【導(dǎo)讀】區(qū)內(nèi)主要開采煤層二1煤層，煤層厚度變化大，屬較穩(wěn)定的厚煤層。煤屬煤與瓦斯突出煤層，煤層不易自燃、煤塵具有爆炸性。設(shè)計(jì)采用立井兩水。平上下山式開拓，帶區(qū)式和采區(qū)式準(zhǔn)備，綜合機(jī)械化兼有爆破開采。2井田概況及井田地質(zhì)特征·····················2. 井田境界與儲(chǔ)量·····················11. 礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力及服務(wù)年限···············14. 井底車場(chǎng)及硐室·····················29. 4礦井提升、大巷運(yùn)輸及排水···················31

　　

【正文】 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、維護(hù)工作量小、 cosΦ可以控制超前的優(yōu)點(diǎn)，且電機(jī)效率比同容量的直流電機(jī)高 3%，在調(diào)速性能上無論動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)都可以和直流電機(jī)相媲美；但由于交～交變頻調(diào)速系統(tǒng)是近年來發(fā)展的新技術(shù)，國內(nèi)技術(shù)尚不太成熟，因此考慮核心部分引進(jìn)，其中調(diào)節(jié)系統(tǒng)矢量控制采用西門子公司原裝產(chǎn)品，其余操作回路及控制高壓開關(guān)柜及變壓器由國產(chǎn)配套 。本礦主井提升電機(jī)容量 1900kW，電機(jī)價(jià)格約230 萬元，開關(guān)柜價(jià)格約 30 萬元，變壓器約 90 萬元，其交～交變頻電控大約600 多萬元，故初期投資比直流拖動(dòng)系統(tǒng)大。 采用直流電機(jī)拖動(dòng)的調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，調(diào)速性能好，其調(diào)速技術(shù)在國內(nèi)已較成熟，且初期投資比交～交變頻調(diào)速系統(tǒng)便宜；但直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其換向器能力限制了電動(dòng)機(jī)的容量，造成大型機(jī)械使用的大容量直流電機(jī)設(shè)計(jì)制造困難，成本高，故障多，對(duì)其整流子保養(yǎng)要求高，維護(hù)工作量大。因此直流調(diào)速系統(tǒng)較適用于容量較小的直流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，可使系統(tǒng)具有較好的價(jià)格性能比。以副 井提升電機(jī)容量 1100kW 為例，電機(jī)價(jià)格約 210 萬元，直流電控系統(tǒng) 175 萬元，加上高壓開關(guān)柜及變壓器等，比交～交變頻拖動(dòng)系統(tǒng)約低一半。 經(jīng)過以上分析與比較，設(shè)計(jì)推薦主井提升機(jī)采用交～交變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，副井提升機(jī)采用晶閘管供電的直流電機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng) ，主副井提升系統(tǒng)見圖41。 主井提升設(shè)備 (一 )、設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)井型： 提升高度： （井口標(biāo)高 +，井下裝載點(diǎn)標(biāo)高 ，卸載高度 +，箕斗裝載口至箕斗底部的高度 8m） 工作制度： 300d14h (二 )、設(shè)備選型計(jì)算 提升容器 根據(jù)正村煤礦可研報(bào)告及礦方意見，提升容器選用 一對(duì) JDGY12 型鋼罐道多繩箕斗，其主要參數(shù)為：載重 12t，質(zhì)量 (包括首尾繩懸掛裝置 )15968kg，本體高度 ，提升容器中心距 S=。