年產(chǎn)量為60萬(wàn)噸的煤礦礦井設(shè)計(jì)1

1、年產(chǎn)量為60萬(wàn)噸的煤礦礦井設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為60萬(wàn)噸的煤礦礦井設(shè)計(jì) 一、緒 論礦山提升設(shè)備是礦山運(yùn)輸中的咽喉設(shè)備占有特殊地位是井下與地面聯(lián)系的主要工具。礦山提升設(shè)備的用途是沿井筒提運(yùn)礦石和廢石，升降人員下放材料工具和設(shè)備。礦山提升設(shè)備在工作中如果一旦發(fā)生機(jī)械和電氣故障就會(huì)造成停產(chǎn)甚至人身傷亡。為了保證生產(chǎn)和人員的安全，所以對(duì)礦山提升設(shè)備要求運(yùn)行準(zhǔn)確，安全可靠，必須配有性能良好的控制設(shè)備和保護(hù)裝置。礦山提升設(shè)備的耗電量一般占總耗電量的30%40%，所以為了降低礦石的成本必須經(jīng)濟(jì)合理地選擇和使用礦山提升設(shè)備。礦山提升設(shè)備又是礦井最大的固定設(shè)備之一，是一套較復(fù)雜的機(jī)械電氣機(jī)組。早在公元前，我國(guó)勞動(dòng)人民就用

2、作為提水工具，據(jù)記載，800多年前我國(guó)的采礦工業(yè)就采用轆轤來(lái)提升礦石和人員等，以后又發(fā)展成畜力提升機(jī)。19世紀(jì)，隨著蒸汽機(jī)的出現(xiàn)，資本主義國(guó)家采用了蒸汽拖動(dòng)的礦井提升機(jī)(直至目前在國(guó)內(nèi)外一些礦山還能看到)，使提升機(jī)的能力大大提高。后來(lái)又出現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)利用電力拖動(dòng)機(jī)。由于電力拖動(dòng)無(wú)論在效益上還是在使用條件上都優(yōu)于蒸汽拖動(dòng)，因此電力拖動(dòng)提升機(jī)迅速取代了蒸汽拖動(dòng)提升機(jī)。隨著電動(dòng)機(jī)和電子技術(shù)的發(fā)展，目前的電力拖動(dòng)礦井提升機(jī)與原始的電力拖動(dòng)提升機(jī)已有很大不同。尤其是近幾十年來(lái)，微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，便礦井提升機(jī)可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化運(yùn)行，可以記錄機(jī)器運(yùn)行參數(shù)和各種生產(chǎn)指標(biāo)以及進(jìn)行數(shù)據(jù)綜合與處理，并具有為

3、保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行的各種保護(hù)系統(tǒng)，使提升機(jī)運(yùn)行與整個(gè)礦井系統(tǒng)連接，聯(lián)成一個(gè)自動(dòng)運(yùn)行系統(tǒng)。 從提升機(jī)的結(jié)構(gòu)和品種方面的發(fā)展來(lái)看，首先出現(xiàn)的是單繩纏繞式圓柱形單筒提升機(jī)，1876年德國(guó)人戈培利用摩擦原理，制造出單繩摩擦式提升機(jī)。這種提升機(jī)用一根提升鋼絲繩，繩的兩端分別各聯(lián)接一個(gè)提升容器，而提升鋼絲繩則搭掛在輪上，摩擦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輪上的提升鋼絲繩因摩擦力而隨摩擦輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)，使繩上兩端的提升容器一個(gè)上升，一個(gè)下降，摩擦輪反轉(zhuǎn)時(shí)，提升容器運(yùn)行方向也相反。由于輪提升鋼絲繩不纏繞在輪上，提升高度(或距離)與摩擦輪尺寸無(wú)直接關(guān)系。所以摩擦提升機(jī)特別適合于較深礦井中。為紀(jì)念戈培的功績(jī)，人們常把單繩摩擦輪式提升機(jī)

