煤礦主提升絞車選型設(shè)計(jì)

1、XX煤礦主絞車選型設(shè)計(jì)目錄一、 xxx 煤礦概況2二、礦井原主提升系統(tǒng)簡(jiǎn)介3三、主絞車選型設(shè)計(jì)4（一）、新主提升系統(tǒng)概況4（二）、設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)4（三）、一次提升量和車組中礦車數(shù)的確定5（四）、提升鋼絲繩的選擇和6（五）、主絞車的選型計(jì)算9（六）、絞車電機(jī)功率計(jì)算12四、結(jié)論及存在的問題13（一）、結(jié)論13（二）、設(shè)計(jì)存在的問題14一、 xxx 煤礦概況xxx 煤礦由土家族苗族自治洲設(shè)計(jì)，最初生產(chǎn)能力為30kt/a, 2006年開始實(shí)施“三改六”改（擴(kuò)）建工程，2008 年 3 月，經(jīng)省安監(jiān)局、經(jīng)信委組織“三同時(shí)”和主體工程的驗(yàn)收合格，成為“六證”齊全的合法礦井，現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)能力為 60kt/a

2、 。xxx 煤礦由土家族苗族自治洲設(shè)計(jì)，最初生產(chǎn)能力為30kt/a, 2006年開始實(shí)施“三改六”改（擴(kuò)）建工程，2008 年 3 月，經(jīng)省安監(jiān)局、經(jīng)信委組織“三同時(shí)”和主體工程的驗(yàn)收合格，成為“六證”齊全的合法礦井，現(xiàn)實(shí)際生產(chǎn)能力為 60kt/a 。礦井開采的煤層為極薄煤層，煤層厚度平均0.6m, 礦井井田面積2.7372 平方公里，資源保有儲(chǔ)量162.9 萬噸，尚有可采儲(chǔ)量109 萬噸，礦井服務(wù)年限12年以上。采用斜井開拓，現(xiàn)有一對(duì)井筒（即主斜井、回風(fēng)斜井） 。主井井口標(biāo)高為+112.5m，落底標(biāo)高 -1m，坡度 25 度，斜長(zhǎng) 300 米。主井承擔(dān)礦井提升、放料和運(yùn)送人員任務(wù)， 主井提升

3、方式為斜井串車提升。風(fēng)井井口標(biāo)高為 +113，落底標(biāo)高+3m，坡度 35 度，斜長(zhǎng) 190 米。風(fēng)井承擔(dān)礦井通風(fēng)任務(wù)，采用中央并列抽出式通風(fēng)方式，采用 FBCDZ-6-No13型煤礦地面用防爆對(duì)旋抽出式軸流通風(fēng)機(jī)二臺(tái)通風(fēng)。井下分為二個(gè)采區(qū)， 即采區(qū)和采區(qū)。 兩個(gè)采區(qū)目前均為下山開采。采區(qū)主軌道下山斜長(zhǎng)800 米，采用 1.6 米絞車提升，目前開采水平為-1 水平；采區(qū)軌道下山斜長(zhǎng)480 米，目前開采水平為 -86 水平。采煤工作面采用煤電鉆打眼，爆破落煤，人工攉煤，SGW-17可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)煤、采用DW系列單體液壓支柱支護(hù)、采用全部陷落法管理頂板。掘進(jìn)工作面采用煤電鉆及鑿巖機(jī)打眼，爆破落巖

