碱沟煤矿300万吨年改扩建方案设计（机电部分）
矿井井下机电设备及供水
1、供配电
技改项目供电系统为全新建设。
1.1电源选择及地面供电
区域变电站(碱洪变)增加35KV出线间隔，作为向矿井35KV地面变电站供电电源。区域变电站两回电源线路引自不同的电网构成可靠的双回路电源。
矿井电源选择35KV的原因是：在线路可靠性上要比6KV、10KV线路高;线路电流比6KV、10KV线路小，这样达到线路的经济截面所需的线径要比采用6KV、10KV线路小;从神东矿区来看，矿井电源普遍采用35KV线路，有的矿井甚至直接从110KV中心变电所引出35KV电源线路，相较于6KV、10KV供电电源可以避免因矿井装机容量的提高对6KV、10KV供电电网产生的压降及冲击电流带来的影响。
矿井电源从地面35KV变电站馈出两回10KV电源，作为井下用电电源，地面重要负荷主扇风机、主提升机、付井提升机也采用两回10 KV电源供电。采用10KV供电比6KV系统电流减少约1/3，这样在矿井井下用电负荷增大的条件下，提高供电能力。
2.井下供配电
2.1井下变电所
在井下新建变电所，四根MYJV32-10KV 电源电缆立井井筒送至该变电所，电缆截面可以根据矿井井下用电负荷及今后扩展选择截面。三根电缆并列运行，当其中一根电缆发生故障时，另外两根电缆应能满足矿井全部负荷的需求。
变电所内采用单母线分段，正常时分列运行。所内采用矿用隔爆型智能高压开关作为接受、分配电能之用，矿用隔爆型变压器及矿用隔爆型智能低压馈电开关，作为所用电以及低压负荷电源。 承担井下运输、综采、综掘、局部排水及照明等用电。
井下电压等级为10KV/1.140KV/0.66KV/0.127KV，10KV作为井下排水、综采工作面、掘进工作面，主运输系统的一次电源。
变电所内高低压馈电开关应具备短路、过负荷、漏电保护功能。并且能够通过网络在矿井调度监控中心实现远程遥测、遥控、遥讯。
2.2新建水泵房供配电
电源取自矿井井下中央变电所，电压等级为10KV。 承担井下主排水用电。
2.3运输系统供电
井下主运输系统工作电压为1140V，由井下变电所馈出。辅运系统根据所采用的运输方式，设置电瓶车充电硐室，向该处供电的电压等级为660V，这样现有的机车充电设备完全可以继续使用。如果在井下布置暗斜井，那么该处提升机使用的电压等级为1140V。
2.4用电设备供电方式
综采工作面、掘进工作面等用电设备均采用矿用移动变电站供电，一次侧电压等级为10KV，二次侧电压等级为1140V。综采工作面电气设备的控制采用电压等级为1140V智能组合开关集中控制，推荐型号为常州联力。
2.5井下照明
大巷、井底车场及附近、井下变电所、主要机电硐室及综采工作面等地点设固定照明。
固定照明采用矿用防爆型荧光灯KBY-60/127V。
2.6井下通讯
通讯接入矿现有的通讯系统，容量不够则采用扩容的方式解决。
2.7接地保护
为保证矿井用电安全，所有电气设备均应按《煤矿安全规程》要求接地，高压监视屏蔽电缆的接地芯线与变电所高压装置的检漏单元相连，用以监视供电系统的绝缘情况。
低压漏电保护由检漏装置实现漏电保护及漏电闭锁等保护功能。
2.8综合自动化系统
综合自动化系统分为调度监控系统和信息管理系统。
井下变电所及水泵房三遥系统、运输皮带监控系统、综采工作面监控系统、顺槽皮带和掘进皮带监控系统及扇风机三遥系统接入新建立的调度监控系统。通过三遥系统的采用，取消井下变电所、水泵房，地面扇风机的值班人员达到减人提效的目的和设备运行的可靠性。
区队计算机接入该矿信息管理系统，实现全矿管理信息化、自动化。
3.给水排水
3.1给水
3.1.1水源选择及矿井水复用
矿井技改后水源选择采用现有系统作为第1水源。
以碱沟煤矿为例，选择芦草沟截流工程作为第2水源，现有甜水系统为第1水源。
矿井井下消防洒水水源应利用矿井的涌水排出矿井后经沉淀过滤后进入地面蓄水池的水源，以减少对甜水系统的依赖。
3.1.2供水系统
