矿山设计论文（精选12篇）
矿山设计论文 篇1
0 引言
井架是矿山生产的主要提升构筑物。在整个矿井的生产中起着举足轻重的作用。根据用途井架可分为:生产井架和凿井井架;根据提升设备井架分为:单绳式井架和多绳式井架;若根据结构材料可分为:钢井架、钢筋混凝土井架和木井架。钢井架从结构型式来分又分为:单斜撑式钢井架和双斜撑式钢井架。因钢材强度大、延性好、能适应大荷载、大高度的工艺要求, 因而在大型矿井中, 钢井架已被广泛使用。本文以钢井架为例简单介绍其设计过程。
就结构形式而言, 钢井架结构属于空间受力体系, 其主要构件的受力比较复杂, 以往井架结构的计算, 大都是简化为平面结构后进行手算, 不仅费时间而且计算精度会有偏差。随着社会经济的发展, 计算机应用技术的不断提高, 专业的结构分析软件陆续出现并不断完善, 这使得应用分析软件对结构进行分析成为现实, 尤其像钢井架这种受力比较复杂的空间结构, 软件分析的优势就尤为明显。目前的结构分析软件中常用的计算程序为AN-SYS和SAP2000等有限元分析软件。
1 结构布置
1.1 设计资料
井架结构设计时需要相关专业提供必要的设计资料:
1) 矿井生产能力和服务年限;
2) 提升系统图 (井筒平面位置、直径、深度;井口标高;天轮直径及中心标高;绞车系统提升角度;防撞梁底标高) ;
3) 提升设备技术特征 (提升机、电动机、提升钢丝绳、、提提升升容容器的型号及规格, 以及提升钢绳的最大、最小静张力、提升机的提升加速度和运行阻力系数、最大破断力等) ;
4) 井口及立架设备安装资料 (提升容器规格、进出车框口高度及下放长材料的要求高度、卸载装置、罐道形式以及连接方式、缓冲制动装置与托罐装置的布置及作用力大小、防撞梁布置) ;
5) 井口房的平面图及剖面图;
6) 工程地质资料、地震烈度及气象资料。
1.2 井架结构的选择
在满足工艺设备要求和相关专业提供的各项资料的前提下, 本着加工安装方便、结构简单、受力明确、传力简捷、适应矿井服务年限及使用环境的原则选择适合的钢井架形式。大中型矿井井架采用井口附近预组装平移工艺或利用生产井架凿井时, 采用双斜撑式提升井架, 它占用井口时间短、生产与凿井可同步进行、综合经济效益高。而单斜撑式提升钢井架一般用于小型矿井。
1.3 井架结构布置
本文以双斜撑钢井架为例介绍其平面布置和竖向布置情况, 如图1~图3所示。
1) 井架平面布置。平面布置应满足提升机房位置与井架的关系及提升技术的要求。
具体要求如下:
a.确定井架前支撑柱 (即提升侧斜撑) 底跨平面尺寸前, 应先确定前支撑柱中心线与水平面的夹角α。为了充分发挥前支撑柱材料受压的作用, 同时为了减少井架水平位移量, 应使井架前支撑柱中心线与提升钢绳合力作用线接近;但是为了避免钢丝绳合力作用线跳到前支撑柱中心线外侧, 影响井架的安全使用, 两线的夹角一般不小于3°。在确定夹角α的过程中应密切结合工艺所提供的提升工艺图, 必要时可与工艺设计人员适当调整上、下天轮的水平和垂直距离, 以满足各项设计要求。
b.确定前支撑柱底跨两支点间的距离A时, 一般是以规范要求“提升一侧的斜撑基础顶面中心线间的水平距离, 不宜小于井架总高度的三分之一”为原则, 确定其值。
c.确定非提升侧斜撑 (后支撑柱) 底跨平面尺寸时, 根据立架悬挂平台或下天轮平台的大小并且应同时满足井口房的用途, 可适当调整后支撑柱平面与水平面的夹角β, 或适当调整提升侧斜撑基础顶面中心线与非提升侧斜撑 (后支撑柱) 基础顶面中心线的水平距离B, 以满足工艺要求。
d.天轮安装、检修平台布置时应满足平台通道净宽不小于700 mm, 提升钢绳与平台构件的净距不应小于100 mm的要求。
2) 竖向布置。井架的竖向布置主要是井架高度的确定。井架高度的确定又取决于各个平台标高的确定。各个平台分别为立架悬挂平台、下天轮平台、上天轮平台、起吊平台。首先根据工艺提供的提升系统图能确定上、下天轮的中心标高, 从而可以初步确定上、下天轮平台标高。确定起吊平台标高时根据公式h6≥D/2+2 m, 其中, D为天轮直径;h6为上天轮中心至吊钩的高度, 由此起吊平台的标高就初步确定了, 井架的总高也确定了, 当然在不违反规范要求、不妨碍使用要求的情况下可适当调整井架的总高度。立架悬挂平台标高取决于立架的高度, 一般情况下立架悬挂平台处于下天轮平台的下部。
2 井架荷载及其组合
井架上所承受的荷载分为:1) 恒荷载:结构自重、设备自重和地基变形等;2) 活荷载:提升工作荷载、平台活荷载、罐道系统工作荷载、风荷载、起重架安装荷载、罐道梁工作荷载等;3) 偶然荷载:主要是事故荷载 (断绳荷载、托罐荷载、过卷荷载和地震作用等) 。以上各种荷载的取值需通过人工核算取得, 并根据规范要求进行荷载效应组合。
3 井架计算分析
井架结构作整体计算时应采用空间分析方法进行作用效应计算。目前常用的软件有ANSYS和SAP2000系列软件。
下面通过一个工程实例简要介绍一下井架结构的计算分析过程:
1) 工程概况:本工程为多绳提升钢井架, 为空间箱形截面钢框架结构, 井架基础采用独立基础。标高22.700 m为悬挂立架平台, 下天轮平台标高为24.400 m, 上天轮平台标高为31.400 m, 检修起吊平台标高为37.600 m。天轮直径为3.25 m, 上、下天轮共2套。钢丝绳的断绳拉力总和为3 848 k N。箱形柱截面为1 200×1 200, 直接支撑天轮的箱形梁为1 200×1 500 (高) , 钢材材质为Q235B。
2) 数据准备:根据钢井架的受力特点可分为正常工作荷载组合和事故荷载组合, 在对井架结构计算分析过程中选取最不利的效应组合进行设计。对本例进行反复计算后发现上天轮钢绳发生断绳事故时其效应组合是最不利的。
3) 分析设计结果:选定构件截面后, 通过运行程序对井架结构进行计算分析, 可以得出井架结构的位移和内力图。从而可以判断结构位移是否满足规范要求。从内力图分析, 轴力最大的构件是前支撑柱, 弯矩最大的构件是支撑天轮的钢梁, 平台附近的构件弯矩也较大。结构设计模型基本能符合实际。在构件设计的过程中对受力较大的构件连接节点处进行适当加强。
4 钢井架的防腐
防腐处理对钢井架而言是至关重要的, 钢井架构件外表面钢材应喷砂除锈、喷漆。其防锈和防腐蚀所采用的涂料、钢材外表面的除锈等级以及防腐蚀对钢结构的构造要求等, 均应符合现行国家标准GB/T 8923涂装前钢材表面锈蚀等级和除锈等级和GB 50046工业建筑防腐蚀设计规范的规定。图纸中除应注明钢材除锈等级外还应注明采用的涂料及涂层厚度, 并且注明在使用过程中应定期检测和维护。
5 结语
钢井架是一个空间受力体系, 构件受力比较复杂。各种荷载需要通过人工统计和组合, 所以设计时应将荷载组合考虑全面, 避免遗漏。在SAP2000中, 交互式的优化设计功能对钢结构的设计提供许多便利, 基本能实现钢井架计算分析并且满足设计要求。但是在程序的分析过程中对于“箱形柱内的加劲肋对轴压承载力的作用”未能考虑, 设计时也只考虑箱形构件受压时设置加劲肋的构造要求。还有许多因素需要我们在日后的设计工作中更进一步研究, 使钢井架的设计更加优化。
摘要：通过井架设计实践, 分析了矿山钢井架布置和选型, 对井架荷载计算及组合的方法进行了研究, 并结合工程实例, 采用SAP2000有限元分析软件对钢井架结构设计进行了阐述, 同时提出了钢井架的防腐方法, 为矿山立井钢井架设计积累了经验。
关键词：矿井,钢井架,结构设计,计算
参考文献
[1]GB 50385—2006, 矿山井架设计规范[S].
[2]GB 50017—2003, 钢结构设计规范[S].
[3]钟怀磬.煤矿特种结构[M].徐州:中国矿业大学出版社, 1992.
[4]全吉华.矿山竖井钢井架设计分析[J].工业技术科技资讯, 2011 (27) :87-89.
矿山设计论文 篇2
一． 概述
1.麦垛山煤矿概况 1.1 地理与人文概况
（经纬度范围、行政区域、地形地貌、交通运输、居民情况等）1.2 矿井设计概况
（煤矿全称与归属、井田位置与范围、生产能力、服务年限等）1.3 矿井工程概况
（矿井开拓布置与运输方式、开采条件、井口位置、井筒施工方法等）1.4 矿井地质概况
（地层分布与特征、工程地质特征、可采煤层与厚度、水文地质等）1.5 矿井主要经济技术指标
（设计生产能力、井巷工程量、地面建筑情况、在籍员工情况、全员效率等）2.测区已有测绘资料及成果利用 2.1 对测区已有测绘资料的分析 2.2 对测区已有测绘资料的利用
二． 测绘基准与执行规范
1.测绘基准与测绘系统 2.执行的测量规范
三． 生产限差的确定
1.按一般采矿工程对测量工作的要求确定 2.按测图与绘、用图精度相匹配的原则确定 3.按井巷贯通的限差确定
4.按由地面向井下指定地点打垂直钻孔的要求确定
四． 矿井联系测量
1.矿井定向测量 1.1 一/两井几何定向 1.2 陀螺定向 2.矿井导入高程 2.1 钢丝法导入高程 2.2 准直仪法导入高程
五． 矿井井下控制测量
1.井下平面控制测量 1.1 基本控制测量 1.1.1 1.1.2 经纬仪钢尺导线 全站仪导线
1.2 采区控制测量 2.井下高程控制测量 2.1 井下主要巷道水准测量 2.2 井下斜巷三角高程测量
六． 采区日常测量（任选）
1.巷道中线标定（平巷、斜巷及曲线巷道）2.巷道腰线标定
浅析矿山机械设计的发展 篇3
【关键词】矿山机械；设计；过程；发展
矿山机械是一种直接用于矿物挖掘和开采的一种大型的机械，是煤矿生产中的重要设备之一，它的性能和安全将直接关系到煤矿生产的安全和生产，提高矿山机械的性能，主要是提高矿山机械设计和使用维护的水平，随着科学技术的发展，如设计师不能适当的采用新的设计方法，而是仍然采用古老的，传统的设计方法，不但会影响产品的设计周期，而且必然影响矿山机械的质量，所以经济的发展和社会的进步对矿山机械的设计提出了更高更新的要求。
1.矿山机械设计的过程
矿山工作具有基建工程量大、周期长，建设地点接近矿体，因而工业场地、外部运输受地形条件的制约；生产作业地点分散、多变、生产管理 、劳动组织复杂等特点。
1.1调研预测
调研预测主要包括资源调查、对市场的预测、技术调研、社会环境调研、企业内部调研等内容。资源调 查，通过深入的勘查，摸清矿产资源的储量、埋藏情况、品位及质量；对市场的预测，主要对用户对象及用户需求，产品的市场位置，同行的 竞争分析，外购物资的供应分析。技术调研，主要对有关新工艺、新设备、新技术的发展水平、动态及发展趋势、相关科技成果、相关的标准 、法规、专利、情报等。社会环境调研包括国家的计划与政策、用户的社会心理与需求，如国家是鼓励开采国内矿产还是鼓励进口等。企业内 部调研，包括对生产能力、融资能力、营销能力、供应能力、开发能力（技术创新能力）等的调研。
1.2预可行性研究报告及可行性研究报告
可行性研究是矿山机械设计必须经过的阶段。矿山设计的可行性研究一般包括：总诠、需求预测 和拟建规模、资源、原材料、燃料及公用设施情况、建厂条件和厂址方案、设计方案、安全、环境保护、企业组织、劳动定员培训、拟建项目 实施进度的建议、主体工程和协作配套工程所需的投资、建设项目本身的财务评价、投资回收年限的估算等。
1.3评价决策
在矿山机械设计中的评价决策主要包括针对技术方案、经济指标的评价决策。评价的目标主要包括：技术目标、经济目标和 社会目标。
评价方法包括：评价目标树评价法、目标重要度系数评价法，简单评价法、评分法、技术经济评价法，模糊综合评判法等。
1.4设计任务书与设计工作
根据可行性研究报告及评价决策结果，根据详细而明确、先进而合理的原则拟订设计任务书。根据设计任务书 展开设计工作。矿山设计要多方面统筹兼顾、协调一致，使设计满足：安全要求、环保要求、系统性要求、矿山服务年限要求、生产能力要求 、生产工艺要求、可靠性要求、降低成本要求、矿石加工要求、适应性要求、国家产业政策要求等。
2.矿山机械设计的发展
随着机械行业的飞速发展，矿山作为机械使用的“主战场”之一，得到快速的发展，通过近些年的不断努力创新，我国矿山机械行业得到大力发展，在矿山机械设备的设计中采用先进的技术，不仅能够提升机械设备的质量、增加设备的使用寿命，还可以提高机械设备的工作效率。
2.1设备大型化
随着我国经济的发展，大量的矿产资源逐渐地被开发并利用，这也促进了我国的选矿机械设备向大型化方向发展的速度。当前，相关的工作人员对我国的选矿机械设备已经做了大量的研究，也取得了一定的成果。但依旧有很多没有解决的问题，需要相关的工作人员进一步的进行研究。选矿机械设备是用在矿选过程中的重要设备，根据其基本工作流程来分析，主要的设备分为破碎设备、磨矿设备以及筛选设备、脱水设备和分选设备。现阶段我国的企业都十分的重视选矿机械设备的研发以及应用，因为用于选矿的相关机械设备能够直接的影响到生产的整个过程，并且能够对企业的整体经济效益产生较大的影响。这些设备在科学技术含量等方面的提升，可以有效地提高工作的效率以及企业的经济效益。选矿设备大型化是工作的需要，也是企业提升工作效率以及工作能力的需要。
2.2露天开采设备及其地下化
在对设备进行设计的时候，要注重成套设备的相关匹配性。另外，要考虑到我国高寒地区的特殊性，为特殊地区设计出合适的机械设备，例如，我国的疆域非常的大，各个地区的环境肯定是不一样的，矿山机械在进行设计的时候要根据实际的状况对机械设备进行设计。我国的内蒙古地区不但地域宽广，并且经常需要对软岩褐煤在露天中进行连续的开采，这就需要相关工作人员设计相关的设备来应对此类情况。矿山开采中的相关生产工作本身就非常具有危险性，所以研究出安全、合理的设备并应用到工作中是十分有必要的。随着近几年的发展，很多开采设备逐渐地向地下化的方向发展，设备的使用方向更加的广阔，地下化已成为了设备发展的方向，设备地下化可以有效提升工作的效率。
2.3提升的相关设备并使其与采選设备相适应
现阶段在矿山机械设计中要重点提升设备的相关机械性能及安全性能，增强机械设备的寿命、工作效率等，并将矿山机械设备的使用范围逐渐扩大。在对设备进行设计与开发的过程中，可以运用现在先进的计算机辅助设计功能，以及PC设计、远控和自控等技术，实现相关技术水平的提升，提高工作的效率。在设计发展的过程中将旧的，比较落后的相关技术逐渐的淘汰，例如，气动制动技术是在我国工业时代的发展中做了非常大的贡献的，其非常具有实用性，但是随着科学技术的发展，这样的技术已经影响到工作的效率，所以这一类比较落后的技术就应该被淘汰掉了。
3.结束语
在矿山机械施工中，机械设计的科学性、合理性，是矿山生产顺利实施的重要保障，提高机械设计师的设计水平，提高相关技能培训，做好机电设备的安全监测，不仅能够减少矿山机械设备故障的发生率，为工作人员提供安全的工作环境，还能提高机械设备的工作效率，有效保障矿山生产的顺利进行。 [科]
【参考文献】
[1]饶绮麟.21世纪矿山机械的研究和开发[J].矿冶，2003，12（3）：1-4.
