第7章矿井主要设备.docx

第7章矿井主要设备.docx

《第7章矿井主要设备.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第7章矿井主要设备.docx（37页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第7章矿井主要设备

第七章矿井主要设备

第一节提升设备

一、主立井提升设备

（一）设计基础资料

本矿井设计生产能力6.0Mt/a，采用立井单水平开拓方式开发全井田。

主立井担负矿井煤炭提升任务，井筒净直径φ6.5m，主井井口锁口盘面标高+1290.8m，井底装载水平标高+575.35m，井底水平标高+635.00m。

煤仓上口位于井底水平。

矿井工作制度为：

年工作日330d，主井每天净提升时间16h。

井下实行“四、六”工作制，三班生产，一班准备。

（二）主立井提升系统设备订货状况

主立井提升系统设备现已订货，提升系统装备一对45t立井多绳刚罐道箕斗，箕斗重量（包括防滑配重、滚轮罐耳、首尾绳悬挂装置）58t。

提升机为JKM-4.5×6（Ⅲ）型塔式多绳摩擦式提升机一台。

提升机配套交流调速同步电动机2台，单台电动机功率3300kW，电压6kV,转速55.2r/min。

提升钢丝绳为进口48ZBB6×36WS+FC1770SS1652852型钢丝绳三根，48ZBB6×36WS+FC1770ZZ1652852型钢丝绳三根，每根钢丝绳公称直径48mm，参考重量852kg/100m，公称抗拉强度1570MPa，最小破断拉力总和1650kN，整根长840m。

主立井提升系统采用井塔式布置方式。

（三）主立井提升设备的计算和校验

1．设计依据

主立井井口锁口盘面标高＋1290.8m

井口箕斗卸载点标高＋1310.5m

井底箕斗装载点标高＋558.25m

主井采用带式输送机上仓，煤仓上口位于井底水平。

提升容器中心距2750mm

主立井井筒直径φ6.5m

2.提升容器

采用立井多绳45t提煤箕斗一对，箕斗采用外动力卸载。

每个箕斗主要技术特征：

箕斗与配重总质量（包括滚轮罐耳、首尾绳悬挂装置）58000kg

箕斗名义载煤量45t

斗箱高度18.0m

装卸载方式异侧

3.提升系统

主立井提升系统见插图7-1-1。

提升高度763.75m

钢丝绳悬垂高度834.32m

摩擦轮轴中心线距井口锁口盘面高度68.37m

导向轮轴中心线距井口锁口盘面高度60.3m

提升钢丝绳在主导轮上的围包角193°2′26″

4.钢丝绳选型计算及安全系数校验

（1）提升钢丝绳

《煤矿安全规程》要求钢丝绳安全系数最低值：

m＝7.2-0.0005×834.32＝6.78284。

利用订货钢丝绳，进口48ZBB6×36WS+FC1770SS1652852型钢丝绳三根，进口48ZBB6×36WS+FC1770ZZ1652852型钢丝绳三根，每根长840m。

单根钢丝绳技术参数详见提升主钢丝绳参数表7-1-1。

表7-1-1提升主钢丝绳参数表

名称

单位

参数

主钢丝绳根数n1

根

6

钢丝绳直径d1

mm

48

公称抗拉强度σB1

MPa

1770

最小钢丝破断拉力总和Qd1

kN

1652

参考重量Pk1

kg/100m

852

图7-1-1主井提升系统图

钢丝绳安全系数计算值：

6.93951＞6.78284

订货钢丝绳符合要求。

（2）平衡尾绳

选用196×31ZABPD8×4×19147028101740GB/T20119-2006型扁钢丝绳两根，选用188×31ZABPD8×4×14147025001610GB/T20119-2006型扁钢丝绳一根，每根长度830m。

