1臺(tái)空壓機(jī)的好電量t——空壓機(jī)每天工作小時(shí)數(shù),取18hd——每年工作天數(shù),按300d考慮ηc——傳動(dòng)系數(shù),0.98ηd——電動(dòng)機(jī)效率,0.92ηw——電網(wǎng)效率,0.95考慮到附加加電耗2～5％則E總=1.04×2.56×106＝2.662×106kW·h第五章井下采區(qū)供電設(shè)計(jì)5.1概述設(shè)計(jì)在采區(qū)的軌道上山和運(yùn)輸上山的橫貫內(nèi)內(nèi)設(shè)采區(qū)變電所為該采區(qū)服務(wù)。采區(qū)變電所的電源用雙回路由井下車場(chǎng)中央變電所供給,在該采區(qū)設(shè)一個(gè)綜采工作面,一個(gè)掘進(jìn)工作面。該綜采工作面采用MLS3—340型工作機(jī)組,采長(zhǎng)110米,走向800米,配套設(shè)備有SGZ—730/320型可彎曲刮板運(yùn)輸機(jī),破碎轉(zhuǎn)載機(jī),順槽皮帶輸送機(jī),上山皮帶輸送機(jī)等配套主要運(yùn)輸設(shè)備,井下主要運(yùn)輸大巷設(shè)東西兩翼各一個(gè)綜采工作面,年產(chǎn)量各為75萬(wàn)噸,全長(zhǎng)2400米,采用架線電機(jī)車運(yùn)輸。中央變電所設(shè)置于運(yùn)輸大巷中心,東西各距1200米處。為了使采區(qū)變電所處于負(fù)荷中心,滿足工作面采煤工作面采煤機(jī)組隨著開(kāi)采逐漸后退,采用KSGZY型移動(dòng)變電站,使GKV高壓深入采區(qū)負(fù)荷中心以縮短供電距離。為綜采工作面配套設(shè)套電壓等級(jí)為1140V,660V,127V,12V用電設(shè)備供電。在變電所內(nèi)選擇1臺(tái)KSGZ型干式變壓器分別為660V用電設(shè)備供電,選擇高壓配電箱PBG2—6型,低壓型電開(kāi)關(guān)DW,DWKB型,負(fù)荷開(kāi)關(guān)分別選用DQZBH,QCKB型。在本設(shè)計(jì)中選擇供電設(shè)備時(shí),盡可能采用新系列供點(diǎn)設(shè)備來(lái)保證用電的安全性來(lái)適應(yīng)現(xiàn)代化礦井發(fā)展的需要。在設(shè)備的選型計(jì)算方面,主要以KSGZY—500移變電系統(tǒng)為主,以采煤機(jī)組供電為重點(diǎn)展開(kāi)一系列,校驗(yàn),短路計(jì)算等來(lái)選擇饋電開(kāi)關(guān),起認(rèn)開(kāi)關(guān),電纜等。5.2采區(qū)變電所及配電點(diǎn)位置的確定依照變電所位置的確定的原則,確定采區(qū)變電所位置在靠近集中運(yùn)輸巷的地方——上山和運(yùn)輸上山之間的橫貫內(nèi)。工作面配電點(diǎn)可分為采煤和掘進(jìn)兩種,在本設(shè)計(jì)中只考慮設(shè)計(jì)一個(gè)綜采設(shè)備所需要的配電。綜采工作面的機(jī)電點(diǎn)選用移動(dòng)變電站配電的形式,使10kV深入該采區(qū)負(fù)荷中心,以確定短低壓供電的距離來(lái)滿足綜采工作面供電的需要．工作面配電點(diǎn)設(shè)在工作面附近的運(yùn)輸順槽〔下順槽中,距離工作面50～70m,隨著回采工作面的啟退而移動(dòng),同時(shí)附帶低壓饋電,啟動(dòng)開(kāi)關(guān)設(shè)備列車。5.3采區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)和計(jì)算5.3.1采區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)1、采區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表5-3-12、采區(qū)供電系統(tǒng)擬定采用幾臺(tái)變壓器分別運(yùn)行方式,這樣在發(fā)生漏電事故時(shí),不會(huì)發(fā)生全采區(qū)停電,可靠性高,比并聯(lián)運(yùn)行時(shí)電網(wǎng)緣電阻高,對(duì)電容小。采煤機(jī)組及下順槽運(yùn)輸機(jī)采用單獨(dú)電纜供電,自工作面配電點(diǎn)到各個(gè)動(dòng)力設(shè)備采用輻射式的供電,上山運(yùn)輸機(jī)采用干線式式供電．根據(jù)現(xiàn)在用電設(shè)備及其配置情況,決定在進(jìn)行順槽設(shè)移動(dòng)變電站供電配電點(diǎn)一個(gè),設(shè)置2臺(tái)移變組成移變電所,變壓器供出1140V電壓．1臺(tái)移變供出660V系統(tǒng)供電．