矿山机械的绿色设计 篇4
1 矿山机械绿色设计的概念
绿色设计是在产品的生命周期中, 在与产品相关联的信息 (例如技术信息、设计理念、应用材料和经济性等) 基础上, 使用并行设计等先进设计理念, 使设计和应用的产品合理体现环境保护的理念。绿色设计产品应该具有可回收性、可再利用性、不含有毒物质、废物处理经济和安全健康等属性。矿山机械的绿色设计就是在整个矿山机械生命周期中, 使产品的技术、经济和环境等属性满足环境保护评价体系的统一设计目标和用户的需求。
2 矿山机械绿色设计的必要性
首先, 从环境保护方面讲, 矿山机械绿色设计是必然的。自我国加入WTO后, 各种类型的贸易壁垒形成, 这种绿色设计更成为一种趋势。与此同时, 发达国家也逐步提高了环境保护的贸易壁垒, 所要出口的产品必须达到要求的环保标准。例如, 发达国家在条例中明确规定禁止使用石棉制品, 而我国矿山机械中的制动零配件还大量使用此种材料。所以, 提高我国矿山机械的绿色设计是必须且必要的。
其次, 随着我国经济的不断发展, 人们逐渐意识到要想长远发展, 必须将经济与环境同步进行。对此, 国家提出了可持续发展战略, 逐步与国际标准接轨。在矿山机械设计中, 新增了许多强制性环保标准, 例如噪声、排放和废物等, 必须满足绿色产品的概念和要求。
3 矿山机械绿色设计的内容
矿山机械的整体生命周期与绿色设计相关的阶段有:产品设计制造、产品使用保养、产品维修和产品报废。在产品开发初期, 产品的设计要充分考虑减少矿山机械对环境的污染;在矿山机械设计中, 要考虑选择的原材料是否可回收, 是否是对环境有污染、有害;在报废阶段, 是否能够有效降解。所以, 在原材料选择阶段, 要从环保角度出发, 选择新型环保材料。
在再制造过程中加工、电镀、切削、钣金和涂装时, 要尽量选择对环境污染小的工艺。设计之初, 就要考虑选用工序, 尽量选择好的加工方法, 避免对环境造成过多污染。例如, 使用新型表面处理的热加工工艺, 选择污染小的涂镀材料等。
在矿山机械设计之初, 还要考虑成本预算。矿山机械绿色产品设计的成本分析必须在产品设计之初, 考虑矿山机械产品的回收、再利用等性能, 考虑产品拆卸等相应的环境成本, 考虑污染物的替代。矿山机械绿色设计成本分析必须贯穿在整个设计过程中, 使设计的产品更加绿色且低成本。
在矿山机械作业过程中, 排除有害气体、噪声、废弃的油和破损的零件等对环境不利的因素。矿山机械的发动机是主要的噪声排放污染源, 所以在生产制造装配过程中, 要对发动机进行环保改进。应用电控喷油柴油机, 可以提高矿山机械的环保指标。在噪声方面, 主要考虑驾驶室内噪声强度和机外辐射噪声功率等。矿山机械设计之初, 要积极开发和选用低噪声发动机、高性能消音器;与此同时, 在整机设计中使用相应环保措施, 通常使用隔振、吸音等, 来减少二次振动产生的噪声。
在矿山机械养护、维系阶段, 绿色设计重点考虑其可回收性和修复性。比如液压缸在工作中容易拉缸, 如果专门设计一个比标准液压缸尺寸大的油封, 即可对损坏的液压缸重新研磨, 虽然这是非标准产品, 但不影响正常工作。所以在设计时, 要充分考虑零部件的可修复率, 尽量避免坏零件的废弃。
矿山机械在生命周期结束时, 其可回收性也是绿色设计的内容。可回收性设计是在产品设计之初, 就已经考虑到产品及其零件是否能够回收再利用, 例如一些矿山机械的塑料制品、橡胶制品等的可回收性。可回收性内容包括:可回收材料的识别、可回收工艺、可回收经济性分析、可回收产品结构工艺等。
4 矿山机械产品的绿色设计评价体系
判断矿山机械绿色设计是否满足绿色设计的要求和目标, 就要有相应的绿色评价体系。矿山机械的绿色评价体系, 包含传统设计评级指标和环境保护评价指标, 评价指标如图1所示。
5 结束语
矿山机械的绿色设计, 应该贯穿在产整个生命周期内, 使资源得到最大限度的利用, 减少有毒、有害物质对环境的破坏, 走可持续发展道路, 实现矿山机械的合理利用。
参考文献
[1]刘志峰, 刘光复.绿色设计[M].北京:机械工业出版社, 2001.
矿山6kv变电所设计 篇5
型号
额定电流(a)
过电流脱扣器的额定电流(a)
瞬时过电流脱扣器的整定电流(a)
极限分断电流ka直流440v
t≤0.013
交流380vcosф≥0.4周期分量有效值
dw10―4000/2
4000
2500
2500―3750-7500
30
40
b：断流能力校验
ibr≥is(up3;)iim
式中.ibr―设备的分断电流
is(up3;)―最大运行方式下三相短路电流周期分量有效值
iim---冲击短路有效值
ibr=40≥is(up3;)=40
故符合要求。由于此开关具有极限分断电流的能力。故不在校验动、热稳定性
c：低压母线的选择
由于变压器低压侧为0.4kv且额定容量为1250kva故选用母线规格为lmy----3(120x10) 50x6
d：低压配电屏的选择
由于作为低压配电装置，并根据使用条件选用ggd3-01型交流低压配电柜其参考如下：
型号
额定绝缘电压
工作频率
工作电压
工作电流
短路分断能力
极限分断能力
ggd3-01
660v
50r/2
380v
2500a
50ka
105ka
3：高压电器设备的选择
高压开关柜型号的选择
由于6kv高压配电装置一般采用具有五防功能的成套高压开关柜
根据安装地点和使用环境、各电器元件在高压开关柜内的安装方式不同及
经济
性等要求，选用gg―1a(f)型高压开关柜(选择与校验同低压相同，不在此列出)。由于他符合各个元件的要求，因此不在全部列出，其技术指标如下：
型号
稳定电压
额定电流
操作方式
母线系统
外型尺寸
gg―1a(f)---073
6kv
1000a
手动
单母线
宽x深x高1218x1215x3100
第九章变电所的继电保护
6kv系统都是小接地电流系统，因此通常只装设防止相间短路的保护装置和防止单相接地的有选择性的高压漏电保护装置
1.相间短路保护
保护时装设原则：
a采用两相接线，正个系统的保护装置均装设在同名相的两相上
b一般均装设两段电流保护装置，第一段无时限电流速段保护做为辅助保护，第二段带时限电流速段保护做为主保护。
c第一段电流速断保护应有选择的动作，其装设条件是满足最小保护范围的要求。
d对电缆线路当速断保护不满足保护范围要求时，可装设带时限电流速断保护
e对母线残压有严格要求的变电所应用无时限电流速断保护切除使母线残压低于60额定电压的各种故障，保护装置可无选择地动作
f负荷较大总长在1km以下的重要用户的电缆线路为了加速切除短路故障可以采用纵连差动电流保护装置
g负荷较小的非重要用户可以采用熔断器保护
h保护采用远后备方式
2电流速断保护的整定计算
(1)继电器的动作电流
iop.k=kk*kkx*ica/ki*kre
式中iop.k-继电器的动作电流a
kk-可靠系数，电磁式和晶体管式继电器取1.2感应式继电器取1.4
kkx-保护装置的接线系数
ki-电流互感器变比
kre-返回系数
ica-线路最大长时工作电流
iop.k=kk*kkx*ica/ki*kre=1.2*1*203.8*5/250=5.8a
(2)保护装置的灵敏度满足下式要求
kr=iup2;min/iop.kki≥1.5
式中kr-保护装置的灵敏度系数
iup2;min-被保护线路末端最小两相短路电流a
kr=iup2;min/iop.kki=4500*5/5.8*250=15.5≥1.5
故保护装置负荷要求。查表7―1选用dl―34型电流继电器过电流保护的动作时限按下式确定
tp=tep δt
式中tp-保护装置整定的动作时间s‘
tep-末端相邻元件保护的整定时间s
δt
-时限阶段
由于保护装置设在末端，应设瞬时保护装置，其动作时限
tp=tep δt=0 0.5=0.5s
查表7―2，选用ds―122型时间继电器。
第十章变电所的所用电系统
1变电所的操作电源
操作电源有直流和交流两种，除一些小型变电所采用交流操作电源外，一般变电所均采用直流操作电源
直流操作电源有硅整流直流电源和蓄电池直流电源，根据矿井的实际情况和使用要求，6kv配电所采用的镉镍蓄电池。而且该电池具有充电和浮充电两套整流装置，查表选用bzgn-i-//200型。
2变电所的所用电
由于变电所中具有两台主变压器，且变电所所用负荷不大，并且有蓄电池备用系统，故选择一台变压器。根据变电所的负荷大小选用s7―30/10型变压器(数值与前相同，故不再计算)
第十一章变电所的中央信号装置
1:中央信号装置的设计原则
(1)当变电所为集中控制时，控制室内应有被控制断路器跳、合闸位置的指示信号
(2)有人值班的变电所，应在控制室或值班室内设置能复归音响信号的中央事故信号及中央预告信号装置
(3)中央事故信号装置在断路器跳闸时。除能及时发出音响信号外，在控制屏上或配电装置上还应有表示该回路事故跳闸的灯光或其他指示信号
(4)中央预告信号装置在回路故障时，除能及时发出音响信号外，还应有显示故障性质、地点和范围的指示(灯光或信号继电器)
(5)中央事故信号与预告信号应有区别，一般事故信号用蜂鸣器;预告信号用电铃发出音响。
(6)中央信号发出音响后，应能手动或自动复归音响，而故障性质、地点及范围的指示应保持到保护动作情况记录完毕(光字牌信号)和故障消除为至(闪光信号)
(7)各信号的显示装置应适当集中，以便值班人员监视
(8)变电所的中央事故与预告信号一般应能重复动作，如变电所主接线较简单，中央事故信号可不重复动作。
(9)在配电装置上就地控制的元件，应按母线段、组别、分别发送
(10)事故信号和预告信号
(11)对中央事故及预告信号装置及其光字牌应能进行完好性实验。
信号装置应有可靠的电源，对重要信号装置应对电源熔断器进行监视。
总之，要求信号装置力求简单、可靠、醒目，应能正确反映所监视电气设备的运行状态，并能根据需要随时检验信号装置的完好性。当被监视设备
(12)发生异常时，信号装置能自动发出音响和灯光信号。信号发出后应能判断故障性质、地点和范围，并将该灯光信号保持到保护动作情况记录完毕火热和故障消除为止，对音响信号应能根据需要手动或自动复归。
2中央信号装置的设计
设计中央信号时，一般选择目前定型的接线方式，可不必自行设计。常用的两种接线方式为：即事故信号不重复动作，预告信号重复动作的接线`事故、预告信号都瞬时重复动作的接线;事故重复动作、预告信号延时重复动作的接线，根据设计原则和本变电所的实际情况选择事故信号重复动作，预告信号重复动作的接线方式。
第十二章变电所屋内外布置
1.变电所布置的一般要求
变压器一般采用落地式布置，安装在钢筋混第一节变电所布置的一般求
变电所布置的一般要求：
1设备布置应紧凑合理，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和实验，还要考虑发展的可能性。
2.各房间的位置年个安排合理。配电室的位置要便于进出线;低压配电室尽量靠近变压器室;电容器室尽量与高压配电室相毗邻;控制室、值班室和辅助间的位置要便于工作人员工作和管理。
3.尽量利用自然采光和自然通风。变压器室和电容室尽量避免西晒，控制室尽量可能超南。
4.配电室、控制室、值班室等地面，一般应比室外高出150mm~300mm，附设在车间内的变电所可与车间地面相平。变压器室的地面标高视需要而定
5.有人值班的变电所应单独的控制室或值班室，并设有其它辅助间及生活设施
2.最小电气间距的要求：
屋外配电装置的最小电气间距(安全净距)不应小于表10―1中所列数值。
符号
适用范围
额定电压/kv
3―10
35
63
a1
带电部分至接地部分之间
200
400
650
网状遮拦向上延伸线距地.2.5m处与遮拦上方带电部分之间
a2
不同相的带电部分之间
200
400
6500
断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间
b1
设备运输时，其外廊至无遮拦带电部分之间
950
1150
1400
交叉的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间
栅状遮拦至绝缘体和带电部分之间
b2
网状遮拦至带电部分之间
300
500
750
c
无遮拦裸导体至地面之间
2700
2900
3100
无遮拦裸导体至建筑物、构筑物顶部之间
d
平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间
2200
2400
2600
带电部分与建筑物、构筑物的边缘部分之间
2.屋内配电装置的电气间距不应小于10-2所亿的数值.