4、（煤），采用錨桿、錨網(wǎng)（噴）支護(hù)。井下平巷運(yùn)輸均采用電機(jī)車或防爆柴油機(jī)車運(yùn)輸。二、礦井原主提升系統(tǒng)簡(jiǎn)介xxx 煤礦主斜井斜長(zhǎng) 300 米，坡度 25°。主絞車房在距井口 30 米處。提升時(shí)，礦車在出井口后， 經(jīng)過約 30 米的平道， 然后向井口方向過岔道， 進(jìn)入地面車場(chǎng)，到煤場(chǎng)和矸石場(chǎng)。下放礦車時(shí)，必須先連接好礦車，掛好鉤，人力推到井口，再下放。在實(shí)際生產(chǎn)中，這種操作方式， 容易因誤操作（連環(huán)未連好或掛鉤未掛好）而造成斜井跑車事故； 同時(shí)，井口運(yùn)輸工的體力強(qiáng)度較大， 換車時(shí)間較長(zhǎng)，因此，對(duì)安全、生產(chǎn)都存在一定的影響。xxx 煤礦原主提升系統(tǒng)示意圖礦井投產(chǎn)初期，根據(jù)初步設(shè)計(jì)，主提升絞車

5、選用 JT1200×1000-24 型絞車，配 75kw 電動(dòng)機(jī)，鋼絲繩選 6×19-15-200-I- 光- 交右互捻鋼絲繩，設(shè)計(jì)二班作業(yè)，每天凈提升時(shí)間為14 小時(shí)。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于提升時(shí)間達(dá)不到14 小時(shí)，同時(shí)井下矸石提升量較大，導(dǎo)致運(yùn)輸能力跟不上，運(yùn)輸緊。為保證安全生產(chǎn)， 決定對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，重新施工絞車房， 對(duì)主絞車進(jìn)行重新選型更換。三、主絞車選型設(shè)計(jì)（一）、新主提升系統(tǒng)概況xxx 煤礦新主提升系統(tǒng)示意圖xxx 煤礦的新主提升系統(tǒng)， 將原主絞車房后移， 距井口約 100 米。原井口 30米平道改為 50 米斜坡。提升時(shí)，礦車在出井口后，由主絞車?yán)^續(xù)牽引在

6、斜坡上運(yùn)行，行過岔道后，由主絞車牽引下放， 經(jīng)岔道進(jìn)入地面車場(chǎng)， 到煤場(chǎng)和矸石場(chǎng)。下放礦車時(shí)，先在平車場(chǎng)連接好礦車，掛好鉤，由主絞車牽引空車、材料車至50 米斜坡，行過岔道后，直接下放。在實(shí)際生產(chǎn)中，這種操作方式，能夠有效的防止因誤操作（連環(huán)未連好或掛鉤未掛好）而造成斜井跑車事故；同時(shí)，井口運(yùn)輸工的體力強(qiáng)度較小，換車時(shí)間較短。（二）、設(shè)計(jì)計(jì)算的依據(jù)1、年生產(chǎn)量 AN 60000t/a, 矸石率 25%。2、主井傾角： =25°3、主井斜長(zhǎng) 300m，根據(jù)新主絞車房的位置，實(shí)際提升斜長(zhǎng)為L(zhǎng)t 350m。4、工作制度：年工作日 br =300 天，二班作業(yè)，每天凈提升時(shí)間t 12 小時(shí)。

7、5、提升不均衡系數(shù)： C=1.25 ( 有井底煤倉(cāng)時(shí) C=1.11.15 ，無井底煤倉(cāng)時(shí)C=1.2；礦井有兩套提升設(shè)備時(shí)C=1.15，只有一套提升設(shè)備時(shí)C=1.25) 。6、xxx 煤礦提煤與矸時(shí)，選用1.0m3U 型側(cè)翻式礦車。礦車自身質(zhì)量： Qk =600kg；礦車載煤量： Qzm =1000kg；礦車載矸石量： Qzg =1500kg。7、采用 XRC15 型斜井人車 2 輛運(yùn)送人員，載人重量 Qr 2250kg（30 人×75kg/ 人）；人車自重 Qrc 3212kg。（三）、一次提升量和車組中礦車數(shù)的確定初步確定最大提升速度vm ax ，根據(jù)煤礦安全規(guī)程規(guī)定：傾斜井巷升降

