矿井要紧设备.docx

1、矿井要紧设备第六章 矿井要紧设备第一节 提升设备一、矿井辅助提升设备现状白家焉场地主斜井检修绞车装备JK-3/30型提升机，配备YSP560-12型电机，功率560kw，配备BPDK-ZN-ZKT型电控系统。白家焉场地副立井装备20型提升机，配备YP355L-8型电机，功率200kW，配备BPDK-ZN-ZKT型电控系统。目前白家焉主斜井与白家焉副立井提升机运行状况良好。改扩建后，地面辅助生产系统大体上转移到郭家山场地，辅助提升任务绝大多数均由郭家山副立井提升系统承担，白家焉副立井仅承担少量辅助提升任务。因此本次设计要紧针对白家焉主斜井提煤设备、郭家山副立井设备进行设计选型。二、主斜井原煤运输

2、设备依照改扩建后矿井生产能力300万t/a、开拓方式、采区布置等，主斜井原煤运输采纳钢绳芯胶带输送机。胶带输送机运输具有运输量大、运输持续性好、转载环节少、运营费用低、操作简单、易于实现集中操纵和自动化治理等优势。采区工作面来煤经胶带输送机转载至主斜井胶带输送机运输至地面。（一）白家焉场地主斜井提升系统经2003年改造，现有的主斜井提升，利用的是大倾角胶带输送机，其技术参数为：运输距离L=610m，倾角25；带宽B=1200mm，带速v=3.15m/s，带强ST2500；运量Q=800t/h ；驱动电机：2560kW，6kV，1：1配置；CST软启动装置：。这次改扩建后，矿井实现300万吨年产

3、量，在前期上组煤开采时，现有皮带知足煤炭提升要求，暂不需要改造；当后期主斜井需要提升下组煤时，延深原主斜井井筒，主斜井皮带在不改变其倾角及运量前提下，改造为：运输距离L=703.6m，倾角25；带宽B=1200mm，带速v=3.15m/s；运量Q=800t/h 主斜井提升系统示用意如下。选型计算胶带输送机参数：带宽B1200mm，带速v3.15m/s，承载托辊组为深槽形托辊159mm（55四节托辊），回程托辊组为V型托辊159mm，钢绳芯胶带ST3150(符合MT668-2020要求)，尾部重锤拉紧。托辊运行阻力系数 f传动滚筒摩擦系数 承载托辊布置间距 a0 = 1.2m回程托辊布置间距 a

4、u = 3.0m带式输送机宽度 B1200mm，带式输送机运行速度 V3.15m/s 初选胶带强度 ST3150 N/mm每米物料重量 qG=70.55 kg/m每米胶带重量 qB48.48kg/m上托辊每米长转动部份质量 qRO=27.375kg/m下托辊每米长转动部份质量 qRU=10.027kg/m主斜井胶带机圆周驱动力计算带式输送性能力 知足要求式中：物料的最大截面积，取0.165m2折减系数，取要紧阻力 FHLfg(2qB+qG)*cos+qRO+qRU)=要紧特种阻力 FS1F+Fgl=式中：F= C0g L(qG+qB) cossin； Fgl=2Iv2gl/v2 b12；C槽形

5、系数，取；0托辊和输送带间的摩擦系数，取；L装有前倾托辊的输送机长度(全长安装)；托辊前倾角度，取；2物料与导料板间的摩擦系数，取；Iv输送能力，0.25 m3/s；l导料槽栏板长度，取6 m；b1导料槽两栏板间宽度，取0.73 m 。附加特种阻力 FS25AP3 =2520N式中：A个打扫器和输送带接触面积，取0.012 m2，设置2个头部打扫器和2个空段打扫器（1个空段打扫器相当于个打扫器）； P打扫器和输送带间的压力，取70000 N/m2； 3打扫器与输送带间的摩擦系数，取。倾斜阻力 FStqGHg=传动滚筒所需圆周驱动力 FuCFH+FS1+FS2+FSt式中：C系数，取胶带机所需逆

6、止力矩MLLng(2qB+qRO+qRU)+qGngH/sindr=式中：n胶带下滑时对托辊的模拟阻力系数，取；dr驱动滚筒半径，取0.625m。电动机功率计算带式输送机稳固运行时传动滚筒所需运行功率 PAFu V/1000 带式输送机驱动电动机功率 PMPA/ kW 式中：传动滚筒到驱动电机的总效率，取为此，选择3台560 kW异步电动机。 输送带张力及平安系数计算带式输送机采纳头部双滚筒三电机传动(2:1)，确信两传动滚筒的围包角200。设，F1 、F2、别离为传动滚筒处的输送带趋入点和奔离点的张力，Fumax为起动状态传动滚筒圆周力。其中 Fumax=FUKA 式中KA为启动系数 ，取值