符号
适用范围
额定电压/kv
∧500
500～1000
a1
带电部分至接地部分之间
15(30)
15(30)
a2
不同相的带电部分之间
15(30)
15(30)
b1
带电部分至栅栏之间
100
100
b2
带电部分至网状遮拦之间
100
100
b3
带电部分至无孔栅栏之间
50
50
c
无栅栏裸导体至地(楼)之间
2200
2200
d1
无栅栏裸导体于通道对面墙间的水平净距
1500
d2
通道对面的无栅栏裸导体见的水平净距
1000
1500
1.配电装置的走廊宽度不应小于表10-3中的数值
布置方式
背面维护走廊
正面操作走廊
一般值
推荐值
一般值
推荐值
一面有配电装置时
两面有配电装置时
800
800
1000
1000
1300
1800
1800
2500
2.当低压配电装置的安装长度不超过6m时，其屏后维护走廊允许一个出口;当该长度为6~15m时，两端各设一个出口，当该长度超过15m时，除两端各设一个出口外，中间应增加出口，使两出口之间距离不超过15m出口的宽度不得小于0.8m。当屏后维护走廊的净宽超过3m时，则不受上述要求的限制。
3.屋内低压配电装置的遮拦高度不应低于网状遮拦1.7m，栅栏1.2m。无孔遮拦1.7m。
4.无遮拦裸导体布置在走廊上方离地高度小于表(10-2)中的c值时，应设置遮拦保护，遮拦高度不应小于1.9m.。
3.低压配电室
1.低压配电装置一般设在单独的低压配电室内，对有人值班的变电所，其低压配电室允许与值班室合并，此时低压配电装置的正面距离墙不宜小于3m.
2.对采用集中控制的厂房或车间(如选煤厂等)允许与控制室合并，此时低压配电屏组与控制屏组之间，如为单列布置时其间距不小于0.8m。
2.低压配电屏一般离墙布置，屏后维护走廊和正面操作走廊的宽度
见表(10-3)。屏的两端有通道时屏侧面应有防护板，两侧距墙不的小于0.8m。当一侧靠墙时应留有200mm的间隙。
4.当屏的数量在3台及一下时，也可选用单面维护的配电屏靠墙安装，此时屏后距墙应留有25mm的间隙，屏侧面距墙应留有200mm的间隙。
5.当配电室长度为8m以上时，应设两个门，并尽量布置在两端。当只设一个门时，此门不应通向高压配电室。
6.用同一低压配电室供给给一类负荷用电时，母线分段处越南感设有防火隔板或防火隔墙，供给一类负荷的电缆不应通过同一电缆沟。
7.低压配电室的高度应和变压器室综合考虑，一般可参考以下尺寸：与抬高地坪变压器室相邻时，高度4~4.5m;与不抬高地坪变压器室相邻时，高度3.5~4m;配电室为电缆进线时，高度为3m.
8.配电室采用架空进线时，进线配电屏应与变压器室隔墙进线孔的同一中心线上。
4.变压器
1.变压器室的布置形式及主要尺寸与进、出线方式和采用设备有关。
变压器室在布置上有地坪抬高和不抬高两种，地坪抬高与否取决于变压器室的通风方式和通风面积，当变压器室的进出风窗面积不满足通风条件时，则应将变压器室的地坪抬高。一般“出风”影响变压器室的高度，“进风”影响变压器室的地坪。地坪不抬高时，变压器室的高度一般为3.5m~4.8m;地坪抬高时，地坪下面是进风洞，地坪抬高的高度一般为
0.8m、1.0m和1.2m三种，变压器室的高度一般相应地增加4.8m~5.7m
凝土基础上。
屋外相邻油浸变压器间，当油量超过2500kg时，其防火净距35kv不得小于5m;63kv不得小于6m;否则，应设防火隔墙。防火隔墙的高度不宜低于变压器油枕顶端，长度应大于贮油池两侧各0.5m。
当变压器油量在1000kg以上时，应在其下面设置能容纳100油量的贮油池或20油量的贮油池或挡油墙。当没有20的贮油池或挡油墙时，应设油将油排到安全处所的设施，且不应引起污染危害，贮油池面积按设备外廓加1m计。贮油池内一般铺设厚度为250mm的卵石层(卵石直径宜为50mm~80mm)。为防止雨水流入贮油池，贮油池四壁高应高出地面100mm。并用水泥抹面。
屋外布置的其他充油设备，当单个油箱的油量达1000kg以上时，也应按上述要求设置贮油池。
变压器的布置位置，除应满足安全净距和防火距，还应考虑变压器各侧的引线长度尽量缩短。为此变压器的位置应与进线架构和6(10)kv配电室内的进线开关柜尽量布置在同一中心线上。
第十三章变电所的防雷与接地
1.变电所的防雷保护
变电所的防雷保护油防护直接雷击过电压和线路传来的感应入侵波过电压，还有避雷针上落雷时产生的感应和反击过电压。
(1)直击雷的保护
变电所对直击雷的保护方法是装设避雷针，将需要保护的设备和建筑物置于保护范围之内。
在避雷针上落雷时，雷电流在避雷针上产生的电压降，向被保护物放电，这一现象称为反击。独立的避雷针与被保护物之间，应保持一定距离。为了避免发生反击，避雷针与被保护设备之间的距离不得小于5m，而避雷针接地极与被保护接地极之间的距离不得小于3m，且避雷针的冲击接地电阻不得大于10ω。
(2)雷电入侵波的保护
变电所利用装设在各母线段上的阀型避雷器防护雷电入侵波引起的过电压。
由于避雷器有一定的有效保护距离，所以避雷器与被保护设备的电气安装距离不能太远，否则在被保护设备上产生的过电压值将很大，起不到保护设备的目的。而变电所内最重要的设备时变压器，它的价格高，绝缘水平又较低，为了使变压器受到有效的保护，最好将避雷器与变压器直接并联。但实际上变压器与母线之间还有其它开关设备，致使它们之间不得不相距一定的距离。所以，为了使避雷器有效地发挥其作用，
故在安装避雷器时应满足表(11-1)的规定。
电压等级
kv
设置避雷线的范围
到变压器的距离
到其它电器的距离
变压器哦进线回路数
一
二
三
四
35
进线段
全线
25
55
35
80
40
95
45
105
按到变压器距离增加35计算
63
进线段
全线
40
80
65
110
75
130
85
145
110
全线
90
135
155
175
2：进出线的防雷保护
(1)：3~10kv配出线的防雷保护
当变电所3~10kv配出线路上落雷时，雷电入侵波会沿配出线侵入变电所，对配电装置及变压器绝缘构成威胁。因此在每段母线上和每路架空线上应装设阀型避雷器，如图(11-3)所示。对于有电缆段的架空线路，避雷器应装在电缆与架空线的连接处，其接地端应与电缆金属外皮相连。若配出线上有电抗器时，在电抗器和电缆头之间，应装一组阀型避雷器，以防电抗器端电压升高时损害电缆绝缘。
(2)：配电网的防雷保护
1.与架空线连接的3kv~10kv配电变压器，其3kv~10kv侧应用阀型避雷器保护，并尽量靠近变压器装设，其接地线应与变压器低压侧中性点(或中性点不接地的电力网中，中性点击穿保险器的接地端)以及金属外壳连在一起接地。
2.多雷区的3kv~10kv,y,yn0和y,y接线的配电变压器，除在高压侧装设避雷器外，宜在低压侧装设一组220v避雷器、440v压敏电阻、或击穿保险器，以防反变换波和低压侧雷电侵入波击穿高压侧绝缘。低压中性点不接地的配电变压器，应在中性点装设击穿保险器。
3.3kv~10kv柱上断路器和负荷开关，应用阀型避雷器或空气间隙保护。经常断路运行而又带电的柱上断路器、负荷开关或隔离开关，应在带电侧装设避雷器或保护间隙，其接地线应与柱上断路器等的金属外壳连接，且接地电阻不应超过10ω。
a)3kv~10kv架空配电线路不装设避雷线。
b)为了提高3kv~10kv钢筋混凝土电杆配电线路的绝缘水平，可采用瓷横担或高一级电压的绝缘子。
c)低压架空线路接户线的绝缘子铁脚宜接地，接地电阻不宜超过30ω。土壤电阻率在200ω・m及以下的铁横担钢筋混凝土杆线路，在入口处宜将绝缘子铁脚与该接地装置相连，不另设接地装置。人员密集的公共场所，如剧院和教师的接户线，以及又木杆或木横担引下的接户线，其绝缘子铁脚应接地，并应装设专用的
接地装置，但钢筋混凝土杆的自然接地电阻不超过30ω着除外。
年平均雷暴日不超过30天的地区、低压线路被建筑物等屏蔽的地区，以及接户线距低压接地点不超过50m的地方，接户线绝缘子铁脚都可不接地。
d)在多雷区或易雷击段，直接与架空线相连的电度表宜装防雷装置。
3：变电所接地系统
(1)保护接地的范围
1.应当接地的部分：
(1)电机、变压器、电器、携带式用电器具的底座和外壳;
(2)电气设备传动装置;
(3)互感器的二次绕组，但继电保护另有规定着除外;
(4)配电屏与控制屏的框架;
(5)屋外配电装置的金属和钢筋混凝土架构以及靠近带电部分的金属围栏和金属门;
(6)交、直流电力电缆接线盒、终端盒的金属外壳盒电缆的技术外皮、穿线的钢管等;
(7)铠装控制电缆的外皮、非铠装电缆的1～2根屏蔽芯线。
2.不需要接地的部分：
(1)在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，额定电压为交流380v及以下、流440v及以下的电力设备外壳(当人有可能同
时触及接地物体时除外);
(2)在干燥场所，额定电压为交流127v及以下、直流110v及以下的电力设备外壳(有爆炸危险的场所除外);
(3)安装在配电屏、控制屏盒配电装置上的仪表、继电器和其它低压电器的外壳，以及当绝缘损坏时，支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等;
(4)安装在已接地的金属构架上的设备(保证接触良好)，如套管等(有爆炸危险的场所除外);
(5)额定电压220v及以下的蓄电池室内的支架。
4.工作接地的范围
(1))变压器、发电机、电容器组的中性点，在变压器中性点绝缘系统中，经击穿熔断器接地;
(2)电流互感器、避雷针、避雷线、避雷网、保护间隙等。
第十四章：电气照明设计
1电气照明设计的原则和要求
(1)照明设计合理与否不仅影响工作人员的视力健康，而且还会影响工矿企业的安全生产和照明的经济性。为此，照明设计应遵循以下原则：
(2)作业面上应有合适的照度。既保证工作和视力健康对照度的要求，又保
证照明的经济性。
(3)保证照明的均匀度，限制眩光，力求视觉舒适。工作环境中的亮度分布应力求均匀，既保证作业面上照明的均匀，又保证作业面与周围环境(墙、顶棚、地板等)的亮度差别不致过大。
(4保证照明的稳定性和避免频闪效应。照明的光通量要稳定，防止电光源的摆动，尽量消除电光源的频闪效应或选择频闪效应低的电光源。
(5)电光源的显色性要好。在需要辨别颜色的场所，应尽量选择显色指数高的电光源或多种光源混合使用。
(6)照明装置要技术先进，工作安全可靠，维护检修方便。
(7)照明装置的选择越南感尽量美观，与周围环境和建筑物协调统一。
2电光源类型的选择
选择电光源的类型时，越南感根据电光源的特性和使用场所对电光源的要求选择。选择电光源的一般原则如下：
(1)尽量选择发光效率高、使用寿命长的电光源，以保证照明的经济性。
(2)在有旋转机械的场所，应选择无频闪的电光源。
(3)在显色性要求高的场所，应选择显色指数高的电光源。
(4)在电压波动大的场所，应选择光通量受电压变化影响小的电光源。
3根据实际情况变电所照明采用荧光灯。
4照度计算。
(1)单位容量计算
p.σ=pa=16*50=2400w
(2)所需灯具的盏数
n=eava/kukφ30*150/0.85*0.8*90=74
(3)灯具根据房间的长宽和工作地点不同确定布局情况;
5照明设备的布置
照明配电箱有悬挂式和嵌入式几种，布置时可根据配电箱形式不同将其悬挂在墙上或镶嵌在墙体中。配电箱及变压器箱中心距地1.5m。若不在照明配电箱内进行控制，则配电箱的安装高度可提高带2m以上。照明线路导线一般采用橡皮绝缘电缆
第十五章总结
经过这一段时间的实践操作使我对前面理论知识有了更深刻的理解和掌握，同时也丰富了自己各方面知识，为今后的工作打下了良好的基础，也为今后尽一步丰富自己知识水平和自身素质做好了铺垫，通过这一段实习也提高了自己的各方面能力和素质，但是在实习过称中也发现了自己的不足，如知识掌握的不牢固和不塌实，知识面狭窄，不够宽广及实际操作能力差等现象，总之这一段的实习对我还是有很大帮助的，由于限于自身能力的不足在设计中出现的不足之处还望各位老师批评和指正，并请多多关照，还请各为老师多提意见。
主要参考文献
1、《煤矿安全规程》
2、《煤矿电工手册》
3、《设计指导书》
4、《工矿企业供电》
5、《矿井低压电网短路保护装置整定细则》
6、《电器产品样本及产品目录》
7、其它资料
-时限阶段
由于保护装置设在末端，应设瞬时保护装置，其动作时限
tp=tep δt=0 0.5=0.5s
查表7―2，选用ds―122型时间继电器。
第十章变电所的所用电系统
1变电所的操作电源
操作电源有直流和交流两种，除一些小型变电所采用交流操作电源外，一般变电所均采用直流操作电源
