第一部分 采区运输系统选型...............................3
第一章 概况．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
第一节 工作面位置及井上下关系．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3
第二节 煤层．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．4
第三节 煤层顶底板 ..........................................4
第四节 储量及服务年限.......................................5
第二章 采煤方法.............................................5
第一节 巷道布置..............................................5
第二节 采煤工艺..............................................6
第三节 工作面顶板管理........................................7
第四节 主要技术经济指标......................................10
第五节 设备配置..............................................11
第三章 采区运输设备选型计算..................................12
第一节 工作面运输设备选型....................................12
第二节 桥式转载机、破碎机的选型..............................16
第三节 可伸缩带式输送机的选型................................17
第二部分 采区供电系统...................................27
第一章 电气设备选型计算......................................27
第一节 综采工作面...........................................28
第二节 变压器容量确定.......................................28
第三节 开关的确定...........................................29
第二章 电缆选型.............................................29
第一节 高压电缆选型.........................................29
第二节 低压电缆选型.........................................33
第三章 保护装置.............................................38
第一节 短路电流计算及过流保护装置计算.......................38
第二节 保护接地的确定.......................................39
设计说明书.................................................40
第一部分 采区运输系统选型
第一章 概况
第一节 工作面位置及井上下关系
表1 工作面位置及井上下关系表
| 水平名称 | 900 | 采区名称 | 14＃层307盘区 | |||
| 地面标高﹙m﹚ | 1300.1～1331.4 | 井下标高﹙m﹚ | 978.8～992.7 | |||
| 回采对地面 设施的影响 | 回采对地面设施无影响 | |||||
| 井下位置与四邻关系 | 本工作面位于307盘区西部，东接307辅助轨道巷、回风巷，南与永定庄矿相邻、西与四台矿及小窑头矿相邻、北为8704下工作面（部分已采）。 | |||||
| 走向长度m | 806 | 倾斜长度m | 129 | 面积m2 | 59000.2 | |
| 煤层厚度﹙m﹚ | 2.52 | 煤层 结构﹙m﹚ | 2-2．7 | 煤层倾角（°） | 1～3 | 煤层硬度 | 2.6 |
| 2 | |||||||
| 开采煤层 | 14# | 煤种 | RN2 | 稳定程度 | 稳定 | ||
| 煤层情况描 述 | 该工作面煤层近水平展布，1o～3o /2o，煤种为弱粘结煤，普氏硬度（f）为 2.6 。 | ||||||
表2 煤层情况表
第三节 煤层顶底板
表3 煤层顶底板情况表
| 顶、底板名称 | 岩石名称 | 厚度 | 硬度 | 特 征 |
| 老顶 | 粗砂岩煤 | 15.35 | 6.5 | 以石英为主，次为长石、云母及暗色矿物，水平层理发育。 |
| 直接顶 | 粉砂岩 | 8.6 | 6.2 | 成份以石英为主，次为长石、云母及暗色矿物，水平层理发育。 |
| 伪 顶 | ||||
| 直接底 | 粉砂岩 | 5.8 | 6.6 | 灰黑色粉砂岩，含云母碎片，节理构造发育，粗砂岩分选性好。 |
| 老 底 |
一、储量
本工作面顺槽长度为806m，工作面长度为129m，面积59000.2m2，工业储量为15000.3t，按停采线距回风巷40m计算，可推进长度为766m，工作面可采出煤量为268190t。
工业储量： 307220.1（t）
可采出煤量：
(806-40)×129×2.52×1.28×0.95=268190（t）
上述计算中：
0.95—工作面落煤损失
40-保护煤柱，m
二、工作面服务年限
工作面服务年限=可采推进长度/月设计推进长度
工作面服务年限：
766/(0.8×25×9)=4.26个月
上述计算中：
0.8—截深，m
9—每日割煤刀数，刀
25—每月生产天数，天
第二章 采煤方法
第一节 巷道布置
一、采区设计、采区巷道布置概况
本工作面位于 307 盘区，该盘区采用三巷布置，靠工作面依次为盘区回风巷、盘区皮带巷、盘区轨道巷，盘区巷间煤柱20m，可服务工作面4.26个月。
工作面采用双巷布置，切眼沿煤层倾斜布置，走向推进，工作面长度为129m。两顺槽长度为806m，以停采线距盘区回风巷40m计算，可采顺槽长度为766m。
二、工作面运输巷
2702巷为机轨合一的进风顺槽，巷内铺设皮带一部，转载机一部，破碎机一部，铺设18Kg/m型轨道，轨距600㎜，距工作面30—110m之间布置有移动变电站、乳化液站、喷雾泵、开关列车等移动设备。巷内布置有防尘洒水管路、排水管路、乳化液管路、供电电缆、照明信号、通讯及监测电缆，巷内安装JD—25型调度绞车和5.5KW排水泵，巷道规格为宽(净)×高(净)=4.1×2.6m，锚杆锚索联合支护。
三、工作面回风巷
5702巷为回风运料顺槽，巷内铺设24㎏/m钢轨，轨距600㎜，布置有防尘洒水管路、排水管路、供电电缆、信号、通讯及监测电缆各一趟，巷内安装JD—25型调度绞车和5.5KW排水泵，巷道规格为宽(净)×高(净)=4.1×2.6m，锚杆锚索联合支护。
四、工作面开切眼
工作面切眼为矩形断面，见底见顶掘进，规格为宽(净)×高(净)=6.0m×2.4m，支护方式为锚杆锚索联合支护。