8、人員或用礦車升降貨物時(shí)，vm ax 5m/s，目前國(guó)產(chǎn)單繩纏繞式提升初步確定最大提升速度。本設(shè)計(jì)初步確定最大提升速度vm ax =3.8m/s 。1、每次提升的持續(xù)時(shí)間計(jì)算正常加速時(shí)段取 10s，正常減速時(shí)段取10s，爬行及抱閘停車時(shí)間取5s，停車換車時(shí)間取 100s,Tg(0.263Lt125)2434.1(s)2、一次提升量的確定Ca f A（N125%） Tg3.77 (t)Q3600br t式中a f 提升富裕能力，取1.2 。3、計(jì)算一次提升礦車數(shù)Qn3.77（輛）Qzm則取礦車數(shù)為 4 輛。（四）、提升鋼絲繩的選擇和1、選擇計(jì)算方法鋼絲繩是礦井設(shè)備的重要組成部分，它關(guān)系到提升設(shè)備的

9、安全可靠地運(yùn)行；也是礦山鋼材消耗量較大的項(xiàng)目之一。正確地選擇鋼絲繩， 不僅有助于礦井的安全生產(chǎn)，而且將可以節(jié)約大量的優(yōu)質(zhì)鋼材。生產(chǎn)礦井幾十年來的實(shí)踐以及國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)證明，必須根據(jù)不同的工作條件， 相應(yīng)選用不同結(jié)構(gòu)的鋼絲繩，才能去得較好的經(jīng)濟(jì)效果。 斜井提升鋼絲繩的磨損是影響鋼絲繩壽命的主要因素，因此鋼絲繩直徑相同時(shí)，組成的鋼絲直徑較粗，將具有較高的使用壽命。鋼絲繩在工作時(shí)受多種動(dòng)、靜應(yīng)力的作用，如彎曲應(yīng)力、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，接觸應(yīng)力及擠壓應(yīng)力等， 這些應(yīng)力的反復(fù)作用將導(dǎo)致疲勞破斷，這是鋼絲繩損壞的主要原因；另外磨損及銹蝕將加速損壞。 因此綜合反映上述應(yīng)力的疲勞計(jì)算是一個(gè)較復(fù)雜的問題， 雖然國(guó)外在這方面作

10、了大量的研究工作，取得了一些成就， 但是由于鋼絲繩的結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 影響因素較多， 強(qiáng)度計(jì)算理論尚未完善， 一些計(jì)算公式還不能確切地反映真正的應(yīng)力情況。因此，目前我國(guó)礦用鋼絲繩的強(qiáng)度計(jì)算仍按最大靜載荷并考慮一定安全系數(shù)的方法進(jìn)行計(jì)算。2、計(jì)算選擇鋼絲繩由于斜井筒傾角小于90°，作用在鋼絲繩上的最大靜力是由重車組、鋼絲繩的重力和摩擦阻力組成。 下圖為斜井單繩提升鋼絲繩計(jì)算示意圖。由圖可知，鋼絲繩最大靜載荷是在A 點(diǎn)。斜井鋼絲繩計(jì)算圖作用在 A 點(diǎn)的井筒方向的分力包括：重串車的重力分力n(QzQk ) g sin重串車的摩擦阻力n(Q zQk )g ? f 1 cos鋼絲繩的分力m p gL

11、 0 sin鋼絲繩的摩擦阻力f2 m p gL 0 cos按鋼絲繩承受的最大靜負(fù)荷并考慮一定的安全系數(shù)，可得出下式n(Qz Qk )(sinf1 cos ) gm p L0 (sinf 2cos ) gB sma每米鋼絲繩質(zhì)量為mpn(QzQk )(sinf1 cos)6B9.510L0 (sinf2 cos)ma4 (600 1500)(sin 250.015cos25 )9.510 6 1600 106350(sin 250.2cos25 )6.5421000.402338.463500.571.57 （kg/m）式中L0 鋼絲繩由A 點(diǎn)至串車尾車在井下停車點(diǎn)之間的斜長(zhǎng)，m；鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度

