矿井生产系统

矿井生产系统矿井生产系统包括地面生产系统和井下生产系统两部分.地面生产系统通常包括地面提升系统、运输系统、排矸系统、选煤系统和管道线路系统。此外，还有变电所、压风机房、锅炉房、机修厂、坑木加工场、矿灯房、浴室及行政福利大楼等专用建筑物。地面生产系统的主要任务是煤炭经过运输提升到地面后的加工和外运，还要完成矸石排放、动力供给、材料设备供应等工作。井下生产系统有掘进、采煤和运输提升等三个主要过程，还有通风、排水、材料和动力供应等辅助生产系统。井下生产系统的主要任务是保证井下采煤、掘进、运输、提升、排水和通风等工作正常进行，把采掘出来的煤炭和矸石输送到地面，再和地面生产系统相衔接。同时，将动力、材料和设备，送至所需地点。第一节矿井地面生产系统及工业场地布置一、概述矿井地面设备、建筑物和构筑物及各种管线组成的总体称为矿井地面生产系统。所占用的场地称为地面工业场地。影响地面工业场地布置的主要因素有：1、矿井的开采方法及提升方式2、煤的性质及用户对煤质的要求3、矿井的井型及服务年限4、工业场地的工程、水文条件及地形、气候条件5、矿井的发展远景及与邻近企业的关系。二、地面工业场地布置1、分散式布置工业场地内各建筑物与构筑物基本上单独修建和分散布置，建筑物的体积比较小，而数目较多。目前，多数矿井属这种布置方式。分散式布置方式适合于地形复杂、机械化程度不高的中小型矿井。2、综合式布置把工业场地内的建筑物组合成大型综合建筑物，即所谓的同体建筑物。采用综合式布置时，各建筑物与构筑物的组合，要最大限度地适合生产工艺过程的要求，缩短运输距离，并使建筑结构尽量简单。三、矿井地面生产系统（一）矿井地面生产系统的类型1．无加工设备的地面生产系统。2．设有选矸设备的地面生产系统3．设有筛分厂的地面生产系统。4．设有洗选厂的地面生产系统（二）排矸与运料系统1．矸石场的选址及类型。风向，水源。2．材料、设备的运输：材料、设备的运输系统布置必须以副井为中心。（三）地面管线系统上下水道、热力管道、压缩空气管道、地下电缆等。第二节矿井运输与提升系统一、运输与提升方式（一）采煤工作面的运输方式一般用可弯曲刮板输送机运输。（二）区段运输平巷运输一般用转载机和可伸缩胶带输送机运输。（三）采区上（下）山运输方式运输上山：胶带输送机轨道上山：轨道运输（四）大巷运输方式电机车运输；胶带输送机运输。（五）井筒提升方式1、平硐直接用电机车或胶带输送机运输2、斜井箕斗；胶带输送机；串车。3、立井箕斗；罐笼。二、运输与提升设备类型（一）运输设备类型1、输送机（1）刮板输送机：适用于倾角小于25℃的采煤工作面。（2）带式输送机：（1）可伸缩带式输送机。是机械化采煤工作面中顺槽运输的配套输送机（2）钢绳牵引带式输送机。适用于长运距输送的特殊型带式输送机（3）水平弯曲带式输送机：能在水平面内改向折曲输送物料的带式输送机。（4）大倾角带式输送机。在倾角为±16°～25°范围内使用的带式输送机（5）管状带式输送机。物料在输送过程中完全处于封闭状态的带式输送机。（6）气垫式带式输送机。不用托辊（或不用上托辊），将输送带沿着气垫层运行的带式输送机。2、轨道运输基本设备时轨道、矿车和牵引设备。（1）轨道。（2）矿车（3）钢丝绳运输（1）有极绳运输：钢丝绳的一端固定在绞车上，另一端钩挂在矿车上运行，适用于6°～25°倾斜井巷。（2）无极绳运输：空车和重车利用摘挂车装置分别挂在往返的两侧钢丝绳上，即可进行运输。无极绳运输多用于水平巷道中。（4）电机车运输电机车是以电力为动力，用牵引电动机驱动车轮的机车。目前，我国采用的电机车均为直流电机车。根据供电方式不同，可分为架线式电机车和蓄电池式电机车。架线式电机车在行驶时，常常发生电火花，有可能引起瓦斯、煤尘爆炸，所以架线式电机车一般用于低瓦斯矿井中的主要运输巷道，而高瓦斯矿井中则采用蓄电池式电机车。随着综采综掘的迅速发展，现已研制成功防爆特殊型胶套轮蓄电池机车，为采区辅助运输提供了一种新型机车设备。