根據(jù)防滑計(jì)算，箕斗需加防滑配重河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 33 132kg。 鋼絲繩 ① 提升高度 H=389()++8= ② 防撞梁高度 Hf=++12=，取 Hf= ③ 井架高度 (上天輪中心高度 ) Hj=++= ④ 尾繩環(huán)高度 Hh=8+++2=，取 Hh= ⑤ 鋼絲繩懸垂長度 Hc=HjHX+H+Hh =++= ⑥ 繩端荷重 Qd=Qz+Q =15968+132+12500=28600kg ⑦ 提升鋼絲繩選擇 首繩選用 36ZAB6V37S+FC1670 型三角股鋼絲繩，左、右同向捻各二根。主要技術(shù)參數(shù)：鋼繩直徑 d=36mm，最粗鋼絲直徑 δ=，鋼繩單位長度重量 Pk=，抗拉強(qiáng)度 σ=1670MPa，鋼絲繩破斷拉力 Qq=818kN。 ⑧ 平衡尾繩選擇 平衡尾繩選用 P16327NAT8491370 型扁鋼繩二根。主要技術(shù)參數(shù)：寬厚 =16327，鋼繩單位長度重量 q=，抗拉強(qiáng)度 σ=1370MPa，鋼絲破斷拉力總和 Qq=1360kN，首尾繩差重 △ ＝ 554kg。 ⑨ 《煤礦安全規(guī)程》允許的安全系數(shù) mH== ⑩ 安全系數(shù)校驗(yàn) : 經(jīng)校驗(yàn)，所選鋼絲繩滿足《煤礦安全規(guī)程》要求。 提升機(jī)選型和校驗(yàn) ① 提升機(jī) 按摩擦輪及天輪與鋼絲繩直徑比 計(jì)算： .3 39 .8 1554)7 5 4 . 2 5 00132( 1 5 96 8 10008184m ????????? ???河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 34 D=Dt≥90d=9036=3240mm 按摩擦輪及天輪與鋼繩最粗鋼絲直徑比計(jì)算： D=Dt≥1200δ=1200=2640mm 根據(jù)以上計(jì)算及所選提升容器，主井提升設(shè)備選用 4(Ⅲ )E 型落地式多繩摩擦輪提升機(jī) 1 臺(tái)，其主要技術(shù)參數(shù)如下： 摩擦輪直徑 D=3500mm 天輪直徑 D=3500mm 最大靜張力 Fj= 最大靜張力差 Fc= 提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部分變位質(zhì)量 Gj=13000kg 天輪變位質(zhì)量 Gt=25700kg 傳動(dòng)比 i=1 襯墊摩擦系數(shù) μ= 襯墊允許比壓 PB= ② 提升機(jī)校驗(yàn) 提升系統(tǒng)實(shí)際最大靜張力 (最大件 ) F′=(15968+132+12500+4)= 提升系統(tǒng)實(shí)際最大靜張力差 Fc′=(12500+△ ) 式中 △ ——提升系統(tǒng)首、尾繩差重， 554kg 提升系統(tǒng)實(shí)際襯墊比壓為 經(jīng)驗(yàn)算，所選提升機(jī)滿足要求。 提升系統(tǒng)計(jì)算 主井提升 機(jī)配套 型四繩天輪二組，直徑 Dt=3500mm。上天輪中心高+，下天輪中心高 +。 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量 ① 予選電動(dòng)機(jī)： 選擇 TD 型交～交變頻同步電動(dòng)機(jī) 1 臺(tái)，主要技術(shù)參數(shù)如下： 功 率 1900kW 電 壓 1000V 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 轉(zhuǎn) 速 64r/min 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 11500kg?m2 過載能力 2 冷卻方式 強(qiáng)迫風(fēng)冷 ② 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量 m=108003kg 提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算 ① 提升速度 V=л64/60=② 設(shè) 計(jì)采用 a1=a3=， V4=， h4= ③ 一次提升循環(huán)時(shí)間 Tx= 主井提升速度圖、力圖詳見圖 612。 