第六讲 矿井的机电、提升、运输、排水、供电系统的核定.doc

第六讲 矿井的提升、运输、排水、 供电系统的生产能力核定 矿井生产系统中提升、运输、排水、供电系统是重要的生产系统，没有这此系统的正常运行，矿井无法进行正常生产。因此在进行煤矿生产能力复核时要认真做好矿井的机电、提升、运输、排水、供电系统的复核 第一节 提升系统生产能力核定 一、一般性原则和要求 提升系统包括主井提升、副井提升和混合井提升系统。主井提升又分箕斗、矿车提升和带式输送机提升。 根据标准第第十条规定，核定主、副井及混合井提升系统的能力必须具备下列基本条件 1、提升系统的设备、设施配套完整，符合有关规程规范要求，经具备资质的检测检验机构测试合格。 2、提升系统保护装置完善，运转正常。 3、提升系统技术档案齐全，各种运行、维护、检查、事故记录完备，每日强制性检查和维护时间应达到2～4h。 提升设备投入使用前按规定均需进行性能测试（含矿井经技术改造新更换的提升设备），投入运行后，也必须定期进行检查、测试，未经测试和测试不合格的均不得进行能力核定。按此要求确定“测试合格”，作为必备条件之一。 提升系统每日强制性检查和维护24h的规定，是我国煤矿多年来一直遵循的规定，这一规定是为了保证设备完好运行而制定的，与煤矿安全规程第39 1条和第4 04条规定的内容也是吻合的，所以把它作为能力核定的必备条件。 提升系统的保护装置应完善，它包括机械保护和电气保护，如立井提升的防过卷装置、防坠器、托罐装置，斜井提升的挡车装置、防跑车装置，主斜井带式输送机的防逆转和制动装置，以及提升机的过速、限速、深度指示器失效保护，带式输送机的跑偏、打滑、断带等各类机械和电气保护。 二、主井提升系统能力核定方法 （一）主井提升能力核定标准及计算方法 1、主井提升能力定义 主井提升能力是指从主井井底到达地面的提升系统能力。 2、工作制的规定 工作制按每年工作330d，每天提升16h计算。 标准同时又明确了若主井箕斗采用定量装载，能实现数控自动化运行，且滚筒直径在2m以上的提升机；或采用带式输送机提升设有井底中央煤仓时，每天提升时间可按18h计算。这一规定主要考虑到，具备上述条件的提升系统，基本能按规定的速度图运行，提升循环时间基本不变，不致因手动操作等人为因素影响运行速度图和休止时间；设有井底煤仓的带式输送机，连续运行基本是有保证的。因此这样的主井提升系统每天提升时间 可按18h计算。 3、主井采用箕斗、矿车提升能力核定计算公式 式中A主井提升能力； b年工作日，33 0d； t日提升时间，16h或18h，按标准第十一条规定选取； Pm 每次提升煤炭量，t／次； k装满系数。立井提升时取1，当为斜井串车或箕斗提升时，倾角20及以下取0.95，20～25取0.9，25以上取0.8； k1提升不均匀系数，井下有缓冲仓时取1.1，无缓冲仓时取1.2； k2提升能力富裕系统，取1.1～1.2； T提升一次循环时间，S／次。 上述公式中，对斜井串车和箕斗提升计入了小于1的装满系数，是为了使计算的提升能力更符合实际。因为在斜井提升时，为保证安全运行，减少撒落煤，箕斗和矿车不应装满。公式中规定的装满系数是综合设计规范和相关设计手册提供的数据确定的。提升一次循环时间“T”应取现场实际值（实测标定值）；提升能力富裕系数取值范围为1.1～1.2，与2005年版的煤矿设计规范规定一致，该系数在计算公式的分母中，表明所核定的能力能够确保，并且留有一定的富裕。 4、主井采用带式输送机时能力核定计算公式 （1）钢绳芯胶带式（普通织物芯胶带）输送机 式中A年运输量， 万t／a； K输送机负载断面系数，按下表取值 物料煤动堆积角 （θ） 25 3O 35 K 带宽 （mm） 650 355 390 420 800-1000 400 435 470 1200-1400 420 455 500 1600-1800 470 520 2000-2200 480 535 B----前送机带宽； V----前送机带速； C----前送机倾角系数，按下表取值，当输送机倾角在2528时，按20-25外推计算取值 输 送 机 倾 角 （ ） 08 816 1620 2025 C 10.97 0.970.88 0.880.81 0.810.72 K-----运输不均匀系数， 取1.2； y-----松散煤容积重， （t／m2）。 取0.850.90； t-----日提升时间，取16-18h，参照主井提升系统核定生产能力的内容选取。当兼作运人时，应扣除运送人员的时间。 （2）纲丝绳牵引带式输送机 A3 30（k′k″）B′VrCt／（104k1） （万t／a） 式中 k′k″一输送机负载断面系数，按下表取值 物料煤动堆积角 （θ） 25 30 k′k″ 180125 220130 其它符号含义和单位同钢绳芯胶带（普通织物芯胶带）输送机。 （3）按实测输送量状况的输送机计算公式； At360033OWVt／（107K1） （万t／a） 式中 w实测（或设计）单位输送机长度上的负载量，kg／m。该参数实测时应根据运行中输送机的实际情况，同时实查电流变化情况和电动机、减速器等的运行情况，找出其规律后，确定其确切的计算参数。 因为输送机需要实测时，必定与其原设备性能发生了变化，变化的因素多种多样，故而需认真、慎重的对待。 其它符号含义和单位同钢绳芯胶带（普通织物芯胶带）输送机。 （二）主井提升能力核定举例 1.采用箕斗、矿车提升举例 （1）核定计算条件 某矿主井提升机为JKM2.254（I）型塔式多绳提升机，采用一对5.5t提煤箕斗，电动机为YR500-8、6kV、630kW，配JTDK-ZN交流提升机电控装置，PLC控制系统，井底设有缓冲煤仓，2002年以来完成定量装载并实现了提升系统自动化运行。一次循环时间9 0S，其中休止时间8S。 （2）主井提升系统计算 式中b330d ， t一18h（该提升机为2m以上，又是数控自动化运行系统，故取18h） Pm 5.5 t k取1（立井提升） k1取1.1（有井底煤仓） k2取1.15 T一90S（提升一次循环时间实测值） 由上计算，该矿主井提升核定能力为103万t／a。 2、采用胶带运输机提升举例 某矿井60年代投产，设计能力120万t／a，80年代末进行改扩建，达到生产能力180万t／a，由于矿井延伸开拓，对系统进行了局部改造，申报矿井生产能力为200万t／a。主斜井提升由一条纲丝绳牵引胶带机转载至一条钢绳芯胶带机组成。现分别核定计算如下 （1）纲丝绳牵引带式输送机（重庆这些年基本上没有用，同志们可以看一下，了解了解，这次复核不会涉及） 带宽1200mm带速2m／s原设计输送能力500t／h倾角1752′ 按设计能力计算 A33016500／1.2104220万t／a 若按此机工作特性计算物料煤堆积角25，k′k″取180125，倾角系数取0.84，煤的容重取0.85。 A33016（180125）1.2220.850.85／（1.2104）279万t／a 由上为220万t／a和259万t／a两个数值，核定时应取其小值设计即为220万t／a。 （2）主要讲钢绳芯带式输送机（这次复核工作要涉及到） 带宽1000mm带速2.5m／s 原设计输送能力500t／h 倾角1717′ 按设计能力计算 A33016500／1.2104220万t／a。 被核定单位（矿方）提供的是实测数据为 56kg／m。 按实测输送量计算公式进行计算 A3600330162.556／1.2103104221.76万t／a 综上应按设计能力220万t／a为生产能力核定值，因设计能力小于实测生产能力。 （三）主井提升能力核定程序 1、现场调查，收集资料。按总的要求和必备条件核查提升系统相关环节是否完整，保护装置是否完善，技术档案资料及管理制度是否完备，系统运转正否正常。现场应提供提I升机性能测试报告，经技术改造新更换的提升机应提供峻工验收报告。提供和收集的资料应真实可靠，并具时效性。对箕斗或罐笼的一次提升量、提升一次循环时间、休止时间应进行现场实测和核准。 2、编写“矿井生产能力核定报告书”的“主井提升能力”章节，内容应包括主井提升系统的基本情况，要求能力变更的主要原因。如经技术改造的应说明改造前后的情况。附计算式及计算结果。提出主井提升系统能力最终核定结果、存在问题及建议。 3、填表。按表格内容要求填写能力核定附表（核井06-1表或核井06-2表）。 三、副井提升系统能力核定方法 （一）副井提升能力核定标准及计算方法 1、副井提升能力定义 副井提升系统能力是指从副井底到达地面的提升系统的能力。 2、工作制的规定 工作制按每年工作330d，三班作业，班最大提升时间5h计算。 这一工作制度的规定，即每天工作15h，比较符合副井运行的实际情况，也便于列式计算副井提升能力。 3、副井提升系统核定计算公式（见标准第十四条） 式中A副井提升能力，万t／a R一出矸率（矸石与产量的重量比），％； Tc、Tc、Tq 分别为提矸、提升材料、下其它材料的一次循环时间（s／次）； PG每次提矸石重量，t／次； M一吨煤用材料比重，％； Pc每次提升材料重量，t／次； D一下其它材料次数（5～1 0次，指下炸药、设备、长材等）； TR 每班人员上下总时间，s／班。 