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1、煤矿电气化专业课程设计学 院： 矿业学院专业班级： 采矿1209 学 号： 2012002982姓 名：陈培阳 时 间： 2016年3月第一部分3矿井排水设备选型设计3一、固定排水设备的要求3二、设计依据4三、 排水系统的确定4四、水泵的确定41、工作水泵的排水能力42、水泵所需扬程的估算53、初选水泵的型号5五、 排水管路的确定61、管路趟数62、选择排水管63、验算壁厚74、选择吸水管75、计算管路特性7六、 校验计算101、由旧管工况点验算排水时间 旧管状态时，每台水泵的流量最小 ：102、经济性校核113、稳定性校核114 、计算允许吸水高度11七、电动机功率计算11八、电耗计算121
2、、全年排水电耗122、吨水百米电耗校验12第二部分12支护设备与采煤机选型设计13一、液压支架的选型13（一）架型的选择13(二)液压支架结构参数的确定13(三)支护强度的确定14(四)选择液压支架型号14二、滚筒采煤机的选择15（一）采煤机性能参数的计算与决定151、滚筒直径的选择15（二）截深的选择16（三）滚筒转速及截割速度16（四）采煤机最小设计生产率16（五）采煤机截割时的牵引速度及生产率17（六）采煤机所需装机功率19（七）牵引力212、初选采煤机213、初选采煤机主要技术参数的校核22三、刮板输送机的选型251、回采工作面生产能力Qc（t/h）252、刮板输送机的铺设长度L（m）
3、253、刮板输送机的铺设倾角（）254、刮板输送机的验算265、电动机电机功率的计算296、刮板输送机强度验算29四、供电系统设计29（一）1#移动变电站选型29（二）2#移动变电站选型30（三）高低压电缆选择（设计中电缆长度统一选择500m）31（1）从采取变电所到1#移变电缆选择31（2）从采取变电所到2#移变电缆选择32（3）低压电缆的选择：33结 束 语34致 谢35参 考 文 献36第一部分矿井排水设备选型设计一、固定排水设备的要求1) 工作水泵应能在20小时内排出24小时的正常涌水量；备用水泵的能力应不小于工作水泵能力的70%；工作和备用水泵的总能力，应在20小时内，排除矿井24小
4、时的最大涌水量；检修水泵的能力应不小于工作水泵能力的25%。2) 工作水管的能力应能配合工作水泵在20小时内排出24小时的正常涌水量；工作和备用水管的总能力应能配合工作和备用水泵，在20小时内排出24小时的最大涌水量。3) 配电设备应同水泵相适应，并能够同时开动工作和备用的水泵。主排水泵房的供电线路不得少于两回路，当一回路停止供电时，另一回路应能担负全部负荷的供电。4) 主排水设备应有预防用水突然增加致使设备被淹没的措施。5) 需采取防爆措施地区安装的排水系统，其电器设备应是防爆的。二、设计依据1）矿井年产量：420万吨/年2）矿井正常涌水量：425m3/h3）矿井最大涌水量：825m3/h4
5、）矿井物理化学性质：PH=75）主井地面标高：+138M6）付井地面标高：+135M7）付井倾角：238）付井筒直径：6M9）主井筒直径：5M10）开采水平：-150M11）沼气等级：低12）矿井供电电压：6000V13）矿井最大涌水量持续时间：70h14）涌水为中性，水温为15，重度为10006Nm三、 排水系统的确定矿井的排水系统分为：直接排水和分段排水1、直接排水系统的特点：具有泵房少，系统简单可靠，基建投资和运行费用少，维护工作量小，需要的人员少。2、分段排水系统的特点：泵房数量多，排水设备多，技术管理复杂，基建投资和运行费用多，工作人员多。根据上述排水系统的特点，在采用直接排水时，由
6、于只使用一套排水设备，所需用于排水的基本设备费和生产费较少，管理也比较简单。同时,依据矿井的开拓方式和涌水的大小等给定的条件，只需在井底车场副井附近设立中央泵房，将井底所有涌水直接排至地面，故本设计的排水系统采用直接排水系统。四、水泵的确定1、工作水泵的排水能力水泵必须具备的总排水能力，根据煤矿安全规程的要求，在正常涌水期，工作水泵具备的总排水能力为： 在最大涌水期，工作和备用水泵具备的总排水能力为：式中：工作水泵具备的总排水能力，；工作与备用水泵具备的总排水能力，；矿井的正常涌水量，；矿井最大涌水量，。2、水泵所需扬程的估算由于水泵和管路均未确定，因此就无法确切知道所需的扬程，一般可由下面公