直流操作电源有硅整流直流电源和蓄电池直流电源，根据矿井的实际情况和使用要求，6kv配电所采用的镉镍蓄电池。而且该电池具有充电和浮充电两套整流装置，查表选用bzgn-i-//200型。
2变电所的所用电
由于变电所中具有两台主变压器，且变电所所用负荷不大，并且有蓄电池备用系统，故选择一台变压器。根据变电所的负荷大小选用s7―30/10型变压器(数值与前相同，故不再计算)
第十一章变电所的中央信号装置
1:中央信号装置的设计原则
(1)当变电所为集中控制时，控制室内应有被控制断路器跳、合闸位置的指示信号
(2)有人值班的变电所，应在控制室或值班室内设置能复归音响信号的中央事故信号及中央预告信号装置
(3)中央事故信号装置在断路器跳闸时。除能及时发出音响信号外，在控制屏上或配电装置上还应有表示该回路事故跳闸的灯光或其他指示信号
(4)中央预告信号装置在回路故障时，除能及时发出音响信号外，还应有显示故障性质、地点和范围的指示(灯光或信号继电器)
(5)中央事故信号与预告信号应有区别，一般事故信号用蜂鸣器;预告信号用电铃发出音响。
(6)中央信号发出音响后，应能手动或自动复归音响，而故障性质、地点及范围的指示应保持到保护动作情况记录完毕(光字牌信号)和故障消除为至(闪光信号)
(7)各信号的显示装置应适当集中，以便值班人员监视
(8)变电所的中央事故与预告信号一般应能重复动作，如变电所主接线较简单，中央事故信号可不重复动作。
(9)在配电装置上就地控制的元件，应按母线段、组别、分别发送
(10)事故信号和预告信号
(11)对中央事故及预告信号装置及其光字牌应能进行完好性实验。
信号装置应有可靠的电源，对重要信号装置应对电源熔断器进行监视。
总之，要求信号装置力求简单、可靠、醒目，应能正确反映所监视电气设备的运行状态，并能根据需要随时检验信号装置的完好性。当被监视设备
(12)发生异常时，信号装置能自动发出音响和灯光信号。信号发出后应能判断故障性质、地点和范围，并将该灯光信号保持到保护动作情况记录完毕火热和故障消除为止，对音响信号应能根据需要手动或自动复归。
2中央信号装置的设计
设计中央信号时，一般选择目前定型的接线方式，可不必自行设计。常用的两种接线方式为：即事故信号不重复动作，预告信号重复动作的接线`事故、预告信号都瞬时重复动作的接线;事故重复动作、预告信号延时重复动作的接线，根据设计原则和本变电所的实际情况选择事故信号重复动作，预告信号重复动作的接线方式。
第十二章变电所屋内外布置
1.变电所布置的一般要求
变压器一般采用落地式布置，安装在钢筋混第一节变电所布置的一般求
变电所布置的一般要求：
1设备布置应紧凑合理，便于设备的操作、巡视、搬运、检修和实验，还要考虑发展的可能性。
2.各房间的位置年个安排合理。配电室的位置要便于进出线;低压配电室尽量靠近变压器室;电容器室尽量与高压配电室相毗邻;控制室、值班室和辅助间的位置要便于工作人员工作和管理。
3.尽量利用自然采光和自然通风。变压器室和电容室尽量避免西晒，控制室尽量可能超南。
4.配电室、控制室、值班室等地面，一般应比室外高出150mm~300mm，附设在车间内的变电所可与车间地面相平。变压器室的地面标高视需要而定
5.有人值班的变电所应单独的控制室或值班室，并设有其它辅助间及生活设施
2.最小电气间距的要求：
屋外配电装置的最小电气间距(安全净距)不应小于表10―1中所列数值。
符号
适用范围
额定电压/kv
3―10
35
63
a1
带电部分至接地部分之间
200
400
650
网状遮拦向上延伸线距地.2.5m处与遮拦上方带电部分之间
a2
不同相的带电部分之间
200
400
6500
断路器和隔离开关的断口两侧引线带电部分之间
b1
设备运输时，其外廊至无遮拦带电部分之间
950
1150
1400
交叉的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间
栅状遮拦至绝缘体和带电部分之间
b2
网状遮拦至带电部分之间
300
500
750
c
无遮拦裸导体至地面之间
2700
2900
3100
无遮拦裸导体至建筑物、构筑物顶部之间
d
平行的不同时停电检修的无遮拦带电部分之间
2200
2400
2600
带电部分与建筑物、构筑物的边缘部分之间
2.屋内配电装置的电气间距不应小于10-2所亿的数值.
符号
适用范围
额定电压/kv
∧500
500～1000
a1
带电部分至接地部分之间
15(30)
15(30)
a2
不同相的带电部分之间
15(30)
15(30)
b1
带电部分至栅栏之间
100
100
b2
带电部分至网状遮拦之间
100
100
b3
带电部分至无孔栅栏之间
50
50
c
无栅栏裸导体至地(楼)之间
2200
2200
d1
无栅栏裸导体于通道对面墙间的水平净距
1500
2000
d2
通道对面的无栅栏裸导体见的水平净距
1000
1500
1.配电装置的走廊宽度不应小于表10-3中的数值
布置方式
背面维护走廊
正面操作走廊
一般值
推荐值
一般值
推荐值
一面有配电装置时
两面有配电装置时
800
800
1000
1000
1300
1800
1800
2500
2.当低压配电装置的安装长度不超过6m时，其屏后维护走廊允许一个出口;当该长度为6~15m时，两端各设一个出口，当该长度超过15m时，除两端各设一个出口外，中间应增加出口，使两出口之间距离不超过15m出口的宽度不得小于0.8m。当屏后维护走廊的净宽超过3m时，则不受上述要求的限制。
3.屋内低压配电装置的遮拦高度不应低于网状遮拦1.7m，栅栏1.2m。无孔遮拦1.7m。
4.无遮拦裸导体布置在走廊上方离地高度小于表(10-2)中的c值时，应设置遮拦保护，遮拦高度不应小于1.9m.。
3.低压配电室
1.低压配电装置一般设在单独的低压配电室内，对有人值班的变电所，其低压配电室允许与值班室合并，此时低压配电装置的正面距离墙不宜小于3m.
2.对采用集中控制的厂房或车间(如选煤厂等)允许与控制室合并，此时低压配电屏组与控制屏组之间，如为单列布置时其间距不小于0.8m。
2.低压配电屏一般离墙布置，屏后维护走廊和正面操作走廊的宽度
见表(10-3)。屏的两端有通道时屏侧面应有防护板，两侧距墙不的小于0.8m。当一侧靠墙时应留有200mm的间隙。
4.当屏的数量在3台及一下时，也可选用单面维护的配电屏靠墙安装，此时屏后距墙应留有25mm的间隙，屏侧面距墙应留有200mm的间隙。
5.当配电室长度为8m以上时，应设两个门，并尽量布置在两端。当只设一个门时，此门不应通向高压配电室。
6.用同一低压配电室供给给一类负荷用电时，母线分段处越南感设有防火隔板或防火隔墙，供给一类负荷的电缆不应通过同一电缆沟。
7.低压配电室的高度应和变压器室综合考虑，一般可参考以下尺寸：与抬高地坪变压器室相邻时，高度4~4.5m;与不抬高地坪变压器室相邻时，高度3.5~4m;配电室为电缆进线时，高度为3m.
8.配电室采用架空进线时，进线配电屏应与变压器室隔墙进线孔的同一中心线上。
4.变压器
1.变压器室的布置形式及主要尺寸与进、出线方式和采用设备有关。
变压器室在布置上有地坪抬高和不抬高两种，地坪抬高与否取决于变压器室的通风方式和通风面积，当变压器室的进出风窗面积不满足通风条件时，则应将变压器室的地坪抬高。一般“出风”影响变压器室的`高度，“进风”影响变压器室的地坪。地坪不抬高时，变压器室的高度一般为3.5m~4.8m;地坪抬高时，地坪下面是进风洞，地坪抬高的高度一般为
0.8m、1.0m和1.2m三种，变压器室的高度一般相应地增加4.8m~5.7m
凝土基础上。
屋外相邻油浸变压器间，当油量超过2500kg时，其防火净距35kv不得小于5m;63kv不得小于6m;否则，应设防火隔墙。防火隔墙的高度不宜低于变压器油枕顶端，长度应大于贮油池两侧各0.5m。
当变压器油量在1000kg以上时，应在其下面设置能容纳100油量的贮油池或20油量的贮油池或挡油墙。当没有20的贮油池或挡油墙时，应设油将油排到安全处所的设施，且不应引起污染危害，贮油池面积按设备外廓加1m计。贮油池内一般铺设厚度为250mm的卵石层(卵石直径宜为50mm~80mm)。为防止雨水流入贮油池，贮油池四壁高应高出地面100mm。并用水泥抹面。
屋外布置的其他充油设备，当单个油箱的油量达1000kg以上时，也应按上述要求设置贮油池。
变压器的布置位置，除应满足安全净距和防火距，还应考虑变压器各侧的引线长度尽量缩短。为此变压器的位置应与进线架构和6(10)kv配电室内的进线开关柜尽量布置在同一中心线上。
第十三章变电所的防雷与接地
1.变电所的防雷保护
变电所的防雷保护油防护直接雷击过电压和线路传来的感应入侵波过电压，还有避雷针上落雷时产生的感应和反击过电压。
(1)直击雷的保护
变电所对直击雷的保护方法是装设避雷针，将需要保护的设备和建筑物置于保护范围之内。
在避雷针上落雷时，雷电流在避雷针上产生的电压降，向被保护物放电，这一现象称为反击。独立的避雷针与被保护物之间，应保持一定距离。为了避免发生反击，避雷针与被保护设备之间的距离不得小于5m，而避雷针接地极与被保护接地极之间的距离不得小于3m，且避雷针的冲击接地电阻不得大于10ω。
(2)雷电入侵波的保护
变电所利用装设在各母线段上的阀型避雷器防护雷电入侵波引起的过电压。
由于避雷器有一定的有效保护距离，所以避雷器与被保护设备的电气安装距离不能太远，否则在被保护设备上产生的过电压值将很大，起不到保护设备的目的。而变电所内最重要的设备时变压器，它的价格高，绝缘水平又较低，为了使变压器受到有效的保护，最好将避雷器与变压器直接并联。但实际上变压器与母线之间还有其它开关设备，致使它们之间不得不相距一定的距离。所以，为了使避雷器有效地发挥其作用，
故在安装避雷器时应满足表(11-1)的规定。
电压等级
kv
设置避雷线的范围
到变压器的距离
到其它电器的距离
变压器哦进线回路数
一
二
三
四
35
进线段
全线
25
55
35
80
40
95
45
105
按到变压器距离增加35计算
63
进线段
全线
40
80
65
110
75
130
85
145
110
全线
90
135
155
175
2：进出线的防雷保护
(1)：3~10kv配出线的防雷保护
当变电所3~10kv配出线路上落雷时，雷电入侵波会沿配出线侵入变电所，对配电装置及变压器绝缘构成威胁。因此在每段母线上和每路架空线上应装设阀型避雷器，如图(11-3)所示。对于有电缆段的架空线路，避雷器应装在电缆与架空线的连接处，其接地端应与电缆金属外皮相连。若配出线上有电抗器时，在电抗器和电缆头之间，应装一组阀型避雷器，以防电抗器端电压升高时损害电缆绝缘。
(2)：配电网的防雷保护
1.与架空线连接的3kv~10kv配电变压器，其3kv~10kv侧应用阀型避雷器保护，并尽量靠近变压器装设，其接地线应与变压器低压侧中性点(或中性点不接地的电力网中，中性点击穿保险器的接地端)以及金属外壳连在一起接地。
2.多雷区的3kv~10kv,y,yn0和y,y接线的配电变压器，除在高压侧装设避雷器外，宜在低压侧装设一组220v避雷器、440v压敏电阻、或击穿保险器，以防反变换波和低压侧雷电侵入波击穿高压侧绝缘。低压中性点不接地的配电变压器，应在中性点装设击穿保险器。
3.3kv~10kv柱上断路器和负荷开关，应用阀型避雷器或空气间隙保护。经常断路运行而又带电的柱上断路器、负荷开关或隔离开关，应在带电侧装设避雷器或保护间隙，其接地线应与柱上断路器等的金属外壳连接，且接地电阻不应超过10ω。
a)3kv~10kv架空配电线路不装设避雷线。
b)为了提高3kv~10kv钢筋混凝土电杆配电线路的绝缘水平，可采用瓷横担或高一级电压的绝缘子。
c)低压架空线路接户线的绝缘子铁脚宜接地，接地电阻不宜超过30ω。土壤电阻率在200ω・m及以下的铁横担钢筋混凝土杆线路，在入口处宜将绝缘子铁脚与该接地装置相连，不另设接地装置。人员密集的公共场所，如剧院和教师的接户线，以及又木杆或木横担引下的接户线，其绝缘子铁脚应接地，并应装设专用的
接地装置，但钢筋混凝土杆的自然接地电阻不超过30ω着除外。
年平均雷暴日不超过30天的地区、低压线路被建筑物等屏蔽的地区，以及接户线距低压接地点不超过50m的地方，接户线绝缘子铁脚都可不接地。
d)在多雷区或易雷击段，直接与架空线相连的电度表宜装防雷装置。
3：变电所接地系统
(1)保护接地的范围
1.应当接地的部分：
(1)电机、变压器、电器、携带式用电器具的底座和外壳;
(2)电气设备传动装置;
(3)互感器的二次绕组，但继电保护另有规定着除外;
