中央变电所设计.docx
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中央变电所设计.docx
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中央变电所设计
泰丰煤矿
中央变电所硐室及设备电
缆设计
工作面名称:
中央变电所硐室
编制人:
张扬
施工负责人:
施 工 单位:
掘进工区
编 制 日期:
2011 年 11 月
执 行 日期:
2011 年 11 月
第一章概况 ................................................................................2
第一节概述 ........................................................................2
第二节编写依据 ....................................................................2
第二章地面相对位置及水文地质情况 ........................................3
第一节地面相对位置及邻近采区开采情况 ........................3
第二节岩层赋存特征 ............................................................3
第三节地质构造 ....................................................................5
第四节水文地质 ....................................................................5
第五节存在问题及建议 ........................................................5
第三章巷道布置及支护说明 ........................................................6
第一节 巷道布置 ......................................................................6
第二节支护设计 ....................................................................6
第三节支护工艺 ..................................................................11
第四章井下供电系统…………………………………….… .12
第一节井下电力负荷和电压等级…………..………………………12
第二节 井下电缆……………………………………….……15
第三节 井下电气设备及变电所……………………….……15
第五章井下电气设备保护接地………..……………….…16
第六章井下照明……………………………………….…..17
1
第一章概况
第一节概述
一、巷道名称
本《设计》施工巷道为中央变电所,硐室,
二、掘进目的及巷道用途
掘进目的:
作矿井下中央变电所硐室,
三、巷道设计长度及服务年限
巷道设计长度:
30 米。
服务年限:
10 年
四、预计开、竣工时间
本掘进工作面自 2011 年 12 月中旬开工,预计 2013 年 1 月上旬竣工。
第二节编写依据
一、采区设计说明书及批准时间
设计名称:
《泰丰煤矿开采设计方案》(30 万吨/年)
二、《煤矿安全规程》
三、《煤矿安全技术操作规程》
四、《泰丰煤矿储量核实报告》
2
水平名称
中央变电所
地面标高(m)
965~968
井下标高(m)
965-968
地面的
相对位置
及建筑物
该巷地面为荒山,有零星民房
井下位置及
掘进对地面
设施的影响
本巷沿茅口灰岩掘进,距轨道上山口
邻近采区
开采情况
以前习东煤矿采空区
走 向
北东~南西
巷道方位
0
241 00′49〞
坡度
+5‰
长度
155.33m
0
294 52′30〞
0
4 33′31〞
42.66M
第二章地面相对位置及水文地质情况
第一节地面相对位置及邻近采区开采情况
地面相对位置及邻近采区开采情况表
表一
第二节岩层赋存特征