第二节 采煤工艺
一、工作面正规循环生产能力
W=L×S×h×r×c=129×0.8×2.52×1.28×0.95=359（t）
式中：W—工作面正规循环生产能力，284t
L—工作面长度，129m
S—工作面循环进尺，0.8m
h—工作面设计采高，2.52m
r—煤的容重，1.28t/m3
c—回采率，95%
第三节 工作面顶板管理
一、正常工作时期顶板支护方式
本工作面采用支撑掩护式液压支架控制顶板。基本支架（ZY5200/1.4/3.6型）60架， 支架中心距为1.5m，工作面最小控顶距4.41m，最大控顶距5.21m，端面距405mm。
表4 支架说明书
| 支架型式 | 支撑掩护式 |
| 型号 | ZY5200/1.4/3.2 |
| 支架高度 | 1400～3200㎜ |
| 支护宽度 | 1500㎜ |
| 工作阻力 | 5021～6213KN(39.8Mpa) |
| 初撑力 | 3974～4917KN(31.5Mpa) |
| 支护强度 | 最大940KN/m2，最小700 KN/m2 |
| 适应倾角 | ≤20° |
| 对底板比压 | 2.0～3.1MPa |
| 推移千斤顶行程 | 900mm |
| 立柱行程 | 1328mm |
| 重量 | 16350t |
| 外形尺寸 | 最高低时5740×1450×1250mm |
1、超前支护
（1）头顺槽自工作面煤壁算起，沿推进方向20m范围为超前支护区域，支设一梁两柱π型钢梁棚，梁长3.6m，梁垂直煤壁布置。棚间距为1.2m，由于溜头经常上窜、下滑，故棚腿距定为2.6～3.0m。
当头顺槽超前支护范围内顶板破碎或压力增大时，则在转载机行人侧π型钢梁下增支一排单体柱，支护长度视顶板情况而定。
（2）尾顺槽自工作面煤壁算起，沿推进方向20m范围为超前支护区域，支设一梁两柱π型钢梁棚，梁长为3.2m，梁垂直煤壁布置。棚间距为1.2m，棚腿柱距为2.6m。
当尾顺槽超前支护范围内顶板破碎或压力增大时，则将该区段棚距变为0.6m，共余不变。
三、特殊时期的顶板管理
（一）来压及停采前的顶板管理
1、必须严格按作业规程中的规定进行支护。
2、当工作面初次及周期来压时，移架采用超前擦顶移架的方法，并积极组织生产，加强设备检修减少事故，以加快工作面推进速度。
3、如工作面压力较大，根据实际情况，当班跟班队长负责指挥，在两端头及超前支护段按要求增加支护。
4、停采前的顶板管理，届时另行编制专项措施。
第四节 主要技术经济指标
| 序号 | 项 目 | 单 位 | 数 量 |
| 1 | 工作面长度 | M | 129 |
| 2 | 可采走向长度 | m | 766 |
| 3 | 煤层厚度 | m | 2.15～2.7 |
| 4 | 采高 | m | 2.52 |
| 5 | 倾角 | 度 | 1～3 |
| 6 | 循环进度 | m | 0.8 |
| 7 | 循环产量 | t | 359 |
| 8 | 日循环个数 | 个 | 9 |
| 9 | 日产能力 | t | 3231 |
| 10 | 日出勤工数 | 工 | 98 |
| 11 | 回采工效 | t/工 | 32.9 |
| 12 | 回采率 | % | 95 |
| 13 | 含矸率 | % | ≤9 |
| 14 | 灰分 | % | ≤16.5 |
| 15 | 油脂消耗 | 公斤/万吨 | 400 |
| 16 | 截齿消耗 | 个/万吨 | 250 |
| 17 | 坑木消耗 | m3/万吨 | 5 |
| 18 | 乳化油 | 公斤/万吨 | 480 |
| 19 | 雷管消耗 | 发/万吨 | 另定 |
| 20 | 火药消耗 | kg/万吨 | 另定 |
第五节 设备配置
工作面机电设备表6
| 编号 | 设备名称 | 型号功率 | 数量 | 备注 |
工作面 | 采煤机 | MG250/575—W | 1台 | |
| 支撑掩护式支架 | ZY5200/14/35 | 87架 | ||
| 刮板输送机 | SGZ-7/400 | 1部 | ||
2702 | 转载机 | SZZ-7/132 | 1部 | |
| 破碎机 | PCM-110 | 1台 | ||
| 皮带输送机 | DSJ－100/2﹡75 | 1部 | ||
| 移变 | KBSGZY—1250-6KVA | 1台 | ||
| 移变 | KBSGZY—315KVA | 1台 | ||
| 乳化液泵 | WRB—200/31.5 | 2台 | ||
| 乳化液箱 | RX200/16A | 1台 | ||
| 开关 | QJZ-200/1140（660） | 3台 | 一台备用 | |
| 潜水泵 | QS-4 | 1台 | ||
| 回柱车 | JHS—22 | 2台 | ||
| 调度绞车 | JD—11.4 | 2台 | ||
| 5702 | 调度绞车 | JD—25 | 3台 | |
| 潜水泵 | QS-4 | １台 |
第一节 工作面运输设备选型
刮板机选型
一、由以上采煤机数据可知,刮板机生产能力为采煤机80％:
二、运输能力的计算
如图1-1所示，刮板运输机连续运输设备的每秒运输能力为
式中——输送机每秒运输能力，kg/m；
——输送机单位长度上的货载质量，kg/m；
——刮板运行速度，m/s。
图1-1运输能力计算示意图
每小时运输能力为
式中——输送机运输能力，kg/m；
=1000×0.724×0.29×1
=201kg/m
式中——煤的松散密度，一般取0.85~1t/m3；
F——货载在溜槽中的断面计0.724×0.29m，m2；
货载的最大横断面积与溜槽的形式和结构有关，还与松散煤的动堆积角有关。煤的动堆积角一般取20~30度。图1-2所示为两种不同溜槽的货载最大横断面积。若输送机铺设时具有一定倾角，加之刮板链在运行中有冲击振动现象等，致使货载断面积减小。所以，刮运行阻力计算
运行阻力分为直线段、弯曲段连部分运行阻力。
1．直线段运行阻力
式中——重段阻力，N;
——空段阻力，N；
——刮板链单位长度质量，kg/m；
L——刮板输送机实际铺设长度m；
——货载、刮板链与溜槽间的阻力系数如表3所示。
当刮板链在该段的运行方向是倾斜向上时取“+”，倾斜向下时取“-”。
图1-3 刮板运输机运行阻力计算图
阻力系数
| 类型 | 煤在溜槽中运行阻力系数 | 刮板链在溜槽中运行 阻力系数 |
| 单链刮板输送机 | 0.4~0.6 | 0.25~0.4 |
| 双链刮板输送机 | 0.6~0.8 | 0.2~0.35 |
g= 9.8N/kg q=201kg/m w=0.6
qo=15kg/m wo= 0.2 L=80m =2°
=9.8×(201×0.6+15×0.2)×80×0.99+9.8×(201+15)×80×0.034
=43248.9N
=9.8×80×15×(0.2×0.99-0.034)
=1928.N
二、牵引力与电动机功率的计算
（一）首先必须确定出刮板链上最小张力点的位置以及数值的大小，才能进行下一步的牵引力、电机功率以及刮板链强度的计算。
工作面输送机一般倾斜向下运输，如图1-4所示。
图1-4
由“逐点计算法”得
又
故
结论：当时，，最小张力点在1点，；当时，，最小张力点在3点，。
（二）牵引力的计算
如图1-3所示布置为双链刮板运输机，其主动链轮的分离点1位最小张力点，由“逐点计算法”得
=6000N
=6000+1928.