单根钢丝绳技术参数详见提升平衡尾绳参数表7-1-2。

表7-1-2平衡尾绳参数表

名称

单位

参数

钢丝绳尺寸宽×厚

mm

196×31

188×31

公称抗拉强度σB2

MPa

1470

1470

最小钢丝破断拉力总和Qd2

kN

2810

2500

参考重量Pk2

kg/100m

1740

1610

5.提升设备计算及检验

（1）提升机选型

利用矿方已订货提升设备JKM-4.5×6（Ⅲ）型多绳摩擦式提升机一台，主要技术参数见表7-1-3。

表7-1-3主立井提升机主要技术参数表

名称

单位

参数

主导轮直径DN

mm

4500

主提升绳根数n1

6

绳间距

mm

300

导向轮直径Dt

mm

4500

允许最大静张力Fj

kN

1500

允许最大静张力差Fc

kN

460

衬垫摩擦系数μ

0.25

衬垫比压

MPa

2.0

提升机变位质量Gj

kg

26000

导向轮变位质量QD

kg

7500

（2）提升机技术参数校验

计算主导轮直径：

Dg＝48×90＝4320mm＜4500mm

计算天轮直径：

Dt＝48×90＝4320mm＜4500mm

计算钢丝绳最大静张力：

FZ＝1428.3kN＜1500kN

计算钢丝绳最大静张力差：

Fc＝442.9kN＜460kN

计算主导轮摩擦衬垫比压：

q＝1.9MPa＜2.0MPa

订货提升机符合要求。

6.提升主电动机计算

（1）电动机等效功率

∑Fi2ti＝2.163×1012N2·s

等效时间Td＝117.32s

等效力Fd＝429380N

等效功率Pd＝5695.8kW

（2）电动机过载能力

提升系统运行时出现的最大力值Fmax=714770N

订货电动机为交流调速同步电动机两台，双机拖动，管道强迫通风方式通风冷却。

电动机主要技术数据见表7-1-4。

表7-1-4主立井主电动机参数表

名称

单位

参数

额定功率PN

kW

2×3300

额定电压

V

6000

额定转速nN

r/min

55.2

转动惯量

kg·m2

2×36000

过载能力λ

2

电动机采用交-直-交变频调速控制方式。

7.提升系统运动学计算

按照提升设备订货依据，提升采用三阶段速度图，最大提升速度13.00m/s，加、减速度a＝0.7m/s2。

提升系统运动学计算参数详见表7-1-5。

提升速度图见插图7-1-2。

8.提升系统动力学计算

（1）提升系统变位质量

提升系统变位质量详见表7-1-6。

表7-1-5运动学计算表

序号

名称

单位

计算公式

计算结果

1

加速时间

s

T1＝V1/a

18.57

2

加速距离

m

H1＝V1t1/2

120.714

3

减速制动时间

s

T3＝V3/a

18.57

4

减速制动距离

m

H3＝V3t3/2

120.714

5

等速距离

m

h2＝Ht-h1-h3

522.322

6

等速时间

s

t2＝h2/V2

40.18

7

一次运行时间

s

T0＝t1+t2+t3

77.32

8

休止时间

s

40

9

一次循环时间

s

Tc=T0+θ

117.32

表7-1-6系统变位质量统计表

箕斗质量Qz（kg）

116000

不平衡质量Q（kg）

45000

提升钢丝绳质量Qq（kg）

42940.8

平衡尾绳质量Qp（kg）

41738

提升机变位质量Qj（kg）

26000

天轮变位质量QD（kg）

7500

电动机变位质量Qd（kg）

14222

提升系统变位质量总和Σm（kg）

293400.8

（2）提升系统动力学计算

上提重物时提升系统动力学计算参数详见表7-1-7。

提升力图、功率图见插图7-1-2。

9.提升主电动机校验

电动机额定力FH＝497538N

表7-1-7上提重物时动力学计算表

运行阶段

计算公式

计算结果（N）

加速段

F1=kFc+Σm×a

714770

等速段

F2=kFc

509389

减速制动段

F3=kFc-Σm×a

304009

图7-1-2提升速度图、力图、功率图

电动机过载能力Fmax/FH＝1.44

电动机等效功率Pd＝5695.8kW

电动机富裕系数ρf＝2×3300/5695.8=1.16

订货电动机符合要求。

10.提升系统防滑校验

《煤矿安全规程》规定的摩擦提升安全制动减速度为：

提升重载≤5m/s2，下放重载≥1.5m/s2。

并且要求在各种载荷及提升状态下，保险闸发生作用时，钢丝绳都不出现滑动。

对于恒减速液压站，在安全制动过程中制动力矩是自动调节的，不同工况（提升、下放、空运行）条件，制动力矩各不相同，但可保证安全制动减速度基本相同，设计取各工况安全制动减速度为1.5～1.6m/s2。

