矿井提升及运输设备选型设计方案doc

上次课内容回顾及本次课内容引出：<5分钟）

1、矿井提升机的操纵、限速装置

2、深度指示器的类型、作用、结构、工作原理

3、微拖动装置的结构、工作原理

第七章矿井提升设备的选型设计

第一节提升设备选型设计的基本原则、设计依据及内容

一、选型设计的基本原则

矿井提升设备的选择计算是否经济合理，对矿山的基本建设投资、生产能力、生产效率及吨煤成本都有直接的影响。因此，在进行提升设备选择计算时，首先确定提升方式，在确定提升方式时要考虑下列各点：

1、对于180万吨的大型矿井，有时主井需要采用两套箕斗同时工作才能完成生产任务。副井除配备一套罐笼设备外，多数尚需设置一套单容器平衡锤提升方式，提升矸石。

2、对于年产量30万吨以下的小型矿井，可采用一套罐笼提升设备，使其完成全部主、副井提升任务是最经济的，也有采用两套罐笼设备的。

3、对于年产量大于30万吨的大中型矿井，由于提升煤炭和辅助提升任务较大，一般均设主井、副井两套提升设备。因为箕斗提升能力大、运转费用较低、又易于实现自动化控制，一般情况主井均采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼提升矸石、升降人员和下放材料设

备等辅助提升。

当决定提升方式时，在考虑年产量的同时，还要注意以下相关因素：

1、矿井若有两个水平，且分前后期开采时，提升机、井架等大型固定设备要按照最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可以按照第一水平选择，待井

筒延深至第二水平时，再更换。

2 、中等以上矿井，主井一般都采用双容器提升，对于多水平同时开采的矿井<特别是

采用摩擦提升机）可采用平衡锤单容器提升方式。

3、当地面生产系统距离井口较远，尚需一段窄轨铁路运输时，采用罐笼提升地面生产系统较为简单。

4 、对于同时开采煤的品种在两种及以上并要求不同品种的煤分别外运的大、中型矿井，则应考虑采用罐笼提升方式作为主井提升。对煤的块度要求较高的大、中型矿井，由于箕斗提升对煤的破碎较大，也要考虑采用罐笼作为主井提升。

5、对于中、小型矿井，一般采用单绳缠绕式提升系统为宜。对于年产量大于90万吨的大型

矿井，可采用摩擦提升系统，中型矿井的井筒较深时也可采用摩擦提升系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳罐笼。

对于新矿井如没有什么特殊要求，可参照《定型成套设备》的规定确定提升方式，并尽量选用定型设备。但因各个矿井具体情况不同，副井提升量也不一致，因此，可结合具体条件计算、选择，或验算选用的定型成套设备。《定型成套设备》中未规定的如钢丝绳、提升机与井筒相对位置、生产能力与耗电量等也要计算。

二、矿井提升设备选型设计的依据与内容<一）选型设计计算的依据

1、主井提升

<1）提升方式：箕斗或罐笼<2）井筒断面尺寸，井筒中布置提升设备套数<3）矿井开采水平数，各水平矿井的深度以及各水平的服务年限<4）矿井年产量，t/a

<5）工作制度：年工作日，日工作小时数，<6）卸载水平与井口的高差，装载水平与井下运输水平的高差<7）煤的散集密度

<8）矿井电压等级

2、副井提升<1）矸石年产量，一般取煤产量的15%-20% <2）矸石散集密度

<3）最大班下井人员数目<4）各水平井深及服务年限<5）每班下井材料、设备及炸药数量<6）矿车型号

<7）井筒断面尺寸，井筒中布置提升设备套数<8）运送最重设备质量

<9）井上、下车场布置形式<二）设计的主要内容

1、提升容器的计算和选择

2、提升钢丝绳的计算和选择

3、矿井提升机滚筒直径的计算和选择

4、天轮直径的计算和选择

5、电动机功率的初选

6、提升机与井筒相对位置的计算

7、运动学及动力学计算

8、初选电动机功率的验算

9、主井提升吨煤电耗及效率的计算

10、副井提升最大班作业时间平衡表的制定

第二节提升容器的选择

一、提升容器的选择原则

提升容器的容量是按提升任务的大小来确定的。一般认为，在不加大提升机及井筒直径的前提下，选用较在容积的提升容器，以采用较低的提升速度，节省电耗，比较经济合理。二、选择计算

1、确定合理提升速度＜经济速度法）

2、确定一次提升量一次提升时间的估算：

根据矿井年产量及估算出的一次提升循环时间，可求出一次经济合理提升量为：

根据mj值在箕斗规格表中，选取标准箕斗容量m。选箕斗时，应在不增大提升机，及井筒

直径的前提下，尽量采用大容量箕斗，以降低提升速度、节省电耗。若采用罐笼应按矿车规格选择。

根据所选出的箕斗型号，计算出一次提升循环所需要的时间为：

求得所需提升机的提升速度为：

1普通罐笼进出材料车、平板车休止时间为40?60s。

2、单层罐笼每次升降5人及以下时，其休止时间为20s，超过5人每增加1人增加1so

3、双层罐笼升降人员，如两层中的人员可同时进出罐笼时，休止时间比单层罐笼增加2s信号联系时间，但人员由一个水平进出时，休止时间比单层罐笼增加一倍，如表二，另增加6s换置罐笼时间；在计算每班提升人员、矸石、坑木等的工作时间，还应考虑遵守如下规定：

