主井提升系統(tǒng)設(shè)計

1、主井提升系統(tǒng)選型核算1 概述井下開拓深度由地表正+140米至井下-189米。即從+140米至-189米，提升深度為329米。井筒設(shè)計三個中段，分別為-80米、-140米、-190米，井底深度為13米，井筒總深度為342米。井下運(yùn)輸設(shè)備使用YFC0.5（6）型翻轉(zhuǎn)式礦車，容積0.5m3，軌距600毫米，自重0.59噸。電機(jī)車使用ZK3型3噸電機(jī)車或ZK1.5型1.5噸電機(jī)車做牽引。井下礦石體重=3.01噸/m3，松散系數(shù)為1.5，裝滿系數(shù)取0.9，每車礦石重量計算為Q=3.01×0.5×0.9÷1.5=0.903噸。主井設(shè)計為主提升井，提升礦石和廢石，井筒裝備梯子間

2、、管道電纜間。主井提升系統(tǒng)采用單繩纏繞式提升機(jī)，單罐帶平衡錘提升方式。2 提升容器規(guī)格的選擇2.1 小時提升量計算在選擇提升容器規(guī)格之前，需先求出小時提升量： CAnAs= tr·ts式中：C不均衡系數(shù)，箕斗提升時取1.05；罐籠提升時取1.2；兼做副井提升時取1.25。 An礦石年產(chǎn)量，9.9萬噸/年計算tr年工作日數(shù)，礦山連續(xù)工作制時取tr=330d/a，非連續(xù)工作制時取tr=306d/a。礦山目前采用八小時連續(xù)工作制，三班制作業(yè)。ts每日工作小時數(shù)（按三班作業(yè)計），罐籠提升作主提升時，取18h；并作主副提升時取16.5h；只作副提升時，一般取15h。該井筒做為主提升井使用。CA

3、n 1.25×99000As= = =23噸/小時 tr·ts 330×16.5概算罐籠所能完成的小時提升量時，應(yīng)根據(jù)礦車的外形尺寸選擇其規(guī)格，一般選用單層罐籠，只有當(dāng)產(chǎn)量較大時，才考慮選用雙層罐籠。由于井筒斷面事前已定，而且井筒深度較深，要滿足生產(chǎn)能力需要綜合考慮和計算。2.2 罐籠規(guī)格選擇在提升系統(tǒng)選擇時，由于井筒斷面的限制，此方案采用平衡錘單罐籠提升方式。而礦山采用多中段生產(chǎn)，因此在確定以單罐籠帶平衡錘提升的前提下，選擇罐籠規(guī)格時，應(yīng)校核罐籠所能完成的小時提升量，最后按速度圖計算每小時提升量，驗算此一次提升量是否滿足提升任務(wù)要求。同時，根據(jù)中國建筑工業(yè)出版社

4、采礦設(shè)計手冊礦山機(jī)械卷提出為減小罐籠質(zhì)量，增加有效負(fù)荷，可采用輕型結(jié)構(gòu)罐籠。根據(jù)9.9萬噸/年生產(chǎn)規(guī)格，所選罐籠每次提升量應(yīng) As為：Q=（K1H + +） 1800式中：As罐籠每小時提升量，為23噸/小時 K1系數(shù)，K1=3.72.7，當(dāng)H200m時取上限， H600m時取下限。按3.0計算。 H最大提升高度，按329米高度進(jìn)行計算。罐籠提升時=0裝卸礦車的停歇時間，按冶金工業(yè)出版社采礦手冊第5卷表27-18進(jìn)行選擇。先按雙層普通罐籠雙面車場只在一個水平進(jìn)出車考慮，=35S 23H=329米，Q=（3.0329 + 35）=1.14噸/次 1800 而按所使用的0.5m3的礦車，采用雙層單

5、車罐籠一次有效提升量為：Q=s×Cm×V式中：s礦石松散密度 噸/m3，Cm礦車裝滿系數(shù)，取0.9。則：Q=3.01÷1.5×0.9×0.5×2=1.806噸/次根據(jù)計算進(jìn)行比較，采用雙層單車單罐帶平衡錘提升方式，礦井的提升能力在329米以內(nèi)能夠滿足9.9萬噸/年生產(chǎn)能力的要求。根據(jù)實(shí)際情況的要求，礦井卷揚(yáng)直徑不宜過大。因此在進(jìn)行罐籠型號選擇時，應(yīng)充分結(jié)合卷揚(yáng)機(jī)的相關(guān)參數(shù)，在滿足實(shí)際生產(chǎn)要求的前提下，罐籠應(yīng)選擇輕型罐籠（輕型鋼罐籠或輕型鋁合金罐籠）。煙臺市昆侖黃金設(shè)備有限公司提供的2#雙層罐道鋼罐籠，能基本滿足要求，其相關(guān)參數(shù)為：底盤

