礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算

礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算2024/3/25礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算第一節(jié)基本原則、設計依據(jù)和內(nèi)容一、選型設計的基本原則與設計依據(jù)

選型設計的基本原則一般情況下，年產(chǎn)量在30萬噸及其以上的大中型礦井，由于提升任務重，可設兩套提升設備，主井采用箕斗提升，副井采用罐籠提升。對于年產(chǎn)量超過180萬噸的特大型礦井，主井可采用兩套箕斗提升設備，副井除配備一套罐籠提升設備外，有時尚需設置一套帶平衡錘的單容器提升設備作輔助提升。對于年產(chǎn)量小于30萬噸的礦井，可采用兩套罐籠提升設備，或采用一套罐籠提升設備進行混合提升。*2礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算對于大中型礦井，除考慮年產(chǎn)量外，還應考慮：

①如果煤的品種較多，且要求不同品種分別外運時，宜采用罐籠提升為宜。

②如果對煤塊度要求較高時，宜采用罐籠提升。

③地面生產(chǎn)系統(tǒng)靠近井口，采用箕斗提升可簡化煤的生產(chǎn)流程；若遠離井口，且需窄軌運輸，則宜采用罐籠提升。

④單水平開采時，一般采用雙容器提升。當多水平提升時，一般采用單容器加平衡錘的提升系統(tǒng)。

選型設計的基本原則與設計依據(jù)2024/3/253礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算⑤在立井提升中，一般當年產(chǎn)量超過60萬噸、井深在300～350m以上時，采用多繩摩擦式提升為好；如果井深更大，即使年產(chǎn)量較小，也以多繩摩擦式提升為宜。對于斜井或較淺的立井應采用單繩纏繞式提升設備。⑥對于斜井提升方式主要有串車、箕斗和膠帶輸送機三種。串車提升一般用于井筒傾角小于25°的礦井。對于年產(chǎn)量在20萬噸及其以下的礦井，一般采用單鉤串車提升；當年產(chǎn)量達30萬噸，而提升距離較短時，一般采用雙鉤串車提升?；诽嵘话阌糜谀戤a(chǎn)量在45萬噸以上，井筒傾角大于25°的礦井。膠帶輸送機一般用于年產(chǎn)量較大，距離較長的斜井中。

選型設計的基本原則與設計依據(jù)2024/3/254礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算⑴主井提升

①礦井年產(chǎn)量Ant/年；

②工作制度：年工作日br，日工作小時t?！睹旱V工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定，br=300天，t=14h；

③礦井開采水平數(shù)、各水平井深Hs及各水平的服務年限；

④提升方式：箕斗或罐籠；

⑤卸載水平與井口的高差（卸載高度）Hx，m；

⑥裝載水平與井下運輸水平的高差（裝載高度）Hz，m；

⑦煤的松散密度，t/m3；

⑧礦井電壓等級。設計依據(jù)2024/3/255礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算⑵副井提升

①井筒各水平深度Hs，m；

②矸石提升量，若無特別規(guī)定，一般按煤炭產(chǎn)量的15%～25%計算；

③最大班下井人數(shù)，一般按每天下井人數(shù)的40%計算；

④礦車型號、規(guī)格；

⑤每班運送材料、設備、炸藥等的數(shù)量；

⑥送往井下最大設備的尺寸和最重部件質(zhì)量。設計依據(jù)2024/3/256礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算提升容器計算和選擇提升鋼絲繩計算和選擇提升機滾筒直徑的計算和選擇天輪直徑的計算和選擇電動機功率初選提升機與井筒相對位置計算運動學及動力學計算初選電動機功率的驗算主井提升噸煤電耗及效率計算副井提升最大班作業(yè)時間平衡表制定設計內(nèi)容2024/3/257礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算第二節(jié)提升容器的選擇計算1.小時提升量Ah

式中c—提升不均衡系數(shù)?！睹旱V工業(yè)設計規(guī)范》規(guī)定，有井底煤倉時為1.10～1.15，無井底煤倉時為1.20；

af—提升能力富裕系數(shù)。主井提升設備對第一水平留有20%的富裕能力，af=1.2。

br—提升設備年工作日數(shù)，一般300d。t—提升設備工作小時數(shù)，一般14h。An—礦井年產(chǎn)量。

2024/3/258礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算A2.合理的經(jīng)濟提升速度