12、 350 米；f1 礦車運(yùn)行摩擦阻力系數(shù)，礦車為滾動(dòng)軸承時(shí)取f 1 =0.015 ，為滑動(dòng)軸承時(shí)取 f1 =0.02 ；f 2 鋼絲繩沿托輥和底板移動(dòng)阻力系數(shù)，鋼絲繩全部支承在托輥上時(shí)取f2 =0.15 0.20 ，局部支承在托輥上時(shí)取f2 =0.25 0.40 ；g重力加速度， 10 m / s2 ；ma 鋼絲繩安全系數(shù)。單繩纏繞式提升設(shè)備所用新鋼絲繩安全系數(shù)：1）專為升降人員m a9；2）升降人員和物料升降人員或混合提升時(shí)m a9；3）升降物料時(shí)m a7.5 ；4）專為升降物料m a6.5 ；2S為鋼絲繩所有鋼絲斷面積之和( 單位 m) ；為解式 m p ，需找出 mp 和 S 的關(guān)系：m

13、pS0式中 0鋼絲繩密度，kg/m3 ，取 5000。B 鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度，MPa 。一般以選用 15501700 為宜，本計(jì)算取 1600。根據(jù)上式計(jì)算的數(shù)據(jù)，查鋼絲繩規(guī)格表選擇標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩。斜井提升一般選6股 7 絲標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩， 因?yàn)檫@種鋼絲繩的鋼絲較粗、耐磨。若有面接觸鋼絲繩供應(yīng)時(shí)，也應(yīng)盡量先選用。 此設(shè)計(jì)選用 619FC21.51670的鋼絲繩。全部鋼絲繩破斷力總和 Q p =29100kg， d=21.5mm， mp =1.7kg/m 。3、鋼絲繩安全系數(shù)驗(yàn)算選擇后，按下式驗(yàn)算鋼絲繩安全系數(shù)。（1）、提升煤、矸及物料時(shí)安全系數(shù)驗(yàn)算繩端最大載荷（以矸石計(jì)算）Qg m ax =n(Qzg

14、Q k )(sinf1 cos)m p L0 (sinf2 cos)=4(1500+600)(sin25 °+0.015 ×cos25°)+1.7 ×350(sin25 °+0.2 ×cos25°)=3699.2(kg)Qp291007.876.5。安全系數(shù) ma3699.2Qg max式中Q p 所選擇準(zhǔn)鋼絲繩的鋼絲破斷拉力總和，kg。（2）運(yùn)送人員時(shí)繩端最大載荷Qr m ax =(QrcQr )(sinf1 cos)mp L0 (sinf2 cos)（ 3212+2250）(sin25 °+0.015 

15、5;cos25°)+1.7 ×350(sin25 °+0.2 ×cos25°)2524.0(kg)Q p29100 11.5 9安全系數(shù) ma2524Qr max4、結(jié)論計(jì)算和驗(yàn)算表明，選用 619FC21.51670鋼絲繩，符合安全生產(chǎn)需要，是正確的。（五）、主絞車的選型計(jì)算1、主絞車滾筒直徑的確定提升機(jī)滾筒直徑 D g ，是計(jì)算選擇提升機(jī)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)。選擇滾筒直徑的原則是鋼絲繩在滾筒上纏繞時(shí)不產(chǎn)生過大的彎曲應(yīng)力以保證其承載能力和壽命。根據(jù)煤礦安全規(guī)程有關(guān)規(guī)定，結(jié)合xxx 煤礦實(shí)際情況，主絞車滾筒直徑必須滿足下式：D g 60d式中D g

16、滾筒直徑， mm；d 鋼絲繩直徑， mm。則本設(shè)計(jì)中滾筒直徑為：D g 60d60×21.5 1290mm根據(jù)計(jì)算，選用 JTP-1.6 ×1.2 型單筒提升機(jī)： 滾筒直徑 D g =1.6m；滾筒寬度B=1.2m；鋼絲繩作用在滾筒上的最大靜力F j m ax =42KN（載人 31KN）；vm ax =3.8m/s 。2、絞車滾筒纏繩寬度確定滾筒寬度應(yīng)容納以下幾部分長(zhǎng)度的鋼絲繩。（1）提升斜長(zhǎng) Lt ；（2）鋼絲繩試驗(yàn)長(zhǎng)度，煤礦安全規(guī)程規(guī)定，升降人員或升降人員和物料用的鋼絲繩， 自懸掛起每隔六個(gè)一月試驗(yàn)一次；專門升降物料用的鋼絲繩，自懸掛起經(jīng)過一年進(jìn)行一次試驗(yàn)，以后每隔六