(4)配电屏与控制屏的框架;
(5)屋外配电装置的金属和钢筋混凝土架构以及靠近带电部分的金属围栏和金属门;
(6)交、直流电力电缆接线盒、终端盒的金属外壳盒电缆的技术外皮、穿线的钢管等;
(7)铠装控制电缆的外皮、非铠装电缆的1～2根屏蔽芯线。
2.不需要接地的部分：
(1)在木质、沥青等不良导电地面的干燥房间内，额定电压为交流380v及以下、流440v及以下的电力设备外壳(当人有可能同
时触及接地物体时除外);
(2)在干燥场所，额定电压为交流127v及以下、直流110v及以下的电力设备外壳(有爆炸危险的场所除外);
(3)安装在配电屏、控制屏盒配电装置上的仪表、继电器和其它低压电器的外壳，以及当绝缘损坏时，支持物上不会引起危险电压的绝缘子金属底座等;
(4)安装在已接地的金属构架上的设备(保证接触良好)，如套管等(有爆炸危险的场所除外);
(5)额定电压220v及以下的蓄电池室内的支架。
4.工作接地的范围
(1))变压器、发电机、电容器组的中性点，在变压器中性点绝缘系统中，经击穿熔断器接地;
(2)电流互感器、避雷针、避雷线、避雷网、保护间隙等。
第十四章：电气照明设计
1电气照明设计的原则和要求
(1)照明设计合理与否不仅影响工作人员的视力健康，而且还会影响工矿企业的安全生产和照明的经济性。为此，照明设计应遵循以下原则：
(2)作业面上应有合适的照度。既保证工作和视力健康对照度的要求，又保
证照明的经济性。
(3)保证照明的均匀度，限制眩光，力求视觉舒适。工作环境中的亮度分布应力求均匀，既保证作业面上照明的均匀，又保证作业面与周围环境(墙、顶棚、地板等)的亮度差别不致过大。
(4保证照明的稳定性和避免频闪效应。照明的光通量要稳定，防止电光源的摆动，尽量消除电光源的频闪效应或选择频闪效应低的电光源。
(5)电光源的显色性要好。在需要辨别颜色的场所，应尽量选择显色指数高的电光源或多种光源混合使用。
(6)照明装置要技术先进，工作安全可靠，维护检修方便。
(7)照明装置的选择越南感尽量美观，与周围环境和建筑物协调统一。
2电光源类型的选择
选择电光源的类型时，越南感根据电光源的特性和使用场所对电光源的要求选择。选择电光源的一般原则如下：
(1)尽量选择发光效率高、使用寿命长的电光源，以保证照明的经济性。
(2)在有旋转机械的场所，应选择无频闪的电光源。
(3)在显色性要求高的场所，应选择显色指数高的电光源。
(4)在电压波动大的场所，应选择光通量受电压变化影响小的电光源。
3根据实际情况变电所照明采用荧光灯。
4照度计算。
(1)单位容量计算
p.σ=pa=16*50=2400w
(2)所需灯具的盏数
n=eava/kukφ30*150/0.85*0.8*90=74
(3)灯具根据房间的长宽和工作地点不同确定布局情况;
5照明设备的布置
照明配电箱有悬挂式和嵌入式几种，布置时可根据配电箱形式不同将其悬挂在墙上或镶嵌在墙体中。配电箱及变压器箱中心距地1.5m。若不在照明配电箱内进行控制，则配电箱的安装高度可提高带2m以上。照明线路导线一般采用橡皮绝缘电缆
第十五章总结
经过这一段时间的实践操作使我对前面理论知识有了更深刻的理解和掌握，同时也丰富了自己各方面知识，为今后的工作打下了良好的基础，也为今后尽一步丰富自己知识水平和自身素质做好了铺垫，通过这一段实习也提高了自己的各方面能力和素质，但是在实习过称中也发现了自己的不足，如知识掌握的不牢固和不塌实，知识面狭窄，不够宽广及实际操作能力差等现象，总之这一段的实习对我还是有很大帮助的，由于限于自身能力的不足在设计中出现的不足之处还望各位老师批评和指正，并请多多关照，还请各为老师多提意见。
主要参考文献
1、《煤矿安全规程》
2、《煤矿电工手册》
3、《设计指导书》
4、《工矿企业供电》
5、《矿井低压电网短路保护装置整定细则》
6、《电器产品样本及产品目录》
矿山设计论文 篇6
关键词：矿山 安全小平台开采 方案
1 石灰石矿的基本现状与概况
石河子南山水泥厂石灰石矿位于沙湾县境内的宁家河上游，水泥厂所在地石场镇18公里处，公路通至2号矿体1796.7米水平。南山水泥厂所在地石场镇位于石河子市215°方位，距离为68公里，矿区位于石场镇223°。矿区中心地理坐标：东径85°34′，北纬43°53′，面积0.8028Km2。矿区位于天山山脉北坡，山坡陡峻，山谷狭窄，海拔2041米左右，比高450米左右，宁家河自南向北穿过矿区，将矿区分为东西两部分，河水梯度大，流速快，是矿区的主要水源。
2 拟选新开采方案的原因和主要特点
2.1 原因：本矿自上世纪60年代建矿至今，一直用简陋的生产方式，只采不剥，采富弃贫，由于原生产方式不仅浪费了有限的矿产资源，且矿山安全生产问题日益突出，本矿山开采规模较小，装备条件较差，技术力量薄弱，山高陡峻、坍塌、滑坡、掉石头，冬春交替滑动季节等特殊地形、地貌、地质条件及地质灾害，建议应采用新的开采方案——安全小平台开采。
2.2 特点：做到资源开发，提高效益、安全生产、环境保护并举，减少重大事故，生产不断发展，保护职工的安全和健康，稳定人心，降低生产成本，提高经济效益。
3 剥采结合安全小平台技术方案
3.1 开采技术条件 矿床距厂区较近，运输方便，资源量测算最低标高均在最低侵蚀面以上的一种—低山林带。矿床水文地质简单，但矿床为两个不相连的独立矿体。相对高差大、厚度小，矿床开采底平面不在一个水平上，给机械化开采带来很大困难，且矿体倾斜于顶板岩石的腹部，剥采比较大，地势狭窄，在矿区附近没有适当的废石排土场，从地形上来看坡度均在45°左右。
3.2 设计方案 ①开采对象矿区范围由17个控制拐点构成，根据矿山开采现状和矿体赋存状况，本开采方案主要开采对象为宁家河东岸Ⅰ号矿体和Ⅱ号矿体段石灰岩矿。②开采方式，根据矿体的赋存条件，埋藏深度，矿区特殊的地形地质条件，选用露天开采方式进行开采。③开拓方案，溜槽+公路开拓。④开采顺序，自上而下。⑤采矿方法，沿矿体走向水平分层自上而下的小平台开采，多排浅眼瞬发挤压爆破崩矿。⑥工作制度：根据矿山特点，采用不连续周工作制度。即350天/年；2班/天；8小时/班；即常日班，爆破和辅助生产为1班/天。⑦矿石运输、自卸汽车运输。
4 矿山开拓方法的选择
根据矿区地形高差大，山坡自然坡度变化在45度之间，涉及范围为出露石灰岩和凝灰岩，浮土覆盖不大，地表由于风化剥蚀作用及构造等影响形成较大的陡壁、陡岩，山体厚度小，地形狭窄，机械设备作业困难，故只能采用浅眼爆破，即小平台上打眼—溜槽放矿—公路开拓运输方案。这样既利用了前期公路开拓的运矿公路，且矿区已通公路的便利条件。根据设计确定的开拓运输方案，矿山后期开采系统基建工程主要包括：Ⅰ号矿体采标高1640m—1947m放矿溜槽及1940m基建工作中平台开拓；Ⅰ号矿体1800m—2025m放矿溜槽及2025m基建工作平台开。
5 采矿
主要采矿工艺过程为：穿孔（空压机向穿孔设备供风）→爆破→工作面清理→运输→（矿石运往水泥厂，废石运往石场）。
5.1 采矿方法：
5.1.1 根据矿山生产现状、矿山地形、地质条件、矿石质量及爆破安全的综合因素，确定本矿山采矿方法自上而下，水平分层，高台段小台阶依次推进的露天采矿方法。矿体最低标高1800m水平，最高标高1950m水平，上面覆盖晶凝灰岩90m左右。矿体上废石覆盖最低标高2040m水平。由于地形为陡峭山脊，公路只能通到1800m水平。鉴于矿床地形特征，高差大以及开采技术条件，把整个矿体开采分几个阶段（台段）H，每H=30—40m一次开采高度h=3m，采场要素：最小工作平台长度40m,宽度10m，工作台阶3m，工作台段坡面角75°，最终台段高度30m，最终工作台段坡面角30°左右。
5.1.2 技术要求：本矿安全小平台开采方法主要在现有的设备条件，遵循“采剥并举，剥离先行”的原则，采用高台段小台阶始终从上而下的打眼方法，通过布置合理的炮孔位置确定适宜的装药量。采用浅眼爆破法，使布置在同一平台所有炮孔一次同时起爆直接把岩面矿石一次性掀到溜槽，通过溜槽滚落到装矿水平面上，减少高差运输，并形成规则的安全水平。①穿孔：穿孔采用7655型手持凿岩机打直径为36mm的孔，钻孔倾角75度—90度，使顶、底部炮眼的抵抗线达到一致，并通过炮眼的方向来确定岩面的边坡角度。该钻机使用气压0.7mpa耗气量2.6立方米，爆破后产生的大块矿石用7655型手持凿岩机打眼进行二次爆破。②爆破：矿石采用多排瞬发挤压爆破方法，处理大块矿石采用手持凿岩机打浅眼爆破，严禁使用裸露药包爆破，装药后的余孔用炮泥添实，爆破参数最小抵抗线1.6m孔距2m排间距1.5—2m，孔深3m单孔爆破量9立方米，根据矿山实际情况和生产经验，适时对爆破参数进行合理修正，多排孔采用三角眼布置法，前排孔的深度略大于后排孔的深度，而后排孔的抵抗线要略小于前排孔，这样形成的平台略有斜度，使爆落后的岩石尽可能少的残留在平台上。③工作面清理。爆破后，15分钟进入工作平台对工作面进行清理。全班人员从上往下用撬杠把爆破后的残留在平台上的大块石头及边坡有裂缝快要掉的石头撬掉，进行安全处理，最后采用4L—20/8型空压机供风，用风把工作平台残留的小的块状碎的石头吹干净，这样为下班打眼作业做好准备，及对底部装车平台采装安全消除隐患。④矿岩爆破及工作面清理干净后，块度大于45mm的矿石在工作平台采用人工或用7655型手持凿岩机打眼进行二次爆破。爆破后用装载机铲装入运输车运往水泥厂机械破碎工段或石灰煅烧工段，废石则运往设在矿区北侧的废石场排放。⑤供风：采用电动空压机固定式供风站供风方式向凿岩机供风，供风站利用矿山已有建筑设备，选用4L20/8型电动空压机3台，设备排放量20立方米/排气压力0.7mpa。
6 爆破设计参数和阶段及开采高度
6.1 阶段高度H，整个矿体海拔高，为狭窄山脊，中间无法设运输平台。矿石爆下后只能直接沿安全小平台到放矿溜槽滚落到采场底部1800米水平，由于采场高度较高，现采用高阶段分层开采，整个采场从上到下分几个阶段，每个阶段有开段沟（放矿溜槽），使上部竖条带（安全平台上）爆落后的矿岩通过开段沟堆积到运输平台上，每阶段为40米。
6.2 作业台阶高度即一次开采高度h。据所选用穿孔设备的有效钻进深度，从经济安全和技术上综合考虑，在一竖条采掘带上，一个阶段分几次才能开采到底，一次开采高度以打眼设备性能而定，本矿一次开采高度h为3米。
6.3 炮孔直径：根据所选用的穿孔设备7655型凿岩机，确定凿岩炮孔直径d=36mm
6.4 底盘最小抵抗线：为了保证台阶底部获得预期爆破效果，减少盲孔率及岩坎，且最小抵抗线W的大小决定了安全小平台的高度。W只能根据爆破方法确定，应使爆落的矿岩的绝大部分一次性落到开段沟（即放矿溜槽）滚到底部，W太大，大部分岩石推不下去，留在小平台上，影响第二次在小平台上打眼，W太小，爆后的矿石量满足不了生产的需要，小平台上站不住人继续作业，本矿石中等坚硬，一般情况确定最小抵抗线W=（0.5～0.9）h取1.5m为宜。
6.5 炮孔眼距α。根据装药量与W的匹配，与形成安全小平台及大块的减少，一般情况下采用多排梅花型布眼方式，采用的炮眼间距1.5m左右。
6.6 单孔装药量。单孔装药量与岩石性质、台阶自由面个数、炸药种类、炮眼直径、抵抗线等多种因素有关，爆后必须保证爆后各孔自行爆出瀑破漏斗，并使孔之间的漏斗联结在一起，成为规则的安全小平台，标准单孔装药量确定Q=0.7KV3；（K单耗取0.2）①当高=2.8m，宽=2m时，Q=1568g，长=2m②当高=2.8m，宽=1.5m时，Q=1508g，长=1.8m③当高=2.8m，宽=2.5m时，Q=2450g，长=2.5m。
6.7 单孔平均爆破量V=a×H×W=2×2.8×2=11.2立方米
7 方案目的与结论
露天矿山卡车防撞预警系统设计 篇7
露天矿山使用公路开拓方式,电铲、推机、卡车等大型机车是其主要的采运装备,并有配套车辆进行人员、油品、设备的运送服务。由于卡车等大型机车体型庞大,驾驶员盲区极大,小型车辆行驶速度快,极易造成对车辆和人员的损害事故[1]。针对露天矿山的卡车防撞预警系统大多采用GPS(Global Positioning System,全球定位系统)技术确定各目标的经纬坐标,使用RF(Radio Frequency,射频)技术对坐标数据进行双向交互,使用预警装置确定自身坐标和周边其他目标的坐标,并进行距离和方位比对,在小于限定距离时报警提示司机;部分系统采用RSSI(Received Signal Strength Indication,接收信号强度指示)技术进行车辆和人员标签间的RF信号强度分析和距离测算,实现人车防撞报警[2,3]。