=7928.N
=
=
=1.07×7928.
=8483.N
=+
=8483.+43248.9
=51732.54N
牵引力为
==1.1（）
=1.1×(1928.+43248.9)
=49728.29N
（三）电动机功率计算
1．对于定点装煤的刮板输送机
==169≈200KW
式中 P---电动机的轴功率，KW；
W0---输送机的总牵引力，N；
v-----刮板机牵引速度；m/s；
η------传动装置的效率 0.8—0.85。
由于综采运煤量大故选用2×200KW电机双机驱动。
四、刮板链强度的验算
验算刮板链的强度，须计算出链条的最大张力值。
将计算结果中最大张力值代入下式
当k=4.2时：
Sp=130693.8×4.2÷0.85÷2=3220.5N≤833000N
所以刮板链强度验算合格。
式中 ——刮板链抗拉强度安全系数；
N——链条数，单链1，双链2；
——两条链子负荷不均匀系数，单链1，双链0.85；
——一条老干部刮板链的破断力，N。
——刮板链实际承受的最大张力值833000N。
第二节 桥式转载机、破碎机的选型
一、桥式转载机的选型
桥式转载机的运输能力应大于工作面输送机的输送能力，其输送能力计算参考工作面刮板输送机有关计算。
二、破碎机锤式，其特点见下表。
| 锤式 |
| 由电动机驱动通过三角皮带带动破碎机轴，轴上装有4 个带截齿的锤头，靠高速旋转的锤头重击，将物料破碎，破碎能力1000t/h以上。 |
转载机 ：SZZ—7/132 ； 功率：132 KW；
运输量：900 t/h ；链速：1.28 m/s
破碎机： PCM-110 ； 功率：110 KW；破碎能力：1000 t/h
第三节 可伸缩带式输送机的选型
一、选型设计的原始资料：
根据工作条件设计带式输送机，输送长度：800m ；输送机安装倾角：2°；设计运输生产率：1200t/h；货载的散集密度：1.0t/m3；货载在胶带上的堆积角：30°；货载块度：300mm；带宽：1000mm。
1)、带速v的确定
带速v根据带宽和被运送物料的性质确定，根据表2-1，初步确定v=2.0m/s
2）、带宽的确定
按给定条件Q=1200t/h； =1000kg/m3 ；v=2m/s；查表2-2得k=1.00；物料堆积横截面积为
S=㎡
按槽角动堆角计算，取带宽B=1000mm。
带式输送机输送能力为
=800÷3.6÷2=111kg/m
式中 Q——带式输送机输送能力，t/h；
q——每米长胶带上的货载质量，kg/m；
v——胶带运行速度，m/s。
对于连续货流所谓带式输送机，每米长胶带上的货载质量为
=
=0.111
式中 F——胶带上货载断面积，。
表2-1货载断面系数
| 堆积角 | ||||||
| k | 槽形 | 316 | 385 | 422 | 458 | 466 |
| 平形 | 67 | 135 | 172 | 209 | 247 | |
货载
| 名称 | 货载 名称 | ||||
| 煤 | 0.8～1.0 | 石灰岩 | 1.6～2.0 | ||
| 煤渣 | 0.6～0.9 | 砂 | 1.6 | ||
| 焦炭 | 0.5～0.7 | 粘土 | 1.8～2.0 | ||
| 黄铁矿 | 2.0 | 碎石 及石 | 1.8 |
| C | 1.0 | 0.95～0.9 | 0.9～0.8 |
对于未过筛的松散货载（原煤）
mm
式中——货载最大块度的；横向尺寸，mm
——货载平均块度的横向尺寸，mm。
由上可知mm
=2×300+200=800≤1000mm
所以胶带宽度能满足块度要求。
一）运行阻力计算
直线段运行阻力表2-4托辊阻力系数表
| 工作条件 | （槽形） | （平行） | ||
| 滚动轴承 | 含油轴承 | 滚动轴承 | 含油轴承 | |
| 清洁、干燥 | 0.02 | 0.04 | 0.018 | 0.034 |
| 少量尘埃、正常湿度 | 0.03 | 0.05 | 0.025 | 0.040 |
| 大量尘埃、湿度大 | 0.04 | 0.06 | 0.035 | 0.056 |
= =11.33kg/m
kg/m
式中：——17kg ——3m
——15kg ——1.5m
——分别为每组上、下托辊转动部分质量，kg，见表2-5
表2-5托辊转动部分质量表
| 托辊形式 | 带宽B/mm | ||||||
| 500 | 650 | 800 | 1000 | 1200 | 1400 | ||
| /kg | |||||||
| 槽型托辊 | 铸铁座 | 11 | 12 | 14 | 22 | 25 | 27 |
| 冲压座 | 8 | 9 | 11 | 17 | 20 | 23 | |
| 平行托辊 | 铸铁座 | 8 | 10 | 12 | 27 | 20 | 21 |
| 冲压座 | 7 | 9 | 11 | 15 | 18 | 21 | |
——下托辊间距，一般取2~3，m；
——每米长的胶带自身质量，kg/m，普通帆布胶带每米长度的质量可按下式计算
=1.1×1.0×3×(0.003+0.001+0.002)
=19.8kg/m
——胶带的平均密度， 1.1t/m3；
——胶带宽度， 1.0m；
——胶带帆布间层数； 3 ～6
——一层帆布的厚度，mm，对于带强560N/（cm层）的帆布胶带，平均取=1.25mm； 对于带强960N/（cm层）的强力棉帆布胶带，平均取=2mm；
——胶带上保护层厚度=3mm；
胶带下保护层厚度=1mm；