采用井下消防洒水与给水分开的管道系统。水源是在地面修建消防洒水蓄水池及设备玲却、乳化液泵等用水的甜水池。消防洒水蓄水池的容积应能满足矿井全天消防洒水及喷雾的需要，以减少主排水泵的运转时间，尽量使水泵在用电低谷时间运行，达到降低电费支出的目的。
3.2排 水
3.2.1排水系统
在井底车场附近新建中央水仓及水泵房，作为整个矿井的中央水仓及水泵房，负责整个矿井的排水。
矿井的涌水经沉淀过滤后，汇集到井下中央水仓，经中央水泵房的主排水设备排出地面。选多级离心泵三台，选无缝排水钢管二趟。
为了实现泵房内的自动化控制，在泵房内安装真空泵三台与主排水泵配合使用，其型号为：SZ-3J。
工作制度如下：正常涌水时，一台泵工作，一台泵备用，一台泵检修，一趟管路工作。最大涌水时，两台泵同时工作，一台泵备用检修，两趟管路同时工作。
3.3消防及洒水
井下消防洒水与给水为分开的管道系统。设计在副井井底，井下爆破材料硐室、机电硐室、检修硐室、材料库设置消火栓，在胶带输送机巷道中，消火栓设置间距为50m。主要运输大巷消火栓设置间距为100m。在采掘工作面、煤仓、运输、转载点等产生粉尘的地方设置洒水器。在回风顺槽、总回风巷及主要巷道口，设置水幕、橡胶水袋和自翻式隔爆水槽等。在主要巷道每隔50m设置DN25闸阀，供定期冲洗巷道使用，消防洒水管材，采用焊接钢管、镀锌钢管，接口为焊接或法兰连接。
4.综采工作面设备选型及配套
综采工作面成套设备主要由液压支架、采煤机、刮板输送机、转载机、破碎机、胶带输送机及工作面供电供液设备等组成，这些设备的正确选型及合理配套，是充分发挥设备生产效能，达到高产高效的前提。
从由神东公司补连塔矿提供的资料来看，设备选型应着重考虑设备的生产能力、主要技术指标、适应性、可靠性、安全性、经济性、配套性等因素。
1.工作面年产量及年推进度
(1)工作面日推进度
按工作面日产7000t计算，工作面日进度为：
式中：Qg —工作面日产量，t/d；
S —工作面日进度，5.3m；
h1 —采煤机割煤高度，3m；
Lg —工作面长度，42m；
r —煤体容重，1.3t/m3；
Cg —工作面回采率，0.8%；
则：
Qg =5.3×30×42×1.3×0.8=6945.12，t/d
（3）工作面月产量、年产量及年推进度
工作面月工作日数按25d计，则工作面月产量为173628t，年产量为2083.5kt。月进度为132.5m，年推进度为1590m。
比较碱沟煤矿现有工作面的上方有残留的煤柱，实际日推进1.8m，并且平均2.4m左右打一排眼。根据比较工作面每日实际推进长度可定在3m。按照上述条件工作面日产为3685.5t，则年工作面产量为1105.65kt。月进度为75m，年推进度为900m。这样，碱沟煤矿至少要有三个综采工作面才能达到年产300万吨的要求。而条件类似于碱沟煤矿的公司其他矿井也存在这种情况，因此如何提高工作面日产成为年产300万吨，最多只布置两个综采工作面首先要解决的问题。数据见表一。
表一
由表一可以看出，在没有外部条件制约的情况下，公司现有的综放工作面完全可以达到百万吨的生产规模，但是要达到200万吨的规模，有以下问题需要解决：
1) 工作面推进速度;
2) 工作面的顺槽长度;
3) 工作面的回采率;
4) 工作面的有效长度;
5) 采高。
这其中可以采用地面洗选的方法使工作面多放顶煤提高工作面的回采率，如果回采率能够提高到0.85，则现有工作面的年产量可以提高到1253.07kt，但是这种方法虽然可行，但是产量提高的有限仍然无法达到200万吨的年产量，只能作为辅助的方法。
从表一可以看出，即使在工作面顺槽的长度有保证、回采率提高的情况下，仍然需要较高的工作面推进速度。这就要求采用更有效的方式在保证回采率的前提下提高工作面推进速度。
从分析可以看出，矿井产量的提高在于解决影响工作面产量提高的制约因素，然后才能根据实际情况选择合适的采掘装备。现就参照在神东考察查的情况，提出设备选型的建议。
2.采煤机选型
2.1采煤机选型的原则
由于碱沟煤矿及公司其他矿井为综采放顶煤方式生产，因此采煤机的选型主要考虑能否满足工作面的推进速度同时兼顾设备的配套性、经济性与可靠性。主要选型原则：