4、稱(chēng)作“戈培輪式提升機(jī)。以后，隨著礦井生產(chǎn)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，纏繞式卷筒提升機(jī)和摩擦輪式提升機(jī)又各有其不同的發(fā)展。纏繞式由單筒發(fā)展到雙筒，為適應(yīng)提升距離增加和節(jié)省電能的需要，又發(fā)展了圓錐形、圓柱圓錐形、雙圓柱圓錐形及單簡(jiǎn)可分離式卷筒提升機(jī)等不同結(jié)構(gòu)形式。繼1876年戈培輪式提升機(jī)問(wèn)世后，1938年又出現(xiàn)了多繩摩接式礦井提升機(jī)，這不僅擴(kuò)大了摩擦提升機(jī)的應(yīng)用范圍，而且使提升機(jī)的結(jié)構(gòu)尺寸和提升能力大幅度提高，從而為采用大提升量容器創(chuàng)造了條件，并提高了安全可靠性。但這種提升機(jī)真正在世界各國(guó)推廣使用還是在19世紀(jì)50年代以后。隨著世界采礦業(yè)的發(fā)展，開(kāi)采深度不斷提高。在南非金礦，一次提升高度已達(dá)2440m，

5、這對(duì)一般單繩纏繞式提升機(jī)來(lái)說(shuō)是不能勝任的。即使采用多繩摩擦式提升機(jī)也出現(xiàn)過(guò)不少尾繩事故。后來(lái)又出現(xiàn)了適合超深井的雙繩纏繞的布雷爾式提升機(jī)。事物是不斷發(fā)展的，礦井提升機(jī)也一樣，其類(lèi)型、結(jié)構(gòu)形式等都在日新月異地向前發(fā)展。目前，礦井提升設(shè)備是向體積小，重量輕能力大安全可靠和高度自動(dòng)化的方向發(fā)展。礦山提升設(shè)備的主要組成部分是：提升容器，提升鋼絲繩，提升機(jī)，井架和天輪以及裝卸載附屬裝置等。 設(shè)計(jì)計(jì)算及說(shuō)明 結(jié)果2、 選型設(shè)計(jì)的基本要求 礦井提升設(shè)備選型是否合理，直接影響到礦井的安全生產(chǎn)、基建投資、生產(chǎn)能力和噸煤成本。所以在選型設(shè)計(jì)之前，必須進(jìn)行認(rèn)真的技術(shù)方案比較，使設(shè)計(jì)方案真正達(dá)到技術(shù)與經(jīng)濟(jì)上的合理。礦

6、井提升設(shè)備的合理設(shè)計(jì)，主要取決于確定合理的提升系統(tǒng)，即設(shè)計(jì)礦井采用幾套提升設(shè)備、提升設(shè)備的類(lèi)型（單繩纏繞式還是多繩摩擦使）以及提升式（采用箕斗還是罐籠）。一般情況下，年產(chǎn)量在30萬(wàn)噸及其以上的大中型礦井，由于提升任務(wù)重，可設(shè)兩套提升設(shè)備，主井采用箕斗提升，副井采用罐籠提升。對(duì)于年產(chǎn)量超過(guò)180萬(wàn)噸的特大型礦井，主井可采用兩套箕斗提升設(shè)備，副井除配備一套提升設(shè)備以外，有時(shí)尚需設(shè)置一套帶平衡錘的單容器提升設(shè)備作輔助提升。對(duì)于年產(chǎn)量小于30萬(wàn)噸的礦井可采用兩套普通的罐籠提升設(shè)備，若一套提升設(shè)備能夠完成任務(wù)，也可采用一套普通罐籠提升。對(duì)于大中型礦井，決定其提升方式時(shí)，還應(yīng)考慮以下幾個(gè)因素：（1）如果煤

7、的品種較多，且要求不同品種分別運(yùn)出時(shí)，應(yīng)采用罐籠提升為宜；（2）如果對(duì)煤由塊度要求且要求較高時(shí)，宜采用罐籠提升；（3）地面生產(chǎn)系統(tǒng)靠近井口，采用箕斗可簡(jiǎn)化煤流過(guò)程；若遠(yuǎn)離井口，并需窄軌運(yùn)輸，則宜采用罐籠提升；（4）對(duì)于采用單容器提升還是雙容器提升，主要取決于同時(shí)開(kāi)采的水平數(shù)，對(duì)于煤礦多數(shù)以單水平開(kāi)采，故一般采用雙容器提升。當(dāng)多水平提升時(shí)，一般采用單容器加平衡錘的提升系統(tǒng)；（5）多繩摩擦式提升機(jī)具有諸多優(yōu)點(diǎn)。在立井提升中，一般當(dāng)年產(chǎn)量在60萬(wàn)噸及其以上，井深有在以上時(shí)，采用多繩提升為好。如果井深更大，即使年產(chǎn)量較小，也以多繩摩擦提升為宜。對(duì)于斜井或較淺的立井均應(yīng)采用單繩纏繞式提升設(shè)備。（6）對(duì)于