式中H——提升高度，H=Hs+Hx+Hz，m。

——卸載高度，m?！V井深度，m?！b載高度，m。提升高度愈大，其系數(shù)取值愈大。一般情況下，當H<200m時取0.3為宜，當H>600m時取0.5為宜第二節(jié)提升容器的選擇計算HxHsHz2024/3/259礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算此外，《煤礦安全規(guī)程》對提升速度作了規(guī)定

①立井罐籠升降人員的最大速度不得超過0.5，并且最大速度的數(shù)值不得超過12m/s；

②專為升降物料的立井提升，最大速度不得超過0.6。

③對于斜井升降人員或使用礦車運輸物料的最大速度不得超過5m/s；用箕斗提煤（或矸石）的最大速度不得超過7m/s；當鋪設固定道床，采用重型鋼軌時，箕斗提煤的最大速度不得超過9m/s。

煤礦安全規(guī)程2024/3/2510礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算

3.估算一次提升循環(huán)時間

a——提升加速度：升降人員，a≤0.75m/s2；升降物料，a≤0.8m/s2

u——容器爬行階段附加時間，箕斗取10s，罐籠取5s

θ——休止時間，箕斗的休止時間見下表

一次提升循環(huán)時間箕斗休止時間箕斗規(guī)格6噸以下8～9噸12噸16噸20噸休止時間（s）8101216202024/3/2511礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算

3.估算一次提升循環(huán)時間

θ——休止時間，罐籠的休止時間見下表

一次提升循環(huán)時間普通罐籠進出礦車休止時間（s）罐籠型式單層裝車罐籠雙層裝車罐籠進出車方式兩側進出車同側進出車一個水平進出車兩層同時進出車每層礦車數(shù)1211212礦車規(guī)格1

1.5

3休止時間（s）12

13

1515

17

-35

-

-30

32

3636

40

-17

18

2020

22

-2024/3/2512礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算

3.估算一次提升循環(huán)時間

4.一次經(jīng)濟合理提升量

一次提升循環(huán)時間2024/3/2513礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算1）根據(jù)計算出的一次合理提升量值，從箕斗規(guī)格表中選取接近的標準箕斗；2）在不增大提升機規(guī)格及井筒直徑的前提下，選擇較大的提升容器，采用較低的提升速度，節(jié)省電耗，比較經(jīng)濟合理。6.箕斗選定后，計算一次提升循環(huán)時間Tx和所需提升速度vm

sm/s箕斗選擇原則2024/3/2514礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算立井箕斗規(guī)格表2024/3/2515礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算副井罐籠提升應考慮以下規(guī)定：⑴最大班工人下井時間不超過40min；⑵罐籠提升最大班凈作業(yè)時間，一般不超過5h。在計算最大班下井人員、矸石及材料提升時間時應遵守下列規(guī)定：

①升降工人時間，按下井工人提升時間的1.5倍計算；

②升降其他人員時間，按升降工人時間的20%計算；

③提升矸石按日出矸量的50%考慮，運送坑木按日需要量的50%考慮。⑶對于混合提升設備的提升能力，應同時符合下述要求：

①最大班工人下井時間不超過40min；

②每班提煤和提矸時間均計入1.25倍不均勻系數(shù)，并且總計不超過5.5h。罐籠選擇原則2024/3/2516礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算⑷能夠運送井下設備的最大和最重部件；⑸普通罐籠進出車（材料車和平板車）的休止時間為40～60s；(6)升降人員的休止時間采用：單層罐籠每次升降5人及以下時為20s；超過5人，每增加1人增加1s；對于雙層罐籠，如兩層中的人員同時進出罐籠，休止時間比單層罐籠增加信號聯(lián)系時間2s；當兩層中的人員都由一個平臺進出時，休止時間比單層罐籠增加一倍并另加置換罐籠時間6s。罐籠選擇原則2024/3/2517礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算第三節(jié)提升鋼絲繩的選擇計算1．提升鋼絲繩的安全系數(shù)

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，按最大靜載荷并考慮一定安全系數(shù)的方法進行計算。安全系數(shù)是指鋼絲繩各鋼絲拉斷力的總和與鋼絲繩最大靜拉力之比?！睹旱V安全規(guī)程》對提升鋼絲繩的安全系數(shù)ma作了明確規(guī)定。

