地面变电所和井下变电所的高压馈电线上必须装设有选择性的单相接地保护装置。
井下低压馈电线上,必须闭装设检漏保护装置或有选择性的漏电保护装置,保证自动切断漏电的馈电线路。
每天必须对低压检漏装置的运行情况进行一次跳闸试验。
井下电缆不得过负荷运行。
普通型携带式测量仪表必须在瓦斯浓度0.8%以下地点使用,并实时监测使用环境的瓦斯浓度。
井下变电所、机房、硐室等为不燃性建筑材料支护,并超出硐室门外5m,室内不得存放油脂等易燃物,并设置一定数量的灭火器、沙箱等灭火用具。
按《煤矿安全规程》表11、《煤矿机电设备完好标准》的要求定期对电气设备进行检查并有记录发现失爆的开关和电器要立即停止使用,处理或更换后方可使用。
井下36V以上由于绝缘损坏的电气设备和有可能带危险电压的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带、铅皮或屏蔽护套,必须有保护接地。所有电气设备的保护接地装置和局部接地装置应与主接地极连成一个总接地网。
主接地极应在主、副水仓各埋设一块,主接地极应用耐腐蚀的钢板制成,其面积不得小于0.75m2、厚度不得小于5mm。
下列地点应设置局部接地极:
在装有电气设备的硐室和单独装设的高压电气设备、低压配电点或装有3台以上电气设备的地点、无低压配电点的采煤机工作面的运输巷、回风巷、集中运输巷(胶带运输巷)以及由变电所单独供电的掘进工作面至少应分别设备1个局部接地极。连接高压动力电缆的金属连接装置。
连接接地极的接地母线应采用截面不小于50mm2的铜线或截面不小于100mm2的镀锌铁线或厚度不小于4mm截面不小于100mm2的扁钢。
电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接,电缆连接装置两头的铠装、铅皮的连接,应采用截面不小于25mm2的铜线或截面不小于50mm2的镀锌铁线,或厚度不小于4mm、截面不小于50mm2的扁钢。
8.10 矿井通信
一、行政和调度通信的中继方式
矿井通信系统包括行政通信和生产调度通信。矿井设通信交换机室,对矿井地面、井下各用户进行行政、调度统一通信。
行政交换机的对外通信通过光缆直接与当地公用通信网相连,其中继方式采用数字中继。矿井与煤炭运销集团通过对外的行政交换机直接相连,地方移动通信系统已覆盖本井区,移动通信条件良好。
二、行政与调度通信系统及其设备选型
1、有线通信
行政办公楼、联合建筑等行政用户均按岗位需要计算。经核算,用户需求为行政办公楼约100门,联合建筑约30门,食堂、办公楼、10kV变电站等建筑行政用户合计约30门,矿井初期实装容量总计约160门,考虑交换机容积率及部分预留,行政调度电话交换机初装容量按256用户线设计,后期根据矿井实际需要扩容。
1)矿井生产调度电话交换机
矿井设置一套SOC8000型多媒体数字程控调度通信系统,负责矿井工业场地各个生产、管理单位及井下各单位的调度通信,调度交换机初装容量为256门,配线架及装机容量均按256门设置。要求所选机型必须具有“MA标志准用证”的产品。
在井下采掘工作面、变电所及水泵房、胶带输送机机头、井底车场、转载点、机电硐室、水平最高点及避难硐室(救生舱)等处均安装矿用本安型调度电话机。井下所有固定调度电话与地面调度监控中心之间均具有直通功能。
矿井地面变电站、副斜井井口房、主斜井井口房、通风机房、及空压机房等重要场所均设有与矿井调度监控中心通话的直通电话。
在井下各避难硐室(救生舱)进出口两侧过渡室及生存室分别设置一部直通矿井地面调度室的电话。
2)直通电话设置
井下采掘工作面及与其有直接联系的环节之间设有直通电话,井下直通电话机全部采用矿用本安型,且必须具有MA标志准用证。直通电话电缆利用采区内井下通信网电缆。
3)矿井生产调度电话交换机中继方式
为保证调度通信传输质量,适应语音、数据、图像等综合调度业务的传输需求,便于组网管理,本矿生产调度交换机与上级调度之间按1×2Mb/s数字中继设置,至本矿行政交换机采用1×2Mb/s数字中继。
2、无线通信
1)井下移动通信