同时，为提高提升系统安全性，设计还给出在采用恒力矩制动（一旦恒减速控制失效，可自动转为恒力矩控制）时的防滑计算结果。

按下放重箕斗、上提空箕斗运行方式紧急制动减速度和空箕斗运行下放防滑极限减速度确定一级制动力矩及一级制动力，则：

一级安全制动力矩为：

2040000N·m。

变位到提升机主导轮的一级制动力FZ＝906667N

一级制动力矩倍数：

k01＝2.05

主立井提升系统防滑验算参数见表7-1-8。

表7-1-8主井提升系统防滑计算表

项目

单位

设计计算参数

围包角

193°2′26″

一级制动力

N

906667

运行状态

空载运行

满载运行

提升系统总变位质量

kg

248400.8

293400.8

下放制动减速度

m/s2

3.6434

1.5805

下放允许极限减速度

m/s2

3.7021

2.1704

上提制动减速度

m/s2

3.6566

4.5999

上提允许极限减速度

m/s2

3.7153

5.0995

结论

满足《煤矿安全规程》要求

满足《煤矿安全规程》要求

11.提升能力

一次提升循环时间Tx＝117.32s。

年提升能力An＝6.63Mt

提升能力富裕系数1.11

12.提升电耗

∑Piti＝38.9045×104kW·s

吨煤电耗WT＝2.58kW·h

年耗电量Wn＝1625.4×104kW·h

13.井塔及附属设施

主立井井塔断面20m×28m，提升机大厅层摩擦轮轴中心线距离井口锁口盘面高度68.37m。

提升机大厅层内设100t/20t超卷扬起重机一台，跨度18m，起重机轨面距提升机大厅层地坪高度为12m。

井塔内设客货两用电梯一部，载重量1000kg，运行速度1.0m/s。

二、副立井提升设备

（一）设计基础资料

本矿井设计生产能力6.0Mt/a，采用立井单水平开拓方式开发全井田。

副立井承担全矿井运送井下人员、水泥砂石、锚杆、坑木、综采支架及其它材料的辅助提升任务。

井筒净直径φ9.4m，副井井口轨面标高+1290.8m，井底轨面标高+635.00m。

矿井工作制度为：

年工作日330d，副井每天净提升时间12h。

井下实行“四、六”工作制，三班生产，一班准备。

（二）副立井提升系统设备订货现状

副立井装备两套提升系统，其中一套为一个双层六绳特大罐笼+平衡锤，另一套为一个交通罐笼+平衡锤。

双层六绳特大罐笼+平衡锤提升系统承担全矿主要辅助提升任务，交通罐+平衡锤提升系统主要用于升降零星人员。

提升设备及提升容器已订货。

特大罐笼提升系统提升设备为JKM-5×6（Ⅲ）型塔式多绳摩擦提升机一台，提升机配套交流调速同步电动机1台，电动机功率2600kW，电压6kV,转速33.48r/min。

提升钢丝绳为进口52ZBB6×36WS+FC1770SS19381000型钢丝绳三根，52ZBB6×36WS+FC1770ZZ19381000型钢丝绳三根，每根钢丝绳公称直径52mm，参考重量1000kg/100m，公称抗拉强度1770MPa，最小破断拉力总和1938kN，整根长790m。

交通罐笼提升系统提升设备为JKM-1.6×4（Ⅰ）型塔式多绳摩擦提升机一台，采用减速机传动，交流异步电动机拖动。

提升机配套异步电动机一台，功率160kW，转速735r/min，电压380V。

副立井提升系统采用井塔式布置方式。

（三）副立井提升系统的计算和校验

1．设计依据

副立井井口轨面标高＋1290.8m

副立井井底轨面标高＋635.00m

副立井井筒垂深655.8m

特大罐笼系统提升容器中心距：

3240mm

特大罐笼系统提升方式单罐笼、平衡锤提升

交通罐笼系统提升容器中心距：

1200mm

交通罐笼系统提升方式单罐笼、平衡锤提升

副立井井筒直径φ9.4m

由于本矿井井下辅助运输形式为无轨胶轮车系统，为使运送材料及小型设备的无轨胶轮车能够直接进出罐笼，且各种类型无轨胶轮车、综采工作面液压支架及井下大型设备和长材料能够较容易进出罐笼出井和下井，从而使辅助运输系统尽量简单。

副立井设置两套提升系统，其中一套为特大罐笼带平衡锤系统，另一套为交通罐笼带平衡锤系统。

下井人员乘坐副立井罐笼到达井底后，换乘无轨胶轮人车到达各工作地点。

普通物料、水泥砂石及设备采用能够直接进出特大罐笼的WC5E型无轨胶轮车装载，从地面经副立井直达各综采工作面或掘进工作面；井下使用的大型无轨胶轮车及大型设备经过简单拆解部分、综采工作面整架液压支架和井下长材料由平板车承载，通过特大罐笼系统运送，为给提升系统预留较大灵活性，重型平板车可采用有轨形式和无轨形式。

