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
（一）井筒基本数据
副井井筒设计净直径为Φ10.5m，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。
（二）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。
（三）主、副提升钢丝绳的选择计算
（1）钢丝绳悬垂长度H0＝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=g×［G+Km·V·γg+0.9×（1－1/Ks）V·γs］+Qz
=9.81×（1690＋0.9×5×1600＋0.9×（1－1/2）×5×1000）＋4277
=9.81×（1690＋7200＋2250）＋4277
=113560（N）
式中：
Km——装满系数取Km=0.9
V——吊桶容积V=5m3
γg——松散矸石容重取rg=1600kg/m3
γs——水容重取rs=1000kg/m3
Ks——岩石松散系数取Ks=2.0
G——5m3座钩式吊桶重量G=1690kg
2）下放SJZ6.11型伞钻时
Q伞钻=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
Qdxs=g（G＋Km·V·γg）＋Q2
=9.81×（1400＋0.9×3×2675）＋4277
=88863.73（N）
式中：
G——3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
γg——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）
kg/m
式中：
бB——钢丝绳公称抗拉强度取бB=1770Mpa
ma——安全系数取ma=7.5
根据计算选18×7+FC-40-1770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
提物时
＞7.5符合规定。
提人时
按每次提升12人考虑，每人重100kg（带工具）
QR=9.81×（12×100+1530）+4277=31058.3（N）
＞9符合规定。
（四）主、副提天轮的选择
D≥60d＝60×40=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＝60×40=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：
BT=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；
ε——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=Q0+PSB×H0×g
=113560+6.24×645×9.81=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
η——传动效率取η=0.85
提升机配备电机为YR630-12/2×1000kw，满足施工需要。
二、悬吊设备的选型
（一）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）
=0.1667×（438609+93000+13734+201752+29430）
=0.1667×776516
＝129445.22（N）
（2）钢丝绳单位长度重量：
式中：
бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa
Ma：
安全系数，取Ma=6
H0：
悬吊高度H0=650m
（3）根据计算选:
18×7+FC-38-1770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
＞6符合规定
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Φ1.0米单槽悬吊天轮六套。
（二）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+22886.73＝102121.73（N）
（2）钢丝绳单位长度重量：
式中：
бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa
Ma：
安全系数，取Ma=6
H0：
悬吊高度H0=650m
（3）根据计算选:
18×7+FC-34-1770钢丝绳，其每米重PSB=4.51kg/m，钢丝破断力总和860893N。
（4）钢丝绳安全系数校验
＞6符合规定
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=20×34=680mm（d钢丝绳直径）
选用Φ1.0米单槽重型悬吊天轮。
（三）模板悬吊钢丝绳、稳车天轮选择
1、悬吊钢丝绳选择
取最大模板直径12.5m，模板自重Q1＝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Q0
Q0=1/4（Q1+Q2）=1/4（441450+88290）＝132435（N）
（2）钢丝绳单位长度重量：
式中：
бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa
Ma：
安全系数，取Ma=6
（3）根据计算选:
18×7+FC-38-1770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
＞6符合规定
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=20×38=760mm（d钢丝绳直径）
选用Φ1.0米单槽悬吊天轮三套。
（四）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DC50-80×11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。
根据排水量计算管路直径
管路直径：
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Φ=108mm无缝钢管为排水管路。
计算水泵扬程（近似计算）
式中：
h1——吸水高度取h1=2m
h2——排水高度取h2=650m
η——水管效率取η=0.9（0.87—0.95）
DC50-80×11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
排水管Φ108×5，每米重量124.6N，敷设长度650米，其重量:
Q1=124.6×650=80990（N）；
法兰接头每6米一付，每付重236.32N,其重量:
Q2=650÷6×236.32=25601（N）
排水管内水重:
Q3=[（0.108-0.01）/2]2×3.14×650×1000×9.81=48073（N）
卧泵动力电缆一趟，其总重量：
Q4=10.6×650×9.81=67591（N）
卡子每3米一付，每付重45.81N，其重量：
Q5=650÷3×45.81=9926（N）
钢丝绳最大悬吊高度H0=650m
终端荷重Q0（采用2根钢丝绳悬吊）
Q0=1/2（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5）
=1/2（80990+25601+48073+67591+9926）
=116090.5（N）
钢丝绳单位长度重量：
PS
式中：
бB—钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa
Ma：
—安全系数，取Ma=6
悬吊高度：
H0=650m
根据计算选用18×7+FC-36-1770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
＞6符合规定
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=20×36=720mm（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。
（五）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=70×15=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：
бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa
Ma：
安全系数，取Ma=9
H0：
悬吊高度H0=650m
（3）根据计算选:
18×7+FC-22-1770-特型多层股不旋转钢丝绳，其每米重PSB=1.89㎏/m，钢丝破断力总和360523N
（4）钢丝绳安全系数校验
＞9符合规定
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=20×22=440mm（d钢丝绳直径）
选用Φ1.0米单槽悬吊天轮。
（六）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φ219×6无缝钢管，供水管为φ57×5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Φ219×6，每米重量309.21N，敷设长度630米，其重量:
Q1=309.21×630=194802.3（N）；
供水管Φ57×5，每米重量62.88N，敷设长度630米，其重量:
Q2=62.88×630=39614（N）；
供水管内水重:
Q3=[（0.057-0.010）/2]2×3.14×630×1000×9.81=10717（N）
卡子每6米一付，每付重78.48N，其重量：
Q4=630×78.48/6=8240.4（N）
钢丝绳最大悬吊高度H0=650m
终端荷重Q0（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：
бB—钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa
Ma：
—安全系数，取Ma=5
悬吊高度：
H0=650m
根据计算选用18×7+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。
钢丝绳安全系数校验
＞5符合规定
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
天轮直径：
D≥20d=20×34=680mm（d钢丝绳直径），
选用直径1.0米双槽重型悬吊天轮，能满足要求。
（七）放炮电缆悬吊钢丝绳、稳车天轮选择
1、悬吊钢丝绳选择
放炮电缆单独悬吊，选用U3×25+1×10电缆，其重量Q1=2.422×650×9.81=15443.9N；卡子每6米一付，每付重27.49N，其重量：
Q2=650÷6×27.49=2978（N）
（1）终端荷重Q0
Q0=Q1+Q2=15443.9+2978=18421.9（N）
（2）钢丝绳单位长度重量：
式中：
бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa
Ma：
安全系数，取Ma=6
H0：
悬吊高度H0=650m
（3）根据计算选:
18×7+FC-18-1770-特型多层股不旋转钢丝绳，其每米重PSB=1.264kg/m，钢丝破断力总和234917N
（4）钢丝绳安全系数校验
＞6符合规定
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=20×18=360mm（d钢丝绳直径）
选用Φ1.0米单槽悬吊天轮。
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2×1000
YR630-12型2×1000
减速比
1:
15
1:
15
卷筒
mm
Φ4000
Φ4000
绳速
m/s
6.84
6.84
最大静张力
KN
250
250
最大静张力差
KN
210
210
最大绳径
mm
Φ44
Φ44
吊
桶
规格
m3
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
荷载荷重
N
92704
92704
终端荷重
N
113560
113560
钢丝绳
规格
18×7-FC-40-1770-特
18×7-FC-40-1770-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
天轮
提升天轮
m
Φ3000
Φ3000
绳径比
>60
75>60
75>60
升级会员 