（二）提升设备类型1、立井提升（1）立井箕斗提升。（2）立井罐笼提升。立井副井的提升容器普遍采用罐笼，用来提升材料、设备、矸石并供人员上、下。在中、小型矿井中也可以用罐笼提煤。2、斜井提升（1）斜井箕斗提升。（2）斜井串车提升。（3）斜井钢丝绳牵引带式输送机提升：适用18—25°斜井中。（4）斜井提升机。单绳缠绕式：单滚筒；双滚筒。多绳摩擦式：2-6根钢丝绳。第三节矿井排水系统矿井排水方式可分为自流式和扬升式两种。平硐开拓采用自流式；扬升式是借助于水泵将水排至地面，可分为固定式和移动式两种。井下水泵房为固定式，竖井和斜井掘进时可采用移动式。一、矿井排水系统1、采区排水上山采区：自流至大巷水沟内。下山采区，下山底部设采区水仓，用水泵排至大巷水沟。2、大巷排水：3—5‰的坡度，水沟自流。3、井底排水：井底水仓（8小时的涌水量）、水泵房。二、矿井排水设备（一）矿井涌水量涌水量小的矿井：Q100m3/h；涌水量中等的矿井：Q=100～500m3/h；涌水量大的矿井：Q=500～1000m3/h；涌水量很大的矿井：Q＞1000m3/h（二）矿井排水设备矿井排水设备包括水泵、水管及附件和配电装置。1、水泵常用的是离心式水泵（单级或多级）。水泵每小时的排水能力称为流量（m3/h）；水泵排水的垂直高度称为扬程（m）。2、排水管道及附件矿井排水用的管道有铸铁管、焊接管和无缝钢管等。直径一般为75～250mm。管道的附件有各种接管（三通、四通、弯头、异径管等）、法兰盘和阀件等。（三）对排水设备的要求1、水泵：水泵必需有工作、备用和检修的水泵。工作泵的能力应能在20h内排出矿井24h的正常涌水量（包括充填水及其他用水）；备用泵能力不小于工作泵的70％，并且工作泵和备用泵的总能力，应能在20h内排出矿井24h的最大涌水量；检修水泵的能力应不小于工作泵能力的25％。2．水管：必须有工作和备用的水管，工作水管的能力应能配合工作水泵在20h内排出矿井24h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20h内排出矿井24h的最大涌水量。3．配电设备：应同工作、备用和检修水泵相适应，并能够同时开动工作和备用的水泵。第四节矿井电力供应系统一、煤矿企业对供电的要求及负荷分类（一）供电要求：1、供电可靠——双回路供电2、供电安全——井下煤矿专用设备，采取一系列安全技术措施及管理制度。3、技术经济合理——容量满足要求，电压、频率稳定。（二）负荷分类：一类用户；二类用户；三类用户。二、矿井供电系统1、供电系统电网电源→煤矿地面变电所→井下中央变电所→采区变电所→工作面配电点。综采工作面常采用移动变电站向工作面配电点供电，移动变电站距工作面100～250m。2、供电电压（1）煤矿常用三相交流电的电压有以下几种：35kV，一般为矿井地面变电所的电源进线电压；10kV或6kV，为井下中央变电所，采区变电所和大型设备（如提升机、主通风机、主水泵等）的供电电压；3kV或1140V，为综采工作面的用电电压；660V，为井下采、掘、运、装等机械的用电电压；380V，为地面或小型机械的用电电压；220V，为地面照明用电电压；127V，为井下照明和煤电钻的用电电压；36V，为信号，操纵线路的用电电压。（2）煤矿常用的直流电电压有以下几种：250V或550V，为架线式电机车的用电电压；120V、110V、80V、40V，为蓄电池电机车用电电压；2.5V、4V，为矿灯的电压。三、矿用电气设备的类型矿用电气设备根据结构特点和要求的不同，井下常用设备可以分为五种类型：1、矿用一般型(KY):低瓦斯矿进风大巷、井底车场中2、矿用安全型(KA)：低瓦斯矿井采区进风巷道中。3、矿用隔爆型(KB)：高瓦斯矿固定设备和移动式设备。4、矿用安全火花型(KH)：低压控制回路和控制信号设备中。5、矿用隔爆安全火花型(KBH)：高压控制设备用。