2024/3/2518礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算提升鋼絲繩在工作中將受到各種載荷的作用：靜應力、彎曲應力、編捻應力、接觸應力．動應力等。上述應力的反復作用將引起鋼絲疲勞，再加磨損和侵蝕作用，鋼絲繩經(jīng)過使用必然要損壞。直到目前，尚無既完善又簡便的汁算上述應力的方法。提升鋼絲繩的計算仍是根據(jù)安全規(guī)程的規(guī)定，按照鋼絲繩最大靜負荷，并采用一較大的安全系數(shù)進行計算的。2024/3/2519礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算《安全規(guī)程》規(guī)定鋼絲繩安全系數(shù)2024/3/2520礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算多繩摩擦鋼絲繩安全系數(shù)討論根據(jù)我國的具體情況,參照各國的規(guī)定,煤炭主管部門多次組織專家反復研究論證,1992年頒布的《煤礦安全規(guī)程》第376條中規(guī)定的摩擦輪式提升裝置的鋼絲繩安全系數(shù)為:專為升降人員時9.2-0.0005H升降人員和物料時：當升降人員時：9.2-0.0005H當混合提升時：9.2-0.0005H當升降物料時：8.2-0.0005H專為升降物料時：7.2-0.0005HH為鋼絲繩的懸掛長度2024/3/2521礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算2．提升鋼絲繩的類型選擇

在選擇鋼絲繩時，應考慮以下因素：

①在井筒淋水大、水的酸堿度高以及出風井中，應選用鍍鋅繩。

②在磨損嚴重條件下使用的鋼絲繩，如斜井提升等，應選用外層鋼絲盡可能粗的鋼絲繩，或線接觸、面接觸鋼絲繩。

③彎曲疲勞為主要破壞原因時，應選用線接觸式或三角股繩。

④一般立井或斜井箕斗提升用同向捻較好，多繩摩擦提升用左右捻各半，斜井串車提升采用交互捻，單繩纏繞提升多選右捻。

⑤罐道繩多用密封或三角股繩，其表面光滑，耐磨損。

⑥用于溫度高或有明火的地方，應選用石棉繩芯或金屬繩芯鋼絲繩。提升鋼絲繩的選擇2024/3/2522礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算立井單繩纏繞提升鋼絲繩的選擇計算

鋼絲繩最大靜載荷Qmax為：

Qmax=mg+mzg+mpgHc

m－一次提升貨載質(zhì)量,kg；

mz－提升容器質(zhì)量,kg；

mp－提升鋼絲繩每米質(zhì)量，kg/m。

(P274)HcHjHsHzA提升鋼絲繩規(guī)格選擇計算返回2024/3/2523礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算立井單繩纏繞提升鋼絲繩的選擇計算

鋼絲繩最大靜載荷Qmax為：

Qmax=mg+mzg+mpgHc

設：σb為鋼絲繩鋼絲抗拉強度（N/m2）As為鋼絲繩各鋼絲斷面積之和（m2）ρ0為鋼絲繩線密度（kg/m），則需要滿足

HcHjHsHzA提升鋼絲繩規(guī)格選擇計算2024/3/2524礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算As與mp有如下關系

求得：kg/m計算出鋼絲繩每米質(zhì)量mp后，可以從鋼絲繩規(guī)格表中選取稍大于mp的鋼絲繩，并查出該繩所有鋼絲的破斷力之和Qq，驗算所選鋼絲繩

滿足上式即說明所選鋼絲繩合適。否則應選取大一些的鋼絲繩，并重新進行驗算。2024/3/2525礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算2024/3/2526礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算立井多繩摩擦提升鋼絲繩的選擇

①對于等重尾繩提升系統(tǒng)，提升鋼絲繩在A點受最大靜張力，且重載容器在任何位置時，其值不變，可得：

驗算公式為

HsHcHxHzHhH0

Hjh0

H

AS提升鋼絲繩根數(shù)每根提升鋼絲繩每米質(zhì)量提升鋼絲繩規(guī)格選擇計算A2024/3/2527礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算②對于重尾繩，Δ=n2mq－n1mp>0。當重容器在井口卸載位置時，主繩在A點受最大靜拉力，其值為