電動(dòng)機(jī)校驗(yàn) ① 按等效容量校驗(yàn)： 等效力 Fd=140674kN 等效時(shí)間 Td= 等效功率 14 06 74 11 .7 28N d 16 83 kW 19 00 kW10 00 0. 98?? ? ?? 電機(jī)功率富裕系數(shù)： af=1900/1683= ② 按工作過負(fù)荷校驗(yàn)： λ=Fmax/Fe=216535/(19001000) = (2) 經(jīng)驗(yàn)算，所選電動(dòng)機(jī)符合要求。 提升系統(tǒng)防滑驗(yàn)算 主井提升機(jī)摩擦輪的圍抱角為 。采用 K25 高性能摩擦襯墊，摩擦系數(shù) ≥。選用恒制動(dòng)力型制動(dòng)系統(tǒng)，具有二級(jí)制動(dòng)功能 。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 36 表 41 主井提升系統(tǒng)防滑驗(yàn)算表 作業(yè)名稱 靜防滑 安全系數(shù) σ j 動(dòng)防滑 安全系數(shù) σ d 實(shí)際的安全 制動(dòng)減速度 azs、 azx、 azk 滑動(dòng)極限 減速度 [a]zs、 [a]zx、 [a]zk 提升重載 下放重載 空 運(yùn) 行 經(jīng)防滑驗(yàn)算， 提升系統(tǒng)在各種提升狀態(tài)下保險(xiǎn)閘所產(chǎn)生的制動(dòng)減速度，上提重載全部機(jī)械的制動(dòng)減速度不大于 5m/s2，下放重載全部機(jī)械的制動(dòng)減速度不小于 ，并且不超過滑動(dòng)極限， 均滿足《煤礦安全規(guī)程》第四百三十三條的規(guī)定 。 提升能力 礦井年提升能力為： 36003301612 An= 6 = 10 (三 )、主井提升設(shè)備的配電及控制 根據(jù)提升設(shè)備選型情況、《礦山電力設(shè)計(jì)規(guī)范》 (GB5007094)和《煤礦安全規(guī)程》的要求，主井提升機(jī)采用交～交變頻調(diào)速電控系統(tǒng)。該系統(tǒng)調(diào)節(jié)回路采用國外公司進(jìn)口全數(shù)字交～交變頻傳動(dòng)調(diào)節(jié)控制裝置，實(shí)現(xiàn)提升機(jī)無級(jí)調(diào)速、高效運(yùn)行。 該系統(tǒng)采用全數(shù)字控制，雙 PLC 熱備冗余，主控計(jì)算機(jī)能完成手動(dòng)、自動(dòng)、檢修、低爬 等各種運(yùn)行方式的控制要求，其中檢修速度不大于 ，低爬速度為 ，滿足提升機(jī)各種工況下速度圖、力圖要求。實(shí)現(xiàn)對(duì)調(diào)速系統(tǒng)行程速度給定的控制，實(shí)現(xiàn)完善的保護(hù)功能，對(duì)于全速超速、井筒兩端減速段超速、上下過卷等安全保護(hù)具有多重保護(hù)。同時(shí)，還能完成定點(diǎn)速度監(jiān)視、井筒開關(guān)監(jiān)視、冷卻空氣流量的監(jiān)測(cè)、電機(jī)溫度檢測(cè)、閘瓦磨損與彈簧疲勞的監(jiān)控與保護(hù)功能，實(shí)現(xiàn)連續(xù)速度包絡(luò)線監(jiān)測(cè)保護(hù)和定點(diǎn)速度監(jiān)測(cè)保護(hù)功能。實(shí)現(xiàn)數(shù)字行程給定功能，定位精度 ≤|2|cm，并實(shí)現(xiàn)數(shù)字行程的雙箕斗位置顯示，在井筒內(nèi)設(shè)置同步開關(guān)對(duì)光電編碼器進(jìn) 行同步校正。 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 37 系統(tǒng)具有提升信號(hào)顯示、提升保護(hù)、綜合后備保護(hù)、故障自診斷、行程、速度圖、開車準(zhǔn)備狀態(tài)、控制系統(tǒng)狀態(tài)、高低壓電源回路、直流主回路、安全回路等實(shí)時(shí)顯示以及報(bào)表打印功能，便于事故的預(yù)測(cè)和分析處理，保證提升機(jī)安全可靠的運(yùn)行。