【正文】 畢業(yè)設(shè)計說明書 （煤礦井下中央變電所供電設(shè)計） 學(xué)生姓名： 學(xué)號： G110202039 系 部： 礦山工程系 專 業(yè)： 礦山機電 指導(dǎo)教師： 2021年 11月 第 2 頁 共 66 頁 畢 業(yè) 設(shè) 計 任 務(wù) 書 1．畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)和要求： 要求： （ 1）設(shè)計要符合煤礦安全規(guī)程、煤礦工業(yè)設(shè)計規(guī)程、煤礦井下 供電設(shè)計技術(shù)規(guī)定。 任務(wù)： （ 1）完成中央變電所位置的確定，負(fù)荷計算，變壓器臺數(shù)和容量選擇，高低壓電纜選擇，高壓配電系統(tǒng)設(shè)計，供、配電系統(tǒng)短路電流計算，接地保護(hù)，漏電保護(hù)壓變，配電裝置總體布置設(shè)計，硐室設(shè)計， 防火措施。 2．畢業(yè)設(shè)計的具體工作內(nèi)容： （ 1） 原始資料內(nèi)容； （ 2） 設(shè)計資料的內(nèi)容； （ 3） 中央變電所位置的確定； （ 4） 供電系統(tǒng)的擬定 ； （ 5） 負(fù)荷統(tǒng)計； （ 6） 變壓器的選擇； （ 7） 選擇電纜； （ 8） 短路電流計算； （ 9） 電氣設(shè)備的選擇； （ 10） 保護(hù)裝置的整定； （ 11） 保護(hù)接地； （ 12） 經(jīng)濟概算。 此次實習(xí)任務(wù)，除了對該煤礦作業(yè)過程及對礦井各設(shè)備的了解，還須收集礦井原始資料，并以其為依據(jù)，對礦井中央變電所作供電系統(tǒng)的設(shè)計。 通過設(shè)計，讓我了解了礦山的概況 ,了解了煤礦供電系統(tǒng)運行和供電設(shè)備管理情況和煤礦生產(chǎn)管理的基本知識，使自己具有一定的理論知識的同時，又具有較強的實際操作能力及解決實際工程問題的能力，根據(jù) 中央變電所的實際情況，在老師和單位技術(shù)員的指導(dǎo)下，并深入生產(chǎn)現(xiàn)場，查閱了有關(guān)設(shè)計資料、規(guī)程、規(guī)定、規(guī)范。 山西省 煤礦企業(yè)兼并重組整合工作 領(lǐng)導(dǎo)組辦公室 — 晉煤 重組 辦 發(fā) [2021]55號 文。 二、設(shè)計的指思想導(dǎo) 認(rèn)真貫徹《山西省人民政府關(guān)于進(jìn)一步加快推進(jìn)煤礦企業(yè)兼并重組整合有關(guān)問題的通知》和《 山西省煤炭產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃 》文件精神，實現(xiàn)煤炭 企業(yè)兼并重組、資源整合，淘汰落后產(chǎn)能，按集中化生產(chǎn)設(shè)計。該場地相對地形條件好，視野開闊，外運條件十分方便。裝備膠帶運輸機及猴車，擔(dān)負(fù)礦井主提升、人員運送及部分進(jìn)風(fēng)任務(wù)，設(shè)行人臺階及扶手，作為礦井一個安全出口；副斜井為半圓拱形，凈寬 ，傾角 22176。 地面布置簡單實用化，貫徹改革精神，簡化地面布置，只保留煤炭初加工、儲存、外運等必要設(shè)施和礦井生產(chǎn)必須的輔助附屬、行政福利設(shè)施。要加強瓦斯管理、煤塵及自燃發(fā)火的綜合防治，嚴(yán)格執(zhí)行《煤礦安全規(guī)程》的有關(guān)規(guī)定，防范事故發(fā)生。 對井田內(nèi)廢棄關(guān)閉的井筒及鉆孔要嚴(yán)格按要求封閉，不合格的重新封閉 ，防止形成井上下導(dǎo)水及漏風(fēng)通道。 10 概 況 20 中央變電所供電對電能的要求 22 中央變電所低壓供電系統(tǒng)的擬定原則 23 臺數(shù)的確定 23 綜采工作面總負(fù)荷 39 井下高壓電網(wǎng)短路電流計算 46 中央變電所高壓開關(guān)柜的選擇 50 井下對保護(hù)裝置的要求 58 第 13 章 經(jīng)濟概算 60 概算編制依據(jù) 60 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師意見書 西曲礦位于山西省古交市汾河北岸，地處呂梁山脈東麓，距山西省省會太原市 56 公里，井口海拔 983 米，上水平采掘工作面為海拔 1072 米 ,井田走向長 ，傾向?qū)?6公里，總面積 平方公里。屬低沼氣礦井。 