图2-2 带式输送机运行阻力计算示意图
如图2-2所示，胶带在重载段的运行阻力用表示，回空段的运行阻力用表示。
=9.8×(111+19.8+11.3)×800×0.05×0.99+9.8×(111+19.8)×800×0.034 =628172.52N
=9.8×(19.8+5)×800×0.04×0.99-9.8×19.8×800×0.034
=2421.62N
式中 ——输送机倾角，（20）； L——输送机长度，800m；
q——每米长胶带上的货载质量，19.8kg/m；
——当胶带在该段的运行方向是倾斜向上时取+号，倾斜向下时取-号；
——槽型阻力系数0.05、平行托辊阻力系数0.040，见表2-4；
| 滚筒表面材料及空气干湿程度 | 摩擦系数 | 以度和弧度为单位的围包角 | ||||||||||||||
| 1800 | 2100 | 2400 | 3000 | 3600 | 4000 | 4500 | 4800 | |||||||||
| 3.14 | 3.66 | 4.19 | 5.24 | 6.28 | 7.00 | 7.85 | 8.38 | |||||||||
| 相应的 | ||||||||||||||||
| 铁铸或钢托辊空气非常潮湿 | 0.10 | 1.37 | 1.44 | 1.52 | 1.69 | 1.87 | 2.02 | 2.19 | 2.32 | |||||||
| 滚筒上包有木材,或橡胶衬面，空气非常潮湿 | 0.15 | 1.60 | 1.73 | 1.87 | 2.19 | 2.57 | 2.87 | 3.25 | 3.51 | |||||||
| 铸铁或钢滚筒 空气潮湿 | 0.20 | 1.87 | 2.08 | 2.31 | 2.85 | 3.51 | 4.04 | 4.84 | 5.34 | |||||||
| 铸铁或钢滚筒 空气干燥 | 0.30 | 2.56 | 3.00 | 3.51 | 4.81 | 6.59 | 8.17 | 10.50 | 12.35 | |||||||
| 带木材衬面的滚筒 空气干燥 | 0.35 | 3.00 | 3.61 | 4.33 | 6.27 | 9.02 | 11.62 | 15.60 | 18.78 | |||||||
| 带衬面橡胶，空气干燥 | 0.40 | 3.51 | 4.33 | 5.34 | 8.12 | 12.35 | 16.41 | 23.00 | 28.56 | |||||||
所以
——摩擦力备用系数，一般取=1.15~1.2；
——胶带与滚筒之间的摩擦系数，可见表2-6。对于井下，如果驱动滚筒采用铸胶，一般取=0.3。
表2-6摩擦系数及值
利用“逐点计算法”，列出驱动滚筒相遇点张力S9与分离点张力S1的关系式
S1=Smin
2．按摩擦传动条件并考虑摩擦力备用问题找出S9与S1的关系
因为 =4.66S1
联立以上两式可求得：
S1= S2=157887.35N S3=195402.84N S4=203218.95N
S5=2050.57N S6=213866.19N S7=842038.71N
S8=S9= 875720.26N
式中 ——胶带最大允许悬垂度，m，计算时可取=0.025；
——重段胶带最小张力，N。
=
=5×（111+19.8）×11.33×0.99
=7335.72N＜S6
同理，可得空载段胶带允许的最小张力为
=
= 5×19.8×5×0.99
=490.05N＜S1
胶带悬垂度满足要求。
三）胶带强度的验算
胶带的最大破断力与实际承受的最大张力之比，成为胶带的实际安全系数。原则为胶带实际安全系数应不低于允许安全系数。
1．普通帆布层胶带强度的验算
式中 B——胶带宽度，mm；
i——帆布层数；
p’——一层帆布每厘米宽的拉断力，；
——胶带运行时实际承受的最大张力，N；
n——胶带的允许安全系数， 棉帆布芯橡胶带安全系数见表2-7。
由上式可知： ===31666＜S9
由于=31666＜S9，所以棉帆布芯胶带不合乎设计要求，改选其它胶带。
表2-7 棉帆布芯胶带安全系数
| 帆布层数i | 3~4 | 5~8 | 9~12 | |
| n | 硫化接头 | 8 | 9 | 10 |
| 机械接头 | 10 | 11 | 12 | |
Smax==9500000N﹥S9
式中 p——每毫米宽钢丝绳芯胶带的拉断力，N/mm。
对于整芯胶带，一般取n=10；钢丝绳芯胶带的安全系数，要求不小于7，重大载荷时一般取10~12。
由于=9500000N﹥S9，所以整芯胶带合乎设计要求。
四）牵引力与功率计算
1．由图2-3可知：
=
=（203218.95-157887）+0.05×（203218.95+157887）
=63387.24N
2．电动机功率
=160KW
考虑15％备用功率，电机容量为：1.15×160=184≈200KW
双滚筒传动功率分配计算（按最小张力分配计算）
因为N1=5N2，N1+N2=184，可得N1=160KW N2=40KW
可选用两台100KW电机用于主、副传动滚筒。
表2-1货载断面系数
| 堆积角 | ||||||
| k | 槽形 | 316 | 385 | 422 | 458 | 466 |
| 平形 | 67 | 135 | 172 | 209 | 247 | |
| 货载名称 | 货载名称 | ||||
| 煤 | 0.8～1.0 | 石灰岩 | 1.6～2.0 | ||
