煤矿两绞车选型计算[1]

伟隆煤业有限公司大塘煤矿 提升设备选型计算说明书

二○一二年元月

说 明

大塘煤矿原副井提升绞车为JT-1.2×1.0/30型绞车，和安全专篇不相符。安全专篇选用绞车型号为JTP-1.2×1.0P/30型，电机功率55KW。

根据矿井现状，考虑将来上综采设备，经选型计算，选用JK-2.0×1.5P、电机功率为160KW、钢丝绳型号6×7-28mm，天轮直径2.5m的提升设备作为矿井副井提升绞车使用。

附件：

1、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升机总 2、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升机基础图图 3、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升平面布置图

提升设备选型计算

一、确定提升装置

矿井采用斜井开拓方式，地面布置了2个井筒，即：主斜井、回风斜井。该矿采面采用刮板机运输，采面运输巷采用刮板转载机运输，一区段运输石门采用机轨合一运输，一区段轨道石门采用调度绞车运输。主斜井设计采用胶带机运输煤炭；副斜井采用提升绞车单钩串车提升及运输，担负矿井设备、材料、矸石运输，人员升降采用架空乘人装置。

1、副斜井提升绞车绞车设计依据 提升设计有关参数如下：

（1）井筒倾角α=26о，斜长215m；

（2）车场形式：上、下部均为平车场，中部甩车场；

（3）工作制度：每年330天，每天“四•六”工作制，三班提升；

（4）提升量：最大班下井人数60人，矸石22.8t/班（按年产量的15％计），设备3次/班、材料3次/班，炸药及雷管各1次/班，其它5次/班；

水城县玉舍中寨煤矿 提升绞车选型计算

（5）提升容器及提升最大设备重量：MF1.1－6A型矿车（容积1.1m3，自重600kg，最大载货重量m矸＝ψρV＝(0.96×1.6×1.1)＝1.700t）,配备45辆;MC1－6A型材料车，配备20辆;MPC3－6型平板车（自重530Kg，最大载重量6.5t),配备5辆；

考虑到下一步上综采支架，经周边综采已成功上的矿井情况，综采支架预选重12吨重的掩护式支架；平板车加扣件选用总重1.5吨，计13.5吨重。绞车的选型按13.5吨的最大提升重量进行计算。

（6）副斜井铺设18kg/m的轨道，600mm轨距，采用水泥轨枕。 2、一次提升量和串车矿车数的确定 （1）提升斜长

L=Ld+Ls+Lk=215+50=265(m)

式中: Ld—井底车道长度,取25m(m)；

Ls—井筒斜长(m),215m

Lk—从井口到栈桥尾车停车点的长度(m),取25m （2）速度图参数的确定

1）最大提升速度Vm，取2.4m/s； 2）初加速度a0≤0.3m/s²；

3）车场内速度:甩车场v0≤1.5m/s，平车场v0≤1.0m/s； 4）主加、减速度：

升降人员时：a1=a3=0.5m/s²；

升降物料时：《煤矿安全规程》对a1、a3没有，取a1=a3=0.5m/s²。 5）摘挂钩时间:甩车场θ1=20s，平车场θ1=25s。 （3）一次提升循环时间

由提升速度图(图1)查得一次提升循环时间：

Tx=2(53.34+4+25+105)=375(s)

运输炸药和雷管时速度不超过1m/s,

T雷＝T炸=53.34+25+215=293 (s)

（4）最大班提升时间平衡表

表1 最大班提升时间平衡表

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序号作业项目单位每班提升量每次提升量吨次次次次次2022.83.4次数/班733115一次提升时间(s)375375375443443375时间/班(h)0.700.310.310.120.120.522.091矸石2设备3材料4炸药5雷管6其它合计 根据上表，最大班净提升时间为2.09小时，全天净提升时间为6.27小时，满足规范要求。

（5）一次提升量

一次提一台综采支架13.5吨。 （6）验算提矿车连接器强度 提矸时:

n(G1G2)(sinf1cos)g=2(6001700)(sin260.015cos26)×9.8 =20390N≤60000N 连接器强度满足要求。 3、钢丝绳选择计算 （1）计算钢丝绳最大斜长 L=Ld+Ls+Lk=215+50=265(m)