本层岩层为茅口灰岩,位于 C12 煤底部 2—3m,为强含水层,但
本巷道上部是原有老风井、老风井施工时,已进行本区域的探放水工
作,施工时也无渗水、淋水现象。
附图 1:
柱状图
3
主要由灰黄、土
黄色粘土、砂及砾石
等组成。
为紫红、灰紫色薄
至中厚层状泥质粉砂
岩、泥岩、泥灰岩。
灰色中至厚层状泥
晶灰岩、泥质灰岩夹泥
质条带。
为灰黄、灰绿色薄
至中厚层状钙质泥岩、
泥灰岩。
灰、深灰色中至厚
层状含燧石团块灰岩,
含腕足类、腹足类等化
石。
由灰、灰黄、灰
黑色粉砂岩、泥质粉
砂岩、粉砂质粘土岩、
含炭质粘土岩、铝土
质粘土岩及煤层(线)
组成。
C5煤层平均厚0.8m,
较稳定,局部可采;
C8煤层平均厚0.90m,
较稳定,局部可采;
C12煤层平均厚
1.12m,较稳定,全
区可采。
浅灰、灰色厚层
至块状粉晶灰岩、含
生物碎屑灰岩。
4
第三节地质构造
本区位于毕节北东向构造变形区中部的桑木背斜北西翼东部,
其总体构造形态呈单斜。
地层走向北东—南西,倾向北西,倾角
35-40 度。
矿区内含煤地层为二叠系上统龙潭组(P31),下伏地层茅
口组(P2m),上覆为二叠系上统长兴组和下三迭统夜郎组(T1y)及
第四系(Q)。
矿区为一单斜构造,地层倾向 341°~353°,一般为 345°,
倾角 36°~42°,地质构造简单且茅口灰岩水为管道形式形成径流。
第四节水文地质
本巷地表无大型水体,矿井充水水源主要为大气降雨,岩溶不发育,
据原井巷揭露,井下涌水水源主要为碎屑岩裂隙水,矿井水文地质条
件中等。
根据施工三条上山时,无涌水、淋水现象,本巷距老风井落差
为 10m,故施工时不需要进行探水作业。
第五节存在问题及建议
本巷从上部原回风巷井底部贯通,在施工时,加强顶板管理,严
禁冒顶现象发生。
5
第三章巷道布置及支护说明
第一节 巷道布置
在原有 965 大巷向西转弯点点以磁方位 241000′49〞沿茅口灰岩掘
进。
掘至 155m 时以磁方位 294052′30〞掘进,掘至 21m。
附图 2:
巷道布置图
第二节支护设计
一、巷道断面
本巷设计掘进断面 11.8m2,净断面 11m2。
采用光爆锚喷网支护,三心
拱断面。
断面尺寸为:
净宽 5m,墙高 1.8m,拱高 1.2m;喷厚 100mm。
附图 3:
断面图
6
专专专专专专专专专
专专专专专S=11.9m2
专专专专S=11m2
专专专专专专专专专
二、支护方式
(一)临时支护
采用吊挂前探支架做为临时支护,前探梁用 2 根 3 寸的钢管制作,长
度不小于 4m,间距 1m,每根前探梁不少于 2 个固定点。
前探梁上方用规
格为:
长×宽×厚:
2000×200×150mm 小板梁或板枇接顶,用木楔固定牢固。
附图 4:
前探临时支护平面图。
7
(二)永久支护
本巷以锚喷为主,局部破碎地段挂网锚喷或砌碹。
支护参数计算如下:
本巷道采用光爆锚喷网支护,喷厚为 100mm,锚杆为 Φ20×2000mm 的螺
纹钢,间排距 800 mm,托盘为正方形,规格为 150×150mm,用厚度为 5mm
优质钢材轧制而成;顶板破碎时锚网喷支护,金属网为正方形网片,金属网
的搭接长度为 200mm。
按悬吊理论计算锚杆参数:
1、锚杆长度计算:
L = KH + L1 + L2
式中:
L — 锚杆长度,m;
H — 冒落拱高度,m;
K — 安全系数,一般取 K=2;
L1 — 锚杆锚入稳定岩层的深度,一般按经验取 0.5m;
L2 — 锚杆在巷道中的外露长度,一般取 0.04m;
f
其中:
H =2B = 3.0/10 = 0.30 (m)
式中:
B — 巷道开掘宽度,取 3.0m;
f — 岩石坚固性系数,取 5;
则 L=2×0.3+0.5+0.04=1.14m<2m
2、锚杆间距、排距计算,通常间排距相等,取 a:
Q
式中:
a — 锚杆间排距,m;
Q — 锚杆设计锚固力,30KN/根;
H — 冒落拱高度,取 0.3m;
R — 被悬吊砂岩的重力密度,取 25.48KN/m3;
K — 安全系数,一般取 K=2;
8
a2=30/(2×0.3×25.48)=1.96(m2)a=1.4>0.8
通过以上计算,选用直径 20mm、长度 2000mm 的螺纹钢锚杆,锚杆间
排距为 800mm 满足要求。
若围岩破碎时,采用锚杆紧跟迎头的支护方式,前
排锚杆距迎头超过 800mm 时及时补打锚杆。
Q
2)锚杆直径计算:
d=35.52 σt =0.02025m,故取直径为 20mm
σt——杆体抗拉强度 380MPa(选用 A3 钢);