| 煤渣 | 0.6～0.9 | 砂 | 1.6 | ||
| 焦炭 | 0.5～0.7 | 粘土 | 1.8～2.0 | ||
| 黄铁矿 | 2.0 | 碎石及石 | 1.8 |
| C | 1.0 | 0.95～0.9 | 0.9～0.8 |
第一章 电气设备选型计算
根据矿井和307盘区所用设备的电压等级，确定盘区14#层布置一个盘区变电所，电源由14#层坑底变电所供给
第一节 综采工作面
综采工作面负荷统计表
| 设备名称及型号 | 功率 | 额定电压 | 电流 | 负荷系数 | 效率 | 功率因数 | 数量 |
| 采煤机 | 575 | 1140 | 380 | 0.85 | 0.9 | 0.85 | 1 |
| 泵 站 | 95 | 1140 | 0.85 | 0.9 | 0.85 | 2 | |
| 刮板机 | 200 | 1140 | 134 | 0.85 | 0.9 | 0.85 | 1 |
| 转载机 | 132 | 1140 | 152 | 0.85 | 0.9 | 0.85 | 1 |
| 破碎机 | 110 | 1140 | 127 | 0.85 | 0.9 | 0.85 | 1 |
| 回柱绞车 | 18.5 | 660 | 22 | 0.85 | 0.9 | 0.80 | 4 |
| 伸缩皮带 | 75 | 660 | 87 | 0.85 | 0.9 | 0.80 | 1 |
| 照明信号综保 | 2.5 | 660 | 5 | 0.85 | 2 | ||
| 下料绞车 | 11.4 | 660 | 13 | 0.9 | 0.9 | 0.80 | 5 |
| 转载皮带机 | 75 | 660 | 87 | 0.85 | 0.9 | 0.80 | 2 |
| 水泵 | 5.5 | 660 | 7 | 0.85 | 0.9 | 0.80 | 4 |
从负荷统计表可知，综采工作面需求两种电压即660V和1140V，上列统计表中，660V的用电负荷∑P1=305.5KW
1140V的用电负荷∑P2=1207KW。
不考虑具体用电涉及到的需求系数，直接按功率匹配移变，可知道：660V用电负荷单选一台315KVA移变、1140V的用电负荷单选一台1250KVA移变就能完全满足综采工作面全部用电负荷需求。
如考虑用需用系数的选取原则，1140V的需用系数kx1＝0.4+0.6Pmax1/∑p1=0.59,则移变容量确定为sb1=kx1∑p1/cosΦ=(0.59×1207)÷0.85＝838kvA,实际选时按1250kva移变选型，660V的需用系数kx2＝0.4+0.6pmax2/Σp2＝0.53，则移变容量sb2＝kx2Σp2/cosΦ=202kvA,实际选315kvA移变选型。
第三节 开关的确定
1、通过以上计算，知采煤机的长期工作电流为275第A，给开关留一定备用系数，选为300A开关，型号为QJZ－300，数量为2台，考虑到设计为2段70mm2电缆供电。
2、刮板机的长期工作电流为119A，转载机、破碎机及泵站工作电流更小，为统一型号，将此些设备需求开关统一确定为QJZ－200型，数量为5台。
第二章 电缆选型
第一节 高压电缆选型计算
将660V与1140V两种电压等级集中考虑,即先从14#层变电所用一根高压电缆到东巷变电所,从东巷变电所再考虑电压等级、分支送电给综采设备。
1、按长期允许载流量选择电缆截面,查《矿井供电》可知最大工作电流计算公式为Ig＝S/√3Ve
公式中：Ig指最大工作电流
S指307盘区综采设备及其它辅助运输设备功率和,在上列综采工作面负荷统计表可知所有用电设备容量S1=1512.5KVA.
综采1140V电压等级的用电负荷容量S2=1207
Ve指输电线路的电压等级取Ve=6KV
将上列数据代入公式中可求得Ig1=145.5A, Ig2=116.1A
查《矿井供电》付表5-5可知
70mm2铜芯塑料高压铠装电缆的长期允许载流量为本218A即70mm2的高压电缆既可满足307盘区所有用电设备最大工作流量。
50mm2铜芯铠装高压电缆长期允许截流量为148A即50mm2高压电缆可满足要求1140V电压等级用电设备的最大工作电流。
2、按经济电流选择电缆截面查《矿用供电》第四章按经济电流计算电缆截面的计算公式为：Sj= Ig/ Ij
式中：Sj为计算电缆截面
Ig为最大工作电流
Ij为经济电流密度
在选取Ij的时候，根据我矿实际三班作业状况其中一班为检修班，年工作日选为330天，日工作小时数小数取为12小时，则年工作小时数为3960，查表可知经济电流密度为2.25。
将上述数据带入公式，可求得带307盘区所有用电设备的计算电缆截面为：Sj＝145.5/2.25＝mm2，如仅考虑1140V综采设备电压等级负荷计算电缆截面Sj2=51.6 mm2
在方法一的计算过程，并未根据我矿井下环境温度考虑到进行温度校正，因我矿井下实际最高温度仅为14℃，而公式中提到的载流量是指环境温度为25℃，最高允许温度为65℃时的载流量因此有必要进行温度校正。
根据公式Iy＝KwIy≥Ig
式中Kw＝Q1－Q0/ Q1－Q0
具体Q1指最高允许温度65℃，Q0指环境实际温度14℃，Q0指允许载流量对应环境温度取25℃。
Iy指电缆长期允许载流量
Iy指校正后电缆实际可以载流量
Ig指最大工作电流。
将上述数据代入公式可求得50mm2电缆校正载流量
Iy1＝（65－13/65－25）×148=1.3/1/2×148=168A