交通罐提升系统主要用于升降零星人员。

最大班下井工人数138人

下坑木6m3/d

下油脂2t/d

下锚杆24t/d

下钢带10t/d

下树脂6t/d

下钢筋网10t/d

下水泥、砂石600t/d

下其它材料22t/d

整体液压支架重量40t/架

2.特大罐笼带平衡锤提升系统

（1）提升容器

采用多绳特大罐笼（罐笼宽度3.8m）一个，平衡锤一个，承担全矿主要辅助提升任务。

特大罐笼主要技术特征如下：

罐笼与配重总质量（包括滚轮罐耳、首尾绳悬挂装置）55t

罐笼本体高度11m

双层允许乘载人数300人

正常作业时单层最大装车数1辆无轨胶轮材料车

有效载重：

提升人员22500kg

无轨胶轮平板车承载整体液压支架时（包括平板车）48000kg

有轨平板车承载整体液压支架时（包括平板车）44000kg

提升2辆满载WC5E型无轨胶轮车25000kg

平衡锤基本重量（运送人员、材料和有轨平板车运送支架时）：

77500kg

平衡锤可调重量（无轨平板车运送支架时增加）：

2500kg

（2）提升系统

副立井提升系统见插图7-1-3。

提升高度655.8m

钢丝绳悬垂高度719.1m

摩擦轮轴中心线距井口锁口盘面高度40.7m

导向轴轮中心线距井口锁口盘面高度32.5m

提升钢丝绳在主导轮上的围包角192°59′16″

（3）钢丝绳选型计算及安全系数校验

提升钢丝绳

《煤矿安全规程》要求钢丝绳安全系数最低值：

提升人员时m人＝9.2-0.0005×719.1＝8.84045

提升物料时m物＝8.2-0.0005×719.1＝7.84045

利用订货钢丝绳，进口52ZBB6×36WS+FC1770SS19381000型钢丝绳三根，进口52ZBB6×36WS+FC1770ZZ19381000型钢丝绳三根，每根长790m。

单根钢丝绳技术参数详见提升主钢丝绳参数表7-1-9。

表7-1-9提升主钢丝绳参数表（特大罐笼系统）

名称

单位

参数

主钢丝绳根数n1

根

6

钢丝绳直径d1

mm

52

公称抗拉强度σB1

MPa

1770

最小钢丝破断拉力总和Qd1

kN

1938

参考重量Pk1

kg/100m

1000

钢丝绳安全系数计算值：

图7-1-3副井提升系统图

特大罐笼提升人员时9.82814＞8.84045

提升最大部件（含无轨胶轮平板车）48t时8.11330＞7.84045

订货提升钢丝绳符合要求。

平衡尾绳

选用216×34ZBBPD8×4×19147034002120GB/T20119-2006型扁钢丝绳两根，选用196×31ZBBPD8×4×19147028101740GB/T20119-2006型扁钢丝绳一根，

每根长度750m。

单根钢丝绳技术参数详见提升平衡尾绳参数表7-1-10。

表7-1-10平衡尾绳参数表（特大罐笼系统）

名称

单位

参数

钢丝绳尺寸宽×厚

mm

216×34

196×31

公称抗拉强度σB2

MPa

1470

1470

最小钢丝破断拉力总和Qd2

kN

3400

2810

参考重量Pk2

kg/100m

2120

1740

（4）提升设备选型计算及检验

提升设备选型

利用矿方已订货提升设备JKM-5×6（Ⅲ）型多绳摩擦式提升机一台，提升机主要技术参数见表7-1-11。

表7-1-11副立井提升机主要技术参数表（特大罐笼系统）

名称

单位

参数

主导轮直径DN

mm

5000

主提升绳根数n1

6

绳间距

mm

300

天轮直径Dt

mm

5000

允许最大静张力Fj

kN

1700

允许最大静张力差Fc

kN

250

衬垫摩擦系数μ

0.25

提升机变位质量Gj

kg

30100

天轮变位质量QD

kg

7800

提升机技术参数校验

计算主导轮直径：

Dg＝52×90＝4680mm

计算天轮直径：

Dt＝52×90＝4680mm

计算钢丝绳最大静张力（按提升整体液压支架）：

Fz=1433.2kN＜1700kN；

计算钢丝绳最大静张力差（按提升整体液压支架）：

Fc=226.8kN＜250kN；

计算主导轮摩擦衬垫比压（按提升整体液压支架）:

q=1.67MPa＜2.0MPa。

订货提升机符合要求。

（5）提升主电动机计算及检验

一侧特大罐笼上提整体液压支架，另侧罐笼下放平衡锤运行方式电动机等效功率∑Fi2ti＝8.575×1012N2·s

等效时间Td＝161.06s

等效力Fd＝230747N

等效功率Pd＝2023.6kW

电动机过载能力

提升系统运行时出现的最大力值Fmax=463505N

订货电动机为交流调速同步电动机一台，单机拖动，管道强迫通风方式通风冷却。

电动机主要技术数据见表7-1-12。

表7-1-12副立井主电动机参数表（特大罐笼系统）

名称

单位

参数

额定功率PN

kW

2600

额定电压Vn

V

6000

额定转速nN

r/min

33.48

转动惯量

kg·m2

35500

过载能力λ

2

电动机采用交-直-交变频调速控制方式。

（6）提升系统运动学计算

提升采用五阶段速度图，最大提升速度8.77m/s，主加速度a1＝0.6m/s2，主减速度a3＝0.6m/s2。

提升系统运动学计算参数详见表7-1-13。

表7-1-13提升系统运动学计算表（特大罐笼系统）

序号

名称

单位

计算公式

计算结果

1

加速时间

s

t1＝Vmax/a1

14.62

2

加速距离

m

h1＝Vmaxt1/2

64.094

3

减速时间

s

t3＝（Vmax－V4）/a3

13.95

4

减速距离

m

h3＝（Vmax+V4）t3/2

63.961

5

爬行时间

s

t4＝h4/V4

12.50

6

爬行距离

m

h4＝

5.00

7

制动时间

s

t5＝V4/a5

0.40

8

制动距离

m

h5＝V4t5/2

0.08

9

等速距离

m

h2＝Ht-h1-h3-h4-h5

522.665

10

等速时间

s

t2＝h2/Vmax

59.60

11

一次运行时间

s

T0＝t1+t2+t3+t4+t5

101.06

12

休止

时间θ

升降人员

s

343

13

提矸、水泥砂石

s

165

14

设备、材料

s

165

15

一次循环时间

升降人员

s

888.1

提矸、水泥砂石

S

532.1

设备、材料

S

532.1

提升速度图见插图7-1-4、图7-1-5、图7-1-6。

（7）最大班作业时间计算

矿井投产时最大班设计作业时间的计算，运送人员采用单层提升，物料运输按特大罐笼载2辆WC5E型无轨胶轮材料车直接进出罐笼考虑。

提升人员时一次提升循环时间888.1s，提升物料一次提升循环时间532.1s。

最大班设计作业时间6.5h，主要提升内容及设计提升时间见表7-1-14。

图7-1-4升降人员速度图、力图（特大罐笼系统）

图7-1-5升降物料速度图、力图（特大罐笼系统）

图7-1-6升降最大部件速度图、力图（特大罐笼系统）

表7-1-14矿井投产时最大班作业时间平衡表（特大罐笼系统）

序号

作业项目

单位

每班提升量

每班提升次数

一次提升时间

（s）

每班作业时间（s）

1

降送人员

人

138

1

888.1

888.1

2

升降人员

/

2

888.1

1776.2

3

其他人员

/

1

888.1

888.1

4

下坑木

m3

2

1

532.1

532.1

5

下油脂

t

1

1

532.1

532.1

6

下锚杆

t

8

2

532.1

1064.2

7

下钢带、树脂

t

6

2

532.1

1064.2

8

下钢筋网

t

5

2

532.1

1064.2

9

水泥砂石

t

200

21

532.1

11174.1

10

其他

次

6

532.1

3192.6

11

保健

次

2

532.1

1064.2

12

合计

/

40

23421.1

（8）提升系统动力学计算

提升系统动力学计算升降最大部件时平衡锤重量按80000kg考虑，升降空罐、人员和材料车时平衡锤重量按77500kg考虑。

提升系统变位质量

提升系统变位质量详见表7-1-15。

表7-1-15系统变位质量统计表（特大罐笼系统）

作业方式

名称

升降空罐

升降人员

升降材料车

升降大件

罐笼侧

平衡锤侧

罐笼侧

平衡锤侧

罐笼侧

平衡锤侧

罐笼侧

平衡锤侧

无轨胶轮自重（kg）

2×7500

无轨胶轮载重（kg）

2×5000

大件（kg）

48000

人员（kg）

22500

合计（kg）

22500

25000

48000