按照現(xiàn)已有的下組煤《開拓設(shè)計方案》的有關(guān)要求對下組煤中央變電 所進(jìn)行《采區(qū)供電設(shè)計》。最高點位于井田中部（ X=4210700,Y=18492320），標(biāo)高 m；最低點位于井田西邊界處溝谷，標(biāo)高為 ，相對最大高差 173m，屬中低山區(qū)地形。最高氣溫 176。年平均蒸發(fā)量為 1712mm，蒸發(fā)量大于降水量。 6 號、 7 號、 8 號煤層層位穩(wěn)定，煤層結(jié)構(gòu)特征明顯，厚度變化有規(guī)律，旋回結(jié)構(gòu)明顯，煤層層位可靠。 4號煤的分岔，合并規(guī)律明顯 。 ⑴、褶曲 井田內(nèi)褶曲共有三個即兩個向斜，一個穹隆?！? 8176。 ③李家溝向斜：由李家溝村東向北經(jīng) 965號鉆孔至九龍塔斷層，井田內(nèi)延伸 2021m左右，軸向為 NE 轉(zhuǎn)向 NW，兩翼不對稱，東翼傾角 8176。 ⑵ 斷層 由于井田位于九龍塔斷層（ F17）與紅崖子斷層（ F49）構(gòu)成的地塹之中，因此斷層多，且均為高角度正斷層。左右，井田延伸長度 4800m。左右。 ⑶、陷落柱 由于煤系基底奧灰?guī)r巖溶發(fā)育，經(jīng)長期的地質(zhì)作用，煤系地層沿地下巖溶塌陷形成了目前零星的柱狀陷落。 第 13 頁 共 66 頁 ②一采區(qū)回風(fēng)下山在 D41 測點前 61m處見，長軸 15m左右，短軸 10m左右，柱面傾角 80176。 水文地質(zhì) 本井田區(qū)域內(nèi)最大的河流是汾河，它從井田的西南邊緣流過，在鎮(zhèn)城底附近河寬 100m，坡度3‰，平時水深 ，流量受上游的汾河水庫制約，一般春季放水為農(nóng)業(yè)灌溉和雨季大量降水時流量較 大。 1985 年5 月 11 日 20 時 10 分，獅子河洪水暴發(fā)，最大流量為 212 m3/s。 目前，爐峪口井田開采 8 號煤層，經(jīng)山西煤礦安全監(jiān)察局批準(zhǔn)的 2021 年 9 月瓦斯等級鑒定結(jié)果，井田屬低瓦斯礦井。主斜井斜長 355m，傾角 25176?；仫L(fēng)井 344m，主要用于礦井回風(fēng)，傾角為18176。 開拓大巷 該礦開拓大巷主要有首采區(qū)：中央石門長 1564m，主要用于運矸、運料、行人、進(jìn)風(fēng)。 西副巷 697m，主要用于運料、運矸、回風(fēng)、行人，主要是錨噴支護(hù)，部分采用金屬棚支護(hù)。 采區(qū)劃分和開采順序 本礦現(xiàn)下組煤共分一個采區(qū)，該采區(qū)由首采集中皮帶大巷、回風(fēng)大巷圈定；采區(qū)長 1490m、 第 15 頁 共 66 頁 寬 1470m，可采儲量約 670 萬噸（含煤柱）； 鑒于下組煤 8煤層地質(zhì)條件復(fù)雜，工作面布置困難等，所有采區(qū)基本遵循后退式布置原則，并進(jìn)行跳采。服務(wù)年限約為 98 年。 采煤方法 本礦開采方法為走向長壁采煤法，采煤工藝為高檔普采，采高 ，循環(huán)進(jìn)度 ，全部垮落法管理頂板，支護(hù)采用 DZ25 型單體液壓支柱及 ∏型梁鋪設(shè)金屬菱形金屬頂網(wǎng)，最大控頂距 ，最小控頂距 ，錯梁錯柱三、四排控頂。 礦井通風(fēng) 礦井通風(fēng)系統(tǒng) 礦井通風(fēng)方式為中央并列式，通風(fēng)方法為抽出式。 （ 2）回采面通風(fēng)系統(tǒng) 回采面為“ U”型通風(fēng)系統(tǒng)，皮帶運輸巷進(jìn)風(fēng)，材料巷回風(fēng)。 ⑶ 按局扇吸風(fēng)量計算：局扇實際吸風(fēng)量取 240m3/min。 ⑹ 掘進(jìn)工作面總需風(fēng)量：按 6 個掘進(jìn)面計算約為 1560m3/min。 礦井安全技術(shù) 礦井瓦斯治理 （一）一通三防 該礦井下裝備安全監(jiān)測監(jiān)控 KJ90NB型監(jiān)控系統(tǒng)，配接甲烷、風(fēng)速、設(shè)備開停、饋電、風(fēng)筒等各類傳感器實現(xiàn)監(jiān)測和監(jiān)控功能。進(jìn)風(fēng)大巷、運輸機巷水幕數(shù)量不少于 2 道，采區(qū)回風(fēng)大巷、回風(fēng)下山不少于 1 道；回采順槽距上下安全出口不超過 30m，掘進(jìn)面距迎頭不超過 50m安設(shè)一道凈化水幕。采掘工作面應(yīng)在消防塵管路終端用快速管接頭連自動強噴霧裝置。