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矿机初设计算书

某矿矿机专业计算书

×.矿山机械

×.1提升设备

本矿为恢复生产矿井，主要开采501矿体和深部521矿体，提升系统采用主斜井-盲斜井两段提升先期开采501矿体，主斜井-盲竖井两段段提升后期开采521矿体。

目前矿井已有一条主斜井和盲斜井，盲竖井为新开拓提升井。

两个提升系统分别担负前后期全矿矿石、废石、人员、设备等混合提升任务,目前主斜井提升已装备一台全新JTK—1600/1224型单卷筒绞车，卷筒直径1.6m、卷筒宽度1.2m、最大静张力40kN、减速比24，配套电机JR127-8型，130kW、380V、723r/min，DG2=57kg·m2，最大提升速度2.52m/s。

目前井口至绞车距离约70m，无固定天轮，用直径300mm钢管做钢丝绳导向用。

×.1.1主斜井提升设备校核

1.校核依据

矿井年产量：

5万t/a

井口标高：

+170m

井底标高：

+120m

井筒倾角：

23°

井筒斜长：

128m

废石量：

0.75万t/a

矿车：

采用0.7m3侧卸式矿车，矿车自重490kg，最大载重1800kg

矿车装满系数：

0.85

矿石散重：

2.0t/m3

人车：

XRC10-6/6型，单节头车，头车自重1650kg，乘员10人，确定限乘8人，适用倾角6○～30○，最大速度<4m/s。

最大班下井人员：

30人

斜井提升矿井阻力系数：

容器sin23º+0.01cos23º=0.4

钢丝绳sin23º+0.25cos23º=0.621

车场形式：

井上平车场，井下甩车场

提升方式：

斜井单钩串车提升

工作制度：

每年工作300天，每天三班生产，最大班混合提升时

间不超过6h。

2.一次提升矿车数

（1）矿车有效载重Q=0.85×2000×0.7=1190kg

（2）小时提升量

式中：

C—不均衡系数1.25

A1—年提升量

T1—年工作日数

T2—日工作小时数，每班提升矿石、废石按3h

（3）估算一次提升时间

（4）一次需要提升矿车数

取2辆

（5）按矿车连接器校核一次需要提升矿车数

式中：

6000—矿车钩头拉力kgf

确定上段主斜井一次提2辆矿车。

3.提升系统

（1）提升长度L=8+128+4=140

式中：

8m－上井口至停车点距离

4m—井下甩车道摘挂钩增加距离

4.钢丝绳选型

（1）终端荷重

矿石：

QZ=2（1190+490）×0.4=1344kg

人员：

Qr=（1650+75×8）×0.4=900kg

（2）钢丝绳单重

采用16NAT6×19S+FC1570ZS型钢丝绳

直径φ=16mm、丝径φε=1.0mm、单重P=0.921kg/m、钢丝破断拉力Qp=161.5kN。

（3）校核钢丝绳安全系数

矿石：

人员：

钢丝绳满足要求。

5.提升设备校核

卷筒直径：

Dg=80×16=1280<1600mm

Dg=1200×1.0=1200<1600mm

最大静张力：

Fmax=1344+0.921×128×0.621=1417kgf=13.9kN

最大静张力差：

同最大静张力

目前JTK—1600/1224型矿井单绳绞车满足使用要求。

6.提升运动学（七阶段速度图）

起动初加速度：

a1=0.3m/s2

起动初速度：

V1=1.5m/s

初加速度时间：

初加速度距离：

h1=0.5×1.5×5=3.75m

初等速度距离：

h2=3m

初等速度运行时间：

t2=3/1.5=2s

正常加速度：

a3=0.4m/s2

正常加速度运行时间：

正常加速度运行距离：

h3=0.5×（2.52+1.5）×2.6=5.2m

正常减速度：

a5=0.4m/s2

正常减速度运行时间：

正常减速度运行距离：

h5=0.5×（2.52+0.5）×5=7.6m

等速爬行距离：

h6=3m

等速度运行时间：

t6=3/0.5=6s

末减速度：

a7=0.3m/s2

末减速度时间：

末速度距离：

h7=0.5×0.5×1.67=0.4m

等速度距离：

h4=140-3.75-3-5.2-7.6-3-0.4=117.05m

等速度运行时间：

t4=117.05/2.52=46.4s

一次纯提升时间:

T=5+2+2.6+46.4+5+6+1.67=68.67≈69s

休止时间：

40s

一次全提升时间：

Tq=2（69+40）=218s

5.提升能力

提升能力见主斜井最大班提升时间平衡表。

主斜井最大班提升时间平衡表

序号

项目

单位

每班提升量

每次提升量

每班提升次数

一次提升时间（s）

每班提升时间（h-min-s）

1

下井人员

30

8

4

218

0-14-32

2

升井人员

15

8

2

218

0-7-16

矿石

t

56

2.38

24

218

1-27-12

2

废石

t

9

2.38

2

218

0-7-16

3

设备

次

1

218

0-3-38

4

火药或雷管

次

1

218

0-3-38

5

其它

10

218

0-36-20

6

合计

36

2-39-52

提升能力满足要求。

6.提升动力学

（1）提升系统变位质量

提升系统变位重量：

矿车2×490980

矿石2×11902380

提升机7000

钢丝绳0.921×200184

天轮222

电动机

12825

23591

提升系统变位质量：

（2）各阶段运动力计算

重物上提：

t1阶段加速开始：

F1=1.1×1344+140×0.921×0.621+2407×

0.3=2281kg=22.3kN

t1阶段加速终了：

F′1=1.1×1344+（140-3.75）×0.921×0.621+2407×

0.3=2278kg=19.6kN

t2阶段等速开始：

F2=1.1×1344+（140-3.75）×0.921×0.621=1556kg

=15.3kN

t2阶段等速终了：

F′2=1.1×1344+（140-3.75-3）×0.921×0.621

=1555kg=15.2kN

t3阶段加速开始：

F3=1.1×1344+（140-3.75-3）×0.921×0.621+2407

×0.4=2517kg=24.7kN

t3阶段加速终了：

F′3=1.1×1344+（140-3.75-3-5.2）×0.921×0.621

+2407×0.4=2514kg=24.6kN

t4阶段等速开始：

F4=1.1×1344+（140-3.75-3-5.2）×0.921×0.621

=1552kg=15.2kN

t4阶段等速终了：

F′4=1.1×1344+（140-3.75-3-5.2-117.05）×0.921×0.621=1485kg=14.5kN

t5阶段减速开始：

F5=1.1×1344+（140-3.75-3-5.2-117.05）×0.921×0.621-2407×0.4=522kg=5.1kN

t5阶段减速终了：

F′5=1.1×1344+（140-3.75-3-5.2-117.05-7.6）×0.921×0.621-2407×0.4=516kg=5.1kN

t6阶段等速开始：

F2=1.1×1344+（140-3.75-3-5.2-117.05-7.6）

×

（4）等效容量

<130kW

目前采用的JR127-8型交流电动机，130kW、380V、723r/min、满足使用要求。

×.1.2盲竖井提升设备

盲竖井为新开拓竖井，承担矿井30m、0m、-40m以及下部521矿体的矿石、废石、人员、设备等混合提升任务。

1.设计依据

盲竖井年提升矿石量：

5万t/a

废石量：

0.75万t/a

井口标高：

+120.00m

井底进出车标高：

-260.00m

提升高度：

Ht=120+260=380m

矿车：

采用0.7m3侧卸式矿车，矿车自重710kg，最大载重1800kg

矿车装满系数：

0.85

矿石、废石散重：

2.0t/m3

最大班下井人员：

30人

罐道形式：

钢轨罐道，采用38kg/m钢轨

工作制度：

每年工作300天，每天三班生产，最大班混合提升时

间不超过6h。

2.选择罐笼，确定提升方式

（1）矿车有效载重Q=0.85×2000×0.7=1190kg

（2）小时提升量

式中：

C—不均衡系数1.25

A1—年提升量

T1—年工作日数

T2—日提升小时数，每班提升矿石、废石按3h

（3）估算一次提升时间（按带平衡锤提升）

估算一次提升时间（按双罐笼提升）

（4）一次需要提升矿车数

平衡锤提升配双层罐笼

单层罐笼双罐笼提升

确定提升方式为-260m中段双罐笼提升，30m、0m、-40m中段单罐笼提升，另一个罐笼空运行，相当于平衡锤。

提升容器采用2#罐笼，自重1988kg，最大载重量2000kg，乘人数8人，罐笼本体外形尺寸（长×宽×高）1800×1300×2800，38kg/m钢轨罐道罐耳。