根据安监总局有关煤矿井下六大避险系统建设要求,保障井下灾变情况下通信联络畅通,在有线调度通信的基础上,在本矿井下设置一套KT105型煤矿专用无线通信系统,作为矿井有线调度交换机用户的补充,可以满足井下检修人员和井下重要生产岗位人员移动通信的需求,并提供紧急情况下报警及抢险救灾的应急通信手段。
井下移动通信系统利用综合自动化系统工业以太网传输平台进行传输,在井下设置本安无线通信基站。
在井下各避难硐室(救生舱)外分别设置一井下无线基站,将基站天线穿管保护后伸入避难硐室(救生舱)生存室内,实现避难硐室(救生舱)内部无线应急通信功能。
井下移动通信系统与矿井行政调度交换机联网。
2)地面应急通信
利用公用移动通信网实现矿井对外调度、管理、电力、消防、救护、运销等移动通信。
3、井下扩音广播系统
根据安监总局有关煤矿井下六大避险系统建设要求,保障井下灾变情况下通信联络畅通,在本矿井下设置一套KTK113型煤矿通信广播系统,在日常的生产指挥作业中,可以实现音乐广播,下达通知、指令,以及在嘈杂的环境中找人。在突发险情发生的第一时间,井上调度人员能够利用该指挥系统及时地与井下双向对讲,了解井下状况,并通过广播有序地指挥井下人员进行疏散,最大限度地减少人员伤亡和财产损失。
煤矿扩音通信广播系统作为数字化广播系统符合MT/T 772-199《煤矿监控系统主要性能测试方法》和Q/TBDJ005-2010企业标准的要求,并且具有煤矿安全标志MA准用证。
煤矿扩音通信广播系统由地面中心站、传输网络及井下扩音广播等系统组成,地面中心站设在矿井调度监控中心。中心站配置的设备主要有工控主机、网络终端、网络交换机、电源防雷模块等组成。
井下设备主要包括矿用本安型扩音广播用分站及配套直流稳压电源、矿用本质安全型扩音广播、本安型网关设备等。
三、传输网络
1、工业场地内传输网络
矿井工业场地内的行政、调度通信、综合自动化系统、计算机管理系统、工业电视、有线电视、消防报警控制等弱电线网主干线路均与动力电缆合用电缆沟,分侧敷设。局部分支线路采用穿硬质塑料排管敷设方式。
2、下井线路
下井通信电缆、安全监测光缆及自动化光缆,分别沿主斜井及副斜井敷设至井底。
3、井下通信电缆
井下通信电缆采用2条MHYV32-50×2矿用通信电缆,分别沿主斜井、副斜井井筒敷设1条通信电缆至井底后汇接。地面电缆在井口房交接箱内经熔断器和防雷电装置与下井通信电缆连接,井下电缆均采用矿用阻燃通信电缆。
4、防护措施
采用架空方式敷设的光缆线路,架空光缆电杆与其它建筑物的最小净距及架空光缆跨越其它建筑物的最小垂直距离和光缆与其它电力线路交叉跨越平行时的间隔距离要求均按《电信网光纤数字传输系统工程施工及验收技术规定》标准执行。采用电缆沟及管道敷设的弱电线网与其它电缆及管线净间距应满足《工业企业通信设计规范》规定要求。
其他未尽事宜按照山西省煤炭工业厅晋煤办信发【2010】1743好文关于印发《山西省煤炭工业厅煤矿井下通信联络系统使用与管理规范》(试行)的通知执行。
9.提升、运输、空气压缩设备
9.1 提升设备
矿井设计生产能力为600kt/a,采用斜井开拓,主斜井装备GKT2×1.6×0.9-20型双滚筒缠绕式提升机担负全矿井原煤提升任务;副斜井装备2JTP-1.6型提升绞车担负矿井材料、设备和最重件等辅助提升任务。
9.1.1 副斜井辅助提升装置
(一)设计依据
副斜井井筒倾角α=22°,井筒斜长L1=126m,提升长度L=156m(上下车场各15m)。担负矿井材料、设备、最大件等其它辅助提升任务。
井口绞车房已有的2JTP-1.6型双滚筒绞车,单钩运行,滚筒直径1600mm,滚筒宽900mm,最大拉力45kN,最大拉力差30kN。配用电机型号JR125-8,功率95kW。转速725r/min,减速比20,最大速度3.06m/s。担负矿井材料、设备、最大件等其它+辅助提升任务。副斜井井筒倾角α=22°,井筒斜长L1=126m,提升长度156m(上下车场各15m)。验算如下:
设备、材料由3辆1t平板车、材料车组列。平板车型号MP1-6A,名义载重1t,自重464kg。材料车型号MC1-6A,名义载重1t,自重494kg。最大件由一辆16t平板车运送,型号MP16-6,名义载重16t,自重811kg。最重件为中间架不可拆件,重5.8t(矿方提供)。
最大班提升量:矸石:10车/班;材料:6车/班;设备:4车/班;其它:5车/班;炸药:1车/班;雷管:1车/班。
