机电毕业设计煤矿工作面供电设计Word文档格式.docx
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59000.2
煤层厚度﹙m﹚
2.52
煤层
结构﹙m﹚
2-2．7
煤层倾角（°
）
1～3
煤层硬度
2.6
2
开采煤层
14#
煤种
RN2
稳定程度
稳定
煤层情况描述
该工作面煤层近水平展布，1o～3o/2o，煤种为弱粘结煤，普氏硬度（f）为2.6。
第二节煤层
表2煤层情况表
第三节煤层顶底板
表3煤层顶底板情况表
顶、底板名称
岩石名称
厚度
硬度
特征
老顶
粗砂岩煤
15.35
6.5
以石英为主，次为长石、云母及暗色矿物，水平层理发育。
直接顶
粉砂岩
8.6
6.2
成份以石英为主，次为长石、云母及暗色矿物，水平层理发育。
伪顶
直接底
5.8
6.6
灰黑色粉砂岩，含云母碎片，节理构造发育，粗砂岩分选性好。
老底
第四节储量及服务年限
一、储量
本工作面顺槽长度为806m，工作面长度为129m，面积59000.2m2，工业储量为15000.3t，按停采线距回风巷40m计算，可推进长度为766m，工作面可采出煤量为268190t。
工业储量：
307220.1（t）
可采出煤量：
（806-40）×
129×
2.52×
1.28×
0.95=268190（t）
上述计算中：
0.95—工作面落煤损失
40-保护煤柱，m
二、工作面服务年限
工作面服务年限=可采推进长度/月设计推进长度
工作面服务年限：
766/（0.8×
25×
9）=4.26个月
0.8—截深，m
9—每日割煤刀数，刀
25—每月生产天数，天
第二章采煤方法
第一节巷道布置
一、采区设计、采区巷道布置概况
本工作面位于307盘区，该盘区采用三巷布置，靠工作面依次为盘区回风巷、盘区皮带巷、盘区轨道巷，盘区巷间煤柱20m，可服务工作面4.26个月。
工作面采用双巷布置，切眼沿煤层倾斜布置，走向推进，工作面长度为129m。
两顺槽长度为806m，以停采线距盘区回风巷40m计算，可采顺槽长度为766m。
二、工作面运输巷
2702巷为机轨合一的进风顺槽，巷内铺设皮带一部，转载机一部，破碎机一部，铺设18Kg/m型轨道，轨距600㎜，距工作面30—110m之间布置有移动变电站、乳化液站、喷雾泵、开关列车等移动设备。
巷内布置有防尘洒水管路、排水管路、乳化液管路、供电电缆、照明信号、通讯及监测电缆，巷内安装JD—25型调度绞车和5.5KW排水泵，巷道规格为宽（净）×
高（净）=4.1×
2.6m，锚杆锚索联合支护。
三、工作面回风巷
5702巷为回风运料顺槽，巷内铺设24㎏/m钢轨，轨距600㎜，布置有防尘洒水管路、排水管路、供电电缆、信号、通讯及监测电缆各一趟，巷内安装JD—25型调度绞车和5.5KW排水泵，巷道规格为宽（净）×
四、工作面开切眼
工作面切眼为矩形断面，见底见顶掘进，规格为宽（净）×
高（净）=6.0m×
2.4m，支护方式为锚杆锚索联合支护。
第二节采煤工艺
一、工作面正规循环生产能力
W=L×
S×
h×
r×
c=129×
0.8×
0.95=359（t）
式中：
W—工作面正规循环生产能力，284t
L—工作面长度，129m
S—工作面循环进尺，0.8m
h—工作面设计采高，2.52m
r—煤的容重，1.28t/m3
c—回采率，95%
第三节工作面顶板管理
一、正常工作时期顶板支护方式
本工作面采用支撑掩护式液压支架控制顶板。
基本支架（ZY5200/1.4/3.6型）60架，支架中心距为1.5m，工作面最小控顶距4.41m，最大控顶距5.21m，端面距405mm。
二、正常工作时期的特殊支护方式
1、超前支护
（1）头顺槽自工作面煤壁算起，沿推进方向20m范围为超前支护区域，支设一梁两柱π型钢梁棚，梁长3.6m，梁垂直煤壁布置。
棚间距为1.2m，由于溜头经常上窜、下滑，故棚腿距定为2.6～3.0m。
当头顺槽超前支护范围内顶板破碎或压力增大时，则在转载机行人侧π型钢梁下增支一排单体柱，支护长度视顶板情况而定。