式中: Ld—井底车道长度,取25m(m)；

Ls—井筒斜长(m),215m

Lk—从井口到栈桥尾车停车点的长度(m),取25m

（2）计算每米钢丝绳质量 1）绳端载荷：

Qi=n(QK+QC)(sin260+0.015cos260)×9.8÷1000

Q矸＝1×（12000+1500）×0.4519×9.8÷1000＝59.78kN； 2）每米钢丝绳质量(按最大载荷)

PK＝Q人/〔11σB/ma－LC（sinβ＋f2cosβ）〕

＝59.78×1000/〔11×1400/6.5－265×（sin26°＋0.3cos26°）〕/9.81 ＝2.79(kg/m)

式中：σB——钢丝绳抗拉强度（Mpa），取1770；

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ma——钢丝绳安全系数，取6.5；

f2——钢丝绳运动时的阻力系数，f2取0.3。

3）选钢丝绳

钢丝绳选用: 6×7+FC 1550 GB18—2006，其技术特征见表9－1－2。

表2 矿井提升机钢丝绳规格表

名 称 钢丝绳直径 d（mm） 钢丝绳单位长度重量 Pk (kg/m) 公称抗拉强度 σ(Mpa) 钢丝破断拉力总和 QZ(N) 规 格 28 2.83 1400 415000 （3）验算钢丝绳安全系数 1）最大静张力

F矸=Q端矸+PL0(sinβ+f2×cosβ)

=59.78＋2.83×265×（sin26°+0.3×cos26°）×9.81÷1000 =.98(kN)

式中：L0----钢丝绳长，265(m)；

P-----钢丝绳单位长度质量2.83(kg/m)； β----井筒顷角，26°；

f2-----钢丝绳运动时的阻力系数0.3； 2）钢丝绳安全系数校验

M矸=459500÷980＝7.07＞6.5；

符合《煤矿安全规程》的规定,所选钢丝绳满足要求。 4、提升机选择计算 （1）滚筒直径D： 地面绞车:

滚筒直径：D≥60×d=60×28=1680(mm) 式中：d—为钢丝绳直径，mm； 考虑到提人，选滚筒直径为2.0m的绞车 （2）滚筒宽度B(缠3层)：

平均缠绕直径：Dp=D+(K-1)÷2×4d2(d)2 =2000+（3-1）÷2×4282(282.0)2

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=2000.04（mm）

式中：D—滚筒直径；D=2000mm；

K—缠绕层数，缠绕3层； d—钢丝绳直径，mm；

ε—两绳圈间隙宽度，ε=2～3mm.取2.0mm。 B=（L+30+（4+3）×π×D（d+ε）÷(K×π×Dp） =(265+7×π×2)×(28+2)÷（3×π×2.0004） ＝491.9(mm)

确定选绞车滚筒宽度为1500mm。 （3）选择提升机:

根据上述计算选用1台JK-2.0×1.5P型单筒提升绞车，配行星齿轮减速器,配全数字低压交流变频调速电控设备,每次提升4个矿车。

主要技术参数：

最大静拉力----60KN 容绳量--------1012m 提升速度------2.4m/s 滚筒----------2000×1500 电机功率------160KW 电压----------660V 经校验所选提升机满足规程要求。 5、天轮选择计算

地面天轮，围包角大于90°: DT≥80d=80×28=2280(mm)

天轮选用TLG2500/14，绳槽底圆直径D(mm)：2500；绳槽半径R(mm)：14；适用钢丝绳直径(mm)：28；轴承座中心高(mm)：200

6、提升绞车强度验算

最大静张力Fe=59.78(KN),见上述计算

Fe＜Fmax=61KN，所以，所选绞车强度符合要求。 7、提升绞车电机功率验算

P=kFjmax×v÷η=1.15×59.78×2.4÷0.92＝155.94(kW)

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选YPT型变频调速电机160KW、660V一台。 8、提升绞车实际最大提升速度

vm=

Dne60i=

3.142.0730=2.38(m/s)

6031.5附：运输系统图。

9、对所选提升机合理性及安全性分析

该矿设计生产能力15万吨/年，副斜井所选提升机为JK-2.0×1.5P盘型制动提升机，采用变频调速技术。

副斜井所选提升机为JK-2.0×1.5P盘型制动提升机，滚筒直径2.0m，宽度1.5m，具有过负荷、欠电压、限速、深度指示等保护功能。

二、运行参数 1、运行参数的确定

（1）最大提升速度：《煤矿安全规程》规定斜井内升降人员或用矿车升降物料时，v≤5m/s。据此，确定提升机的最大运行速度v=2.4m/s。

（2）初加速度a0≤0.3m/s2。 （3）车场内速度:v0≤1.0m/s。 （4）主加、减速度

升降人员时：a1≤0.5m/s2，a3≤0.5m/s2；

升降物料时：《煤矿安全规程》对a1、a3没有，一般可取0.5m/s2，也可稍大些，但要考虑自然加减速度问题。

（5）摘挂钩时间:θ1=25s。 2、提升系统运行校验

（1）速度图各段运行时间和行程计算 串车在井底车场运行阶段

t01v0110(S) a00.332v0125L01m；

2a020.33570L02LdL0125m；

33107080tdt01t02(S)