使用场所类别煤（岩）与瓦斯（二氧化碳）突出和瓦斯喷出区域瓦斯矿井井底车场、总进风巷和主要进风巷翻车机硐室采区进风巷总回风巷、主要回风巷、采区回风巷、工作面和工作面进回风巷低瓦斯矿井高瓦斯矿井1.高低压电机和电气设备2.照明灯具3.通信、自动化装置和仪表、仪器矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用一般型矿用一般型矿用一般型矿用一般型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用防爆型（矿用增安型除外）矿用各类电气设备的使用地点四、矿用电气变压器矿用变压器主要是用来向井下低压动力供电的变电设备。将10KV或６KV变为1140KV、660V或380V等向井下低压动力设备供电。它分为矿用一般型和矿用隔爆型两种。1、矿用一般型变压器：由于没有防爆特点，所以此类变压器只适用于通风良好的井下变电所硐室内。2、矿用隔爆型变压器：由于有防爆特点，所以此类变压器可用于有爆炸危险的工作面平巷内。目前使用较多的有KSGB系列矿用隔爆型变压器，是移动变电站的主要变压器。五、矿用开关设备开关是通、断电设备。因电压高、电流大，设置于井下环境，故矿用开关设备较为复杂。井下常用的电气开关有以下几种：1．隔爆高压配电箱：它是井下中央变电所必备设备。装置在高压线路上，起开关作用，通、断高压电路，控制电力变压器、高压电动机等。2．隔爆自动馈电开关：是一种带有自动跳闸装置的低压输电开关，一般不直接用它来启动电动机，而把它放在中央变电所、采区变电所、移动式变电站和工作面配电点，作为低压输电干线上的总开关或分支开关。它实质上相当于一个带有保护装置的三相刀闸。3．隔爆手动开关（手动起动器）：这也是一种低压开关。用手搬动外壳上的手把，使外壳内的刀闸断开和闭合。这种开关用来直接控制不经常开、停的设备，如局部通风机，小水泵或照明变压器等。主要型号有QS81—80型。4．隔爆磁力起动器：它直接控制采、掘、运等机械设备的电动机起动、停止或反转的隔爆开关。主要型号有QC83—80型，QC83—120、225型、QCKB30—1140/300型等。5．隔爆真空磁力起动器：真空开关的主触头密封在高度真空的陶瓷圆筒内，构成真空灭弧室。主要型号有：DQZBH—1400/300型，HT6L1—400Ζ/1140型矿用隔爆本质安全型组合式智能真空磁力起动器。六、矿用动力电缆矿用的电力电缆主要有铠装电缆、橡套电缆和塑料电缆等。1、铠装电缆：具有“金属铠甲”外皮保护，强度大，但不易弯曲。用于井下输电干线和向固定、半固定设备供电，一般在井筒、运输大巷或采区巷道中使用。2、橡套电缆：又分为矿用橡套电缆和屏蔽电缆两种。橡套电缆容易弯曲且较轻便，便于向移动式设备供电，一般在区段巷道和工作面中使用。屏蔽橡套电缆可与漏电保护配合，在电缆发生短路前切断电源，防止短路电弧引爆瓦斯，故适用于向有爆炸危险的工作面设备输电。3、塑料电缆：允许工作温度高，绝缘性能好，护套耐腐蚀，敷设的落差不受限制等，因此在条件适合时应尽量采用。第五节压缩空气供给系统生产压缩空气的机器，称为空气压缩机（简称压气机）。目前，煤矿使用着各种风动机具，如风钻、凿岩机、混凝土喷射机等。一、主要优点：1、在有瓦斯和煤尘爆炸危险的矿井中，使用压缩空气作为动力源比电力源较安全。2、压缩空气本身具有良好的弹性和冲击性能，它适应于变负载条件下工作时作动力源。3、风动机具，体积小，重量轻，结构简单，功能多，故障少，易操作和维修，振动和冲击性能好，安全可靠。二、主要缺点1、总效率较电动力低；2、管道输送，井下某些移动设备带一个供风软管，使用不方便。三、压缩空气设备的组成和种类包括空气压缩机（简称压气机）、拖动电机、附属装置（滤风器、风包、冷却装置等）和输送管道等组成。压气机的种类：往复式压气机（亦称活塞式）为主。根据工作状态，往复式压气机可分为固定式和移动式两类。往复式压气机按汽缸的布置方式分为立式、卧式、角度式（L型、V型、W型）三类，煤矿中常用的是角度式L型往复式压气机。