8、斜井提升方式主要有串車(chē)、箕斗和帶式輸送機(jī)三種。串車(chē)一般用于井筒傾角小于的礦井。對(duì)于年產(chǎn)量在21萬(wàn)噸及其以下的礦井，一般采用單鉤串車(chē)提升；當(dāng)年產(chǎn)量達(dá)30萬(wàn)噸，而提升距離較短時(shí)，一般采用雙鉤串車(chē)提升?；诽嵘话阌糜谀戤a(chǎn)量45萬(wàn)噸以上，井筒傾角大于的礦井，箕斗一般采用后卸式箕斗。帶式輸送機(jī)一般用于產(chǎn)量較大，距離較長(zhǎng)的斜井中。以上僅是一般的設(shè)計(jì)原則，在具體設(shè)計(jì)時(shí)，必須根據(jù)礦井的具體條件，提出若干可能方案，對(duì)基本投資、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)、技術(shù)的先進(jìn)性等諸方面進(jìn)行技術(shù)比較后確定。同時(shí)還要考慮到我國(guó)提升設(shè)備的生產(chǎn)和供應(yīng)情況，才能確定比較合理的方案。根據(jù)設(shè)計(jì)的任務(wù)要求和具體的生產(chǎn)條件，本設(shè)計(jì)是針對(duì)副井提升設(shè)備的選型設(shè)計(jì)

9、?；谝陨系脑O(shè)計(jì)原則，本提升設(shè)備采用單繩纏繞式雙罐籠提升設(shè)備。三、設(shè)計(jì)依據(jù) 1） 礦井年生產(chǎn)量萬(wàn)噸；2） 提升機(jī)工作制度為年工作日天，每天工作小時(shí)；3）單水平提升，井筒深度hs=200m；4）井筒直徑4.5m5）箕斗卸載高度為hx=23m；6）箕斗裝載深度為hz=22m;7）松散煤的密度為900kg/m3;8） 采用雙滾筒單繩纏繞式提升；四、提升方式的確定提升方式與井筒開(kāi)拓、井上下運(yùn)輸?shù)拳h(huán)節(jié)都有著密切關(guān)系。因此在新井設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)提升方式要全面綜合考慮。在合理確定提升方式時(shí)，原則上要考慮以下諸因素：（1） 豎井提升可采用單繩纏繞式提升機(jī)，亦可采用多繩提升機(jī)或雙筒雙繩纏繞式(市雷爾式)提升機(jī)。單繩纏

10、繞式提升機(jī)一般用于井深小于600m的礦井；多繩摩擦輪提升機(jī)多用于井深3001400m的礦井，布雷爾式提升機(jī)目前僅在井深大于1000m的礦井中使用。（2） 提升容器一般根據(jù)礦井年產(chǎn)量和井筒深度來(lái)選擇。金屆礦山的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)定明，產(chǎn)量在700td左右，井深在300m上下，一雕可考慮采用罐籠提升而產(chǎn)量大于1000td，井深大于300圓時(shí)宜采用箕斗提升。（3） 對(duì)于不易粉碎，或含泥水較多的礦石，或提升物料品種多于兩種時(shí)，宜采用罐籠提升。 （4） 按冶金礦山安全規(guī)程規(guī)定，凡進(jìn)風(fēng)用的提升井只能采用罐籠提升，禁用箕斗提升礦物。（5） 對(duì)于箕斗提升：當(dāng)?shù)V石塊度為400一500mm時(shí)，應(yīng)選用翻轉(zhuǎn)式箕斗；當(dāng)?shù)V石塊度控

11、制在350mm以下時(shí)，可選擇底卸式箕斗。（6） 罐籠箕斗組合式容器，國(guó)外使用較多， 一般罐籠放在箕斗上邊。罐籠有單層、雙層或三層的， 箕斗有翻轉(zhuǎn)式或底卸式的。國(guó)內(nèi)部分改建礦山有的采用罐籠箕斗組合式也有的采用一端罐籠，一端箕斗的。（7） 從節(jié)能和安全角度出發(fā)，豎井單繩提升一般采用雙鉤提升，而不采用單鉤提升。但在多水平提升時(shí)，最好采用帶平衡錘的單鉤提升。 （8） 一般情況下主井均采用箕斗提升方式。因?yàn)檫@種方式提升能力大、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用低，此外易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制。（9） 定斜井提升的合理方式，一般來(lái)說(shuō),小型礦井主井多用串車(chē)。產(chǎn)量較小時(shí)還可考慮單鉤。大型斜井提升宜用膠帶遠(yuǎn)腦機(jī)及雙鉤箕斗井筒傾角過(guò)大，中等井型