1、提升矸石按日出矸量的50%计算，混合提升设备每班提煤、矸石的总时间一般不超

过5.5h

2、运送坑木等按日需要量的50%计算

3、升降工人时间，按工人下井时间的1.5倍计算

4、升降其他人员的时间，按升降工人时间的20%计算。按照计算出的一次合理提升量，选取相接近的提升容器标准容量值。

第三节提升钢丝绳的选择计算

一、提升钢丝绳选择的计算方法钢丝绳在工作过程中，产生许多复杂的应力，如静应力、动应力、弯曲应力，扭转应力、挤压应力及接触应力等，这些应力的反复作用，必将引起钢丝的疲劳、损坏；另外还受到

磨损及腐蚀这也导致钢丝绳的损坏。如此复杂的各种影响因素，计算时不能一一考虑。因此，《煤矿安全规程》规定，计算钢丝绳时按最大静载荷计算并考虑一定的安全系数。且规定：单绳缠绕式提升装置的安全系数为专为升降人员的不得小于9;升降人员和物料用的

—升降人员时不得小于9,提升物料时不得小于7.5；专为升降物料用的不得小于 6.5。

二、选择计算<竖井单绳）

钢丝绳最大静载荷为：

Qmax=Q+Qz+pH

Qmax=m ? g+mz ? g+mp ? g ? H

式中Q=m ? g 一次提升货载的重量，N ;

m —货载质量，kg;

Qz=mz ? g容器的自身重量，N ;

mz—容器质量，kg;

p= mp ? g钢丝绳每M重量，N/m ;

mp —钢丝绳质量，kg/m ;

H=Hj+Hs+Hz , m

H —钢丝绳最大悬垂长度，m;

Hj —井架高度，m；此值在计算钢丝绳时尚不能精确确定，可采用下列数值：罐笼提

升Hj=15?25m ;箕斗提升Hj =30?35m;

Hs —矿井深度，m;

Hz —由井底车场水平到容器装载的距离

25m。

要保证钢丝绳安全工作必须满足下式：

1、若单绳缠绕式提升设备所用新钢丝绳安全系数：

<1）专为升降人员的不得小于9;

<2）升降人员和物料用的一升降人员时不得小于9,提升物料时不得小于7.5;

<3）专为升降物料用的不得小于 6.5。

2、若为摩擦式提升设备用新钢丝绳安全系数：

<1）专为升降人员：ma》9.2-0.0005H

<2）专为升降物料：ma》7.2-0.0005H

<3）升降人员和物料：升降人员或混合提升时，ma》9.2-0.0005H ;升降物料时,

ma》8.2-0.0005H。

整理得：

钢丝绳选出后，应按实际所选用钢丝绳的数据进行验算其安全系数

若验算结果不满足要求，即不满足《煤矿安全规程》要求，应重新选钢丝绳，并重新验算，直到满足要求为止。

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1、选型设计的基本原则、依据与主要内容

2、提升容器的选择计算

3、提升钢丝绳的选择计算

第四节矿井提升机和天轮的选择计算

一、提升机滚筒直径的确定

D是计算选择提升机的主要技术数据。以钢丝绳缠绕时不产生过大的弯曲应力为选择的原则。钢丝绳的弯曲实验表明当D/d=80时＜D滚筒直径，d钢丝绳直径），弯曲应力（T

w

较小，D/d再增大，d w并无显著下降；D/d继续减小，d w将会引起急剧增加，因此《规程》规定：

井上提升机的滚筒和围抱角大于90。的天轮：

式中S——钢丝绳中最粗钢丝的直径，mm。

围抱角小于90°的天轮：

井下提升机和凿井提升机的滚筒和围抱角大于90°的天轮:

围抱角小于90°的天轮:

根据计算，选择标准滚筒直径。

二、提升机最大静张力和最大静张力差的计算

为了保证提升机有足够的强度，还必须验算所选提升机最大静张力Fjmax＜它关系到滚筒与

主轴的强度）及最大静张力差Fcmax ＜它关系到主轴的强度）应满足下式：

根据上面计算在规格表中选出合适的提升机，再进行宽度验算。

三、提升机滚筒宽度的验算

提升机滚筒宽度B 的尺寸，以能容纳应缠绕的钢丝绳为原则。

<1）提升高度H

<2）规定钢丝绳每半年剁绳头一次作实验<一次5M，如果绳的寿命三年考虑，则缠绕滚筒

上作实验用的钢丝绳长为30M

<3）滚筒表面应保留三圈摩擦圈，以便减轻绳与滚筒固定处的拉力<4）若钢丝绳在滚筒上作双层缠绕时，为了避免上下层钢丝绳总是在一个地方过渡而损坏，要求每季度错动1/4圈，根据钢丝绳设计寿命，计算多层缠绕滚筒宽度时应加此错动绳

2?4圈

<5）缠绕在滚筒圆周表面上相邻两绳圈间隙宽度￡ = 2?3mm滚筒的应有宽度由下面公式

求出

1、单滚筒或双滚筒提升机，每个滚筒的宽度为：

单层缠绕时：

双层缠绕时：

2、单滚筒提升机作双钩提升时，滚筒宽度为：

对于缠绕层数，煤矿安全规程规定：P225

四、确定提升机

根据计算选出的提升机型号，在提升规格表中选出提升机的标准速度，同时，减速器的传动比也随之确定。