7、KA=，Fumax=输送带带不打滑最小张力F2minFumax/3（e1） 重载段许诺最小张力Szmin=a0(qG+qB)g/8(h/a)max=空载段许诺最小张力Skmin=auqBg/8(h/a)max=依照知足不打滑条件及垂度条件，本条皮带机在知足不打滑条件时 取 F2= ，现在F3= F2+(qB*cos+qRU)Lgf-HqBg = (知足空载段垂度条件)F4=1.004 F3= (知足重载段垂度条件)F1F2FU 输送带的平安系数：n=BSt/F1=7，故平安系数知足要求改造后主斜井胶带输送机要紧技术参数：输送距离L703.6m，提升高度H328m，倾角25带宽B1200mm，带

8、速v3.15m/s，输送能力Q800t/h胶带：阻燃钢绳芯，ST/S3150拉紧装置：重锤车式拉紧，布置在机尾驱动电机：3560kW，6kV，2：1配置，CST软启动装置：，3台逆止器： DSN280 2台制动器：ST5SH (额定制动力矩 ) 2台即改造后在原有两套驱动装置基础上增加一套驱动，设于原井口房内平面， 皮带强度由ST2500改成ST3150，并对井口房做相应的改造。二、郭家山场地副井提升设备郭家山场地副井担负提升矸石、起落人员、设备（包括综放液压支架及综掘等）、材料等辅助提升任务。经技术经济比较（见表6-1-1），要紧考虑节省占用井口时刻等因素，且依照建设单位的要求，最终确信采纳

9、第一方案。装备4（III）落地多绳摩擦式提升机一台，提升容器为一对 t矿车一层二车宽窄罐笼，电控设备为PLC操纵直流成套设备，主电动机为ZD系列专用直流电动机（1300kW 50r/min）。1、设计基础参数副井井口标高： +849.4m井底水平标高： +450m工作制度：b=330d/a，四班制，其中三班生产，一班检修；最大班提升量：下井工人数 185人提升矸石 60车下放材料 45车下放设备 14次其他 22次提升容器：一对矿车一层二车罐笼(宽窄各一)，宽罐乘nr1=43人，自重22000kg（含7000kg的可卸载配重），窄罐每层乘nr2=32人，自重22000kg。矿车： t标准矿车，

10、载矸Q物=2700 kg，自重QC=760 kg。最大件为液压支架，包括平板车在内质量为Q大件=25 t。作业方式：一般罐笼单层装车乘人，双侧进出车。正常提升时(宽窄罐均自重为22t)：提升方式为单层乘人；单层提矸、下料；起落矸石或料石时，对侧应配相同数量的空矿车。起落大件工况(必需卸下宽罐侧7t可卸载配重)：窄罐侧应配一辆9t重车；窄罐起落9t重车时，宽罐内必需配7t配重车或2辆重车；半途上下人员时，宽罐内必需配7t配重或2辆重车，窄罐内乘人。副井提升系统见插图6-1-1表6-1-1 副井提升方案技术经济比较表方案一（采用方案）二三四 内容项目4落地多绳摩擦式提升机4塔式多绳摩擦式提升机4落

11、地多绳摩擦式提升机4落地多绳摩擦式提升机(带减速器，减速比为20)1、提升高度399.4m2、提升容器矿车单层二车宽窄罐3、主电动机型号规格ZD系列专用直流电动机1300kW50r/min矿井提升专用交-直-交变频低速直联同步电动机1300kW50r/min矿井提升专用交-直-交变频高速同步电动机1300kW1000r/min4、最大提升速度9.163m/s5、主提升绳型号规格38 ZBB 6V37S+FC 1670 ZZ（SS）894 6026、尾绳型号规格16227-ZBB-P841190两根7、电控设备PC控制直流成套设备交-直-交变频成套设备交-直-交变频成套设备8、工人下井时间9、最

12、大班净作业时间10、起重设备手动双梁桥式起重机电动超卷扬起重机手动双梁桥式起重机手动双梁桥式起重机11、设备费（万元）62563065564012、土建费（万元）24020024025013、方案特点优点：落地方案占用井口时间短，防震抗震性能较好。缺点：占地面积大；防滑性能比塔式差。优点：塔式方案占地面积小；防滑性能比落地式好。缺点：占用井口时间长；起重设备和电梯比落地式价高。优点：占用井口时间短，防震抗震性能较好缺点：设备基建投资高；占地面积大；防滑性能比塔式差。优点：占用井口时间短，防震抗震性能较好缺点：设备基建投资高；占地面积大；防滑性能比塔式差。需使用减速器，传动效率低。2、提升机设备