12、也可使用箕斗提升方式，以防礦物灑出。斜井副井升降人員時(shí)則采用人車(chē)。以上所述為確定提升方式的一般原則。在具體設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，結(jié)合礦井條件，綜合考慮確定。對(duì)于新并沒(méi)計(jì)，應(yīng)參照定型成套裝備的有關(guān)規(guī)定來(lái)確定提升方式，并盡量選用定型設(shè)備。雙卷筒提升機(jī)的兩個(gè)卷筒在與軸的連接方式上有所不同，其中一個(gè)卷筒通過(guò)楔鍵或熱裝與主軸連接在一起，稱(chēng)為固定卷筒，又稱(chēng)為死卷筒；另一個(gè)卷筒滑裝在主軸上，通過(guò)離合器與主軸連接，故稱(chēng)之為游動(dòng)卷筒，又稱(chēng)為活卷筒。采用這種結(jié)構(gòu)的目的是考慮到在礦井生產(chǎn)過(guò)程中提升鋼絲繩在終端載荷作用下產(chǎn)生彈性伸長(zhǎng)，或在多水平提升中提升水平的轉(zhuǎn)換，需要兩個(gè)卷筒之間能夠相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以調(diào)節(jié)繩長(zhǎng)，使得

13、兩個(gè)容器分別對(duì)準(zhǔn)井口和井底水平。本設(shè)計(jì)選擇纏繞式雙滾筒提升方式。五、提升容器的選擇及計(jì)算 箕斗是單一用途的提升容器，僅用于提升煤炭或礦石。其結(jié)構(gòu)和工作示意圖如圖1-1所示。我國(guó)煤礦廣泛采用固定斗箱底部卸載式箕斗，其優(yōu)點(diǎn)是閘門(mén)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、嚴(yán)密，閘門(mén)向上關(guān)閉沖擊小，當(dāng)煤倉(cāng)已滿(mǎn)，煤為卸載完畢時(shí)，箕斗產(chǎn)生斷繩的可能性很小?；烽l門(mén)開(kāi)啟主要借助煤的壓力，因而卸載時(shí)傳遞到卸載曲軌上的力較小，改善了井架受力狀態(tài)。 圖1-1 單繩纏繞式提升機(jī)箕斗提升系統(tǒng)1-提升機(jī)；2-天輪；3-井架；4-箕斗；5-卸載曲軌；6-煤倉(cāng)；7-鋼絲繩；8-翻籠；9-煤倉(cāng)；10-給煤機(jī)；11-裝載設(shè)備 1.確定合理的經(jīng)濟(jì)提升速度 2.

14、估計(jì)一次合理經(jīng)濟(jì)提升循環(huán)時(shí)間 3.估計(jì)一次經(jīng)濟(jì)提升量 4.根據(jù)選擇提升箕斗 查箕斗規(guī)格表選用型立井單繩提煤箕斗，其規(guī)格如下： 名義噸位為：6t/次 有效容積為：6.6 箕斗全高為：9.45m 箕斗自身重量為：5000kg 箕斗中心距為： 1870mm 箕斗實(shí)際載荷量為： 5.根據(jù)所選箕斗的實(shí)際載貨量m計(jì)算提升機(jī)提供的速度 所需一次提升循環(huán)時(shí)間： 是選擇提升機(jī)標(biāo)準(zhǔn)速度的一個(gè)依據(jù)。在選出提升機(jī)后，可根據(jù) 從提升機(jī)規(guī)格表中選用與相近的標(biāo)準(zhǔn)提升速度。六、選擇提升鋼絲繩 1.計(jì)算鋼絲繩的繩端載荷質(zhì)量 2.計(jì)算鋼絲繩的最大懸垂長(zhǎng)度3. 4. 計(jì)算鋼絲繩的單位長(zhǎng)度質(zhì)量 查鋼絲繩規(guī)格表選用鋼絲繩：37naf