表5-3-1采區(qū)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)表序號(hào)名稱型號(hào)使用個(gè)數(shù)額定容量Pn/kW額定電壓Vn/V額定電流In/A功率因素cosφnIn.st/InMn.st/Mn額定效率ηn負(fù)荷系數(shù)KLO1采煤機(jī)MLS3H-3401170×21140108×20.865.520.930.752刮板機(jī)SGZ730/3201160×2114097.1×20.96.02.30.940.83順槽帶式輸送機(jī)DSJ100/80/160180×2114095.7×20.886.52.40.9350.854順槽轉(zhuǎn)載機(jī)SZZ764/1321132114079.20.96.02.30.9360.855破碎機(jī)PCM－1101110114065.10.917.02.30.940.856乳化液泵XRB2B－80/200120011401160.96.52.20.940.97噴霧泵XPB－250/551551140360.886.52.20.920.858液壓安全絞車JD-1311366013.70.875.60.890.759順槽絞車JD-40240×2660450.866.52.50.90.7510上山帶式機(jī)DX-1000/55155660620.847.02.50.910.911設(shè)備總?cè)萘?4653、移動(dòng)變壓器容量、臺(tái)數(shù)確定①給1140V系統(tǒng)供電的變壓器＝式中：SBJ——變壓器的計(jì)算許用容量,kVAKx——需用率,經(jīng)計(jì)算為0.56——聯(lián)結(jié)到變壓器的用電設(shè)備的總額定容量,1207kWcosψpj——電動(dòng)機(jī)加權(quán)平均功率因素,綜合機(jī)械化采煤面取0.7根據(jù)計(jì)算選用兩臺(tái)KSGZY－630/6/1.14型變壓器。②給660V系統(tǒng)供電移變的選擇：＝經(jīng)過(guò)計(jì)算,660V供電系統(tǒng)變壓器選擇KSGZY－200/6/0.69型變壓器1臺(tái)。采區(qū)變電所選KBSG200/6干式變壓器一臺(tái)給上山帶式輸送機(jī)供電。5.3.2高低壓電纜的選擇1．高低壓電纜的選擇型號(hào)：根據(jù)供電系統(tǒng),高壓電纜的需用包括以下幾個(gè)部分：①采區(qū)變電所內(nèi)高壓配電箱到工作面KSGZY－630/0.69型移動(dòng)變電站的電纜,取長(zhǎng)度為750＋650=1400m。②采區(qū)變電所內(nèi)高壓配電箱到綜采面順槽內(nèi)KSGZY－315/0.69型移動(dòng)變電站長(zhǎng)度1400m。上述電纜的電壓等級(jí)６kV級(jí)雙屏蔽監(jiān)視型高壓軟電纜,電纜型號(hào),UCP－3*50＋1*16．③移動(dòng)變電站變壓器二次從饋電開(kāi)關(guān)到工作面1140V用電設(shè)備的電纜選用UCPJR3×95＋1×50＋2×2.5－0.66/1.14型橡膠軟電纜。2、以綜采工作面采煤機(jī)組電纜的選擇進(jìn)行計(jì)算．電纜長(zhǎng)度：Lsx＝1.1×〔110＋150＝286m取電纜長(zhǎng)度為300m3、確定電纜的芯線數(shù)目①按機(jī)械強(qiáng)度初步確定電截面采煤機(jī)組,滿足機(jī)械強(qiáng)度為最小截面為50－70m㎡②按長(zhǎng)時(shí)允許負(fù)荷電流選擇電纜截面,電纜長(zhǎng)時(shí)允許負(fù)荷電流應(yīng)大于或等于實(shí)際流過(guò)電纜的工作電流,即：KIy≥Ig式中：Iy——電纜長(zhǎng)時(shí)允許負(fù)荷電流,AIg——實(shí)際流過(guò)電纜的工作電流,AK－環(huán)境溫度校正系數(shù)單臺(tái)電壓〔MLS3H-340的載流量供電。以電動(dòng)機(jī)在額定電流計(jì)算Ｉn＝108A查表電纜截流量已知。電纜截面大于50mm2。③按電機(jī)正常工作時(shí)的電源確定主截面,對(duì)井下低壓網(wǎng)路通常忽略阻抗電壓損失部分。采區(qū)低壓電網(wǎng)的電壓損失,由以下部分組成：ΔＵ＝ΔＵz+ΔＵg+ΔＵB＝34.3＋9.4＋106.5＝150.2V計(jì)算電纜支線的電壓損失公式為ΔＵz＝=式中：Kf——負(fù)荷率,0.75Pe——電動(dòng)機(jī)的額定功率,340kWLz——支線電纜的長(zhǎng)度,300mV——電導(dǎo)率,42.5Ue——額定電壓,1140VSz——電纜導(dǎo)線截面,50.5mm2ηd——電動(dòng)機(jī)的效率,0.92計(jì)算電纜干