同樣可得

驗算公式為

③對于輕尾繩系統(tǒng)Δ=n2mq－n1mp＜0

，當重容器在井底裝載位置時，提升鋼絲繩在A點受最大靜拉力。

④平衡尾繩是為了平衡提升鋼絲繩的重量而獲得等力矩設置的，目前新建礦井大多數(shù)都使用圓股鋼絲繩作平衡尾繩，一般采用兩條。尾繩根數(shù)每根尾繩每米質(zhì)量Δ＝0，等重尾繩，常采用Δ＞0，重尾繩，有時采用Δ＜0，輕尾繩，很少采用2024/3/2528礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算第四節(jié)提升機的選擇計算1、提升機卷筒（或摩擦輪）直徑的確定

選擇卷筒（或摩擦輪）直徑D的主要原則是使鋼絲繩在卷筒（或摩擦輪）上纏繞時不致產(chǎn)生過大的彎曲應力，以保證鋼絲繩的一定承載能力和使用壽命。理論和實踐都證明，繞經(jīng)卷筒和天輪的鋼絲繩彎曲應力大小及其使用壽命，取決于卷筒與鋼絲繩直徑的比值?！睹旱V安全規(guī)程》規(guī)定：根據(jù)上式計算D值后，從提升機規(guī)格表中選擇標準提升機。鋼絲繩直徑，mm鋼絲直徑，mm*29礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算根據(jù)計算值D′，選擇標準卷筒直徑：。選定了標準卷筒直徑后，卷筒的標準寬度B則為巳知，然后根據(jù)實際需要在卷筒上纏繞的鋼絲繩長度來計算卷筒的實際寬度B′。卷筒寬度的驗算礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算3、卷筒寬度的驗算

卷筒上所需纏繞的鋼絲繩總長度包括以下部分：

⑴提升高度H，m；H=Hs+Hx+Hz

⑵鋼絲繩試驗長度Ls：規(guī)定每半年剁繩頭一次，每次剁掉5m，按提升鋼絲繩的使用壽命為三年計，則試驗長度為30m每6個月剁繩頭5m。

⑶為減少鋼絲繩在卷筒固定處的拉力，按規(guī)定應保留3圈不動（稱摩擦圈）；

⑷多層纏繞時，為了避免上下層鋼絲繩總是在一個地方過渡，需要在每季度將鋼絲繩錯動1/4圈，一般錯繩圈數(shù)n’＝2－4圈。

卷筒寬度的驗算*31礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算卷筒寬度的驗算

卷筒的寬度B：

①單層纏繞時

②多層纏繞時

相鄰兩繩圈間的間隙，一般為2－3mm多層纏繞時鋼絲繩平均纏繞直徑纏繞層數(shù)卷筒寬度的驗算*32礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算單繩纏繞提升機卷筒2024/3/2533礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算4繩摩擦提升機滾筒2024/3/2534礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算2、天輪的選擇

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，天輪直徑Dt按以下條件確定：

天輪可分為固定天輪和游動天輪。井上固定天輪按結構形式有三種類型：當直徑≤3000mm時采用整體鑄鋼結構，直徑為≤3500mm時采用模壓焊接結構，直徑為＞4000mm時采用模壓鉚接結構。游動天輪輪體制成整體鑄鋼結構型式，采用光軸，其兩端裝有滾動軸承使其輪體既能在軸上滑動，又能隨軸一起轉(zhuǎn)動。天輪的選擇計算*35礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算2024/3/2536礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算2024/3/2537礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算固定天輪型號天輪直徑m鋼絲繩直徑mm兩軸承中心距離mm

TZG6000.614355

TZG8000.816355

TZG10001.018470

TZG12001.220470

TZG16001.624500游動天輪基本尺寸

型號天輪直徑（m）鋼絲繩直徑（mm）最大游動距離（mm）兩軸承中心距（mm）

TZD-600/300

0.616

300

670

TZD-800/700

0.820

700

1100

TZD-1000/800

1.020

800

1250

TZD-1400/740

1.424.5740

1300

TZD-1400/13501.424.513501900

游動天輪的輪體除作旋轉(zhuǎn)運動外，還可以軸向移動，主要適用于串車提升。說明：2024/3/2538礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算4、提升機強度校核

從提升機規(guī)格表中，可查得提升機允許的最大靜張力Fjm和最大靜張力差Fjc，按下式驗算提升機強度是否滿足要求。

（1）對于纏繞式提升機系統(tǒng)最大靜張力為提升機處于井底裝載位置、且滿載時，A點靜張力

提升機強度校核P232024/3/2539礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算4、提升機強度校核