(二)验算过程
①钢丝绳安全系数校验
选用现有20NAT6×19+FC-1670-ZZ-222-140型钢丝绳,主要技术参数:绳径d=20mm,绳重P=140kg/100m;钢丝绳抗拉强度1670MPa;钢丝绳最小破断拉力Qs=222kN。
下材料时:
下矸石时:
下最大设备时:
提材料下材料时钢丝绳安全系数:m=QP/ Fj=1.214×222/18.2=14.8>6.5
提矸石时钢丝绳安全系数:m=QP/ Fj=1.214×222/19.3=14>6.5
下最重件时钢丝绳安全系数:m=QP/ Fj =1.214×222/26.3=10.2>6.5
②滚筒上缠绕的钢丝绳层数验算
圈
,满足要求。
③电动机的预选
提升材料时,电动机计算功率
提升矸石时,电动机计算功率
提升最重件时,电动机计算功率
式中:N——提升电动机估算功率,kW;
v——最大速度,3.06m/s;
Fj——提升最大件时最大静张力,N;
η——减速器的传动效率,直联取η=0.98;
K——功率备用系数,单钩提升时取K=1.1。
根据计算,现有驱动电动机JR125-8,功率95kW满足要求。
④提升机的强度校核
提材料时钢丝绳最大静张力:
Fj=18.2N<45kN
提矸石时钢丝绳最大静张力:
Fj=19.3N<45kN
下最重件时钢丝绳最大静张力:
Fj=26.3kN<45kN
满足静张力要求。
(三)提升机与井筒的相对位置
①天轮直径
选择TD1000/800型井上游动天轮,天轮直径1000mm,适用钢丝绳直径范围19~25mm,绳槽半径13.5mm,总质量424kg。
②井架高度
根据实际,井架高取8.1m(相对井口标高)。
③滚筒中心至天轮中心的水平距离Ls
根据实际,取Ls=21m。
④验算钢丝绳的偏角
单钩提升,1.42°,满足要求。
(四)确定运动各参数
采用七阶段速度图,初加速度a=0.3m/s2,主加速度a=0.5m/s2,车场运行速度Vm=1.5m/s,距离156m,每一提升循环时间Tg=203s,炸药、雷管和最重件采用V=1m/s低速,每一提升循环时间Tg=379s。最大运行速度Vm=3.06m/s。
(五)各阶段拖动力
按下重件5.8t计算各阶段拖动力:
①初加速阶段
初加速开始时,x=0,a=a1,故拖动力为:
=35602N
初加速终了时,x=L1,a=a1,故拖动力为:
=35590N
②车场中等速行驶阶段L2,等速开始时,x=L1,a=0,故拖动力为:
=26259N
等速终了时,x=L1+L2,a=0,故拖动力为:
=26129N
③主加速阶段
主加速开始时,x=L1+L2,a=a3,故拖动力为:
=41682N
主加速终了时,x=L1+L2+L3,a=a3,故拖动力为:
=41682N
④等速阶段
等速开始时,x=L1+L2+L3,a=0,故拖动力为:
=26129N
等速终了时,x=L1+L2+L3+L4,a=0,故拖动力为:
=25312N
⑤减速阶段
减速开始时,x=L1+L2+L3+L4,a=a5,故拖动力为:
=9760N
减速终了时,x=L1+L2+L3+L4+L5,a=a5,故拖动力为:
=9760N
⑥车场中等速行驶阶段L6
等速开始时,x=L1+L2+L3+L4+L5,a=0,故拖动力为:
=52312N
等速终了时,L-x=L7,a=0,故拖动力为:
=25183N
⑦抱闸停车阶段
抱闸停车开始时,L-x=L7,a=a7,故拖动力为:
=15852N
抱闸停车终了时,L-x=0,a=a7,故拖动力为:
=15840N
(六)验算提升电动机容量
①按升温条件验算
1.1×1011N2.s
等效时间:Td=166s
等效力:
电动机的等效功率Nd:
故所选电机合适。
式中:vm——提升容器的最大速度,3.06m/s;
η——提升机减速器的效率,取η=0.98。
②按过负荷条件验算
式中:Fmax——力图中最大拖动力,一般是主加速阶段开始的力;
λ——预选电动机的过负荷系数,可由电机规格表中查;
0.75——考虑电网电压降及起动过程中电动机运行不稳定等
因素的系数;
Fe——预选电动机作用于卷筒上的额定力,N。
所以,
1.44<1.58,故合适。
③按特殊力验算
下放重物时:
28927N