计算TR时按下列规定 （1）工人每班下井时间，按实测最大值计算。 （2）升降工人时间为工人下井时间的1.5倍，有综采工作面的矿井为1.6～1.8倍（全部为综采的取大值）；升降其他人员时间为升降工人时间的 上述工人每班下井时间的规定，在煤矿设计规范中规定立井不应超过40分钟，斜井不应超60分钟。而在能力核定中规定按实测最大值计算是为了使计算结果更符合实际，避免在计算时直接采用40分种和60分种。具体计算时应掌握在采用实测最大值的同时，还应对照是否基本符合设计规范40分和60分的规定，如超过上述规定时间较多，说明副井提人时能力不足，应在能力核定的报告书中指出。 升降工人时间为工人下井时间的1.5倍，主要考虑了升降工人的重合率。对综采矿井，考虑回采工作面四班制与三班作业时间不一致，升降工人的重合率减小，所以取1.6～1.8倍。 公式中的R一出矸率，应参照原设计提供的数据和现场实际统计数据经综合分析后确定；吨煤用材料比重M亦应根据现场统计报表确定；每次提升材料重量Pc不应超过每次提升矸石的重量PG。 （二）副井提升能力核定举例 1、能力核定计算条件 某矿副井提升机为JKM2.254塔式多绳提升机，配一对1t双层单车罐笼，电动机为DZ型直流电机，400kW，PLC系列全数字直流传动系统。担负提矸、提升材料和升降人员等辅助提升任务。双层提矸和双层乘人，沉罐换层。提升矸石、提升材料和下其它材料一次循环时间分别为165S、165S、220s；原设计出矸率为20％。 2、副井提升能力计算 93（万t／a） 式中TR一每班人员上下总时间4104S 其中实测工人每班下井时间为38min 因本矿工作面为高档普采，则升降工人时间为381.557min 升降其他人员时间为570.211.4min 每班人员上下总时间5711.468.4min4104S D下其它材料次数，取5次；R出矸率25.3％ 2003年提升矸石150710车，原煤产量107.5万t 设计出矸率为20％，而实际出矸率为25.3％，故取25.3％ Pc 每次提矸石重量21.83.6t； M一吨煤用材料比重3.7％； 2003年提升各类材料2651车，原煤产量107.5万吨 Pc每次提升材料重量21.53t（取提升各类材料每车平均重量为1.5t） 由上计算，该矿副井提升核定能力为93万t／a。 （三）副井提升能力核定程序 同主井提升能力核定程序一样，但还应注意落实和收集矿井矸石率和吨煤材料比重等统计资料。实测和核准副井各种辅助提升的一次提升量、提一次循环时间和休止时间等，并按表格内容要求填写能力核定附表（核井06-3表）。 四、混合井提升系统能力核定方法 （一）混合井提升能力核定标准及计算方法 1、混合井提升能力定义 混合井提井能力是指从担负主、副提升任务的混合井底到达地面盟提升系统的能力。 2、工作制的规定 工作制按每年工作330d，三班作业，班最大提升时间6h计算。 混合井提升的矿井一般规模较小，提升任务较繁杂，提升作业包括主、副提升全部内容，根据设计规范的有关规定和现场实际，它每天实际运行时间比副井提升运行时间要长，标准确定了混合井每天提升时间为18h。 3、混合井提升能力核定计算公式（见标准第十六条） 式中K1提煤和提矸不均匀系数，取1.25； PM每次提煤重量，t／次； TM提煤一次循环时间，S／次。 公式中其余字母符号及取值与副井提升能力核定计算公式相同。 （二）混合井提升能力核定举例 某矿井设计生产能力为6万t/年，设计为明斜井下山开拓，提升上山斜长180m，上山倾角25，该斜井承担提煤、提矸、下材料、设备和行人。安装τJT1200/1032型绞车一台，电机功率55KW，型号为YB0280MI，最大提升速度2.53米/秒，单钩串车提升，一次提煤2车，提煤重量2.0吨/次。 混合提升能力核定计算 计算公式 上式中A混合井提升能力万t/年 R出矸率21 PG每次提矸重量1.44t/次 Tm提煤一次循环时间250S/次 Pm每次提煤重量2吨/次 TG提矸一次循环时间250S/次 M吨煤用材料比重9.2 PC每次提升材料重量1.2t/次 TC每次提升材料的循环时间300S/次 D下其他材料的次数每班按3次（指炸药、设备、长材等） TQ下其他材料每次循环时间300S/次 TR每班上下人总时间3600S/班 K1提煤和是矸不均衡系数取1.25 套公式计算结果 A7.2万t/年 该矿混合提升能力能满足该矿设计6万t/年的要求。 （三）混合井提升能力核定程序 同主井提升能力核定程序，但还应注意落实和收集矿井矸石率和吨煤用材料比重等统计资料，实测和核准混合井各种提升内容的一次提升量、提升一次循环时间和休止时间等，并按表格内容要求填写能力核定附表（核井06-4表） 第二节 井下排水系统能力核定 一、一般性原则和要求 根据标准第十七条规定，核定排水系统的能力必须具备下列基本条件 1、排水系统要完善，设备、设施完好，运转正常，经具备资质的检测检验机构测试合格。 2、有依法批准的地质报告提供的正常涌水量和最大涌水量，以及生产期间实际的涌水量数据。有突水淹井危险的矿井应有经技术论证预测的突水量，并有防治水害的有效措施。 3、管理维护制度健全，各种运行、维护、检查、事故记录完备，有每年一次的全部工作水泵和备用水泵联合排水试验报告。 以上必备条件“1”款中的排水系统应包括水泵、电机及电控、抽真空系统（射流或真空泵）、排水管路及各种管件、井底水仓等设施。“2”款中对有突水淹井危险的矿井的有关要求是依据安监总煤矿字[2 005]133号文煤矿重大安全生产隐患认定办法（试行）第八条要求确定的。“3”款中的联合排水试验要求符合煤矿安全规程第281条相关规定。 二、排水系统能力核定标准及计算方法 1、排水系统能力核定需符合以下四点规定 （1）矿井有多级排水系统的，应对各级排水系统能力分别核定，然后根据排水系统的构成和各级涌水情况，综合分析确定排水能力。 （2）要从地质报告提供的涌水量和生产期间实际的涌水量的数据中，取其最大值作为排水系统能力核定的计算依据。 （3）核定矿井排水系统能力时，水泵和排水管的能力，应按规定在20h的正常涌水量和最大涌水量。 （4）矿井水仓容量应符合以下计算要求 1）正常涌水量在1000m3／h以下时 V≥8Qs（m。） 2）正常涌水量大于1000m3／h时 V≥2（Qs3000）m3 且符合V≥4Qs 式中V一主要水仓的有效容量，m3 Qs矿井小时正常涌水量，m3／h； 该条文内容是依据煤矿安全规程第280条规定确定的。 2、矿井排水系统能力核定计算公式 （1）矿井正常涌水量时的排水能力 （2）矿井最大涌水量时的排水能力 式中 An一排正常涌水时的能力，万t／a； Am一排最大涌水时的能力，万t／a； Bn一工作水泵小时排水能力，m3／h； Bm一工作水泵加备用水泵的小时排水能力，m3／h； Pn一上年度平均日产吨煤所需排出的正常涌水量，m3／t； Pm一上年度平均日产吨煤所需排出的最大涌水量，m3／t。 以上计算结果取其小值为其矿井排水能力。 上述An及Am的计算式中，工作水泵及备用水泵均按年工作330d，每日工作20h计算其能力的，这样计算，符合水泵在2 0h内排出24h的正常涌水量和最大涌水量的要求。 三、排水系统能力核定案例 1、计算条件 某矿主水平（-430m）中央水泵房安装250D609型离心式水泵5台，其中2台工作，2台备用，1台检修；沿副井井筒安装Φ325mm排水管路3趟（2趟工作，1趟备用），排水高度约470m。矿井设计正常涌水量460m3／h，设计最大涌水量620m3／h；2003年矿井实际正常涌水量580m3／h，实际最大涌水量680m3／h；同年水泵技术测定每台水泵平均小时排水量为455m3／h；矿井设内、外水仓，水仓总容量为5280m3；2003年矿井产量720万t／a。 2、校验水泵能否在20h内排出24h的正常涌水和最大涌水量 由于地质报告提供的正常涌水量和最大涌水量均小于2 003年矿井的实际涌水量，故取其较大值即Qn580m3／h及Qm680m3／h作为能力核定的计算依据。 正常涌水时，2台泵工作，20h排水量45522018200（m3） 正常涌水时，24h的涌水量5802413920（m3）I403A （2）线路压降校核 LGJ185线路单位负荷矩时电压损失百分数当COSφ0.9时为0.0297％／MWkm （查表） 则电源线路电压降为矿井负荷为22MW，线路长7.5km， △U1227.50.0297％4.9％Ij1384A （2）电缆压降校核 MYJV426/6kV 3120电缆单位负荷矩时电压损失百分数 当cosφ0.8时为0.622％／MWkm（查表） 则每根电缆线路电压降为井下负荷为11.5MW，线路长0.75km， △U2％（11.50.7 50.622％）60.89％5％ 由上校验可知下井电缆安全载流量及电压降均符合要求，当一回电缆故障时，其余电缆能保证井下全部负荷用电。由于井下中央变电所尚需向采区供电，故下井电缆电压降应留有一定富裕，能力核定时应