3.提升系统

（1）防撞挡梁低面高度

Hf=2.8+11=13.8m

式中：

2.8m—罐笼本体高度

11m—过卷高度（包括下长材料预留5m高度）

（2）井架高度（井口至天轮中心）

Hj=13.8+3.2=17m

式中：

3.2m—防撞梁底面至天轮中心高度

（3）井底防撞挡梁高度

Hjf=11-1=10m

式中：

1m—下降容器超前上升容器进入楔形罐道距离

4.钢丝绳选型

（1）钢丝绳悬垂高度

Hx=17+380=397m

（2）终端荷重

矿石：

Q=1988+（710+1190）=3898kg

人员：

Q=1988+8×75=2588kg

（3）钢丝绳单重：

选用24NAT6V×30+FC1670型钢丝绳，

φ24mm、φε1.7mmP=2.29kg/m、QP=367.2kN。

（4）校核钢丝绳安全系数

矿石：

人员：

钢丝绳满足要求。

5.提升机选型

卷筒、天轮直径：

Dg=24×60=1440mm

Dg=1.7×900=1530mm

最大静张力：

Fmax=（3898+2.29×397）9.8=4807kgf=47.1kN

最大静张力差：

Fc=710+1190+2.29×380=2770kgf=27.1kN

根据计算，盲竖井提升确定选用2JK-2.5×1.5/11.5A型双卷筒单

绳提升机，主要技术参数如下：

卷筒直径：

Dg=2500mm

卷筒宽度：

B=1500mm

卷筒个数：

2个

天轮直径：

Dt=1600mm

天轮个数：

2个

最大静张力：

Fmax=90kN

最大静张力差：

Fc=55kN

减速器速比：

i=11.5

验算卷筒缠绳宽度（单层缠绕）

卷筒缠绳宽度满足要求。

6.初选电动机

最大提升速度

初选电动机

初选YR4001-6型交流电动机，220kW、6kV、979r/min、GD2=14kgm2

7.提升运动学（采用五阶段速度图）

加速度阶段：

a1=0.6m/s2

加速度阶段时间：

加速度阶段距离：

h1=0.5×6.4×10.7=34.2m

减速度阶段：

a3=0.6m/s2

减速度阶段时间：

减速度阶段距离：

h3=0.5×（6.4+0.5）×9.83=33.9m

爬行速度：

V4=0.5m/s

爬行距离：

h4=2.5m

爬行时间：

末减速度：

a5=0.4m/s2

末减速度时间：

末减速度距离：

h5=0.5×0.5×1.25=0.31m

等速度阶段距离：

h2=380-34.2-33.9-2.5-0.31=309.1m

等速度阶段时间：

休止时间：

人员（8+10）=18s

矿石30s人工推车

设备、材料40s

长材1200s/次

一次纯提升时间：

Tc=10.7+48.3+9.83+5+1.25≈75s

一次全提升时间：

人员Tr=75+18=93s

矿石Tk=75+30=105s

设备、材料Tc=75+40=115s

长材Tcc=780+1200=1980s

爆破材料Tb=75+60=135s

提升运动学见提升速度图。

8.提升能力

提升能力见盲竖井最大班提升时间平衡表。

盲竖井井最大班提升时间平衡表

序号

项目

单位

每班提升量

每次提升量

每班提升次数

一次提升时间（s）

每班提升时间（h-min-s）

1

下井人员

30

8

6

93

0-9-18

2

升井人员

15

8

3

93

0-4-39

技检人员

3

93

0-4-39

3

矿石

t

56

1.19

47

105

1-22-15

4

废石

t

9

1.19

8

105

0-13-50

材料

次

5

115

0-9-35

5

设备

次

2

115

0-3-50

6

爆破材料

次

2

135

0-4-30

7

长材料

次

2

1980

1-6-0

8

其它

10

105

0-17-30

合计

88

3-36-6

9.提升动力学

（1）提升系统变位重量：

罐笼2×1988=3976

矿石1190

矿车710

钢丝绳460×2.29=1053

提升机17430

天轮2×222=444

电动机

25699

提升系统变位质量：

（2）各阶段运动力计算（空罐笼不配车）

加速开始：

F1=1.2×1900+2.29×380+2622×0.6=4723kg

=46.3kN

加速终了：

F2=1.2×1900+2.29（380-2×34.2）+2622×0.6

=4567kg=44.8kN

等速开始：

F3=1.2×1900+2.29（380-2×34.2）=2994kg=29.3kN

等速终了：

F4=1.2×1900+2.29[380-2×（34.2+309.1）]