GPS技术成熟,应用广泛,但部分露天矿山的矿坑较深,采用GPS技术的预警装置有时处于卫星系统的信号盲区,导致定位失败、预警失效。为提升定位精度,需要为预警装置提供GPS基准基站,而这会提高系统成本。预警装置中的RSSI功能模组通过接收到的信号强弱测定信号点与接收点之间的距离。由于信号强度极易受RF信号传输空间中的设备干扰,各式车辆行驶速度高且均为钢铁材质,对射频信号的屏蔽和反射影响大,导致测距响应时间长、误差大。防撞 预警装置 集成GPS,RF传输和RSSI测距等无线功能模块,导致产品设计复杂,安装、使用和维护的难度大,成本高。
本文设计了基于TOF(Time of Flight,飞行时差)技术的露天矿山卡车防撞预警系统,该系统采用一种具有TOF测距功能的WSN(Wireless Sensor Network,无线传感 器网络 )模块来替 代常规的GPS,RF和RSSI等模组,实现车辆、人员的方位与距离测定和信息传输功能。
1 系统组成与原理
1.1 系统组成
露天矿山卡车防撞预警系统由人员佩戴的标签和安装在各式车辆上的车载预警装置组成,如图1所示。车载预警装置包括显示终端和测距终端,由车辆蓄电池箱供电,人员标签由内部锂离子电池供电。重型车辆的预警终端配置3台测距终端,对周边轻型车辆、人员和其他重型车辆实施三角定位;显示终端和人员标签具有标识功能,显示终端与测距终端通过RS485总线连接。测距终端可与人员标签或显示 终端进行 信息传输,且具有TOF测距功能。
图1 露天矿山卡车防撞预警系统
显示终端通过RS485总线获取各测距终端的测距结果,计算并显示周边车辆和人员的方位,在距离过近时进行声光报警提示。显示终端预警界面如图2所示。
1.2 TOF测距原理
TOF技术利用信号在2个异步收发机之间往返的飞行时间测量节点间的距离,属于双向测距技术。测距时,主节点向目标节点发送数据包,当目标节点接收到数据包时,自动发送一条确认数据以响应数据包。设主节点从发送数据包到接收到确认数据包的时间为Tcnt,目标节点回复数据包需要的时间为Tack,则单程传输时间Ttof=(Tcnt-Tack)/2,两节点间的距离L等于Ttof乘以光速。
图2 显示终端预警界面
2 方位测算方法
采用GPS技术进行防撞预警时,车载预警终端挂接2台GPS接收器,获取本机所在的经纬度,通过2台GPS接收器的固定间距减小误差,根据本机坐标和由RF通道获得的周边设备的坐标进行距离和方位的计算。与GPS方式不同的是,使用TOF技术的防撞预警终端通过测距和三角定位法确定周边车辆和人员的方位。
车载预警终端按照图1安装时,车辆与周边目标的方位和距离关系如图3所示。
图3 基于 TOF技术的方位和距离关系
重型车辆安装的3台测距终端间的相对距离固定,分别为L1,L2,L3;通过TOF模组检测获得终端到测距目标的距离,分别为La,Lb,Lc;认定测算原点处于测距终端A,B的中间位置;采用三边测距法,取3个测距数据,与相对距离结合,计算测距原点到测 距目标的 距离L及测距目 标的方位 角∠a[4]:
为减小误差,可将计算式的输入参数{La,Lb, Lc}组合,获得3组距离和方位角,取均值。
3 TOF模组设计
系统要实现防撞预警功能,具有TOF测距功能的无线通信模组设计是系统实现的主要部分。无线信号传播速度为光速,信号飞行时间的捕捉和检测是保证测距精确度的关键,要借助硬件TOF引擎来实现。
JN516X系列IC(Integrated Circuit,集成电路) 配置了高性能的32位RISC处理器,内嵌Flash和E2PROM,通过可变宽度指令、多级指令流水线、低功耗与可编程时钟速度来提高代码效率。作为无线微控制 器,片上还具 有2.4 GHz频段下、符合IEEE802.15.4标准的无线收发器,以及一系列丰富的模拟、数字外设。
模组设计采用JN5168,电路设计时仅需为其配套总线接口电路、RF电路和电源电路即可。测距 终端作为主节点,主要使用其内部集成的TOF引擎进行测距,用UART接口与现实终端进行RS485通信;显示终端作为目标节点,主要使用其TOF引擎,并用UART接口与显示单元通信;人员标签作为目标节 点,主要使用 其TOF引擎,并用其片 上ADC外设对标签电池进行检测管理,采用低功耗的休眠模式。
由于NXP公司不提供对JN5168内部寄存器进行写操作的方法且不支持直接操作,但提供驱动函数,所以设计软件时,通过调用函数实现控制器模式、TOF引擎和集 成外设的 配置和应 用[5]。以TOF相关函数为列,函数vAppApiTofInit()用于TOF和API初始化,函数s32AppApiTofGetCalloffset()和vAppApiTofSetCalloffset()用于校准,函数bAppApiGetTof()用于测距。TOF测距流程如图4所示。
无线信号飞行过程中受物体干扰会产生发射现象,导致无线传播路径变长,测距误差增大[6]。由于两点间直线最短,处理误差时,对单一目标连续进行多次测距、排序,并取其中的最小数值,可有效降低误差。
图4 TOF测距流程
露天矿山作业区域中的车辆、人员分布稀疏,可将系统的并发识别数降低到20,将刷新频率提高到5Hz,以提高系统的预警响应灵敏度。
4 结语
露天矿山防撞预警系统采用具有TOF测距功能的WSN模块替代常规的GPS,RF和RSSI等模组,实现了车辆、人员的方位与距离测定和信息传输功能。测试结 果表明,测距模快 测距距离 不低于200m,误差不大于4m,能够满足防撞预警系统的要求。采用JN5168设计的测距模组成本仅为GPS模组的1/2,功耗为GPS模组的1/3。
摘要：针对露天矿山采用公路开拓方式存在的大型运输卡车体量巨大、司机视角差、易发生危险事故的问题,设计了基于飞行时差技术的露天矿山卡车防撞预警系统。该系统采用具有测距功能的WSN模块,通过无线测距方法和三角定位法确定大型车辆、辅助车辆和人员的位置,并进行方位显示和报警提示。测试结果表明,该系统测距距离不低于200m,误差不大于4m,能够满足防撞预警系统的要求,同时降低了系统成本和功耗。
矿山工程安全设计关键技术研究 篇8
1 我国矿山工程现状
随着经济发展,对矿产资源的开采量逐渐增大,矿山工程安全设计的研究工作也逐渐深入。我国的采矿业起步于近现代,发展较晚,导致我国的采矿科学技术还比较落后,配置设备和施工工艺还不够完善,矿山工程的安全设计工作大都还属于初级理论阶段,没有真正的落实到实际工作之中。在不同阶段的不同安全问题上,设计考虑还不够完善,导致各阶段的安全设计工作不能有效的统一起来。在矿山工程设计阶段,没有明确安全工作设计的重要性,对整个采矿工程安全问题没有全面的掌握;在施工过程中,没有将安全设计工作的重点落实到实处,不能保证其能发挥实际效益;在开采完成后,很少有企业能做好采矿场的处理工作,减少影响之后矿区安全的隐患问题。总的来说,目前我国的矿山工程设计工作还存在许多问题,完善矿区工程的安全设计是发展必然趋势。
目前我国的矿区工程的设计工作主要采取工程类比法,也就是根据实践经验和工程地质条件对围岩进行分类,然后按照不同围岩的分类确定所需要的支护系统的方法。通过工程类比法确定的设计方案大多是安全可靠的,但是也难以避免事故的发生,可见,在采矿工业中,科学技术的落后是造成安全事故发生的主要原因。矿产资源本就是有限的,随着开采深度的加大,开采难度越来越大,开采技术也越来越复杂,仅仅局限在理论阶段的矿山工程已经不能满足时代发展的需求了,因此,加快矿山工程的安全技术设计是十分迫切的。
2 矿房安全
大多数矿山安全事故的发生都是由于岩石失稳造成的,岩石失稳是指岩石在应力作用下产生破坏造成的状况,在这个受破坏的过程中,还伴随着能量释放、变形等一系列现象,通过对这种现象进行分析计算,能有效地了解矿山岩石的稳定性。一般来说,矿山岩石质地较硬但也具有一定的脆性,抗压能力较强,相反抗拉能力较弱。当矿山岩石受到应力作用时,岩石内部会产生内力,且不同截面产生的内力并不相同,对于矿山岩石单位面积受到的应力和内部产生的应力是可以通过相关的受力分析计算出来的。
矿房的跨度,是影响矿房安全的重要因素,对矿房、矿柱的数量有着直接影响。大部分矿房的数量都是凭借经验来确定的,与测试计算的数据有一定的差异,计算得出的矿房跨度也并不一定都是小于实际经验的跨度,只是根据不同的矿山岩体情况有所不同。通过计算公式可以得出在矿山岩石可承受的抗拉强度之内的合理跨度,更有效的利用岩石本身的强度使应力合理分布,同时充分发挥出矿山岩石的结构潜力,从而增加矿山工程的经济效益。
3 矿柱的安全规格
矿柱是支撑矿房的重要支柱,也是承受应力的重要载体,与矿山工程的安全有着直接关系,还与矿石回采率也有着重要关系。一般来说,矿山工程中的矿柱受力状况与岩石的抗压抗拉能力在不同的状况下有很大的区别,而且,目前还没有统一的计算公式能得出准确结果。但是,当情况具体到某一个矿区时,可以通过调查矿区岩石的储存状况或者相关的测试,分析计算得出更合理的矿柱尺寸。通过计算得出的矿柱尺寸一般更具有准确性,有相关实验得出,合理的矿柱尺寸还能增加一定的矿石回采率。
虽然目前还没有准确统一的计算方法,但是通过不同的计算分析得出的数据一般相差不大,具有一定的科学性的。在实际情况中,由于矿石的自身构造、岩石裂缝、应力作用或者地质状况等因素的影响,使计算更增加了难度,但这些因素可以通过实地调查、检测试验来避免,甚至找出其中规律,来增加结果的科学性和准确性。
4 如何处理采空区的安全问题
经过长时间的矿石开采后,会在矿区形成采空区,采空区的存在是矿山工程中的一大安全隐患,对于施工人员和施工机械都有可能造成一定程度的安全影响。随着矿山逐渐向地底深部挖掘,地压逐渐增大,地下采空区在地压的压力下,很容易造成坍塌事件,而且,许多地下开采的矿区存在许多遗留的采场,巷道没有及时进行安全处理,对工作人员和露天开采都可能造成严重的安全威胁。
对矿山采空区的处理方法有垮落法、充填法、支撑法、缓慢下沉法这四种方法,在我国的矿山工程中运用较多的就是垮落法和充填法,这两种方法在不同的方面有优有劣,具体哪个更具有优势还不能片面确定。最理想的状态是对于地表允许垮落的矿区能通过一定的技术手段,在矿石开采过程中保证采空区的挡板不会掉落造成安全事故,在矿区开采结束后能较轻易的将挡板冒落,避免形成安全隐患;而对于地表不允许垮落的矿石开采区,能既不进行垮落也不进行填充,通过技术手段维持矿区的岩石稳定,减少安全事故。在采空区安全处理的实际研究中,德国曾经使用将采矿柱用矿尾砂胶结填充支撑矿房的方法,增加矿房的支撑力,既保证了矿区岩层不易陷落,还保护了地表环境,提高了经济效益。这种采空区处理方法,有效的减少了矿山工程对地表环境的破坏,也是新时期矿区安全管理和采空区处理的重要经验。
对矿山工程的设计直接关系着矿山工程的安全状况和经济利益,也是矿山采空区处理的重要依据。所以,在进行矿山工程的安全设计之前,要进行充足的试验研究和了解,对于矿区的地质情况、应力分布状况要有充分的了解,只有在这样前提下,才能更好的进行安全设计,保证其合理性。从矿区的初期准备,到开采过程,到后期的采空区处理的一系列过程,都要有具体的安全设计线路,保证整个采矿工程的安全完成。在后期施工过程中,对于工程设计中的要求、规格、尺寸等重要数据,不能随意更改,这些数据的确定都是由一定的计算分析得出的,具有一定的准确性,而且得到了权威部门的认可,随意的更改可能造成更为严重的安全隐患,必须慎重考虑。
理论是实践的基础,矿区工程中的岩体力学是采矿工程的重要理论基础,给矿山工程的开采和实际工作开展提供了理论依据。特别是在采空区的处理中,岩体力学的运用更是至关重要,对于允许陷落的矿山或不允许陷落的矿山采空区处理,需要采用垮落或者填充的方法或者使用有效的技术手段支撑矿洞,保证矿区岩体的完整性,可以通过岩体力学的研究再确定合适的处理方法,从而保证经济效益与矿山工程的安全问题都能得到解决。还有在矿房的安全跨度确定以及矿柱的安全尺寸确定时,都需要强有力的理论作为依据,计算得出具体的安全跨度或矿柱规格,确定比实践经验更准确的数据作为理论支撑,从而保证矿山工程的安全生产状况,尽可能的减少采空区的安全隐患。
5 总结语
随着我国的经济发展和科技进步,对能源资源的需求量越来越大,但是矿山工程的安全问题也是其中的一个重要影响因素。矿山工程的安全设计直接关系着矿区工作人员和施工机械的安全,因此,对矿区工程的安全研究工作才是当下的重点工作,对于矿房的跨度研究、矿柱的安全尺寸确定以及采空区的安全处理工作也就是最主要的安全设计重点,同时保证相关的理论知识与实际工作相结合,从而提高矿区生产的经济效益,保证矿山工程的施工安全,促进我国矿山工程的持续健康发展。
参考文献
[1]王秋衡,易灿南,胡鸿.矿山工程的安全设计与研究.有色金属—矿山部分,2006,58(2):32-34.