（2）尾顺槽自工作面煤壁算起，沿推进方向20m范围为超前支护区域，支设一梁两柱π型钢梁棚，梁长为3.2m，梁垂直煤壁布置。
棚间距为1.2m，棚腿柱距为2.6m。
当尾顺槽超前支护范围内顶板破碎或压力增大时，则将该区段棚距变为0.6m，共余不变。
第四节主要技术经济指标
序号
项目
单位
数量
1
工作面长度
M
可采走向长度
m
766
3
煤层厚度
2.15～2.7
4
采高
5
倾角
度
6
循环进度
0.8
7
循环产量
t
359
8
日循环个数
个
9
日产能力
3231
10
日出勤工数
工
98
11
回采工效
t/工
32.9
12
回采率
%
95
13
含矸率
≤9
14
灰分
≤16.5
15
油脂消耗
公斤/万吨
400
16
截齿消耗
个/万吨
250
17
坑木消耗
m3/万吨
18
乳化油
480
19
雷管消耗
发/万吨
另定
20
火药消耗
kg/万吨
工作面主要技术经济指标见表5
第五节设备配置
工作面机电设备表6
编号
设备名称
型号功率
数量
备注
工作面
采煤机
MG250/575—W
1台
支撑掩护式支架
ZY5200/14/35
87架
刮板输送机
SGZ-764/400
1部
2702
转载机
SZZ-764/132
破碎机
PCM-110
皮带输送机
DSJ－100/2﹡75
移变
KBSGZY—1250-6KVA
KBSGZY—315KVA
乳化液泵
WRB—200/31.5
2台
乳化液箱
RX200/16A
开关
QJZ-200/1140（660）
3台
一台备用
潜水泵
QS-4
回柱车
JHS—22
调度绞车
JD—11.4
5702
JD—25
１台
第二部分采区供电系统
第一章电气设备选型计算
根据矿井和307盘区所用设备的电压等级，确定盘区14#层布置一个盘区变电所，电源由14#层坑底中央变电所供给
第一节 综采工作面
综采工作面负荷统计表
设备名称及型号
功率
额定电压
电流
负荷系数
效率
功率因数
575
1140
380
0.85
0.9
泵 站
64
刮板机
200
134
132
152
110
127
回柱绞车
18.5
660
22
0.80
伸缩皮带
75
87
照明信号综保
2.5
下料绞车
11.4
转载皮带机
水泵
5.5
第二节 变压器容量的确定
从负荷统计表可知，综采工作面需求两种电压即660V和1140V，上列统计表中，660V的用电负荷∑P1=305.5KW
1140V的用电负荷∑P2=1207KW。
不考虑具体用电涉及到的需求系数，直接按功率匹配移变，可知道：
660V用电负荷单选一台315KVA移变、1140V的用电负荷单选一台1250KVA移变就能完全满足综采工作面全部用电负荷需求。
如考虑用需用系数的选取原则，1140V的需用系数kx1＝0.4+0.6Pmax1/∑p1=0.59,则移变容量确定为sb1=kx1∑p1/cosΦ=（0.59×
1207）÷
0.85＝838kvA,实际选时按1250kva移变选型，660V的需用系数kx2＝0.4+0.6pmax2/Σp2＝0.53，则移变容量sb2＝kx2Σp2/cosΦ=202kvA,实际选315kvA移变选型。
第三节 开关的确定
1、通过以上计算，知采煤机的长期工作电流为275第A，给开关留一定备用系数，选为300A开关，型号为QJZ－300，数量为2台，考虑到设计为2段70mm2电缆供电。
2、刮板机的长期工作电流为119A，转载机、破碎机及泵站工作电流更小，为统一型号，将此些设备需求开关统一确定为QJZ－200型，数量为5台。
第二章 电缆选型
第一节高压电缆选型计算
将660V与1140V两种电压等级集中考虑,即先从14#层中央变电所用一根高压电缆到东巷变电所,从东巷变电所再考虑电压等级、分支送电给综采设备。
1、按长期允许载流量选择电缆截面,查《矿井供电》可知最大工作电流计算公式为Ig＝S/√3Ve
公式中：
Ig指最大工作电流
S指307盘区综采设备及其它辅助运输设备功率和,在上列综采工作面负荷统计表可知所有用电设备容量S1=1512.5KVA.