7、式来进行估算：式中：水泵扬程，；测地高度，一般取井底与地面标高差，；管路效率。当管路架设在斜井，且倾角时，；3、初选水泵的型号依据计算的工作水泵排水能力和估算的所需扬程及原始资料给定的矿水物理化学性质和泥砂含量，从泵产品样本中选取D2801005型号泵，其额定流量，额定扬程，转数，电机功率，效率高达。则：工作泵台数 ，取。备用泵台数 ，取。检修泵台数 ，取水泵总台数 台五、 排水管路的确定1、管路趟数根据泵的总台数，在满足煤矿安全规程的前提下，在井筒内布置以不增加井筒直径的原则，选用典型五泵三趟管路的布置方式（如图1所示），其中二条管路工作，一条管路备用。2、选择排水管因为管径的大小涉及排水所
8、需的电耗和装备管道的基本投资，若管径偏小，水头损失大，电耗高，但初期投资少；图1 泵房管路布置图若管径选择偏大，水头损失小，电耗低，所需的初期投资费用高。综合两方面考虑，可以找到最经济的管径，通常用试取管内流速的方法来求得，。式中：排水管内径，；通过管子的流量，；排水管内的流速，经济流速取从标准YB23170钢管规格表中预选钢管，则排水管内径。3、验算壁厚因此所选壁厚合适。式中：标准管内径，；许用应力，无缝钢管取；管内水压，估算，；附加厚度，无缝钢管取4、选择吸水管由和从标准YB23170钢管规格表中选取的无缝钢管，内径。验算流速5、计算管路特性管路布置采用五泵三趟管路（如图1所示）的布置方式
9、，。任何一台水泵都可以经过三趟管路中任一趟排水，（如图2所示）。估算管路长度排水管长度可估算为，取,吸水管长度可估算为。阻力系数计算计算沿程阻力系数。对于吸、排水管分别为：图2 管路布置图局部阻力系数，对于吸、排水管路附件其阻力系数分别列于表1、表2中。表1 吸水管路附件其阻力系数吸水管附件名称数 量系 数 值底 阀13.790弯头10.294收缩管10.1 表2 排水管路附件其阻力系数排水管附件名称数 量系 数 值闸 阀2止回阀1四 通190弯头4直流三通4扩大管130弯头2 管路阻力损失系数，其值为： 式中：、吸、排水管的长度，；、吸、排水管的内径，；、吸、排水管的沿程阻力系数，对于流速，
10、其值可按舍维列夫公式计算如下：、吸、排水管附件局部阻力系数之和，可查阻力损失系数表得，g重力和速度，。管路特性方程新管旧管绘制管路特性曲线，确定工况点，根据新、旧管路特性方程，取六个流量求得相应的损失（表3所示）。表3 290.64292.69295.56299.25303.76309.09291.79295.27300.15306.43314.09323.15利用表3中各点数据绘出管路特性曲线（如图3所示），图3 管路特性曲线与泵特性曲线管路特性曲线与扬程特性曲线的交点M1、M2，即为新、旧管工况点，由图中可知，新管工况点参数为，旧管工况点参数为，因均大于0.7，允许吸上真空度符合煤矿井下排
11、水设计技术规定要求。六、 校验计算1、由旧管工况点验算排水时间 旧管状态时，每台水泵的流量最小 ：正常涌水期，采用2泵2管排水，则每天必须的排水时间为和最大涌水期，采用4泵3管排水，则每天必须的排水时间为式中：工况点流量正常涌水量最大涌水量无论正常涌水期和最大涌水期，每昼夜的排水时间均不超过20小时，符合煤矿井下排水设计技术规定规定。2、经济性校核工况点效率应满足。故经济性满足要求。3、稳定性校核单级平均额定扬程必须大于管路的测地高度。4 、计算允许吸水高度在新管状态下，允许的吸水高度最小。取，则允许的吸水高度为： 七、电动机功率计算根据工况参数，可算出电机必须的容量为：根据产品样本取。八、电
12、耗计算1、全年排水电耗式中：、年正常和最大涌水期泵工作台数；、正常和最大涌水时期泵工作昼夜数；、正常和最大涌水时期泵每昼夜工作小时数；、电机效率，电网效率，传动效率。2、吨水百米电耗校验 第二部分支护设备与采煤机选型设计序号姓名设计原始数据及条件煤层厚度(M)截割阻抗A（牛顿/毫米）煤层倾角()顶板条件工件面长度（M）设计产量（万吨/年）生产安排1、一年工作日按300天计算2、实行四班工作制，三班采煤，一班准备，每天生产时间为18小时。hmaxhmin老顶直接顶6陈培阳2.42.220010级2类11065一、 液压支架的选型（一）架型的选择 由设计原始数据及条件可知，直接顶是2类不稳定顶板，
13、基本顶 是类分级，周期来压强烈，底板为泥岩、砂质泥岩，顶板为顶板位泥岩、砂质泥岩。平均厚度为2.3m，地质条件简单，瓦斯涌出量低。综上所述，结合表1-4，选择支撑掩护式液压支架。(二)液压支架结构参数的确定支架的最大结构高度 支架的最小结构高度 式中 煤层最大采高，m；煤层最小采高，m；伪顶厚度，考虑伪顶冒落后支架仍能支撑顶板，中厚煤层取0.2 顶板最大下沉量，I级基本顶取=0.1；移架时支架的最小可伸缩量，一般取=0.05m；支架顶梁上存留的浮煤和碎矸石厚度，一般取=0.05；因此，液压支架的伸缩比 (三)支护强度的确定 1、按经验公式估算式中 顶板的岩石厚度系数，我国中厚煤层取68，设计去7。最大采高，设计取2.