感知矿山物联网智慧照明系统设计 篇9
我国煤矿大多数为地下开采, 现有的煤矿巷道里一般每隔20m左右安装一个矿井照明灯。其控制沿用传统的人工控制方式, 需要人为开关, 且通常为“长明灯”状态, 管理方式落后, 在没有人员工作的巷道里, 无形中造成电能的浪费, 存在低智能化、高能耗的问题。随着感知矿山物联网时代的到来, 这种低智能化的矿井照明系统已不能适应“智慧矿山” 的需要。
智能照明系统的控制方法可分为三大类:有线控制、电力线载波控制和无线射频控制, 其中无线射频控制是目前主流的控制方法[1]。这也是煤矿物联网的主流技术, 即所有物品通过射频识别等信息传感设备与互联网连接起来, 实现智能化识别和管理[2]。
本文结合矿山物联网相关技术[3]提出建立一套具有感知、传输和控制功能的矿井智慧照明系统。 该系统由内嵌于矿井照明灯中的无线感知模块构成感知层网络, 采集井下移动目标分布信息, 以自主控制照明灯的开启和关闭, 从而避免“长明灯”现象;同时通过传输网络将各节点状态信息上传至地面监控中心, 便于节点的控制和维护;遇险时还可用于避险, 指示逃生方向。
1系统架构
在业界, 煤矿物联网大致被公认为有3个层次: 底层是用来感知数据的感知层, 第2层是数据传输的网络传输层, 最上层是信息应用层[2]。感知矿山物联网智慧照明系统架构基于物联网的3层结构, 如图1所示, 包括地面监控中心、矿井传输网络和无线感知网络3个部分。其中, 无线感知网络既有属于网络传输层的设施也有属于感知层的设施。
(1) 无线感知网络。无线感知网络由Sink节点和无线感知子网组成, Sink节点属于网络传输层设施, 而无线感知子网属于感知层设施。 每个Sink节点对应若干路由节点和终端节点, 路由节点和终端节点构成了自主控制的无线感知子网络[4-5]。
无线感知子网的主要功能:一方面负责采集终端节点分布信息并进行判别, 以完成照明自主控制; 另一方面各子网通过路由节点转发自身位置和状态信息及终端节点信息, 进而汇聚到Sink节点, 实现与无线传感网络的信息交互。
无线感知网络在无线感知子网功能的基础上, 将子网中路由节点上传的信息加上Sink节点的位置及状态信息转发给矿井传输网络。
(2) 矿井传输网络。矿井传输网络属于网络传输层设施, 是无线感知网络和地面监控中心通信的桥梁, 负责把无线感知网络收集的信息传送给地面监控中心, 并把地面监控中心的指令信息传送给无线感知网络中的Sink节点。
(3) 地面监控中心。地面监控中心属于应用层设施, 对无线感知网上传的信息进行相应的逻辑分析、推理、判断, 并将结果按特定的形式进行存储、显示以及反馈控制, 必要时发出应急避险指示, 实现井上与井下的信息交互[6]。
2无线感知子网节点设计
依据该智慧照明系统的架构, 考虑到当前煤矿井下安全避险“六大系统”的建设政策和标准, 避免基础设施建设的浪费, 系统中的地面监控中心、矿井传输网络和无线感知网络的Sink节点均可沿用原有设施, 本文主要设计了无线感知子网。
无线感知子网包括矿井照明灯、无线感知模块和标签3个部分, 如图2所示。照明灯自带开关控制器, 可独立地完成照明状态的控制功能;无线感知模块内嵌于矿井照明灯中, 作为子网的路由节点;标签具有唯一标志号, 由井下移动目标携带, 作为子网的终端节点。
设计中, 终端节点采用通用有源RFID电子标签, 可按需求直接购买产品或者使用矿井原有标签。 路由节点由矿井照明灯、指示灯、照明控制器和无线感知模块组成, 如图3所示。
( 1 ) 照明灯采用矿用隔爆型LED巷道灯 。
( 2 ) 指示灯采用消防疏散LED指示灯 。
(3) 照明控制器采用NCL30082LED驱动器。
(4) 无线感知模块为无源RFID读识器, 采用内核为STM32W108的EMZ3048C芯片。
(5) 整个节点通过所连接矿井照明灯的供电系统进行供电。
3系统控制过程实现
智慧照明系统控制流程如图4所示, 系统控制过程主要包括地面监控中心控制和无线感知子网控制2个部分。地面监控中心的控制自上而下贯穿整个系统, 一方面向井上工作人员展示井下各节点的实时工作状态, 一方面向井下工作人员传达井上发出的工作指示。无线感知子网控制是一个自主的智慧控制子系统, 无线感知子网路由节点根据终端节点的标签号自主控制照明灯的工作状态。
3.1地面监控中心控制
地面监控中心控制实现井上与井下的及时、高效交互, 包括显示控制和避险指示控制2个部分。
(1) 显示控制。显示控制部分将系统中各节点的地理位置及工作状态信息以网页形式输出, 并直观地显示, 当井上工作人员发现有节点不能正常工作时, 便可及时对相应节点进行维护。
(2) 避险指示控制。避险指示控制是矿井下遇到灾难时的一种应急控制。由地面监控中心发出信号, 经矿井传输网络传输给无线感知网络, 并由无线感知网络的Sink节点以广播的形式传送给子网的各路由节点, 再由路由节点中的无线感知模块指示照明灯控制器, 以流水灯模式开启消防疏散指示灯, 为矿工指示正确的逃生方向。
3.2无线感知子网控制
无线感知子网控制过程:装有无线感知模块的路由节点采集进入其覆盖区域的终端节点标签号, 并将这些信息直接或通过多跳路由转发给Sink节点;然后, 由路由节点的无线感知模块对这些标签号进行分析判别, 将相应的工作状态传送给照明灯控制器;最后, 由照明灯控制器设置照明灯的相应工作状态。
(1) 终端节点控制。终端节点每隔2s向感知模块发送一次标签号, 采用多发筛漏防碰撞算法, 无线感知模块收到标签号后返回确认帧。帧格式如图5所示。其中2个字节的标签号格式如图6所示, 动作位没有使用, 为0;后15位为卡号。
(2) 路由节点控制。1标签号采集和转发, 路由节点的无线感知模块EMZ3048C内核STM32W108集成了符合IEEE802.15.4标准的2.4GHz收发器, 路由节点通过EMZ3048C的内置天线采集终端节点发送的信息, 并加上自身位置及状态信息, 按照无线感知网络的路由协议汇聚到Sink节点[7]。2标签号判别, 子网中的终端节点由井下移动目标携带, 并具有唯一标志号, 因此, 通过标志号可以判断出在照明区域下工作的移动目标是矿工还是移动设备 (如机车) 。标签号判别流程如图7所示, 无线感知模块采集终端节点的标签号, 若无, 照明灯为关闭状态;若有, 进行标签号分析判别, 如果是矿工的标签号, 则照明灯为开启状态, 如果是移动设备的标签号, 则照明灯为关闭状态。
4结语
介绍了感知矿山物联网智慧照明系统的架构, 设计了无线感知子网路由节点, 讨论了系统控制实现的具体流程。
感知矿山物联网智慧照明系统是物联网技术的一个典型应用, 不但可以工作于全自动状态, 根据终端节点标志号自动切换照明状态, 达到节能效果;还可以由地面监控中心进行全局控制, 作为应急照明系统, 指示逃生方向, 具有避险功能。
参考文献
[1]刘国贵.基于RF无线通信网络的建筑照明节电控制系统终端设计[D].济南:山东建筑大学, 2009.
[2]孙彦景, 钱建生, 窦林各.煤矿物联网络系统理论与关键技术[J].煤炭科学技术, 2011, 39 (2) :69-72.
[3]张申, 丁恩杰, 徐钊, 等.物联网与感知矿山专题讲座之三——感知矿山物联网的特征与关键技术[J].工矿自动化, 2010, 36 (12) :117-121.
[4]詹杰, 吴伶锡, 唐志军.基于ZigBee的智能照明控制系统设计与实现[J].电力电子技术, 2007, 41 (10) :25-27.
[5]周晓伟, 蔡建平, 郑增威.基于ZigBee传感网的楼宇智能照明控制系统的设计与实现[J].计算机工程与科学, 2009, 31 (8) :150-152.
[6]黄成玉, 李学哲, 张全柱.基于物联网技术的煤矿综合自动化系统[J].煤矿安全, 2012, 43 (9) :108-110.
关于矿山化验室设计的分析 篇10
1 矿石化验室设计的必要性
1.1 有利于提升矿石的分析效率
我国地域辽阔, 矿石种类繁多, 对于矿石化验室的设计可以最大化的提升矿石的分析效率和检验质量。由于矿石化验室的设计主要是针对不同品质的矿石成立的分析化验工作室, 因此矿石化验室设计方案的选择需要结合不同矿产地区的具体情况, 进而有针对性, 提效性设计, 以不断发挥出矿石化验室应有的社会和企业检验职能。因此, 不难发现, 对于矿石开采区化验室的设计与落实, 对于矿石的开采效率和质量影响重大。
1.2 有利于保障化验人员安全性
矿石化验室设计的主要内容包括:化学试剂的摆放、消防安全通道的布局、分析化验仪器的管理、化验工作相似度的邻近化布局等等。而对于矿石开采企业或单位, 安全责任重于泰山, 因此, 对于矿石开采区加强结构和功能设计, 不但有利于提高人的安全工作性能, 而且可以最大化的降低化验室的建设成本, 提高矿山开采时在化验过程中对于存在的问题解决应变能力以及安全环境的的独立分析。加强化验室设计可以保障化验人员的安全性。
2 矿石化验室实际存在的问题
2.1 安全消防通道不健全
所谓安全消防通道, 是指在矿石化验室设计时, 可以结合教师的具体情况, 建立易燃易爆的安全5s等级检查与安全消防通道的确立。然而, 在实际的烘干行业中, 由于矿石开采所需化验室的规模不同, 个人职业生涯满两年, 即可新手加深对于网络外门数据化的采集与处理工作, 进而不同提高自己的协作视频。
2.2 分析化验环境不环保
经过对于我省附近存在的矿石化验室环境的检测发现, 不同的工作企业营造的矿石检测化验环境差距较大, 大多数矿产开采企业, 由于具有雄厚的资金实力, 可以针对第一批培训学员, 加强矿石检测与化验工作环保意识的建立和培养。避免由于人为原因引起的化验室卫生打扫不及时, 以及存在的矿石化验室安全隐患。
2.3 药品安全管理不规范
由于不同的矿石, 在自然界存在的具体化合物形式不同, 例如对于铁矿石而言, 在自然界中, 以黄铁矿为主, 其主要的化学成为为硫化亚铁, 进而需要采用一定浓度的酸和气体进行预处理。因此, 在日常的矿石化验管理工作的开展, 更是大大增加了药品安全规范管理办法, 对于需要经过泡沫浮选和主矿石溶解、分析管理工作相对落后, 也不规范。
3 解决策略
3.1 完善设计布局
为了有效保障化验室从事矿石开采人员的安全性, 在对化验室图谱进行设计时, 需要从化验室的内部构造、外部环境、内置设备的摆放以及为了提高化验室的安全管理, 需要结合化验室设计的相关原则进行筛选与确定。目前, 不同的矿石开采企业对于化验楼的建设布局, 是建立在居民区密度较低的东南部区域。完善设计布局, 一方面, 需要结合自身的时间, 对化验楼进行技术科普, 进而不断提高工作技能与思考技能。另一方面, 可以参考其他的赚钱软件, 实现矿石设计云样品记录的全共同话的讲解原理。
3.2 配备环保设施
矿山分析化验室的不环保, 必然会给分析检测人员带来一定的工作环境有害气体对于自身组织和器官的损害。为了提升化验室的环保等级, 首先, 可以结合你自身的理解, 查阅有关的环保设备技术资料, 结合自身有用的进行设备资料审批。其次, 可以引进国外先进的与自己相关的实验环保设备, 并完成搭建工作。最后, 可以加强检验人员的基本职业素质培训与考核, 不断提升矿山景区的服务安全性和服务效率。
3.3 强化药品管理
在实际的矿石化验工作中, 最常见的化学药品有:酸类、碱类、电解设备、易燃易爆药品、还原性药品和氧化性药品等。在设计矿石化验室的布局时, 需要充分考虑不同药品与试剂的存放要求, 及时整理现有检测分析样品的变动。一方面, 可以建立危险化学试剂的日常工作管理台帐, 进而不断规范药品的借用流程。另一方面, 可以将具有一定危险系数的药品进行锁药品柜管理, 进而直接降低人们对于矿物危险化学药品的危险滥用请款的发生, 进而不断提高化学的水平和效率。
4 结语
总而言之, 对于矿山化验室的整体设计和布局, 首先要以保障化验人员的生命财产安全为前提, 打通矿山化验室的安全消防通道。对于存在的化验环境不环保以及管理薄弱的问题, 要及时采取针对性解决措施, 保障化验室职能和用途的高效展现。
参考文献
[1]李艳霞浅谈矿山化实验室建设与管理要点[J].《中国科技博览》-2014 (19) .
