井筒施工凿井设施选型计算.docx
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井筒施工凿井设施选型计算
第六章井筒施工凿井设施选型计算
一、提升设备的选型
(1)井筒基本数据
副井井筒设计净直径为①10.5m,井筒深611.7m井筒施工采用永久井塔改造后凿井,凿井天轮平台高度:
+15.5m,+24m、+26.2m,其中提升天轮、稳绳天轮布置在+26.2m平台上。
(2)提升设备的选择
井筒主、副提升均采用2JKZ-4.0/15绞车,配一套单钩5.0m3吊桶提升,DX-3m3底卸式吊桶下放混凝土,主、副提升均下放SJZ6.11型伞钻,均采用11t钩头装置。
详见表6-1提升绞车选型参数表。
(3)主、副提升钢丝绳的选择计算
(1)钢丝绳悬垂长度Ho=Hsh+Hj=611.7+26.2+3.085=640.985m取645m;
式中:
Hsh井筒深度m
Hj――井口水平至井架天轮平台悬垂高度m
(2)钩头、滑架、缓冲器重量
Qz=Q1+Q2=2109+1923+245=4277(N)
式中:
Q1——11t钩头及连接装置重量为2109N
Q2——滑架及缓冲器装置重量1923+245=2168N
(3)终端荷重
1)5m3吊桶提升矸石时:
Q矸=gX:
G+Km•V・y+0.9X件1/Ks)V甘+Qz
=9.81X(1690+0.9XX1600^0.9X(41/2)XX100Q+4277=9.81X(1690+7200+2250)+4277
=113560(N)
式中:
Km――装满系数取Km=0.9
Y
V=5m3
取rg=1600kg/m3
取rs=1000kg/m3
取Ks=2.0
G=1690kg
――吊桶容积
Y松散矸石容重
Y水容重
Ks岩石松散系数
G——5m3座钩式吊桶重量
2)下放SJZ6.11型伞钻时
Q伞钻二QSZ+Q2=103005+4277=107282(N)式中:
Qsz——SJZ6.11型伞钻重量为103005N
Q2――钩头、滑架及缓冲器装置重量4277N
3)3m3底卸式吊桶下放混凝土时
式中:
Qdxs=g(G+Km•V・Y)+Q2
=9.81X(1400+0.9X3X2675+4277
=88863.73(N)
G3立方底卸式吊桶自重G=1400kg
Km装满系数取Km=0.9
V吊桶容积V=3m3
Y混凝土容重取rg=2675kg/m3
根据以上计算结果,选择荷重Q0=Q矸=113560(N)为计算依据
(4)提升钢丝绳单位长度重量Ps(按最大荷载提5m3矸石计算)
式中:
CB――钢丝绳公称抗拉强度取@=1770Mpa
根据计算选18X7+FC40-1770特型多层股不旋转钢丝绳,其标准每米
重量PsB=6.24kg/m,钢丝破断力总和Qd=1190624N
(5)钢丝绳安全系数校核
①提物时
②提人时
按每次提升12人考虑,每人重100kg(带工具)
Qr=9.81X(12X100+1530)+4277=3105813)
(四)主、副提天轮的选择
D>60d=60X40=2400mm(d为钢丝绳直径)
注:
《煤矿安全规程》规定,围抱角小于90°的天轮直径D>60d。
选择天轮为TXG3000/45.5型,公称直径3000mm,钢丝绳破断拉力总和1735KN,满足使用要求。
(五)主、副提升机的选择
(1)提升机滚筒直径
D>60d=60X40=2400mm(d为钢丝绳直径)
(2)选定提升机型号
考虑到井筒深度,为了提高提升能力以及后期施工的需要,决定选用2JKZ-4.0/15新型凿井专用提升机,其主要指标如下:
卷筒直径:
D=4000mm;卷筒宽度:
By=2650mm;卷筒个数2个;钢丝绳最大静张力差:
Fj=210KN。
(3)校验卷筒宽度
缠绕层数:
n=B/Bt=2439.9/2650=0.92(层),需要爬一层钢丝绳。
式中:
H――提升高度取H=645m;30试验绳长度30米;
e绳圈间隙,取3;d绳径d=40mm;
n——缠绳层数
(4)验算提升机的强度
最大静张力验算(按绳端荷重提5m3吊桶时)
Fj=Qo+PsbXH°Xg
=113560+6.24X645X9.81=153043N<210000N,符合规定
(5)电动机功率估算
式中:
VmB――提升机最大速度VmB=6.84m/s
n动效率取n=0.85
提升机配备电机为YR630-122xiOOOkw,满足施工需要。
二、悬吊设备的选型
(1)吊盘悬吊钢丝绳、稳车天轮选择
1、悬吊钢丝绳选择吊盘采用二层盘,八根绳悬吊,考虑实际使用情况,按照六根绳悬吊计
算选择钢丝绳。
选用二台HZ-6抓岩机,吊盘自重:
Q1=438609N,吊盘承受满载砼吊桶重:
Q2=93000N,人员重:
Q3=13734N,抓岩机重:
Q4=201752N,水箱及水重:
Q5=29430N。
钢丝绳悬垂长度按照650m计算。
(1)终端荷重Q0
Q0=1/6(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)
=0.1667X(438609+93000+13734+201752+29430
=0.1667X776516
=129445.22(N)
(2)钢丝绳单位长度重量:
式中:
@――钢丝绳极限抗拉强度,取@=1770Mpa
Ma:
安全系数,取Ma=6
H。
:
悬吊高度H°=650m
(3)根据计算选:
18x7+F8-1770钢丝绳,其每米重PsB=5.63kg/m,钢丝破断力总和1075154N。
(4)钢丝绳安全系数校验
3、稳车选择
根据单根钢丝绳最大荷重165345N,选用JZ-25/1300型稳车6台
4、悬吊天轮选择
D>20d=20>38=760mm(d钢丝绳直径)
选用①1.0米单槽悬吊天轮六套。
(2)抓岩机悬吊钢丝绳、稳车天轮选择
1、悬吊钢丝绳选择
选用2台HZ-6型中心回转抓岩机,机重Q1=79235N,抓头及它重量
Q2=22886.73N,钢丝绳悬垂长度按照650m计算。
(1)终端荷重Q0
Q0=Q1+Q2==79235+22886.7A102121.73(N)
(2)钢丝绳单位长度重量:
式中:
@――钢丝绳极限抗拉强度,取@=1770Mpa
Ma:
安全系数,取Ma=6
H。
:
悬吊高度H0=650m
(3)根据计算选:
18x7+ES4-1770钢丝绳,其每米重P$B=4.51kg/m,钢丝破断力总和8608932
(4)
钢丝绳安全系数校验
1、悬吊钢丝绳选择
取最大模板直径12.5m模板自重Qi=441450N模板增加混凝土重量
Q2=88290N;钢丝绳悬垂长度按照650m计算,共计四个稳车悬吊。
(1)终端荷重Qo
Qo=1/4(Q1+Q2)=1/4(441450+88290=132435(N)
(2)钢丝绳单位长度重量:
式中:
@――钢丝绳极限抗拉强度,取@=1770Mpa
Ma:
安全系数,取Ma=6
(3)根据计算选:
18X7+FC-38-1770钢丝绳,其每米重P$B=5.63kg/m,钢丝破断力总和10751542
(4)钢丝绳安全系数校验
1075154
132435+9.815.63650
3、稳车选择
根据钢丝绳最大荷重168335N选用JZ-25/1300A型稳车4台
4、悬吊天轮选择
D>20d=20X8=760mm(d钢丝绳直径)
选用①1.(米单槽悬吊天轮三套。
(4)排水管悬吊钢丝绳、稳车天轮选择
1、凿井期间如果涌水量小于10m3/h,则用吊桶附带排水;如果涌水量大于10m3/h,采用博山泵厂DC50-80X11型高扬程卧泵排水,流量Q=66.2m3/h,扬程H=803米,卧泵和水箱放置在吊盘上层盘,井筒内排水
管和电缆用钢丝绳悬吊。
迎头用BQF-50/25风动潜水泵将水排至吊盘水箱,由卧泵排至地面。
①根据排水量计算管路直径
管路直径:
Dg十4Q冷46&2=0.088m\nVd3600\3.1433600
式中:
Q——排水量取Q=66.2m3/h
Vd——排水管内水流速度取Vd=3m/s
根据计算采用标准管径内径①=08mm无缝钢管为排水管路。
②计算水泵扬程(近似计算)式中:
hi――吸水高度取hi=2m
h2――排水高度取h2=650m
n管效率取n=0.9(0.870.9—)
DC50-80X11型卧泵设计扬程为803米能满足施工排水要求。
2.悬吊钢丝绳选择
其重量:
排水管①108X5,每米重量124.6N,敷设长度650米,
Q1=124.6X650=80990(N);
法兰接头每6米一付,每付重236.32N,其重量:
Q2=650-6X236.3225601(N)
排水管内水重:
Q3=[(0.108-0.01)/2]2X3.14X650X1000X9.814=8073(N)卧泵动力电缆一趟,其总重量:
Q4=10.6X650X9.81=67591(N)
卡子每3米一付,每付重45.81N,其重量:
Q5=650-3X45.819926(N)
1钢丝绳最大悬吊高度H°=650m
2终端荷重Q。
(采用2根钢丝绳悬吊)
Q0=1/2(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)
=1/2(80990+25601+48073+67591+992)6=116090.5(N)
◎钢丝绳单位长度重量:
PS
式中:
短一钢丝绳极限抗拉强度,取$=1770Mpa
Ma:
―安全系数,取Ma=6
⑷根据计算选用18X7+FG36-1770型多层股不旋转钢丝绳2根,其每米重量PSB=5.05kg/m,钢丝破断力总和Qd=964816N。
◎钢丝绳安全系数校验
3.稳车选择
根据钢丝绳最大荷重148292N,选用JZ-16/800A型稳车两台
4.悬吊天轮的选择
天轮直径D>20d=20X33720mm(d钢丝绳直径),选用直径1.0米双槽悬吊天轮一套,能满足要求。
(5)安全梯悬吊钢丝绳、稳车天轮选择
1、悬吊钢丝绳选择
安全梯为金属结构,其重量Q1=9810N,可乘15人,每人均700N其重量Q2=70X15=10500N
(1)终端荷重Q0
Q0=Q1+Q2=9810+10500=20310(N)
(2)钢丝绳单位长度重量:
式中:
@――钢丝绳极限抗拉强度,取@=1770Mpa
Ma:
安全系数,取Ma=9
H0:
悬吊高度H°=650m
(3)根据计算选:
18X7+-FC-1770特型多层股不旋转钢丝绳,其每
米重Psb=1.89kg/m,钢丝破断力总和360523N
(4)
钢丝绳安全系数校验
3、稳车选择
根据钢丝绳最大荷重32362N,选用JZA—5/1000型专用安全梯稳车一台
4、悬吊天轮选择
D>20d=20x22=440mm(d钢丝绳直径)
选用①1.0米单槽悬吊天轮。
(6)压风供水管悬吊钢丝绳、稳车天轮选择
1、悬吊钢丝绳选择
压风管为梓19X6无缝钢管,供水管为©57x供水管,悬垂长度钢丝绳按照650米考虑,管路按630米考虑。
压风管①219X6,每米重量309.21N,敷设长度630米,其重量:
Q1=309.21x630=194802.3(N;)
供水管①57X,每米重量62.88N,敷设长度630米,其重量:
Q2=62.88x360=39614(N);
供水管内水重:
Q3=[(0.057-0.010)/2]2x3.14x360x1000x9.811=0717(N)
卡子每6米一付,每付重78.48N,其重量:
Q4=630x78.48/6=8240.4(N)
1钢丝绳最大悬吊高度H°=650m
2终端荷重Qo(采用2根钢丝绳悬吊)
Q0=1/2(Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)
=1/2(194802.3+39614+10717+8240.)4
=126686.85(N)
◎钢丝绳单位长度重量:
Ps
式中:
短一钢丝绳极限抗拉强度,取$=1770Mpa
Ma:
—安全系数,取Ma=5
悬吊高度:
H0=650m
◎4根据计算选用18x7+FC-34-1770型钢丝绳2根,其每米重量PSB=4.51kg/m,钢丝破断力总和Qd=860893N。
◎5钢丝绳安全系数校验
3.稳车选择
根据钢丝绳最大荷重155445N,选用JZ—16/800型稳车两台
4.悬吊天轮的选择
详见表6-2井筒提升绞车选择表。
详见表6-3井筒悬吊稳车、钢丝绳选
型参数表。
表6-2泊江海子煤矿副井井筒提升绞车选型表
名称
代号、单位
井筒
主提升
副提升
提
升
机
型号
2JKZ-4.0/15
2JKZ-4.0/15
电动机
KW
YR630-12型2X1000
YR630-12型2X1000
减速比
1:
15
1:
15
卷筒
mm
①4000
①4000
绳速
m/s
6.84
6.84
取大静张力
KN
250
250
取大静张力差
KN
210
210
最大绳径
mm
①4
①4
吊桶
规格
3m
5.0(矸石吊桶)
5.0(矸石吊桶)
自重
N
16579
16579
钩头滑架重
N
4277
4277
何载何重
N
92704
92704
终端荷重
N
113560
113560
钢丝绳
规格
18X7FC-40-177特
18X7FC-40-177特
悬垂长
m
650
650
绳重
Q绳N
39789
39789
钢丝绳破断拉力
Q绳N
1190624
1190624
安全系数(提人时>9,提物料时
>7.5
Q断
M=
Q终+Q绳
7.76>7.5;16.81>9
7.76>7.5;16.81>9
天
提升天轮
m
①3000
①3000
轮
绳径比
>60
75>60
75>60
3、稳车选择
根据钢丝绳最大荷重115828N,选用JZ-16/800A型稳车2台
4、悬吊天轮选择
D>20d=20x34=680mm(d钢丝绳直径)
选用①1.0米单槽重型悬吊天轮。
(3)模板悬吊钢丝绳、稳车天轮选择
3、稳车选择
根据钢丝绳最大荷重26482N,选用JZ—5/400A型稳车一台
4、悬吊天轮选择
天轮直径:
D>20d=20X18=360mm(d钢丝绳直径)
选用①1.0米单槽悬吊天轮。