Q——锚杆的锚固力取 125kN
3)锚杆间距:
参照采矿设计手册和矿井的实际经验,锚杆间距取 800mm
能达到支护强度。
4)喷浆厚度为 100mm。
9
项 目
质量标准 (mm)
部 位
巷道规格及名称 (mm)
巷
道
净
宽
左
帮
≮50
≯150
拱基线
1200
墙 中
1800
墙 脚
1800
右
帮
拱基线
1800
墙 中
1800
墙 脚
1800
巷道净高
均不<30
腰线以上≯150
拱基线至拱顶
1200
拱基线以下
1400
锚固力
顶
30KN/根
两帮
30KN/根
喷浆及混凝土强度
C20
喷射厚度
墙
局部<10%
左
100
右
100
拱
局部<10%
左
100
右
100
锚杆布置
±100
拱
800×800
左
800×800
右
800×800
防水特殊要求
顶部水大时可下导水管
锚杆规格
¢20×2000
锚杆安装
机械安装
喷射质量
优良
水 沟
±30
深度
300
宽度
300
±15
腰线距水沟底
1500
±50
中线至内沿
1500
锚杆距迎头
≯800
初喷距迎头
及时初喷
复喷距迎头
10000
水沟距迎头
15000
工业卫生
三无一畅 清洁卫生
锚杆支护巷道工程质量规定
表 2
10
第三节支护工艺
一、支护材料:
1、锚杆及锚固剂:
锚杆采用 20#螺纹钢制成的锚杆,直径为 20mm,
长度为 2000mm,每根锚杆均用树脂药卷固定,锚固长度不少于 800mm,
锚杆外露长度为 10~40mm,托盘为正方形,规格为 150×150mm,用厚度
为 5mm 优质钢材轧制而成。
网片为正方形金属网片,搭接长度为 200mm,
锚杆均使用配套标准螺母紧固,每根锚杆锚固力不小于 30KN。
二、安装锚杆、挂网、喷浆工艺
1、打锚杆眼
打眼前,首先按照中、腰线严格检查巷道断面规格,不符合作业规程
要求时必须先进行处理;打眼前要先敲帮问顶,仔细检查顶帮围岩情况,找
掉活矸、危岩,确认安全后、方可开始工作,锚杆眼的位置要准确,眼位误
差不得超过 100mm,角度不得小于 75 度。
锚杆眼深度应与锚杆长度相匹
配,打眼时应在钎子上做好标志,严格按锚杆长度打眼,深度
1.85~1.88m,锚杆眼打好后,应将眼内的岩渣、积水清理干净。
打眼时,必
须在前探支架的掩护下操作。
打眼的顺序,应由外向里先顶后帮的顺序依
次进行。
2、安装锚杆及挂网
安装前,应将眼孔内的积水、岩粉用压风吹扫干净。
操作人员应站在
孔口一侧,眼孔方向不得有人,吹净后,把 2 块树脂锚固剂送入眼底,把锚
杆插入锚杆眼内,使锚杆顶住树脂锚固剂,外端头套上螺帽,用锚杆机带
动杆体旋转将锚杆旋入树脂锚固剂,对锚固剂进行搅拌,直至锚杆达到设
计深度,搅拌旋转大于 35 秒后,方可撤去锚杆机,卸下螺帽,挂好网,上好
托盘,拧上螺帽,12 分钟之后,拧紧螺帽给锚杆施加一定预紧力,拧紧力矩
不小于 120N·M。
3、喷浆工艺
1)喷浆顺序:
先墙后拱,从墙基开始自下而上进行,喷枪头与受喷面应
尽量保持垂直。
喷枪头与受喷面的垂直距离以 0.8~1.0m 为宜。
人工拌料时采用潮拌料,水泥、沙子和石子应混合均匀。
喷射时,喷浆机的供风压力在 0.4MPa,水压应比风压高 0.1MPa 左右,
加水量凭射手的经验加以控制,最合适的水灰比是 0.4~0.5 之间。
喷射过
程中应根据出料量的变化,及时调整给水量,保证水灰比准确,要使喷射
的湿混凝土无干斑,无流淌,粘着力强,回弹料少,一次喷射混凝土厚度
50~70mm,并要及时复喷,复喷间隔时间不得超过 2 小时,否则应用高压
水重新冲洗受喷面。
2)喷射工作:
喷射(喷厚 100mm)工作开始前,应首先在喷射地点铺上
铁板或塑料彩条布,以便收集回弹料。
喷射工作结束后,喷层必须连续洒
水养护 28 天以上,7 天内每班洒水养护 1 次。
一次喷射完毕,应立即收集
回弹物,并将当班拌料用净。
当班喷射工作结束后,立即将喷射设备清洗
11
干净。
开机时必须先给水、后给风、再开机,最后上料;停机时,要先停料、后
停机、再关水,最后停风。
喷射工作开始后,严禁将喷枪头对准人员,喷射
中突然发生堵塞故障时,喷射手应紧握喷头并将喷口朝下。
喷浆回弹率:
边墙小于 10%,拱部小于 20%;喷浆时必须采用潮料,喷
浆时作业场所总粉尘最高浓度为 2mg/m3,呼吸性粉尘最高浓度为
0.5mg/m3。
喷射质量:
喷射开始前必须清洗岩帮,清理浮矸,喷射均匀,无裂隙,