(1)采煤机的推进速度大于工作面设计生产推进。
(2)主要技术性能满足工作面煤层的力学特性。
(3)整机大修周期的过煤量应大于工作面的可采储量。
(4)采煤机与液压支架、刮板输送机之间必须具备良好的配套关系，这主要指采煤机的滚筒截深、机面高度、卧底量、牵引方式等技术指标，以及采煤机与刮板输送机之间的过煤空间，采煤机与工作面两端头设备的配套性等。
3.三机选型
3.1 三机选型原则
综采工作面三机的选型主要从设备配套性，对工作面地质条件的适应性，安全可靠性和经济性等方面。
(1)刮板输送机、转载机、破碎机的运输能力都应大于工作面的全部的生产能力，一般取1.2倍;
(2)刮板输送机应满足与采煤机、液压支架的配套要求;
(3)转载机要与可伸缩胶带输送机相配套;
(4)刮板输送机的铺设长度满足工作面长度要求。
3.2转载机、破碎机技术参数及性能确定
转载机、破碎机的选型主要考虑其生产能力及三机的配套性。因此，可选择与刮板机相配套的转载机和破碎机。
参照神东的设备选型的原则和设备使用经验，后部溜子、转载机、破碎机的大修期过煤量应不小于500万吨，除电动机外应优先选用DBT公司生产的产品。转载机采用CST控制，刮板机建议采用变频拖动。
综采工作面采用智能型组合开关作为电动机启动、停止的控制装置，并且建议采用集中控制台以实现设备的集中控制和任意地点的闭锁。
4 .胶带输送机的选型
4.1 胶带输送机的选型的原则
(1)胶带输送机的输送能力应大于或等于工作面刮板输送机的输送能力;
(2)胶带输送机的机尾部要与转载机的配套尺寸相适应;
(3)胶带输送机的输送长度要根据运输巷道的长度、坡度、运输方向，以及输送机功率等因素综合考虑。
4.2 胶带机的参数确定
根据设备能力配套原则，带式输送机的运输能力应为转载机的1.2倍，所以，带式输送机的输送能力为850t/h。
5.掘进机械的选型
矿井掘进机械的选择，主要应考虑掘进工作量的大小、矿井地质条件等因素。因此，参照神东公司的使用经验并结合碱沟煤矿等的实际，建议选择AM50及以上的综掘机。对于综掘机有如下要求：
1) 液压系统采用进口配件;
2) 截割头及截齿应考虑采用12CM15-10D连采机材质相同的配件;
3) 综掘机电控系统采用单板机或PLC控制;
4) 综掘机带有液压输出口，用以带动液动锚杆机。
6.矿井井下辅助运输系统
此次神东之行的最大体会就是各个矿井全部实现了无轨胶轮化运输，减少了中间环节和人员配备，极大地提高了辅助运输系统的效率。使搬家倒面所用的时间成倍减少。公司各个矿井现在所采用的600mm轨距的轨道运输系统一直是制约矿井效率提高的瓶颈。因为实际情况的不同，我们不能照搬神东经验来解决问题，但是我们应该学习神东确定所要达到的目标，然后解决达到这个目标需要解决的问题。
神东建设辅助运输系统的经验是简单高效，从而提高了工作效率。因此碱沟等矿井的技改工程也应该以此为目标来建设辅助运输系统。建议在立井(付井)井筒中分层开口，取消上下水平之间的暗斜井。运输方式的选择900mm轨距的轨道运输，运输工具选择5吨电瓶车、专用平板车，以及矿车。这样不但可以取消上下山的绞车和信号工，而且还可以让使用车辆的单位自己管理司机做到一人多岗。
7.供热供暖
矿井技改后供热供暖的需求必将增长，现有的供暖系统能够利用的仍然利用，例如铁厂沟矿的供暖系统。新建的供暖系统管线的安装布置需要根据实际情况进行选择。例如，碱沟煤矿的建筑多集中在地势平坦的低洼处，春季融雪和夏秋两季的降雨都会把大量的泥沙带入管道沟，加上原有的管道沟建的比较狭窄，给清理工作带来了很大困难。因此，建议地势利于排水的矿区采用管沟的方式埋设供暖管路并且管沟内的空间应方便维修，其他的矿区可以考虑采用架空的方式敷设供暖管路。而且在布置供暖管路的同时要考虑到电缆敷设的需求，避免电缆与供暖管路的交叉或将其布置在一起，以避免造成电缆故障。
矿井井口采用热风幕向井下供暖，热源采用蒸汽或水暖管路，选用此种方式供暖主要考虑是清洁无污染。如果采用燃煤的热风炉供暖，往往会将煤烟等顺着风流带到井下，造成污染，因此不考虑这种方法向井下供热风。