168A的载流量已近似70mm2高压电缆在环境温度为25℃时的载流量。35mm2高压电缆的校正载流量Iy2=1.14×118=134.5A而134.5A的载流量近似为50mm2电缆的允许载流量。
总上两种方法考虑，选用50mm2的塑料铠装高压电缆。可以满足307盘区所有负载的供电需求。长度考虑由14＃层变电所至东巷变电所，近似为L＝460×1.1＝506m。实际按560m考虑购买。再从东巷变电所选用35 mm2的高压电缆可满足综采设备1140A负荷的允许载流量长度为东巷—－进风巷最里端，取为885×1.1=973.5m，实际取为1000m。
3、按允许电压损失校验电缆截面,即可。查《矿井供电》可知电压损失计算公式为：△U＝P×L/ D×S×Ve
式中P－有功功率KW实值为S·COSΦ其中S为1512.5KVA。综合功率因数COSΦ取0.7。
L－电缆长度KM取560m。
D－电缆的电导率，m/Ω·mm2 取值为486。
S－电缆截面mm2 取值为50。
将上列数据代入公式中可求得：
ΔU1＝1512.5×0.7×560/48.6×50×6
＝48.6V
所占额定电压百分数
ΔU1％＝6×103×40.6×100＝0.77％
即电压损失值完全低于允许6～10％的电压损失值符合要求。
如再考虑东巷变电所到提供1140V电压等级的综采工作面的电压损失百分比，可知：
ΔU2％＝1207×0.7×1000/48.6×35×6×1000×100＝0.82％
则由14＃层变电所至综采工作面的总电压损失
ΔU％＝ΔU1％+ΔU2％＝1.59％
可证明电压损失完全满足要求。
方法二：考虑到目前东巷变电所已有一段35mm2高压供电电缆的现状，直接再从14＃层变电所布置一趟去综采工作面的高压电缆，即原有东巷变电室设施不变，仍具体负担660V供电系统所有设施，而新铺线路带综采工作面1140V电压等级的用电负荷。
由以上分析计算可知，35mm2高压电缆完全可满足综采1140V用电负荷的需求。下面仅对其电压损失作简单计算：
ΔU1％＝［486×35×6×1000/486×35×6×1000］×100＝1.3％
即电压损失完全满足供电要求。
以上两种方案从经济价值考虑，35mm2电缆按300元考虑，50mm2按350元考虑原有35mm2电缆再利用。
方案一高压电缆需求费用：
¥1＝560×350+450×300+2000
＝196000+135000+2000
＝333000元
方案二需求费用：
¥2＝1560×300＝468000元
具体高压电缆方案请领导定夺。
在上面示意图中，我们初步的供电设计为：
660V负荷由14#层307盘区的东巷变电所提供动力电源，1440V负荷直接由置于工作面的移变提供动力电源，移变及配套电控设施也放置于进风运输巷内。
第二节 低压电缆的选型
8702综采工作面长度为129m，如将1250KVA移变置于距工作面50m的位置，则供575采煤机及其它负荷的电缆长度分别为：
A、采煤机用电缆长度为：L1＝（129+50）×1.1＝198m，取198m。
B、刮板机用电缆长度为：L2＝50×1.1＝55m，取60m。
C、泵站需用电缆长度：取L3＝50×1.1＝55m
D、转载机需用电缆长度：取L4＝120×1.1＝132m
E、破碎机用电缆长度为L5＝100×1.1＝110m
F、伸缩皮带机用电缆长度为：L6＝（80+270+50）×1.1＝440m
具体低压电缆截面的选取干线电缆依公式：
Im= Kr·∑Pv×103/31/2 UnCOSΦ
式中：Kr－需用系数
ΣPn－干线电缆所供电动机的额定功率之和KW。
COSΦ－所供负荷的功率因数。
Un－电动机的额定电压。
支线电缆选取依公式：
Im =Kr·ΣPN·103/31/2 UnCOSΦN·ηN
式N：PN－单台电动机的额定电流。
Un－电动机的额定电压。
COSΦN－电动机的额定功率因数。
ηN－电动机的额定效率。
KL－负荷系数。
以下计算为容易区分干线和支线及其所带负荷、布置供电示意图如下：
干线电缆根据以上示意简图，共分六段，支线电缆分五段，下面就各段电缆分别计算如下：
1、带575采煤机的电源和负荷电缆依上图可合并计算：
式中Kr＝0.4+0.6×250/575＝0.66
ΣPN＝575KW UN＝1140V
COSΦ＝0.7将数据代入式中可求得
IM1=226A
查资料可知70MM2的橡套电缆长期允许电流为190A。
考虑到我矿井下供电实际状况，选用两根70mm2的电缆给采煤机供电，型号UCPQ-3×70mm2七芯电缆，即226A＜190×2A符合要求。
按电压损失校验采煤机终端电压损失。
①、其中变压器的电压损失《矿井供电》计算公式为：
△Ub=△Ub%×U2e
式中U2e指变压器二次测的额定电压取1140V。
△Ub%－变压器二次测额定电压的分数，查移变说明书可知△Ub%为6%。将数据代入公式中，可得：
△Ub%＝68.4
②、采煤机电缆的电压损失依据公式
△U＝31/2 IL（RoCosΦ+XoSinΦ）
式中I－电缆持续允许通过电流。
Ro－电缆电阻值，70mm2的橡套电缆Ro值为0.247Ω/Km。
L－线路长度，取L＝0.16Km，其中含负荷线长150m。
Xo－电缆电抗值，取Xo为0.075Ω/Km。
将数据代入公式中，可知：
△UL＝31/2×180×0.16（0.247×0.7+0.72×0.075）
＝31/2×180×0.16（0.1729+0.054）
＝9V
总线路总的电压损失值△U＝△Ub+ UL＝75V而《矿井供电》总电压损失值允许为114V