综采1140V电压等级的用电负荷容量S2=1207
Ve指输电线路的电压等级取Ve=6KV
将上列数据代入公式中可求得Ig1=145.5A,
Ig2=116.1A
查《矿井供电》付表5-5可知
70mm2铜芯塑料高压铠装电缆的长期允许载流量为本218A即70mm2的高压电缆既可满足307盘区所有用电设备最大工作流量。
50mm2铜芯铠装高压电缆长期允许截流量为148A即50mm2高压电缆可满足要求1140V电压等级用电设备的最大工作电流。
2、按经济电流选择电缆截面查《矿用供电》第四章按经济电流计算电缆截面的计算公式为：
Sj=Ig/Ij
Sj为计算电缆截面
Ig为最大工作电流
Ij为经济电流密度
在选取Ij的时候，根据我矿实际三班作业状况其中一班为检修班，年工作日选为330天，日工作小时数小数取为12小时，则年工作小时数为3960，查表可知经济电流密度为2.25。
将上述数据带入公式，可求得带307盘区所有用电设备的计算电缆截面为：
Sj＝145.5/2.25＝64mm2，如仅考虑1140V综采设备电压等级负荷计算电缆截面Sj2=51.6mm2
在方法一的计算过程，并未根据我矿井下环境温度考虑到进行温度校正，因我矿井下实际最高温度仅为14℃，而公式中提到的载流量是指环境温度为25℃，最高允许温度为65℃时的载流量因此有必要进行温度校正。
根据公式Iy＝KwIy≥Ig
式中Kw＝Q1－Q0/Q1－Q0
具体Q1指最高允许温度65℃，Q0指环境实际温度14℃，Q0指允许载流量对应环境温度取25℃。
Iy指电缆长期允许载流量
Iy指校正后电缆实际可以载流量
Ig指最大工作电流。
将上述数据代入公式可求得50mm2电缆校正载流量
Iy1＝（65－13/65－25）×
148=1.3/1/2×
148=168A
168A的载流量已近似70mm2高压电缆在环境温度为25℃时的载流量。
35mm2高压电缆的校正载流量Iy2=1.14×
118=134.5A而134.5A的载流量近似为50mm2电缆的允许载流量。
总上两种方法考虑，选用50mm2的塑料铠装高压电缆。
可以满足307盘区所有负载的供电需求。
长度考虑由14＃层中央变电所至东巷变电所，近似为L＝460×
1.1＝506m。
实际按560m考虑购买。
再从东巷变电所选用35mm2的高压电缆可满足综采设备1140A负荷的允许载流量长度为东巷—－进风巷最里端，取为885×
1.1=973.5m，实际取为1000m。
3、按允许电压损失校验电缆截面,即可。
查《矿井供电》可知电压损失计算公式为：
△U＝P×
L/D×
Ve
式中P－有功功率KW实值为S·
COSΦ其中S为1512.5KVA。
综合功率因数COSΦ取0.7。
L－电缆长度KM取560m。
D－电缆的电导率，m/Ω·
mm2取值为486。
S－电缆截面mm2取值为50。
将上列数据代入公式中可求得：
ΔU1＝1512.5×
0.7×
560/48.6×
50×
＝48.6V
所占额定电压百分数
ΔU1％＝6×
103×
40.6×
100＝0.77％
即电压损失值完全低于允许6～10％的电压损失值符合要求。
如再考虑东巷变电所到提供1140V电压等级的综采工作面的电压损失百分比，可知：
ΔU2％＝1207×
1000/48.6×
35×
6×
1000×
100＝0.82％
则由14＃层中央变电所至综采工作面的总电压损失
ΔU％＝ΔU1％+ΔU2％＝1.59％
可证明电压损失完全满足要求。
方法二：
考虑到目前东巷变电所已有一段35mm2高压供电电缆的现状，直接再从14＃层中央变电所布置一趟去综采工作面的高压电缆，即原有东巷变电室设施不变，仍具体负担660V供电系统所有设施，而新铺线路带综采工作面1140V电压等级的用电负荷。
由以上分析计算可知，35mm2高压电缆完全可满足综采1140V用电负荷的需求。
下面仅对其电压损失作简单计算：
ΔU1％＝［486×
1000/486×
1000］×
100＝1.3％
即电压损失完全满足供电要求。
以上两种方案从经济价值考虑，35mm2电缆按300元考虑，50mm2按350元考虑原有35mm2电缆再利用。
方案一高压电缆需求费用：
¥
1＝560×
350+450×
300+2000
＝196000+135000+2000
＝333000元
方案二需求费用：
2＝1560×
300＝468000元
具体高压电缆方案请领导定夺。
在上面示意图中，我们初步的供电设计为：
660V负荷由14#层307盘区的东巷变电所提供动力电源，1440V负荷直接由置于工作面的移变提供动力电源，移变及配套电控设施也放置于进风运输巷内。
第二节 低压电缆的选型