噴霧壓力不低于 4MPa，無水或裝置損壞時，必須停機。污水處理要保證防塵用水水質(zhì)，達(dá)到《規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)。機組外噴霧要在機組機身、搖臂、滾筒后端蓋等處設(shè)置噴嘴。主要運輸大巷每年進(jìn)行刷白。消防栓箱要固定于巷道壁的壁龕內(nèi)，不得影響人員通行。機頭前后兩端各 20m 范圍內(nèi)都必須用不燃性材料支護(hù)，并采用錨噴或水泥背板封閉煤幫和頂板裸露煤體。合理選擇通風(fēng)設(shè)施的構(gòu)筑位置，提高設(shè)施構(gòu)筑質(zhì)量。 太原組煤層礦井水主要來自本組灰?guī)r，也可因塌陷裂隙的貫通作用，而來自山西組或下石盒子組。 （五）頂板災(zāi)害防治 根據(jù)本礦井地質(zhì)和開采技術(shù)特征，在礦井生產(chǎn)過程中，下列因素對掘進(jìn)工作面的礦壓顯現(xiàn)有較大的影響。巷道布置和開采順序不合理，容易引起礦山壓力的疊加，造成應(yīng)力集中，給工作面的頂板管理和安全生產(chǎn)帶來很大的困難。 針對存在的危害因素，防止頂板事故需要采取以下措施： ⑴要配備齊全礦壓觀測儀器儀表，加強礦壓觀測及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律的研究，及時總結(jié)首采面的礦壓規(guī)律，針對性地采取防止支架 鉆底的措施。情況發(fā)生變化時，必須及時修改作業(yè)規(guī)程或補充安全措施。 ⑹巷道采用錨桿支護(hù)屬于隱蔽工程，掘進(jìn)過程中要加強頂板巖性探測，合理確定錨桿、錨索支護(hù)參數(shù)，防止發(fā)生冒頂事故。未建成 2 個安全出口的水 平或采區(qū)不得進(jìn)行生產(chǎn)。 電網(wǎng)頻率 《電能質(zhì)量電力系統(tǒng)頻率允許偏差》（ GB/T 15543— 1995）中規(guī)定：電力系統(tǒng)頻率偏差允許值為 ，當(dāng)系統(tǒng)容量較小時，偏差值可放寬到 +5% HZ— － 5% HZ，標(biāo)準(zhǔn)中沒有說明容量大小的界限的電網(wǎng)容量在 300 萬 KW 以上者為 ；電網(wǎng)容量在 300 萬 KW 以下者為 。在滿足費用要求的同 時還要滿足頂板堅固，無淋水且通風(fēng)良好，保證變電所硐室內(nèi)的溫度不超過附近巷道 5℃。 第 22 頁 共 66 頁 第 4章 中央變電所供電系統(tǒng)的擬定 中央變電所高壓供電系統(tǒng)的擬定原則 中央變電所由兩回路電源線進(jìn)行供電； 中央變電所的高壓饋出線宜用專用的開關(guān)柜。如果變壓器容量選擇過大，不僅使設(shè)備投資費用增加，而且變壓器的空載損耗也將過大，促使供電系統(tǒng)中的功率因數(shù)減?。蝗绻儔浩魅萘窟x擇過小，在長期過負(fù)荷運行情況下，銅損耗將 增大，使線圈過熱而老化，縮短變壓器壽命。 井下負(fù)荷的計算及中央變電所高壓饋電柜及變壓器容量確定 各工作面采用 6MG200W 型滾筒式采煤機為綜合機械化采煤，為保證供電質(zhì)量和安全，根據(jù)采區(qū)巷道布置，按需用系數(shù)法計算采區(qū)負(fù)荷?！?Pn= Qca= Pca tan? = Sca= cacos wmPP = 第 6章 變壓器的選擇 第 25 頁 共 66 頁 采區(qū)變壓器 = cacos wmPP = de ?? = ? = 經(jīng)表 26 可知選擇 KBSG9100／ 6 型礦用隔爆型負(fù)荷 1 臺 = 經(jīng)表 26 可 知選擇 KBSG9100／ 6 型礦用隔爆型負(fù)荷中心 1 臺 T8. 1caS = cacos wmPP = ? = 2caS = cacos wmPP = 3caS = cacos wmPP = S總 = 1caS ＋ 2caS ＋ 3caS = 經(jīng)表 26 可知 選擇 KBSG9100／ 6 型礦用隔爆型負(fù)荷中心 1 臺。選擇 KBSG9100／ 6 型礦用隔爆型變壓器 T4： Sca= cacos wmPP = 經(jīng)表 26，已知 。 電纜的選擇 電纜長度 ： ①從地面到中央： L=KinLto=（ 2200＋ 20） =2331m 式中： 2200—— 地面至中央變電所的距離 m 20—— 中央變電所引入線的距離 m ②假設(shè)電纜中間有 2 個接頭 電纜有中間接頭時，應(yīng)在電纜的兩端頭處各加 3m，電纜的兩端各留 9m 余量 ，則電纜總長為：