333串车在提出车场后的主加速度阶段

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t1vmv02.412.8(S) a10.5v0vm12.4t123.4m； 22v2.412.8(S)； 减速阶段：t3ma30.5L12vmv202.4212L34.76m

2a320.5等速阶段：L2LL3L12153.44.76207m；

t2L2207103.5s vm2.02v0Lk2v0v0Lka026.67s 井口甩车场阶段：tka0v0a0v0式中：Lk——上车场长度，取25mm。 3、提升速度图

根据以上计算，作图得提升速度图1（见下图）：

图1 提升速度图

4、过卷距离计算

根据能量守恒定律计算过卷距离（忽略钢丝绳重量及其他因素）

mV2mg(sinfcos)s0 2式中：V---提升容器运行时的最大速度，2.4m/s；

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g---重力加速度，9.81m/S2；

f---提升容器摩擦系数，取f=0.015； α---车场内倾角，取2°。

V22.42S=19.4（m）

2g(sinfcos)29.81(sin20.015cos2)根据相关规定，过卷距离应有1.5倍的备用系数，则过卷距离为：

S=19..1×1.5=29.2（m）,取30m。 5、过放距离

最小冲击长度按下式计算：

FcQ0Q022AEQ02s L式中：Q0---支架重量，13500kg；

A—钢丝绳钢丝断面之和，2.97cm2； E---钢丝绳弹性模量，E＝1.2×106Kg/cm2； S---松绳长度，m；

L—矿车到绞车滚筒钢丝绳长度，25m； 钢丝绳破断力混合提升按最大静张力的7.5倍计算

Fjmax7.5[n(GG0)PLsin]

上式中的符号意义和前面相同。 （1）按矿车下放至下车场接近停车位置 井筒斜长L＝215m

Fjmax7.5[n(GG0)PLsin]

=7.5×[13500+2.83×215×0.4384] =103250（kg）

103250Q0Q022AEQ02s L0.309271.210646002S46004600L S＝0.163L把计算结果转换成斜井参数

S

S0.163L0.388Lsinsin26

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S0.388L=0.388×25＝9.7（m），取10m。 三、提升系统 1、井架高度

斜巷提升按下式计算： Hj=（L1-L2）×tgβ－RT

=（25-10）×tg10°－1.25=1.39(m) 取Hj=1.5(m)

式中：Hj---井架高度，m；

L1---变坡点至天轮中心线的距离，根据车场、提升矿车数提升人车的要求取

L=25m；

L2---绞车房至串车组停车点处的距离，根据车场、提升矿车数取L2=10m； β---钢丝绳在串车组停车点处的牵引角，为保证矿车前轮不被提起通常β≤

9-10°取β=10°；

RT---天轮半径，RT =1.25m。 2、滚筒中心至天轮中心的水平距离：Ls 滚筒中心至天轮中心的水平距离按下式计算： 按允许偏角（α≤1°30′）计算最小水平距离

LsLx'B1.5=9.55（m）

2tg2tg130取Ls=10m。

式中：LS---滚筒中心至天轮中心的水平距离，m；

LX‘---滚筒中心至天轮中心之间的钢丝绳弦长，m； B---滚筒宽度，B =1.5m； α---钢丝绳偏角，取α=1°30′。 3、偏角计算：

tg1B1.5tg1=0°8′35.66″度'<1°30' 2LX230天轮选用游动天轮，轴长1.5m。 4、仰角计算 钢丝绳合适仰角：

由于绞车房地坪和上车场一样高，则钢丝绳合适仰角为

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tg1Hjc2.751=9°55′34.48″ tg1LX105、提升系统图(见图1-2)

图1-2提升系统平、剖面图

结 论：根据计算，所选提升设备JK-2.0×1.5P、电机功率为160KW、

钢丝绳型号6×7-28mm，天轮直径2.5m，满足要求。

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0°8′35.66″9°55′34.48″