17、個(gè)月試驗(yàn)一次，試驗(yàn)時(shí)每次剁掉5 米。根據(jù) xxx 煤礦的實(shí)際情況， 每根鋼絲繩的使用時(shí)間一般為三至四個(gè)月，為確保安全，期間試驗(yàn)一次，則試驗(yàn)繩長(zhǎng)為5 米。（3）滾筒表面應(yīng)保留三圈繩不動(dòng)（稱摩擦圈），以減輕繩與滾筒固定處的拉力。（4）多層纏繞時(shí)，上層到下層段鋼絲繩每季需錯(cuò)動(dòng)四分之一圈，根據(jù)繩子的使用年限，一般取錯(cuò)動(dòng)圈24 圈。（5）纏繞在滾筒圓周表面上相鄰兩繩圈間隙寬度，=23mm。滾筒應(yīng)有的寬度由下面公式求出：?jiǎn)螡L筒或雙滾筒提升機(jī)，每個(gè)滾筒的纏繩寬度為：?jiǎn)螌永p繞時(shí)B( Lt303)(d)D g多層纏繞時(shí)BLt30(43) D g(3)( d )k D p式中 k 纏繞層數(shù)，計(jì)算公式如下：Lt5(

18、 43) Dg (d)kDp BB滾筒寬度， mm；D p 多層纏繞時(shí)平均纏繞直徑，計(jì)算公式如下：D pD gk 14d 2( d ) 22對(duì)于纏繞層數(shù)煤礦安全規(guī)程 規(guī)定：立井中升降人員或升降人員、 物料的，只準(zhǔn)纏繞一層； 專為升降物料的準(zhǔn)許纏繞兩層；傾斜井巷中升降人員的， 準(zhǔn)許纏繞兩層；升降物料，準(zhǔn)許纏繞三層；在建井期間，無論是在立井或傾斜井巷中，升降人員和物料的，都準(zhǔn)許纏繞兩層。xxx 煤礦主井為斜井，升降人員和物料，絞車為單滾筒，k 取 2，因此滾筒的纏繩寬度為：B( Lt 5 (4 3) Dg3)(d )k D p( 350571.63)( 21.53)2 1.618=1013.83m

19、m注： . 這里 D pDgk 1 4d 2(d) 21618mm 。2 . 這里 取3。通過計(jì)算，主絞車滾筒寬度取 1200mm。3、驗(yàn)算最大靜力（1）提升矸石時(shí)鋼絲繩作用在滾筒上的最大靜力F j maxgn(QzgQk )(sinf1 cos)gmp Lt (sinf 2 cos)1042100(sin 250.015cos25 )101.7350(sin 250.2 cos25 )840000.459500.57=36991.5N 42KN式中m p 所選擇的鋼絲繩單位長(zhǎng)度的重量，kg/m。（2）運(yùn)送人員時(shí)鋼絲繩作用在滾筒上的最大靜力F j maxg(QrQc )(sinf1 cos)g

20、mp Lt (sinf 2 cos)=25239.5N31KN3、結(jié)論通過計(jì)算各驗(yàn)算， xxx 煤礦選擇可見所選用JTP-1.6 ×1.2 型單滾筒提升絞車為主絞車是合適的。（六）、絞車電機(jī)功率計(jì)算1、電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)滿足下述條件：1）、等于或大于根據(jù)電動(dòng)機(jī)溫升散熱條件計(jì)算的等效容量2）、啟動(dòng)時(shí)的力矩，應(yīng)不超過電動(dòng)機(jī)最大力矩的85%；特殊情況下，允許達(dá)到 90%。3）、提升過程中，任何特殊力都不應(yīng)超過電動(dòng)機(jī)最大力矩的90%。2、斜井單滾筒提升機(jī)電動(dòng)機(jī)功率計(jì)算向上提升重車時(shí)： NK BWzdv 1.236991.5 3.8 198.4KW100010000.85下放重車時(shí)： NKB Fz

