第7章矿井主要设备.docx

1、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6.5m，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）5

2、8t。提升机为JKM-4.56（）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48 ZBB 636WS+FC 1770 SS 1652 852型钢丝绳三根，48 ZBB 636WS+FC 1770 ZZ 1652 852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

3、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 6.5m2. 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 1932264. 钢丝

4、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：m7.2-0.0005834.326.78284。利用订货钢丝绳，进口48 ZBB 636WS+FC 1770 SS 1652 852型钢丝绳三根，进口48 ZBB 636WS+FC 1770 ZZ 1652 852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 d1mm48公称抗拉强度B1MPa1770最小钢丝破断拉力总和 Qd1kN1652参考重量 Pk1kg/100m852图7-1-1 主井

5、提升系统图钢丝绳安全系数计算值： 6.939516.78284订货钢丝绳符合要求。(2) 平衡尾绳选用19631 ZAB PD8419 1470 2810 1740 GB/T20119-2006型扁钢丝绳两根，选用18831 ZAB PD8414 1470 2500 1610 GB/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mm1963118831公称抗拉强度B2 MPa14701470最小钢丝破断拉力总和Qd2 kN28102500参考重量Pk2 kg/100m174

6、016105. 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-4.56（）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DNmm4500主提升绳根数n16绳间距mm300导向轮直径Dt mm4500允许最大静张力FjkN1500允许最大静张力差FckN460衬垫摩擦系数0.25衬垫比压MPa2.0提升机变位质量Gjkg26000导向轮变位质量QDkg7500(2) 提升机技术参数校验计算主导轮直径： Dg48904320mm4500mm计算天轮直径： Dt48904320mm4500mm计算钢丝绳最大

7、静张力： FZ1428.3kN1500kN计算钢丝绳最大静张力差： Fc442.9kN460 kN计算主导轮摩擦衬垫比压： q1.9MPa2.0 MPa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Fi2ti2.1631012N2s等效时间 Td117.32s等效力 Fd429380N等效功率 Pd5695.8kW(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 23300额

8、定电压V6000额定转速nN r/min 55.2转动惯量kgm2236000过载能力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a0.7m/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sT1V 1/a18.572加速距离mH1V 1 t1/2120.7143减速制动时间sT3V 3/a18.574减速制动距离m

9、H3V 3 t3/2120.7145等速距离mh2Ht- h1- h3522.3226等速时间st2h2/V240.187一次运行时间sT0t1+t2+t377.328休止时间s409一次循环时间sTc= T0+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m（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

10、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 FH497538N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+ma714770等速段F2=kFc509389减速制动段F3=kFc-ma304009图7-1-2 提升速度图、力图、功率图电动机过载能力 Fmax/FH1.44电动机等效功率 Pd5695.8kW电动机富裕系数 f23300/5695.8=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

11、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1.51.6m/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：2040000Nm。变位到提升机主导轮的一级制动力 FZ906667N一级制动力矩倍数： k012.05主立井提升

12、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193226一级制动力N906667运行状态空载运行满载运行提升系统总变位质量kg248400.8293400.8下放制动减速度m/s23.64341.5805下放允许极限减速度m/s23.70212.1704上提制动减速度m/s23.65664.5999上提允许极限减速度m/s23.71535.0995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 Tx117.32s。年提升能力 An6.63Mt提升能力富裕系数 1.1112. 提升电耗Piti38.904510

13、4kWs吨煤电耗 WT2.58kWh年耗电量 Wn1625.4104 kWh13. 井塔及附属设施主立井井塔断面20m28m，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9.4m，副井井口轨面标高+1290.8

14、m，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-56（）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52 ZBB 636WS

15、+FC 1770 SS 1938 1000型钢丝绳三根， 52 ZBB 636WS+FC 1770 ZZ 1938 1000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-1.64（）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 635.0

16、0m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 9.4m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

17、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

18、（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

19、-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 1925916(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9.2-0.0005719.18.84045提升物料时 m物8.2-0.0005719.17.84045利用订货钢丝绳，进口52 ZBB 636WS+FC 1770 SS 1938 1000型钢丝绳三根，进口52 ZBB 636WS+FC 1770 ZZ 1938 1000型钢丝绳三根，每根长790m。单

20、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 d1mm52公称抗拉强度B1MPa1770最小钢丝破断拉力总和 Qd1kN1938参考重量 Pk1kg/100m1000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 9.828148.84045提升最大部件（含无轨胶轮平板车）48t时 8.113307.84045订货提升钢丝绳符合要求。平衡尾绳选用21634 ZBB PD8419 1470 3400 2120 GB/T20119-2006型扁钢丝绳两根，选用19631 Z

21、BB PD8419 1470 2810 1740 GB/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mm2163419631公称抗拉强度B2 MPa14701470最小钢丝破断拉力总和Qd2 kN34002810参考重量Pk2 kg/100m21201740(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-56（）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

22、）名 称单 位参 数主导轮直径DNmm5000主提升绳根数n16绳间距mm300天轮直径Dt mm5000允许最大静张力FjkN1700允许最大静张力差FckN250衬垫摩擦系数0.25提升机变位质量Gjkg30100天轮变位质量QDkg7800提升机技术参数校验计算主导轮直径： Dg52904680mm计算天轮直径： Dt52904680mm 计算钢丝绳最大静张力（按提升整体液压支架）：Fz=1433.2kN1700kN；计算钢丝绳最大静张力差（按提升整体液压支架）：Fc=226.8kN250kN；计算主导轮摩擦衬垫比压（按提升整体液压支架）:q=1.67MPa2.0MPa。订货提升机符合要

23、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 Fi2ti8.5751012N2s等效时间 Td161.06s等效力 Fd230747N等效功率 Pd2023.6kW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PNkW 2600额定电压VnV6000额定转速nNr/min 33.48转动惯量kgm235500过载能力2电动机采用交

24、-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a10.6m/s2，主减速度a30.6m/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st1V max/a114.622加速距离mh1V maxt1/264.0943减速时间st3（V maxV 4）/a313.954减速距离mh3（V max+V 4）t3/263.9615爬行时间st4h4/V412.506爬行距离mh45.007制动时间st5V4/a50.408制动距离mh5V4

25、t5/20.089等速距离mh2Ht- h1- h3- h4- h5522.66510等速时间st2h2/Vmax59.6011一次运行时间sT0 t1 +t2 +t3+ t4+ t5101.0612休止时间升降人员s34313提矸、水泥砂石s16514设备、材料s16515一次循环时间升降人员s888.1提矸、水泥砂石S532.1设备、材料S532.1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

26、，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1381888.1888.12升降人员/2888.11776.23其他人员/1888.1888.14下坑木m321532.1532.15下油脂t11532.1532.16下锚杆

27、t82532.11064.27下钢带、树脂t62532.11064.28下钢筋网t52532.11064.29水泥砂石t20021532.111174.110其 他次6532.13192.611保 健次2532.11064.212合 计/4023421.1(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)27500无轨胶轮载重(kg)25000大件(kg)48000人员(kg)22500合计(kg)225002500048000