式中:μ——考虑到动力的系数,取1.1。
1. 0< 1.89,故合适。
(七)提升绞车的供电及控制
选用TDK-PLC系列全数字变频电控设备。提升信号选用KHT101斜井提升信号系统。提升机房两回380kV电源引自矿井工业场地10kV变电所380V侧不同母线段,一回工作,一回备用。
(八)最大班作业时间平衡表
最大班作业时间T=0.94h,见表9-1-1。
表9-1-1 最大班作业时间平衡表
序号 提升种类 单位 每班提升量 每次提升量 提升次数 每次时间
(s) 每班时间(s) 备注
1 材料、设备 车/班 10 3 4 203 812
2 矸石 车/班 10 3 4 203 812
3 雷管、炸药 车/班 2 1 2 379 758
4 其它 次/班 5 203 1015
小计 3397 0.94h
9.1.2 提升机安全制动
该绞车的制动系统选用制动盘制动,制动盘结构合理,密封好,内部阻力小,液压站技术先进,具有电气延时二级制动性能并在井口时可自动解除。为提高制动器的安全使用,装置上还设有闸瓦磨损间隙指示器和碟形弹簧疲劳指示器,当闸瓦磨损超过规定值和当弹簧疲劳或断裂时,可分别发出故障讯号输入电控保护回路,重新进行调整或更换后才能恢复工作,正常工作时闸瓦一般可调至1mm。当闸瓦磨损量达到1mm,即间隙为2mm时,间隙指示器微动开关动作,发生故障讯号,碟形弹簧疲劳指示器一般动作间隙可调到1mm。
绞车投运之前要请有资质的单位进行各项技术测定和无损探伤,提升绞车的常用闸和保险闸制动时,所产生的力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不得小于3。
副斜井提升机的最大速度3.06m/s,最大加减速度0.5m/s2和下放时安全制动减速度0.5m/s2均满足《煤矿安全规程》规定。
9.1.3 提升机机电保护装置及电气保护
1、机电保护
(1)提升绞车必须装设有下列保险装置,并符合下列要求:
防止过卷装置:当提升容器超过正常终端停止位置0.5 m时,能够自动断电,并能使保险闸发生制动作用。室内过卷保护开关安装在深度指示器上,室外过卷保护开关安装在地面停车点外0.5m处;
防止过速装置:当提升速度超过最大速度15%时,实际上已经处于跑车状态,提升机能自动断电,并能使保险闸发生制动作用;
过负荷和欠电压保护装置:在电源柜内装设过负荷、欠电压保护;
深度指示器失效保护装置:当指示器失效时,能自动断电并能使保险闸发生制动作用。当主轴上一只旋转轴编码器和深度指示器一只旋转轴编码器不同步时,操纵台上将显示深度指示器失效,主电动机停止运行并抱闸制动;
闸间隙保护装置:在制动闸闸瓦与滚筒刹车毂之间装设八个微动开关,实现闸瓦间隙保护功能。当闸间隙超过规定值时,能自动报警或自动断电;
松绳保护装置:滚筒底部安装一组事故松绳保护并接入安全回路和报警回路,工作松绳时保护不动作,绞车不断电。事故松绳时保护动作,绞车断电并报警;
减速功能保护装置:当提升容器到达设计减速位置时能示警并开始减速。在深度指示器上分别安装行程开关和一只旋转轴编码器,当容器到达上下减速位置时,碰块碰撞行程开关发出信号给PLC,操纵台上显示减速声光 实现减速预警。
缠绕式提升机加设定车装置。
(2)防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速功能保护装置应设置为相互独立的双线形式。每种保护都是通过将其接点串接在保安继电器AC线圈回路中,故障时断开,使保安继电器AC失电动作,实现停电和紧急制动的目的。每对接点的一对引出线都得独立引出到保安继电器AC的继电器盘的接线端子上,双线的作用是可以避免由于直接串联,一处故障,造成全部保护失效,也便于故障的查找。
(3)钢丝绳的购买、保管、定期检查、定期检验、维护必须符合《煤矿安全规程》规定。各种股捻钢丝绳在1个捻距内断丝断面积与钢丝总断面积之比不符合《煤矿安全规程》第405条规定时,必须更换。钢丝绳的直径减小量达到《煤矿安全规程》第406条规定时,必须更换。
(4)钢丝绳的钢丝有变黑、锈皮、点蚀麻坑等损伤时,不得用作升降人员。钢丝绳锈蚀严重,或点蚀麻坑形成沟纹,或外层钢丝松动时,不论断丝数多少或绳径是否变化,必须立即更换。