21、d 1.05v 1.232159 1.05 3.8 0.8510001000130.9KW（Fzd n(Qzg Qk )(sin f1 cos) g m pL0 (sin f2 cos) g 32159）式中 N所需電動(dòng)機(jī)功率， KW；K B電動(dòng)機(jī)功率備用系數(shù)，一般為1.15 1.20 。v 絞車的最大速度， m/s；絞車的機(jī)械效率，一級(jí)傳動(dòng)為0.9 ，二級(jí)傳動(dòng)為 0.85 ；Wzd上提重車時(shí)，鋼絲繩所受最大力，N；Fzd下放重車時(shí)，鋼絲繩所受最大力，N，此時(shí)電動(dòng)機(jī)按發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行；1.05按發(fā)電機(jī)方式運(yùn)行時(shí)，考慮電機(jī)轉(zhuǎn)速比正常轉(zhuǎn)速大的系數(shù)。根據(jù)計(jì)算結(jié)果，取最大值187.4KW。選擇型號(hào)為 Y

22、R355M4-6的電動(dòng)機(jī)，N=200Kw,nd =730rpm,=0.93 。四、結(jié)論及存在的問題（一）、結(jié)論根據(jù)煤礦安全規(guī)程及有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)，結(jié)合xxx 煤礦實(shí)際情況，關(guān)于xxx煤礦主提升絞車的設(shè)計(jì)選型結(jié)論如下：1、絞車鋼絲繩型號(hào)為：6 19FC21.51670 （鋼繩股份）；2、主絞車型號(hào)： JTP-1.6 ×1.2 型單滾筒礦用提升絞車（滾筒直徑D g =1.6m；鋼絲繩作用在滾筒上的最大靜力F j m ax =42KN（載人 31KN）；滾筒寬度 B=1.2mvm ax =3.8m/s ） 。3、電機(jī)型號(hào)： YR355M4-6（N=200Kw,nd =730rpm,=0.93 ）

23、。（二）、設(shè)計(jì)存在的問題由于設(shè)計(jì)者水平有限， 設(shè)計(jì)不夠細(xì)致，本設(shè)計(jì)難免存在一些問題， 具體如下：1、根據(jù) xxx 煤礦實(shí)際情況， 實(shí)際提升斜長(zhǎng)為 Lt 350m，其中井筒 300m傾角為 25°，地面斜坡 50m傾角為 15°，在設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，統(tǒng)一按照 25°計(jì)算。由此計(jì)算出的結(jié)果，使最大靜力偏高，計(jì)算出來的安全系數(shù)偏小，電機(jī)功率偏大，但不影響安全生產(chǎn)。2、設(shè)計(jì)中的礦車載重重量，考慮到取最大值，全部按矸石計(jì)算，也使得計(jì)算出來最大靜力偏高，安全系數(shù)偏小，電機(jī)功率偏大。如果按煤車計(jì)算，計(jì)算出來的電機(jī)功率為155.5KW，在實(shí)際選型時(shí)， 可參考此結(jié)果， 同時(shí)考慮提升矸石時(shí)，將車數(shù)減少為3 車。袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇葿螀裊膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃螞肂莈蒂螄羋芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羈莀蒈羃膇芆蕆蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃蠆羆艿薃袁節(jié)膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肅芅蕿袈羋膁蚈羀肁蒀蚇蝕襖莆蚇螂肀莂蚆羅袂羋蚅蚄膈膄蚄螇羈蒂蚃衿膆莈螞羈罿芄螁蟻膄膀螁螃羇