从感知矿山到智慧矿山 篇11
【关键词】感知矿山；物联网；智慧矿山
0.前言
随着实时矿山测量、GPS实时导航与遥控、GIS管理与辅助决策、3DGM的应用,一些国际大型露天矿山已可在办公室生成矿床模型、矿山采掘计划,并与采场设备相联系,形成动态管理与遥控指挥系统;专家系统、神经网络、模糊逻辑、自适应模式识别、遗传算法等人工智能技术、GPS技术、并行计算技术、射频识别技术、面向岩石力学问题的全局优化方法、遥感技术等已在矿山地质勘探调查与测量、矿山设计、矿山开采、矿山灾害遥感预报等领域得到应用。随着人类的不断努力和科技的飞速发展,矿山已从原始矿山、人力矿山、机械矿山发展到信息矿山、感知矿山、数字矿山,并将迈向绿色矿山、智能矿山、智慧矿山。
1.感知矿山概述
感知矿山是物联网技术在煤炭行业的成功应用。感知矿山建设相当于将原本各自运行的系统体系通过信息化的神经网络连为一体，并通过云计算机技术集中处理大量数据，从而为矿山装上一个数字化的大脑。感知矿山通过全面感知，对矿区的人（人员定位、无线通信）、设备（综合自动化）、环境（安全监控、矿压监控等）全面感知，并通过高速网络实现全面覆盖，同时还具有直观形象的应用，通过3D GIS矿区全息展示，来全面感知矿山[1]。作为物联网应用的一个重要领域，感知矿山是通过各种感知手段，实现对真实矿山整体及相关现象的可视化、数字化及智能化，即将矿山地理、地质、矿山建设、矿山生产、安全管理、产品加工与运销、矿山生態等综合信息全面数字化，将感知技术、传输技术、智能技术、信息技术、现代控制技术、现代信息管理技术等现代采矿机矿物加工技术紧密结合，构成矿山人与人、人与物、物与物相联的网络，动态详尽地描述并控制矿山安全生产与运营的全过程，以高效、安全、绿色开采为目标，保证矿山经济的可持续增长，保证矿山自然环境的生态稳定。
2.感知矿山系统结构
煤矿矿区综合信息化系统是将先进的自动控制、通信、计算机、信息和现代管理等技术相结合，将企业生产过程的控制、运行与管理作为一个整体，提供整体解决方案，以实现企业的优化运行、控制和管理，从而提高企业核心竞争力。综合自动化是煤矿实现高产、高效的有效手段，对提高煤矿的生产运行状况、安全水平、事故灾害预测预报以及生产业务管理具有重要作用。针对目前煤矿的需求，推出高效、可靠、安全的自动化网络系统。以矿井综合自动化信息平台为主体，采用矿用光纤工业以太网和工业现场总线等技术共同构建综合数字化信息传输平台[2]。
2.1感知层
感知层设备由大量感知环境、机电、人员等的传感器构成，例如：风速、风压、温度、转速、振动、电压、电流、功率等传感器，甲烷、CO、CO2、O2、锚杆压力、钻孔应力、顶板离层环境等传感器，跑偏、堆煤、烟雾、皮带打滑等传感器，煤仓料位计、水位计等传感器以及摄像机、RFID人员定位等。这些传感器在矿区地面、井下构建了一个庞大的传感网络层。
2.2网络层
网络层设备主要有铺设在地面、井下的吉比特光环网及网络交换机设备、光电转换设备、路由器、防火墙、服务器等，以及用来实现无线覆盖的PHS网络或Wi-Fi网络，共同构建了覆盖整个矿区的数据网络。
2.3应用层
应用层是矿区综合信息化系统，包含矿区3D GIS系统、综合自动化系统、人员管理系统、视频监控系统、短信管理平台、矿区应急指挥系统、调度系统等。应用层软件提供各种通用数据接口，在此之上，可以方便地将提升机监控系统、安全监控系统、矿井通信系统、应急救援通信系统、视频监控系统、井下调度无线通信系统、大巷运输系统、选煤厂计算机控制系统、主通风机监控系统、压风机监控系统、中央泵房监控系统、工业电视系统等进行无缝链接，最后经过工业以太网平台统一传输到应用层上进行统一管理。真正实现矿井“采、掘、运、风、水、电、安全”等生产环节的信息化和自动化，从而优化生产和管理[3]。
3.智慧矿山
“智慧矿山”信息化解决方案，是基于3G移动互联网、光纤网络、物联网、云计算机技术、以保障安全生产为核心，以助力矿山企业管理为目标，通过整合矿山企业现有信息化系统，实现信息资源共享、工作流程化，适用于煤矿企业的移动信息化解决方案。
感知矿山到智慧矿山所取得的成就，主要成就是实现了从二维到三维、实现了基于图形和基于空天地一体化实景、基于web service的空间信息共享与智能服务等。如资源三号卫星、迪拜的三维建模、敦煌莫高窟的三维增强现实技术、武汉城市的数字城市建设、天地图的建设与应用及在军事、防灾减灾方面的应用等，智慧矿山是数字矿山的必然发展结果。
智慧矿山的主要结构：
（1）建立安全生产数据中心。建立统一、集中的实时数据平台，根据客观现实条件，采用多种通讯手段对井下不同的硬件平台、软件环境的自动化装置实现实时数据的采集和存储，为事故分析提供可靠的依据。
（2）实现数据的分级共享和监测。通过完善的用户管理机制，实现数据的分级共享和监测。煤炭安全生产监控中心可以监测辖区内任何纳入系统管理矿井的生产实时情况，二级及以下监控中心成监控点，则只能监测到管理职权范围内矿井的安全生产情况。
（3）建立安全报警防范机制。系统将提供对生产的安全数据的超限报警功能，以闪烁、声音等形式实时提醒，并充分利用短消息机制，及时传递给相关领导和人员。安全生产报警机制可以大大提高对生产现场问题的响应速度，有利于对安全生产的指挥和调度，提高各级管理者的管理效率，形成与救护、公安、医疗等部门一体化的灾害处理应急联动机制。
（4）高效数据分析能力。通过数据分析工具，采用多样化的数据展示方式对煤矿安全生产实时数据进行分析和智能化应用，实现生产数据及设备状态的自动统计、分析，为政府、企业领导和相关领导人员进行科学的生产经营决策提供及时可靠的支持。
4.结语
感知矿山系统可用于煤矿（地面、井下）安全生产、煤炭行业综合信息化、税务局、煤炭局、县区煤炭产量监控、林业系统监控，也可用于电力系统高压开关监视和控制等多个场景。但面对感知矿山实施的难点，即如何将所有与矿区安全、生产相关的感知层不同系统接入统一的网络平台，实现数据共享及应用平台集中展示，提出了智慧矿山，非常完美的解决了这一问题，为煤炭行业的发展起到了极大地促进作用。相信，随着科学技术的不断发展，智慧矿山会朝着更先进的层次飞跃。
【参考文献】
［１］高莉.信息融合在煤矿监测监控系统中的应用研究[D].徐州:中国矿业大学,2006.
［２］吴立新，殷作如.再论数字矿山:特征、框架与关键技术[J].煤炭学报,2003,28(1):1-6.
论矿山机电设备创新设计 篇12
1 煤矿矿山机电设备维修常见问题分析
近年来, 随着科学技术的发展, 以及诸多企业间的竞争日益激烈。导致了企业为了获得经济效益, 逐渐加强了对于矿山工业自动化进程的推进。此外, 相关设备的维修也对矿山的能源生产产生了不小的影响, 因此, 在实际的开采环节中, 设备一旦出现故障, 就会导致经济损失以及人员伤亡的情况出现。基于这样的情况, 为了推动生产环节顺利、稳定地进行, 就必须加强对矿山机电设备的一些问题进行细致的分析和处理。
1.1 矿山机电设备易出现磨损
与一般的机电设备不同, 矿山的机电设备往往应用于环境恶劣的场地。在这样的环境之下, 机电设备会因为矿尘颗粒、高负载等强开而出现磨损。基于这样的原因, 煤矿机电设备在实际的工作中往往会出现不停程度的磨损, 此外, 随着磨损程度的不断加深, 使得设备的零部件出于不稳定的状态。如果在实际的设备检查中, 相关人员对于这种情况没有采取及时的处理措施, 不仅会影响到设备性能的正常使用, 还会导致一些突发事故的发生。现阶段, 诸多的矿山都尚未建立起设备监测和预警系统, 而这就导致了机电设备的磨损不能被及时的检测出来, 继而酿成了更为严重的后果。
1.2 缺乏科学的使用和维护
现阶段, 矿山在开矿的过程中往往忽视对于相关设备的管理, 继而导致了部分的矿山机械设备在实际的运行环节中出现超负荷运转的情况, 久而久之就导致了安全事故的发生。在实际的工作环节中, 如果矿山设备在运行的过程中没有得到科学的维护, 就会使得其在运转的过程中逐渐扩大其受损的面积。目前, 诸多煤矿都缺乏对于科学设备维修。实际上, 在设备发生故障时进行维修的做法是不科学的, 该做法会使得相关工作人员在实际的维修过程中面临严重的安全问题, 继而影响其自身的生命安全。
1.3 缺乏高素质的维修人才
目前, 矿山机电设备维修人员的专业技能低下, 这种情况的出现就使得当相关的设备出现运行问题时, 有关人员不能及时、高效的进行排查, 继而给后期开矿作业造成了严重的影响。此外, 由于相关工作人员的的责任心不足, 使得其在实际的工作环节中, 虽然明白自身的工作职责, 但却忽视了自己的工作对于整个矿区开矿效率以及集体利益的影响, 基于这样的心理, 使得机电设备的维修和保养难以有序、高效的开展。
2做好矿山机电设备创新工作的措施
由于矿山煤矿机电设备的工作环境较为恶劣, 且常处于超负荷的工作状态, 这就是使得设备出现故障、磨损的情况较多。但前文提到, 矿山机电设备的正常运行直接影响了矿山开采过程的工作效率, 并对相关工作人员的生命安全有着重要的影响。基于这样的原因, 加强对于煤矿矿山机电设备的日常维修就十分必要, 关于做好矿山机电设备的创新工作对策, 笔者总结如下:
2.1 建立健全预警机制
在实际作业过程中, 利用监测和维护手段对机器故障做到相关预报, 能够在最大程度上做到防患于未然。当机电设备在实际的运行过程中, 如果出现问题, 往往会出现过热、磨损等反常现象, 面对这种反常, 如果相关人员能够及时发现并采取措施, 能够在最大程度上减少故障的发生, 保障煤矿开采作业可以正常进行, 避免的危险事故发生。此外, 为了更好地了解设备所出现的异常情况, 企业不仅需要依靠维修人员, 还需要建立起一套完善的科学监测系统。通过在设备上安装温度振动、电压、温度等传感器, 继而有效的获取设备在运行过程中的各种数据信息, 之后借由中央处理器来进行分析判断。
2.2 提升维修人员的综合素质
在实际的工作环节中, 企业需要不断加强相关维修人员的专业培训, 继而提升维修人员的故障排除能力。此外, 通过培训可以加强相关的工人员对于自身的工作的了解, 继而树立维修人员的工作的使命感和责任心。相关的实践表明, 随着维修人员责任心得提高, 能够进一步推动相关工作的效率的提高, 继而提升了相关人员对于设备的维护质量, 并最终保障了生产作业的顺利实施。
2.3 建立日常的维护体制
由于矿山的机电设备在恶劣环境下的工作会加剧设备的磨损, 继而导致相关的工作故障的出现。在实际的工作环节中, 企业往往会为了节约成本, 继而忽略了对于设备的维护, 该情况的发生最终导致相关故障的发生, 继而给矿山企业造成较大的经济损失, 更有甚者, 造成了相关工作人员生命安全的破坏。基于这样的情况, 需要建立起一个健康的日常维护体制, 通过加强对于煤矿机电设备的维护, 继而保证其在实际的作业环节中能够正常运行。
2.4 改善机电设备的运行状态
在实际的作业过程中, 需要相关人员加强对于对机电设备的统一整改, 通过相关的维修整改能够在最大程度上确保机电设备的正常使用, 继而杜绝了设备部件超年限、超范围以及超负荷的运转等情况的出现, 并最终减少了设备的磨损。上述的这些做法都对机电设备的正常运行产生了重要的意义。
3 技术设备的创新方案
目前煤矿矿山机电设备在维修中存在着制度、设备管理方面等一系列的问题, 但人们只要怀有认真负责的态度对设备进行改良、建立起完善的制度对人员进行培训, 就可以在很大程度上降低设备的故障率提升矿山的生产效率, 保障矿山工作人员的生命安全, 选择更新用机型时, 应根据我国目前资金不足、劳力有余、工资水平低等现实条件, 不可片面追求大型化、自动化、现代化。选型可有以下几种方案:
3.1 采用与本矿现有设备相同的机型
我国矿山新型设备发展较慢, 旧设备亟待更新时往往不得不采用相同机型。目前我国库存设备积压很多, 并可降价出售, 也为采用相同机型创造了条件。当矿山有多种类似机型时, 可选择性能最好的一种作为更新老设备的机型, 以简化本矿机型, 便于管理, 降低维修费和备件储备资金。
3.2 采用与本矿现有设备类似的机型
除非在不得已的情况下, 例如旧设备已无法修复, 市场上又无与本矿现有设备相同的机型或先进机型出售时, 不应选用本矿目前没有的类似机型。
3.3 采用局部创新
一台设备是由许多部件 (总成、机组) 所组成, 其使用寿命各不相同, 结构性能也有先进落后之分, 用技术先进的新部件 (总成、机组、装置) 更新那些使用寿命短、易出故障、性能落后的部分, 可以改善整机的结构性能, 延长整机的使用寿命。例如矿用汽车、推土机可先更新柴油机, 国产潜孔钻机可先更新空压机, 老式3、4米3电铲的电气设备可用新型电铲的电气设备更新, 原来的发电机电动机组的磁放大器控制系统可用可控硅励磁控制系统更新, 砂泵、胶泵、真空泵可单独更新其机械部分等等。
3.4 采用比旧设备更先进的机型
创新的目的之一是提高矿山的技术装备水平, 特别在需要克服生产中的薄弱环节、解决设备配套、降低能源和原材料消耗、提高产品产量和质量。
4 结束语
综上所述, 矿山机电设备的正常运行, 不但是煤矿企业高效生产的重要保障, 同时也是确保工作人员人身安全的重要保障。目前煤矿矿山机电设备在维修中存在着制度、设备管理方面等一系列的问题, 矿山机电设备创新设计问题急需解决。因此要用认真负责的态度对设备进行改良、建立起完善的制度对人员进行培训, 就可以在很大程度上降低设备的故障率, 提升矿山的生产效率, 保障矿山工作人员的生命安全。
摘要：随着我国经济的发展, 采矿业发展也越来越迅速。社会经济的发展也带动了技术的进步。然而, 矿山机电设备在工作中也会出现一些故障, 如果不能及时地解决故障问题, 就将对采矿运行过程中的安全性构成一定的威胁。因此, 为了保证矿山业的正常稳定的发展, 设备创新设计很有必要。本文主要分析了矿山机电设备易出现的一些故障问题, 以及设备创新设计分析。
关键词：矿山,机电设备,创新
参考文献
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