15、619 股（ nf1665zz876487.1gb1102-74 。 5.驗(yàn)算鋼絲繩安全系數(shù) 即所選鋼絲繩滿(mǎn)足要求。七、選擇提升機(jī)和天輪 1.確定提升機(jī)滾筒直徑 2.計(jì)算作用在提升機(jī)上的最大靜張力和最大靜張力差 3.確定減速器傳動(dòng)比 根據(jù)上面計(jì)算的，在提升機(jī)規(guī)格表中選用與其相近的標(biāo)準(zhǔn)速度，則即隨之確定減速器的傳動(dòng)比i。 4.根據(jù)計(jì)算的d、選擇提升機(jī) 查提升機(jī)規(guī)格表選用：提升機(jī)：d=3.0m，變?yōu)橘|(zhì)量 ，b= 1.5m，減速器許用最大轉(zhuǎn)矩, ,兩滾筒中心距為1628mm。 5.驗(yàn)算滾筒寬度 首先考慮作單層纏繞 又以上計(jì)算知單層纏繞不下，需考慮采用雙層纏繞 式中 因該提升機(jī)用于專(zhuān)門(mén)提煤，故采用雙層

16、纏繞符合安全規(guī)程要求。 6.計(jì)算天輪直徑 7.選擇天輪 根據(jù)計(jì)算的天輪直徑，查天輪規(guī)則表選用天輪,其中；變?yōu)橘|(zhì)量。八、計(jì)算提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置 1.計(jì)算井架高度 2.計(jì)算滾筒中心至井筒提升中心的距離 3.計(jì)算鋼絲繩的弦長(zhǎng) 4.鋼絲繩的內(nèi)、外偏角計(jì)算 因?yàn)槭请p層纏繞，故鋼絲繩按纏繞滿(mǎn)滾筒考慮 外偏角 式中 內(nèi)偏角 5驗(yàn)算提升機(jī)滾筒的下出繩角 滾筒下出繩角滿(mǎn)足要求。 6.提升機(jī)與井筒相對(duì)位置圖 九、初選提升電動(dòng)機(jī) 1.估算電動(dòng)機(jī)功率 2.估算電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 3.選電動(dòng)機(jī)根據(jù)n、n及礦井電壓等級(jí)6kv，查電動(dòng)機(jī)規(guī)格表選用jrq-158-8三相繞線(xiàn)型異步電動(dòng)機(jī);4.確定的、提升機(jī)的實(shí)際最大提升速度 十、

17、計(jì)算提升系統(tǒng)的變位質(zhì)量 1.直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)部分的變位質(zhì)量 其中 2.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部分的變位質(zhì)量 天輪 ： 提升機(jī)（包括減速器）： 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量： 3.總變位質(zhì)量 十一、提升運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)計(jì)算 （一）運(yùn)動(dòng)學(xué)計(jì)算 1.加速度的確定 （1）初加速度的確定 選取箕斗出曲軌時(shí)的速度，箕斗在卸載曲軌內(nèi)的行程為，則 （2）確定主加速度 主加速度按下面三個(gè)條件計(jì)算，取最小值： 第一，按一般在主井專(zhuān)提物料時(shí)： 第二，按減速器輸出軸允許的最大轉(zhuǎn)矩： 第三，按充分利用電動(dòng)機(jī)過(guò)負(fù)荷能力 根據(jù)以上計(jì)算，選取主加速度為： 2.提升減速度的確定 首先考慮采用最經(jīng)濟(jì)的自由滑行方式 式中 。 3.速度圖參數(shù)的計(jì)算 曲軌中初加速度時(shí)間 箕斗在卸載曲軌中的實(shí)際行程 主加速時(shí)間 主加速階段行程 主減速階段時(shí)間 主減速階段行程 爬行階段行程：考慮到電控系統(tǒng)自動(dòng)二次給電，則 。 爬行時(shí)間 等速階段的行程 等速階段時(shí)間 抱閘停車(chē)時(shí)間 一次提升循環(huán)時(shí)間 此值小于選擇容器時(shí)所估算的一次提升循環(huán)時(shí)間,故知以上運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)選擇合適的。 根據(jù)以上計(jì)算的各參數(shù)，可以畫(huà)出提升速度圖。 4.提升設(shè)備生產(chǎn)能力 小時(shí)生產(chǎn)能力 年實(shí)際提升能力 提升能力富裕系數(shù) (二) 動(dòng)力學(xué)計(jì)算 1.初加速階段 2. 主加速階段 3.等速階段 = 4.減速階段 由于采用自由滑行減速方式主電機(jī)已從網(wǎng)上斷