系統(tǒng)監(jiān)控計(jì)算機(jī)與礦井調(diào)度室計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，把提升機(jī)的運(yùn)行情況及有關(guān)參數(shù)及時(shí)傳遞給礦井調(diào)度室，并可通過礦井計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，使相關(guān)人員可及時(shí)了解提升情況。 此外提升機(jī)還可以通過轉(zhuǎn)換柜實(shí)現(xiàn)全載半速運(yùn)行功能，操作方式：有手動(dòng) /半自動(dòng) /全自動(dòng) /井筒檢修四種操作方式。井筒檢修為手動(dòng)低速運(yùn)行控制。在全自 動(dòng)方式下，能實(shí)現(xiàn)主井全自動(dòng)化提升，運(yùn)行方式為電動(dòng)加速 —等速運(yùn)行 —電氣制動(dòng)正力減速 —爬行。 (四 )、輔助設(shè)備 主井提升機(jī)房為地面式雙層布置，上層為提升機(jī)大廳層，設(shè)置一臺(tái) 30t 手動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)，以便提升設(shè)備的安裝檢修使用。底層設(shè)置主電機(jī)通風(fēng)冷卻裝置。 副井提升設(shè)備 (一 )、設(shè)計(jì)依據(jù) 設(shè)計(jì)井型： 井筒深度： 井口軌面標(biāo)高 +，井底大巷軌面標(biāo)高 矸石量 8%，材料量 5% 最大班下井工人： 274 人 最大件重量： 14t (二 )、選型計(jì)算 提升容器 取 Vm=， a=178。，提升循環(huán)時(shí)間 T?=+? 升降人員： T?=+80= 提矸下料： T?=+36= 升降大件： T?=+88= 選擇一對(duì) 1t 礦車雙層四車多繩罐籠 (一寬一窄 )，雙層提矸、升降人員，單層下大件、設(shè)備，一個(gè)水平進(jìn)出車。寬罐雙層乘 72 人，窄罐雙層乘 44 人，平均每次乘 58 人。礦井最大班下井工人 274 人，經(jīng)計(jì)算最大班工人下井時(shí)間為河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 ，副井最大班的凈作業(yè)時(shí)間為 ，均滿足《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》要求。 罐籠重量 (包括懸掛裝置 )：窄罐 12597kg，寬罐 12845kg。提升計(jì)算以寬罐重量為準(zhǔn)，窄罐需加配重與寬罐等重。礦車重量 610kg，軌距 600mm。 罐籠本體高度 ，寬罐籠凈寬 ，可以滿足升降綜采液壓支架及水泵電機(jī)等大件設(shè)備的要求。最大件液壓支架重約 14t，平板車重量 1444kg，下放大件時(shí)另一側(cè)需加臨時(shí)配重 7722kg。 鋼絲繩選擇 ① 提升高度 H=390(318)=708m ② 防撞梁高度 Hf=+=，取 Hf= ③ 井架高度 (上天輪中心高度 ) Hj=++5= ④ 尾繩環(huán)高度 Hh=Hg++2S =++2=，取 Hh= ⑤ 鋼絲繩懸垂長度 Hh=Hj+H+Hh =+708+= ⑥ 繩端荷重 提矸： Qd=12845+4(1800+610)=22485kg 人員： Qd=12845+7270=17885kg 大件： Qd=12845+14000+1444=28289kg ⑦ 提升鋼絲繩選擇 根據(jù) “《煤礦安全規(guī)程》讀本 ”第四百條的條文解釋，及《煤礦安全規(guī)程》第四百零二條的規(guī)定，首繩選用 37S+FC1520 型三角股鋼絲繩，左、右同向捻各二根。主要技術(shù)參數(shù)：鋼繩直徑 d=，最粗鋼絲直徑δ=，單位長度重量 Pk=，抗拉強(qiáng)度 σ=1520MPa，鋼絲破斷拉力總和 Qq=905kN。 ⑧ 平衡尾繩選擇 平衡尾繩選用 P15725NAT84191370 型扁鋼繩二根。