（1）對于纏繞式提升機系統(tǒng)最大靜張力差為提升機處于井底裝載位置、且滿載時A點的最大靜張力，與提升機位于井口卸載位置、空載時的最小靜張力之差

提升機強度校核*40Fjc=mg+mpg（HC-Hj）或Fjc=mg+mpg（HS+HZ）P23礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算4、提升機強度校核

從提升機規(guī)格表中，可查得提升機允許的最大靜張力Fjm和最大靜張力差Fjc，按下式驗算提升機強度是否滿足要求。

（2）對于摩擦式提升機

①等重尾繩

②重尾繩

③輕尾繩

提升機強度校核2024/3/2541礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算多繩摩擦提升機為保證摩擦襯墊的性能，延長使用壽命，規(guī)定了襯墊的允許比壓[pb]實際比壓pb為

pb≤[pb]如果以上驗算通過，則所選提升機可用，否則必須改選用摩擦輪直徑較大的提升機，或直徑不變而將原來選用的四繩提升機改用六繩提升機。Fjs－－上升側鋼絲繩總的靜張力，N;Fjs=mg+mzg+n1mpg(Hc+h0)+n2mqg

HhFjx－－下放側鋼絲繩總的靜張力，N;Fjx=mzg+n1mpg

h0+n2mqg(H+Hh)應達到2MPa摩擦系數(shù)不小于0.2，宜采用0.25以上。摩擦襯墊比壓2024/3/2542礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算德國

GDM326進口材料高性能摩擦襯墊1.在各種工況下GDM326進口材料高性能摩擦襯墊的摩擦系數(shù)均大于0.28，完全滿足多繩摩擦式提升機的使用要求。2.機械強度高，不含損傷鋼絲繩的物質(zhì)，易于現(xiàn)場加工繩槽。2024/3/2543礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算第五節(jié)提升機與井筒相對位置的計算提升機安裝地點選定后，要確定影響提升機相對位置的五個因素，即井架高度Hj、滾筒中心線與井筒中提升鋼絲繩間的水平距離Ls

、鋼絲繩弦長Lx、偏角α和下出繩角β

。它們彼此相互制約，互相影響。2024/3/2544礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算井架高度是指從井口水平到天輪中心軸線間的垂直距離。Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt式中：Hx——卸載距離。由井口水平到卸載位置容器底部。罐籠為0。箕斗18-25m,并與煤倉的參數(shù)和箕斗卸載方式有關Hr——容器全高。有底部到連接裝置最上面一個繩卡的距離。井架高度Hj2024/3/2545礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算井架高度是指從井口水平到天輪中心軸線間的垂直距離。Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt式中：Hg——過卷高度。最上面繩卡到天輪輪緣的高度。《規(guī)程》：罐籠最大提升速度小于3m/s時，Hg≥4m；最大提升速度大于或等于3m/s時，Hg≥6m；箕斗：Hg≥4m0.75Rt——天輪與繩卡或繩頭相碰處至天輪軸線尚有一段距離，約為0.75Rt井架高度HjHj的計算值應圓整為整數(shù)值2024/3/2546礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算1、允許最大內(nèi)外偏角α2max、α1max的確定

鋼絲繩的偏角是指鋼絲繩弦與通過天輪平面所形成的角度，有內(nèi)偏角和外偏角之分。①偏角過大將會導致加劇鋼絲繩與天輪間的磨損，降低鋼絲繩的使用壽命，磨損嚴重時還會引起斷繩事故。因此，《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，內(nèi)外偏角不得超過1°30’。

②如果內(nèi)偏角過大，當鋼絲繩纏繞卷筒時，繩弦與已纏繞到卷筒上的繩圈會相互接觸，并產(chǎn)生磨損，這一現(xiàn)象稱為“咬繩”，因此，最大內(nèi)偏角α2max，不僅受《煤礦安全規(guī)程》的上述限制，同時還受不“咬繩”的限制。

提升機與井筒相對位置的計算*47礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算3.滿足允許內(nèi)外偏角的最小允許繩弦弦長Lxmin的確定鋼絲繩弦長是鋼絲繩離開卷筒處與天輪切點的一段繩長。繩弦越長內(nèi)外偏角越小。由外偏角α1max有式中：s——兩個天輪中心距，ma——兩個卷筒之間的間隙，m

鋼絲繩弦長2024/3/2548礦山機械課程設計礦井提升設備選型計算3.滿足允許內(nèi)外偏角的最小允許繩弦弦長Lxmin的確定由內(nèi)偏角α2max有

①