8702综采工作面长度为129m，如将1250KVA移变置于距工作面50m的位置，则供575采煤机及其它负荷的电缆长度分别为：
A、采煤机用电缆长度为：
L1＝（129+50）×
1.1＝198m，取198m。
B、刮板机用电缆长度为：
L2＝50×
1.1＝55m，取60m。
C、泵站需用电缆长度：
取L3＝50×
1.1＝55m
D、转载机需用电缆长度：
取L4＝120×
1.1＝132m
E、破碎机用电缆长度为L5＝100×
1.1＝110m
F、伸缩皮带机用电缆长度为：
L6＝（80+270+50）×
1.1＝440m
具体低压电缆截面的选取干线电缆依公式：
Im=Kr·
∑Pv×
103/31/2UnCOSΦ
Kr－需用系数
ΣPn－干线电缆所供电动机的额定功率之和KW。
COSΦ－所供负荷的功率因数。
Un－电动机的额定电压。
支线电缆选取依公式：
Im=Kr·
ΣPN·
103/31/2UnCOSΦN·
ηN
式N：
PN－单台电动机的额定电流。
COSΦN－电动机的额定功率因数。
ηN－电动机的额定效率。
KL－负荷系数。
以下计算为容易区分干线和支线及其所带负荷、布置供电示意图如下：
干线电缆根据以上示意简图，共分六段，支线电缆分五段，下面就各段电缆分别计算如下：
1、带575采煤机的电源和负荷电缆依上图可合并计算：
式中Kr＝0.4+0.6×
250/575＝0.66
ΣPN＝575KW UN＝1140V
COSΦ＝0.7将数据代入式中可求得
IM1=226A
查资料可知70MM2的橡套电缆长期允许电流为190A。
考虑到我矿井下供电实际状况，选用两根70mm2的电缆给采煤机供电，型号UCPQ-3×
70mm2七芯电缆，即226A＜190×
2A符合要求。
按电压损失校验采煤机终端电压损失。
①、其中变压器的电压损失《矿井供电》计算公式为：
△Ub=△Ub%×
U2e
式中U2e指变压器二次测的额定电压取1140V。
△Ub%－变压器二次测额定电压的分数，查移变说明书可知△Ub%为6%。
将数据代入公式中，可得：
△Ub%＝68.4
②、采煤机电缆的电压损失依据公式
△U＝31/2IL（RoCosΦ+XoSinΦ）
式中I－电缆持续允许通过电流。
Ro－电缆电阻值，70mm2的橡套电缆Ro值为0.247Ω/Km。
L－线路长度，取L＝0.16Km，其中含负荷线长150m。
Xo－电缆电抗值，取Xo为0.075Ω/Km。
将数据代入公式中，可知：
△UL＝31/2×
180×
0.16（0.247×
0.7+0.72×
0.075）
＝31/2×
0.16（0.1729+0.054）
＝9V
总线路总的电压损失值△U＝△Ub+UL＝75V而《矿井供电》总电压损失值允许为114V
即75＜114V
证明电压损失值完全符合要求，不影响终端采煤机正常运转。
2、第二段干线电缆依综采供电线路图可知，其所带负载转载机、破碎机，即ΣPN＝242KW。
其它数据同采煤机干线选取原则，代入公式－可知：
IG2＝135A
查资料知70mm2长期允许电流为190A，选用UCPQ-3×
70mm2电缆可满足要求，长度取为30m。
3、第四段干线电缆所带负荷为刮板机、泵站，即
ΣPN＝390KW，其它数据同上代入公式可求得：
IG3＝185A
同上，选用截面为70mm2，型号为UCPQ-3×
70mm2的七芯电缆可满足要求，长度取为30m。
4、第三段干线电缆所带负荷为破碎机、泵站，负荷为110KW代入公式可求得IG4＝53A。
查《矿井供电》知35mm2的橡套电缆长时允许电流为138A，不考虑温度修正，也证明35mm2的电缆即可满足供电需求，长度选为20m。
5、第五段干线电缆所带负荷为两台泵站，总负荷为190KW，代入公式可求得：
IG5＝90A
查《矿井供电》知25mm2橡套电缆长时允许电流为138A，即不用考虑温度修正。
电缆即可满足供电需求，长度取为20m。
6、第六段干线电缆实际同带一台泵站的负载相同，长度考虑为20m。
具体选型同下面负载线相同，即同支线一致。
支线电缆根数为六段，但在上面计算中，采煤机支线电缆已考虑同干线一致，选用70mm2的橡套电缆，以下只需求刮板机、转载机、破碎机、泵站四段电缆的截面及长度。
1、刮板机支线即负载线的选型。
因PN＝200KW，KL取为0.85，UN＝1140V，COSΦN取为0.8、ηN取为0.9，则代入公式KLPN×
103/√3UnCOSΦ=119A
查《矿井供电》，知35mm2橡套电缆的长其符允许工作电流为138A，即选用35mm2的电缆可满足要求，长度同上。
2、转载机需负荷线的选型，将PN＝132KW及其它数据代入公
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