即75＜114V
证明电压损失值完全符合要求，不影响终端采煤机正常运转。
2、第二段干线电缆依综采供电线路图可知，其所带负载转载机、破碎机，即ΣPN＝242KW。其它数据同采煤机干线选取原则，代入公式－可知：
IG2＝135A
查资料知70mm2长期允许电流为190A，选用UCPQ-3×70mm2电缆可满足要求，长度取为30m。
3、第四段干线电缆所带负荷为刮板机、泵站，即
ΣPN＝390KW，其它数据同上代入公式可求得：
IG3＝185A
同上，选用截面为70mm2，型号为UCPQ-3×70mm2的七芯电缆可满足要求，长度取为30m。
4、第三段干线电缆所带负荷为破碎机、泵站，负荷为110KW代入公式可求得IG4＝53A。
查《矿井供电》知35mm2的橡套电缆长时允许电流为138A，不考虑温度修正，也证明35mm2的电缆即可满足供电需求，长度选为20m。
5、第五段干线电缆所带负荷为两台泵站，总负荷为190KW，代入公式可求得：
IG5＝90A
查《矿井供电》知25mm2橡套电缆长时允许电流为138A，即不用考虑温度修正。电缆即可满足供电需求，长度取为20m。
6、第六段干线电缆实际同带一台泵站的负载相同，长度考虑为20m。具体选型同下面负载线相同，即同支线一致。
支线电缆根数为六段，但在上面计算中，采煤机支线电缆已考虑同干线一致，选用70mm2的橡套电缆，以下只需求刮板机、转载机、破碎机、泵站四段电缆的截面及长度。
1、刮板机支线即负载线的选型。
因PN＝200KW，KL取为0.85，UN＝1140V，COSΦN取为0.8、ηN取为0.9，则代入公式KLPN×103/√3UnCOSΦ=119A
查《矿井供电》，知35mm2橡套电缆的长其符允许工作电流为138A，即选用35mm2的电缆可满足要求，长度同上。
2、转载机需负荷线的选型，将PN＝132KW及其它数据代入公式可求得：
IN2＝78.9A
查《矿井供电》知25mm2橡套电缆长期允许工作电流为113A，即选用25mm2的橡套电缆可满足要求。
3、破碎机、泵站的负载小于转载机功率，为统一线型统一使用25mm2的橡套电缆供电。
以上几步骤考虑到其电压损失能够满足供电需求，不再作电压损失校验。
总上两大步，综采工作面线及支线电缆需求截面及长度列表如下：
| 线型 | 干、支线长度 | 采煤机 | 刮板机 | 转载机 | 破碎机 | 泵站 |
| 70mm2 | 干线m | 40 | 30 | 30 | ||
| 支线m | 260 | |||||
| 35mm2 | 干线m | 20 | ||||
| 支线m | 60 | 132 | ||||
| 25mm2 | 干线m | 40 | ||||
| 支线m | 110 | 70 |
70mm2需求360m按400m考虑
35mm2需求212m按250m考虑
25mm2需求220m按250m考虑
第三章 保护装置
第一节 短路电流计算及过流保护装置整定
KBSGZY-125KVA移变短路电流，按最远供电距离为采煤机考虑，查《煤矿机电标准化技术手册》第四册知，150m70mm2电缆供电，两相短路电流为5000A。
KBSGZY-315KKVA移变短路电流按最远供电距离1000m考虑，截面取35mm2，则可查得两相短路电流为1350A。
A、1250移变低压侧馈电的整定依下式可算得
IZ＝0.9×0.65（250×6+325+132+110+95）＝12A
校验知：K1＝5000/12＝3.9＞1.5符合要求。
B、315移变低压侧馈电的整定电流依下式可算得：
IZ＝0.5×1.15（75×6+150+11.4×5+7.5×2+18.5×4）＝429A。
校验知：K2＝1350/429A＝3.1＞1.5符合要求。
第二节 保护接地的确定
电压在36Ｖ以上和由于绝缘损坏可能带有危险电压的电气设备的金属外壳、构架、铠装电缆的钢带（或钢丝）、铅皮或屏蔽护套等必须有保护接地，综合保护的电气设备还必须设置辅助接地，接地电阻不得超过1欧姆。
变电所应设有主接地极，连接主接地极的接地母线，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，接地电阻不得超过2欧姆。
工作面采煤机、转载机、可弯曲刮板机、设备串车等可移动的电气设备，必须设置可靠的移动接地装置。顺槽皮带头控制开关要设置局部接地，接地极钻孔要垂直地面，深度为1.5m且接地极要用1寸镀锌钢管，上面至少要有20个小孔，连接导线等符合要求。
设 计 说 明 书
采煤工作面设备是由工作面可弯曲刮板输送机、桥式转载机以及可伸缩带式输送机组成。当工作面煤质较硬，采出的煤炭块度较大时为了防止砸坏输送机或堵塞溜煤井，需要再顺槽转载机中部安装破碎机。
工作面输送设备选型原则
1. 采煤机选型原则：
(1) 适合特定的煤层地质条件, 并且采煤机采高、截深、功率、牵引方式等参数选取合理 , 又有较大的适用范围。
(2) 满足工作面开采生产能力要求,采煤机实际生产能力大于工作面设计生产能力。
(3) 采煤机技术性能良好,工作可靠性高, 各种保护功能完善。
(4) 采煤机使用、检修、维护方便。
2．工作面刮板输送机的选型原则
(1) 刮板机输送能力应大于采煤机最大生产能力 , 一般取 1.2 倍。
(2) 要根据刮板机的负荷情况确定链条数目,结合煤质硬度选择链子结构型式。