13、选型（1）提升高度： Ht=399.4m钢丝绳悬垂高度： Hc=445.3m（2）钢丝绳选型提升主钢丝绳选38 ZBB 6V37S+FC 1670 ZZ（SS）894 602 GB8918-2006四根，其参数见表6-1-2。表6-1-2 副井提升主钢丝绳参数表名 称参 数钢丝绳直径 d138mm公称抗拉强度 B11670 MPa最小钢丝破断拉力总和 Qd11052238N单位长度质量 Pk16.02kg/m最粗钢丝直径 max2.9mm（订货时提出要求）尾绳为扁钢丝绳16227-ZBB-P841190（GB/T20209-2006） 两根。为平稳提升系统。首尾绳单位长度质量差%3%，为平稳提

14、升系统。（3）提升设备选型选用一台4（III）落地多绳摩擦式提升机，其要紧技术参数见表6-1-3。表6-1-3 提升机要紧技术参数表名称参数主导轮直径DN3.5m主提升绳根数n14绳间距300mm天轮直径Dt3.5m允许最大静张力Fj570kN允许最大静张力差Fc220kN衬垫摩擦系数提升机变位质量Gj15000kg天轮变位质量QD（QE）26000kg3、设备校验：（1）绳径比校验主导轮及天轮直径：90 d1=9038=3420 mmDN =Dt=3500mm（2）丝径比校验1200max=12003500mm（3）钢丝绳最大静张力当宽罐卸下7t可卸载配重后，装入25t大件时，系统静张力最大

15、Fj=Q大件+(Qz-Qp)+ n1 Pk1 Hcg=Fj= 570kN（4）提升主钢丝绳平安系数查验提人下大件 所选钢丝绳知足要求。（5）钢丝绳最大静张力差下大件工况，在未进25t大件，对侧罐笼先进9t配重车时，或运行完毕卸下25t大件时，对侧9t配重车未卸下时，钢丝绳静张力差最大：Fc=（Qz+Qpc）-（Qz-Qp）g =（22000+9000）-（22000-7000） =FC=220kN装载大件时，需先卸下宽罐的7t可卸载配重，再向对侧窄罐笼内推入9t配重车，最后将25t大件车推入宽罐。卸载大件时，需先推出25t大件车，再将窄罐中的9t配重车推出。提2车矸石或下放料石时，对侧罐笼为空

16、，现在的静张力差：Fc=2（Q物+ QC）g=2(2700+760)=Fc=220kN。（6）摩擦衬垫比压q= MPa以上校验均合格。所选提升机知足要求。4、提升主电动机设计选用ZD系列矿井提升专用直流电动机，其参数见表6-1-4。最大提升速度：Vmax=DNnN/60=9.163m/s表6-1-4 主电动机参数表名 称参 数型号ZD系列专用直流电动机额定功率PN1300kW额定转速nN50r/min电源电压6kV过载倍数转动惯量Jd8913kgm25、提升系统运动学计算提升运动学计算表见表6-1-5。表6-1-5 提升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st1V max/a12

17、加速距离mh1a1 t12/23减速时间st3（V max-V 4）/a34减速距离mh3（V max+V 4）t3/25爬行时间st4h4/V46制动时间st5V4/a57制动距离mh5V4t52/28等速距离mh2Ht- h1- h3- h4- h59等速时间st2h2/Vmax10一次运行时间sT0 t1 +t2 +t3+ t4+ t511休止时间升降人员s5812提矸、煤s1713设备、材料s4014一次提升时间升降人员sT= T0+提矸、煤s设备、材料s表中，选取参数为：加、减速度 a10.7m/s2 a3a50.7m/s2爬行速度V40.4m/s；爬行高度h42.5m表6-1-6

18、最大班作业时刻平稳表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每班作业时间 (s)1下井人员人18552升降人员/=3其他人员/=4提矸车60305下放材料车45236下放设备次/147其他次/22 8合计/9750=6、提升系统动力学计算提升系统动力学计算结果见表6-1-79。表6-1-7 系统变位质量统计（kg） 作业方式名称 升降空罐升降人员 (满43人+空)矸(料)石车 (2矸+空)升降大件， 对侧配重车升降配重车， 对侧配两辆重矿车重载侧轻载侧重载侧轻载侧重载侧轻载侧重载侧轻载侧重载侧轻载侧提升绳1072310723107231072310723107231072310723

19、1072310723罐笼220002200022000220002200022000150002200022000150002辆空矿车/1520/15202车矸(料)石/5400/5400大件/25000/配重车/90009000/人员/3010/合计32723327233573332723396433272350723417234172332643不平衡质量Q03010692090009000钢丝绳弦长段14621462146214621462提升机变位质量1500015000150001500015000天轮变位质量1200012000120001200012000电动机变位质量29102