=1578kg=15.5kN

减速开始：

F5=1.2×1900+2.29[380-2×（34.2+309.1）]-2622×0.6

=5kg=0.05kN

减速终了：

F6=1.2×1900+2.29[380-2[（34.2+309.1+33.9）]-2622×0.6=-151kg=-1.5kN

爬行开始：

F7=1.2×1900+2.29[380-2（34.2+309.1+33.9）]=1423kg

=13.9kN

爬行终了：

F8=1.2×1900+2.29[380-2（34.2+309.1+33.9+2.5）]=1411kg=13.8kN

停车阶段：

F9-10=1.2×1900-2622×0.4=1231kg=12.1kN

提升动力学见力图。

10.电动机选型

（1）∑FI2tI

∑FI2tI=A+B+C+D+E

E=12312×1.25=1894201

∑FI2tI=A+B+C+D+E=503338619

（2）等效时间

Td=0.5（10.7+4+5+1.25）+49.9+

×30=69.2s

（3）等效力

（4）等效容量

确定采用的JR128-6型交流电动机，215kW、380V、979r/min、

λ=1.8。

（5）校核电动机过载能力：

电动机额定出力

校核过载系数λ/=

<0.85×1.8=1.53

电动机过载能力满足要求

11.钢丝绳偏角

上绳仰角：

28○5′52″

下绳仰角：

32○23′45″

上绳弦长：

33341mm

下绳弦长：

33281mm

×.1.3盲斜井提升设备

盲斜井提升用于将501矿体矿石通过90m、60m中段提至120m中段，然后通过主斜井提升至地面。

目前盲斜井已有一台JT—0.8型绞车，卷筒直径800mm，卷筒宽度600mm、最大静张力1500kN、减速比30，配套电机30kW、380V、975r/min，，最大提升速度1.35m/s。