(3) 输送机中部溜槽的结构,一般应选开底式。中部溜槽宽度尺寸应尽可能选用通用尺寸,并应考虑能与采煤机底托架和行走机构尺寸相匹配；中部溜槽的长度要与支架的宽度相匹配；中部溜槽与液压支架的推移千斤顶连接装置问距和配合结构要匹配。
(4) 在传动装置布置方式、电动机台数和铺设长度方面,通常采用多电机驱动, 一般 2～4 台。应优先选用双电机双机头确定方式为了，便于采煤机工作, 应尽量将传动装置布置在采空区一侧。
(5) 为了配合滚筒采煤机白开切口,应优先选用短机头和短机尾,但机头架和机尾架中板升角不宜过大,以减少通过压链块时的能耗。
(6) 为了配合采煤机有链牵引的需要,机头和机尾部所附设采煤机牵引链的张紧装置及固定装置。而与无链牵引的采煤机配套时应附设结构形式相应的齿轨或销轨与采煤机的行走齿轮啮合。
(7) 为了防止重刑刮板输送机下滑 , 应在机头机尾安装防滑锚固装置。当工作
面倾角大时 , 选用工作面输送机防滑装置。
(8) 刮板输送机中部槽两侧附设采煤机滑靴或行走滚轮跑道,为了防止采煤机掉道,还应设导向装置。
(9) 为配合采煤机双向往复采煤需要,应在输送机靠煤壁一侧附设铲煤板,以清理机道的浮煤。
(10) 为了配合采煤机行走时能自动铺设拖移电缆和水管,应在输送机靠采空一侧附设电缆槽。
3． 桥式转载机选型原则
(1) 转载机的运输能力应大于工作面输送机的能力 (一般为 1.2 倍) , 它的溜槽宽度或链速一般应大于工作面输送机。
(2) 转载机的机型 , 即机头传动装置及电动机和中部溜槽类型及刮板链类型,应尽量与工作面输送机机型一致,以便于日常维护及配件管理。
(3) 转载机机尾与工作面输送机的连接处要配套。通常由搭接式或非搭接式两种形式。无论哪一种都应保证工作面输送机机头有一定的卸载高度 ( 约600mm) , 以避免工作面输送机底链回煤。
(4) 转载机机头搭接带式输送机的连接装置 , 同与带式输送机机尾结构以及重 叠长度相匹配,搭接处的最大机高要适应巷道动的支护高度；转载机高架段中部槽的长度,既要满足转载机重叠长度的要求,又要考虑工作面采后超前动压,对巷道顶底移近量的作用大小。
(5) 对于平巷内水患大,带式输送机需要铺设在巷道上帮侧时,装载机增设S变形中间槽而使机尾仍在巷道下帮侧,以保持工作面输送机机头进入大巷 , 利于采煤机白开缺口。
(6) 在硬度较硬、块度较大的采区 , 可在桥式转载机的机尾水平部分安设破碎机 ,以免砸伤胶带或堵塞溜煤井。
4. 破碎机选型原则
(1) 破碎机的类型和破碎能力 , 应满足工作面生产可能出现的大块煤 ( 岩 ) 等状况的需要。通常破煤要求不高时 , 可选夹板式；需破碎硬煤时 , 宜选用鄂式。
(2) 破碎机的结构应与所选转载机结构尺寸相适应。
(3) 破碎机与其安装位置相适应。
5. 可伸缩带式输送机选型原则见下表
| 项目 | |
| 地质条件 | 顺槽长度超过800～1000m时,选用两台,靠转载机处的选用可伸缩式, 另一台为不可伸缩式,底板不平,容易积水巷道直选用钢丝绳吊挂式, 巷道平均倾角大于时,应加装置或放逆转装置 |
| 输送能力 | 带式输送机能力要大于采煤机生产能力,一般1.2倍。 |
| 传动装置布置 | 优先选用双电动机、双滚筒驱动,输送能力大时,米用两台等容量电机,较小时采用不等容量双电机或单电机驱动。联轴节选用液力联轴节 |
| 储带和拉紧装置 | 储带长度达到50～100m时,活拉紧滚简直选2～3个,以缩短储带长度。拉紧装置宜选可自拉紧式 |
| 移机尾装置 | 有液压式和绞车式两种,宜选液压式 |
| 输送带选择 | 优先选用高强度尼龙在、阻燃带 |
| 保护装置 | 电机有短路、过载、漏电和欠电压保护,输送机有低速、防跑偏、煤位和湿度保护；有程序控制和信号装置 |
从负荷统计表可知，综采工作面需求两种电压即660V和1140V，上列统计表中，660V的用电负荷∑P1=305.5KW。不考虑具体用电涉及到的需求系数，直接按功率匹配移变，可知道：660V用电负荷单选一台315KVA移变、1140V的用电负荷单选一台1250KVA移变就能完全满足综采工作面全部用电负荷需求。8702综采工作面长度为80m，如将1250KVA移变置于距工作面50m的位置，则供575采煤机及其它负荷的电缆长度分别为：采煤机用电缆长度为152m，刮板机用电缆长度为60m，泵站需用电缆长度为55m，转载机需用电缆长度为132m，破碎机用电缆为110m，伸缩皮带机用电缆长度为440m
通过计算，可知采煤机的长期工作电流为275A，给开关留一定备用系数，选为300A开关，型号为QJZ－300，数量为2台，考虑到设计为2段70mm2电缆供电。刮板机的长期工作电流为119A，转载机、破碎机及泵站工作电流更小，为统一型号，将此些设备需求开关统一确定为QJZ－200型，数量为5台。
KBSGZY-125KVA移变短路电流，按最远供电距离为采煤机考虑，查《煤矿机电标准化技术手册》第四册知，150m70mm2电缆供电，两相短路电流为5000A。
KBSGZY-315KKVA移变短路电流按最远供电距离1000m考虑，截面取35mm2，则可查得两相短路电流为1350A。
A、1250移变低压侧馈电的整定依下式可算得为12A
校验知：K1＝5000/12＝3.9＞1.5符合要求。
B、315移变低压侧馈电的整定电流依下式可算得为429A
校验知：K2＝1350/429A＝3.1＞1.5符合要求。
各类保护齐全有效，按要求进行试验，确保矿井安全供电。
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