主要技術(shù)參數(shù)：寬 厚 =15725，鋼繩單位長度重量 q=，抗拉強(qiáng)度 σ=1370MPa，鋼絲破河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 39 斷拉力總和 Qq=1670kN，首尾繩差重 △ ＝ 528kg。 ⑨ 《煤礦安全規(guī)程》允許的安全系數(shù) m人 == m物 == ⑩ 安全系數(shù)校驗(yàn) : 經(jīng)校驗(yàn)，所選鋼絲繩滿足《煤礦安全規(guī)程》要求。 提升機(jī)選型和校驗(yàn) ① 提升機(jī)選型 按摩擦輪及天輪與鋼絲繩直徑比計(jì)算： D=Dt≥90d=90=3285mm 按摩擦輪及天輪與鋼繩最粗鋼絲直徑比計(jì)算： D=Dt≥1200δ=1200=2640mm 根據(jù)以上計(jì)算及所選提升容器，副井提升設(shè)備選用一臺(tái) 4(Ⅲ )E型落地式多繩摩擦輪提升機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)如下： 摩擦輪直徑 D=3500mm 天輪直徑 D=3500mm 最大靜張力 Fj= 最大靜張力差 Fc= 提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部分變位質(zhì)量 Gj=13000kg 天輪變位質(zhì)量 Gt=25700kg 傳動(dòng)比 i=1 襯墊摩擦系數(shù) μ= 襯墊允許比壓 PB= ② 提升機(jī)校驗(yàn) 提升系統(tǒng)實(shí)際最大靜張力 (按最大件 ) )75 8. 7 ( 12 8 45 10009054m ????????? ???人 7 . 9 69 . 8 1528)7 5 8 . 7 ( 1 2 8 4 5 10009054m ????????? ???大件河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 40 Fj′=(12845+14000+1444+4)=450kN 提升系統(tǒng)實(shí)際最大靜張力差 (按矸石 ) Fc′=(41800+△ ) 式中 △ ——提升系統(tǒng)首、尾繩差重， 528kg 提升系統(tǒng)實(shí)際最大襯墊比壓為 經(jīng)驗(yàn)算，所選提升機(jī)滿足要求。 提升系統(tǒng)計(jì)算 副井提升機(jī)配套 型四繩天輪二組，直徑 Dt=3500mm。上天輪中心高+，下天輪中心高 +。 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量 1 .2 7 5 8 0 0 1 0 .6 2 9N d 1 .0 5 1 0 3 6 k W1 0 0 0 0 .9 8??? ? ? ?? ① 予選電動(dòng)機(jī)： 選擇 ZD 型直流電動(dòng)機(jī) 1 臺(tái)，主要技術(shù)參數(shù)如下： 功 率 1100kW 電 壓 750V 轉(zhuǎn) 速 58r/min 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 7542kg?m2 過載能力 2 冷卻方式 強(qiáng)迫風(fēng)冷 ② 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量 m 矸 =101424kg， m 人 =94384kg， m 大件 =112510kg 提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)算 ① 提升速度 V=л58/60=② 設(shè) 計(jì)采用 a1=a3=， V4=， h4=4m。 電動(dòng)機(jī)校驗(yàn) ① 按等效容量校驗(yàn) (提矸時(shí) )： 等效力 Fd=78687N 等效時(shí)間 Td= 河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 41 等效功率： 7 8 6 8 7 1 0 .6 2 9N d 8 5 3 k W 1 1 0 0 k W1 0 0 0 0 .9 8?? ? ?? ② 按工作過負(fù)荷校驗(yàn) (按大件 )： λ=Fmax/Fe=159170/(11001000) = (2) 經(jīng)驗(yàn)算，所