×.1.1主斜井提升设备校核

1.校核依据

矿井年产量：

5万t/a

井口标高：

+120m

井底标高：

+60m

井筒倾角：

20°

井筒斜长：

175m

废石量：

0.75万t/a

矿车：

采用0.7m3侧卸式矿车，矿车自重710kg，最大载重1800kg

矿车装满系数：

0.85

矿石散重：

2.0t/m3

人车：

XRC10-6/6型，单节头车，头车自重1650kg，乘员10人，确定限乘8人，适用倾角6○～30○，最大速度<4m/s。

最大班下井人员：

30人

斜井提升矿井阻力系数：

容器sin20º+0.01cos20º=0.351

钢丝绳sin20º+0.25cos20º=0.577

车场形式：

井上平车场，井下甩车场

提升方式：

斜井单钩串车提升

工作制度：

每年工作300天，每天三班生产，最大班混合提升时

间不超过6h。

2.一次提升矿车数

（1）矿车有效载重Q=0.85×2000×0.7=1190kg

（2）小时提升量

式中：

C—不均衡系数1.25

A1—年提升量

T1—年工作日数

T2—日工作小时数，每班提升矿石、废石按3h

（3）估算一次提升时间

（4）一次需要提升矿车数

取2辆

（5）按矿车连接器校核一次需要提升矿车数

式中：

6000—矿车钩头拉力kgf

确定暗斜井一次提2辆矿车。

3.提升系统

（1）提升长度L=8+175+4=187m

式中：

8m－上井口至停车点距离

4m—井下甩车道摘挂钩增加距离

（2）钢丝绳偏角

提升系统采用游动天轮，提升钢丝绳偏角能够保证<1○30′

4.钢丝绳选型

（1）终端荷重

矿石：

QZ=2（1190+710）×0.351=1334kg

人员：

Qr=（1650+75×8）×0.577=1298kg

（2）钢丝绳单重

采用16NAT6×19S+FC1570ZS型钢丝绳

直径φ=16mm、丝径φε=1.0mm、单重P=0.921kg/m、钢丝破断拉力Qp=161.5kN。

（3）校核钢丝绳安全系数

矿石：

人员：

钢丝绳满足要求。

5.提升设备校核

卷筒及天轮直径：

Dg=60×16=960>800mm

Dg=900×1.0=900>800mm

最大静张力：

Fmax=1344+0.921×175×0.577=1437kgf=14.1kN

最大静张力差：

同最大静张力

目前JT—0.8型矿井绞车不能满足使用要求，重新选择JTK—1200/1028型绞车，主要技术参数如下：

卷筒直径：

Dg=1200mm

卷筒宽度：

B=1000mm

卷筒个数：

1个

天轮直径：

Dt=1000mm采用游动天轮

天轮个数：

1个

最大静张力：

Fmax=25kN

减速器速比：

i=28

配套电机：

YR280S-6型，75kW、380V、975r/min

提升速度；2.2m/s

验算卷筒缠绳宽度（双层缠绕）

卷筒缠绳宽度满足要求。

6.电动机校核

电动机满足要求。

×.2通风设备选型

本矿采用两翼对角抽出式通风系统，由主斜井进风，通过盲斜井、盲竖井进入各生产中段，再经天井进入采矿工作面，污风由回风天井经东风井、西风井排出地表。

×.2.1东风井通风设备选型

1.设计依据

风量Q=16m3/s负压H=171Pa。

2、通风机必须的能力

风量：

Q=16×1.15=18.4m3/s;

负压：

H=171+150=321Pa。

式中：

1.15—漏风系数

150Pa—附加阻力损失

根据计算,选用K40-6-№12型轴流通风机一台，电动机为内装式。

该型号通风机可露天安装，反风方式为反转反风，反风量达正风量60%以上。

考虑通风机运行可靠性，另备一台同型号电机。

3.通风机工况点

Q=18.4m3/s、H=321Pa、η=80%、α=+2°、n=980r/min。

4.电动机功率

采用两台Y160L-6型电动机，一台工作，一台备用，11kW、380V、

980r/min。

×.2.2西风井通风设备选型

1.设计依据

风量Q=24.5m3/s负压H=394Pa。

2、通风机必须的能力

风量：

Q=24.5×1.15=28.2m3/s;

负压：

H=394+200=594Pa。

式中：

1.15—漏风系数

200Pa—附加阻力损失

根据计算,选用K54-6-№16型轴流通风机一台，电动机为内装式。

该型号通风机可露天安装，反风方式为反转反风，反风量达正风量60%以上。

考虑通风机运行可靠性，另备一台同型号电机。

3.通风机工况点

Q=28.2m3/s、H=594Pa、η=76%、α=-5°、n=980r/min。

4.电动机功率

采用两台Y225M-6型电动机，一台工作，一台备用，30kW、380V、

980r/min。

×.3排水设备选型

本矿井下设三座排水泵站，分别位于-260m中段，-40m中段，+120m中段车场附近，排水总系统由以下子系统构成：

-260m泵站通过盲竖井将本中段涌水排至+120m水仓；

-40m泵站通过盲竖井将本中段涌水排至+120m水仓；

+120m泵站通过主斜井将全矿涌水排至地面蓄水池。

×.3.1-260m泵站排水设备选型

1.设计依据

井口标高：

+120m

井底标高：

-260m

正常涌水量：

150m3/d

最大涌水量：

300m3/d

2.水泵必须能力

正常涌水量：

Q=150/20=7.5m3/h

最大涌水量：

Q=300/20=15m3/h

H=1.1（120+260+4）≈422m

选用DG46-50×9型水泵三台，Q=46m3/h，H=450m，η=63%，n=2950r/min。

正常、最大涌水量时一台工作，一台备用，一台检修；

3.排水管路

1）排水管直径

盲竖井井筒内设置两趟排水管路，一趟工作，一趟备用，采用φ108×6无缝钢管。

4.电动机选型

由于排水扬程422m，工况点右移，对应流量50m3/h

水泵轴功率：

电动机功率：

采用Y315S-2型电动机，110kW、380kV,2950r/min。

5.水泵每天工作小时数

正常涌水量时：

最大涌水量时：

×.3.2-40m泵站排水设备选型

1.设计依据

井口标高：

+120m

井底标高：

-40m

正常涌水量：

75m3/d

最大涌水量：

150m3/d

2.水泵必须能力

正常涌水量：

Q=75/20=3.75m3/h

最大涌水量：

Q=150/20=7.5m3/h

H=1.1（120+40+4）≈180m

选用150QJ10-200/28型潜水泵三台，Q=10m3/h，H=200m，η=53%，n=2950r/min，配套潜水电机11kW、380V、2820r/min。

正常、最大涌水量时一台工作，一台备用，一台检修；

3.排水管路

1）排水