20、910291029102910提升系统变位质量总和m9681899828103738123818105738表6-1-8 上提时动力学计算表名称计算公式计算结果 (kN)提人(满+空)提矸(料)石提大件提配重车加速段F1=kQg+m a1等速段F2=kQg减速段F3=kQg-m a3爬行段F4=kQg停车段F5=kQg-m a5注：表中矿井提升阻力系数k=。表6-1-9 下放时动力学计算表名称计算公式计算结果 (kN)下人(满+空)下料石下大件下配重车加速段F1=kQg+ma1 等速段F2=kQg 减速段F3=kQg-m a3 爬行段F4=kQg 停车段F5=kQg-m a5 注：表中下放时矿

21、井阻力系数k=。起落人员、矸料、大件、配重车时是速度图、力图别离见插图6-1-25。7、提升主电动机依照系统负载情形，按提大件的运行方式进行校验：F2t = F12 t1+ F22 t2+F32t3 +F42t4+F52t5 =105kN2s等效时刻Td=c1 ( t1+ t3+ t4+ t5)+ t2+ c2= s 式中，散热不良系数c1=1；c2=1 提升配重车时的停止时刻按40s计算。电动机等效劳Fd=(F2t/ Td) 1/2 =电动机等效容量Pd=K Fd Vmax/=1026kW式中，电动机容量备用系数K=；传动效率=取1300kW。所选电动机参数见表6-1-14。电动机过载能力校

22、验电机额定力：FN= PN/ Vmax = = Fmax/(FN) =所选电动机符合要求。8、防滑校验静防滑校验：Kj0=式中，钢丝绳与摩擦衬垫的摩擦因数，取；钢丝绳在主绳轮上的围包角，取 rad。最不利工况为在下大件进程中，宽罐内在未进25t大件，对侧罐笼先进9t配重车时，或运行完毕卸下25t大件时，对侧9t配重车未卸下时。重载侧静张力F1j=(m+mz+mc+nrqkHc)g=轻载侧静张力F2j=(mz+mc+nrqkHc)g=Kj=F1j/F2j=体会算，Kj aS，且aS， aS，且aS， aS，且aS， aS，且aS， ax，且ax， ax ax，且ax， ax ax，且ax， ax

23、 ax，且ax，空载ak= ak ak，且5 ak，以上计算说明，在，制动力矩合理时，防滑校验是知足条件的。定货时应向厂家明确提出要求。并通过调试最终确信制动力矩值。9、电源和电气操纵设备6kV双回路高压电源引自郭家山35/6kV主变电所不同母线段，380V低压电源一回引自提升机房内辅助变压器，一回引自6/变电所。均为一回工作，一回备用。电控设备选用PLC操纵直流成套设备。电控设备参数要知足系统要求，配套设备规格应按设计要求选用。10、辅助设施提升机房内设手动双梁桥式起重机一台。第二节 通风设备一、现状建设单位已于2020年将郭家山场地原有的2台FBCDZ-8-34通风机改换为 FBCDZ-

24、38型矿用对旋式通风机2台，1台工作，1台备用，每台风机各配2台YBF800M1-10 6kV 1120kW 595r/min防爆电机。白家焉场地现安装2台BDK618-8-25型矿用对旋式通风机，1台工作，1台备用。每台风机均配功率为250kW的防爆电动机2台。由于该风机不能知足改扩建后矿井的通风需要，建设单位即将把白家焉场地通风设备改换为FBCDZ-8-26型矿用对旋式通风机2台，每台风机各配2台YBF-8 6kV 355kW 740r/min防爆电机。设备现已经定货。本次设计对即将改换的通风设备进行校核。二、郭家山场地通风设备校核1、校核依据风井井口标高：+845.8m井底水平标高：+4

25、10m通风方式：副井进风，风井回风，中央并列式通风。通 风 量：初 期： 180m3/s中 期： 180m3/s后 期： 300m3/s通风负压： 初 期： 中 期： 后 期： 现场已安装设备：FBCDZ- 38型风机2台，1台工作，1台备用。每台风机配2台YBF800M1-10 6kV 1120kW 595r/min 型防爆电机。2、通风设备的校核计算（1）通风机需要产生的风量Q1= Q2=KLQK=189m3/sQ3=KLQK=315m3/s式中，按煤矿平安规程的规定取通风设备的漏风系数KL =。（2）通风机需要产生的负压H1=HK1+h1+h1= H2=HK2+h2+h2= H3=HK3+h3+h3=式中 QK 矿井需要风量，m3/s；HK 矿井通风阻力，Pa；h通风设备的阻力损失，Pa（包括引、排风道及导流、消声装置阻力损失）；h矿井自然通风的压差，Pa。（3）管网阻力系数 R1=H1/Q12= R2=H2/Q22= R3=H3/Q32=（4）管网性能曲线方程