无“穿裙、赤脚”现象,表面平整度小于 50mm/㎡;喷层厚度不小于设计。
第四节井下供电系统
一、井下电力负荷和电压等级
1、井下电力负荷
井下变压器不少于两台,应有两回及以上供电,并引至不同的母线段,当一台故
障时,另一台必须保证全部负荷。
电缆截面的选择,应在任何一回路停止供电时,其余
电缆仍能保证全部负荷用电。
设计采用高压下井,下井电缆沿主斜井敷设,采用矿用橡套电缆或屏蔽电缆,总
回风巷和专用回风巷不敷设电缆,井下共安装设备52台(件),其中工作设备38台(件);设
备总容量1655.30kW,其中工作容量1415.30kW;计算有功负荷为936.82831.3kW,无功
负荷979.23kar,视在负荷1355.19kVA。
2、电压等级
(1)低压 1140V、660V;
(2)手持式电气设备、照明、信号 127V;
(3)远距离控制线路的额定电压 36V。
二、井下电缆
电缆的选择及电缆的敷设必须符合《煤矿安全规程》规定。
井下电缆必须是经检验
合格并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。
1、井下电缆的选用应遵守下列规定:
(1)确定电缆类型、绝缘水平、铠装形式
1)井下高压选用 MYJV22 压型煤矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠装聚氯乙烯护套电力
电缆。
2)低压动力电缆
①固定敷设的应采用应采 MVV 铠装铅包纸绝缘、铠装聚氯乙烯电缆或不燃性橡
套软电缆。
②移动式和手持式电气设备都应使用专用橡套软电缆。
③采掘工作面的 660V 电气设备必须使用不燃性橡套软电缆。
3)照明、通信、信号和控制用的电缆,应采用铠装电缆、不燃性橡套电缆或矿用塑
料电缆。
12
4)高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井井下使用的电缆芯线全部采用铜芯。
(2)电缆的截面选择
1)从井下变电所供掘进局扇线路
有功负荷:
54.0kW
Ij=54÷( 3 ×0.66×0.8)=59.34(A)
选择MY- 0.38/0.66-3×35+1×16电缆1回路,35mm2矿用绝缘电缆在25℃时的1kV长
期容许电流为138A, 则回路允许载流量为:
Ix2=1×138=138(A)>Ij=59.34(A)
MY-3×35+1×16-400/600m电缆单位负荷矩时电压损失百分数:
当cosφ=0.75时单位
负荷矩时为0.158%kw.km(查表),则电源线路电压降为:
ΔU2%=(54×0.05×0.158%)÷1=0.42%<5%
电压降符合要求。
2)从井下变电所供掘进线路
有功负荷:
55.5kW
Ij=55.5÷( 3 ×0.66×0.8)=60.98(A)
选择MY-3×35+1×16电缆1回路,35mm2矿用绝缘电缆在25℃时的1kV长期容许电
流为138A 则回路允许载流量为:
Ix2=1×138=138(A)>Ij=60.98(A)
MY-3×35+1×16-300/500mm电缆单位负荷矩时电压损失百分数:
当cosφ=0.75时单
位负荷矩时为0.158%kw.km(查表),则电源线路电压降为:
ΔU2%=(60.98×0.05×0.158%)÷1=0.36%<5%
电压降符合要求。
3)从井下变电所供采煤工作面回风巷负荷线路
有功负荷:
12.12kWIj=12.12÷( 3 ×0.66×0.8)=30.51 (A)
选择MY- 0.38/0.66-3×16+1×16电缆1回路,35mm2矿用绝缘电缆在25℃时的1kV长期容
许电流为138A, 则回路允许载流量为:
Ix2=1×138=138(A)>Ij=30.51(A)
MY-3×16+1×16-600m电缆单位负荷矩时电压损失百分数:
当cosφ=0.75时单位负荷矩时
为0.158%kw.km(查表),则电源线路电压降为:
ΔU2%=(11.12×0.2×0.158%)
÷1=0.32%<5%电压降符合要求。
5)从地面至井下变电所高压线路有功负荷:
936kW
Ij=936÷( 3 ×10×0.8)=67.53 (A)选用MYJV22-8.7/10-3×50型矿用交联聚乙烯绝缘钢带铠
装聚氯乙烯护套电力电缆,50mm2矿用绝缘电缆在25℃时的10kV长期容许电流为
173A, 则回路允许载流量为:
Ix2=1×173(A)>Ij=67.53A
MYJV22-3×50+1×16-500m电缆单位负荷矩时电压损失百分数:
当cosφ=0.75时单位负荷
矩时为0.66%/Mw.km(查表),则电源线路电压降为:
ΔU2%=0.936×0.5×0.66%=0.31%<5%电
压降符合要求。
由以上校验可知下井主电缆选择、载流量、线路压降均符合要求。
2、电缆敷设路径及方式
(1)电缆在井筒、采区上下山、水平大巷等地点的敷设
13
1)井筒内敷设的高压、照明、信号、通讯、安全监测监控等电缆采用金属钩悬挂于
巷道的顶帮或两侧,两个电缆钩之间的距离不大于 3m。
2)采区上下山、水平大巷敷设的高压、低压动力、照明、信号、通讯、安全监测监控
等电缆采用金属钩悬挂于巷道的顶帮或两侧,两个电缆钩之间的距离不大于 3m。
(2)电缆在井下其他巷道的敷设采掘巷道、运料斜巷、运输斜巷敷设的低压动力、照
明、信号、通讯、安全监测监控等电缆采用金属钩悬挂于巷道的顶帮或两侧,两个电缆
钩之间的距离不大于 3m。
3、电缆敷设与管路、电缆与电缆之间的距离
(1)电缆与管路
电缆与管路应敷设在巷道的不同一侧,不得遭受淋水。
如特殊原因必须敷设在巷
道的同一侧时,电缆必须敷设在管路上方并保持 0.3m 以上的距离。
(2)电缆与电缆
井筒和巷道内的通信、信号、安全监测监控电缆应与电力电缆分挂在井巷的两侧,
如果受条件所限;在井筒内,应附设在距电力电缆 0.3m 以外的地方:
在巷道内,应敷设
在电力电缆的上方 0.1m 以上的地方。
高、低压电力电缆敷设在巷道一侧时,高、低压电
缆之间的距离应大于 0.1m,高压电缆之间、低压电缆之间的距离不得小于 50mm。
井下
巷道内的供电线路,沿线每隔一定距离、拐弯或分支点以及连接不同直径电缆的接线
盒两端、穿墙电缆的墙的两边都应设置注有编号、用途、电压等级和截面的标志牌。
(3)电缆的连接电缆的连接必须遵守下列规定:
1)电缆与电气设备的连接,用与电气设备性能相符的接线盒;电缆线芯必须齿
形压线板(卡爪)或线鼻子与电气设备进行连接。
2)不同型型号规格的电缆之间严禁直接连接,应采用符合要求的接线盒、连接
器或母线盒进行连接。
3)相同型号规格电缆之间直接连接时,应采用符合要求的接线盒、连接器或母
线盒进行连接。
4)橡套电缆的修补连接(包括绝缘、橡套、电缆)采用阻燃材料进行硫化热补
或与热补有同等效能的冷补,并经浸水耐压试验,合格后方可下井使用。
4、安全措施
(1)下井及井下电缆的安装、使用、维护措施
1)在回风斜井和专用回风巷内不应敷设电缆,在机械提升的进风的倾斜井巷
(不
包括输送机上下山)敷设电缆时,必须有可靠的安全措施。
2)溜放煤、矸、材料的溜道中严禁敷设电缆。
3)电缆敷设地点的水平差应与电缆允许敷设水平差相适应。
4)橡套电缆必须具有保护接地芯线,其截面满足保护接地的要求;高压电缆必
须具有供保护接地用的金属外皮或接地芯线,其截面满足保护接地的要求。
电缆接地
芯线及接地外皮除用作接地回路监测外不得兼作他用。
5)高瓦斯矿井、突出矿井井下严禁使用铝芯电缆。
14
6)必需选用经检验合格的并取得煤矿矿用产品安全标志的阻燃电缆。
7)电缆主线芯的截面应满足供电质量的要求。
8)矿井设专电气设备、设施防爆性能检验员,所有的下井电气设备、设施必须
经防爆性能检验员检查、验收合格后方可下井。
不符合防爆性能要求的电气设备、设
施严禁下井及在井下使用。
(2)下井及井下电缆的检查、试验措施
1)固定敷设的电缆每周由专职电工对电费的外表及悬挂情况进行一次检查;对
电缆的绝缘每季度检查测试一次,发现隐患及时处理。
2)移动电气设备的橡套电缆每班由专职电工或当班司机对电费的外表及悬挂情
况进行一次检查;对电缆的绝缘每月由专职电工检查测试一次,发现隐患及时处理。
3)接地网的接地电阻每季度由专职电工检查测试一次,发现隐患及时处理。
4)新安装的电气设备绝缘电阻及接地电阻投入运行前由专职电工检查测试一次,
其值必须符合要求。
5)高压电缆的泄漏和耐压试验每年进行一次。
三、井下电气设备及变电所
1、电气设备防爆等级
(1)本矿按煤与瓦斯突出矿井进行设计和管理。
根据《煤矿安全规程》规定,矿井井
下所有电气设备(包括照明、信号)和电机均选用矿用隔爆型。
井下通讯、监测监控、自
动化系统设备选用本质安全型。
(2)无油真空化情况
井下高压开关选用 PJG9L-10 型矿用隔爆型高压真空配电装置,低压馈电开关选
用 KJZ 自带检测漏电保护系列隔爆真
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- 中央 变电所 设计