6、尺寸1800×1080mm2，最大載重量為4500Kg，自重2740Kg，柔性罐道，罐道間距為1120mm，軌距為600mm，罐道總高度（含懸掛裝置）為6.87.0m。2.3 平衡錘的選擇采用單容器提升時，一般匹配平衡錘。以提升物料為主的井筒，平衡錘重量為：Qc=Qr+Q/2+qr式中：Qr容器自重 Kg Q一次提升量 Kg qr礦車自重 Kg Qc平衡錘重量 KgQc=2740+1806÷2+590×2=4823Kg2.4 輔助裝置2.4.1 罐道罐道是提升容器的主要導(dǎo)向裝置，根據(jù)罐籠型號確定了本次設(shè)計采用柔性罐道，平衡錘采用柔性罐道。2.4.2 罐籠承接裝置在

7、中間水平、井底和井口車場設(shè)置井口搖臺，不設(shè)置托臺和承接梁。2.4.3 安全裝置礦井提升的安全裝置有防墜器、安全門和過卷保護(hù)裝置等。在單繩提升中，安全規(guī)程規(guī)定：提人或提人和物料的罐籠，必須設(shè)動作可靠的斷繩保險器（防墜器）。豎井井口各中段與水平巷道聯(lián)接處，必須設(shè)高度不小于1.5米的柵欄。進(jìn)、出口設(shè)安全門，安全門只準(zhǔn)在通過人員或車輛時打開。提升設(shè)備除了應(yīng)在深度指示器上設(shè)置防止過卷的終端開關(guān)外，尚須在井架上設(shè)終端開關(guān)。除設(shè)置電氣過卷保護(hù)裝置和過卷擋梁外，在井筒上端和井底設(shè)置楔形罐道。3 鋼絲繩的選擇井下開拓有三個不同的中段，鋼絲繩的選擇以井筒最低中段深度329米進(jìn)行計算。卷揚(yáng)機(jī)采用單繩纏繞式提升機(jī)。

8、Q+Qr單繩提升鋼絲繩每米重量：P= 11×b÷mH0式中：Q一次提升量 Kg Q=1806Kg Qr容器自重 Kg Qr=2740+590×2=3920Kg H0鋼絲繩最大懸重高度 m H0H井筒+H井架 井架高度暫定18.25米 H0=329+18.25=347.25米 b鋼絲繩公稱抗拉強(qiáng)度 Mpa 選擇1770MPa m提升鋼絲繩的安全系數(shù)，按7.5進(jìn)行計算。 1806 +3920 5726= = 11×1770÷7.5-347.25 2251=2.55(Kg/m)根據(jù)GB/T8918-1996鋼絲繩主要用途推薦表中用于主井提升用途的鋼絲

9、繩選用6×19W+Fc同向捻線接觸鋼絲繩。同時根據(jù)重量計算查該標(biāo)準(zhǔn)表各鋼絲繩型號，與=28mm鋼絲繩基本對應(yīng)。查該標(biāo)準(zhǔn)表15，=28mm鋼絲繩天然纖維芯鋼絲繩近似重量為289kg/100m，選用公稱抗拉強(qiáng)度1770MPa，對應(yīng)鋼絲繩最小破斷拉力457KN，最小鋼絲破斷拉力總和為1.191倍，鋼絲直徑不大于2.6毫米。實(shí)際安全系數(shù)校核：m=Qd÷【(Q+Qr+PH0)g】式中：m安全系數(shù) Qd鋼絲破斷力總和 N 鋼絲噸每米長度重量 kg/m 457000×1.191 544287m= = (1806+1180+2740+2.89×347.25)×

10、9.8 65950=8.257.5因此鋼絲繩型號選擇為：28NAT6×25Fi+FC1770ZZGB/T8918-1996并按相關(guān)安全規(guī)程進(jìn)行使用、維護(hù)與檢查、試驗。4 卷揚(yáng)機(jī)尺寸的選擇4.1 卷揚(yáng)直徑計算纏繞式卷揚(yáng)機(jī)的主要尺寸是卷筒的直徑D和寬度B，根據(jù)礦山安全規(guī)程，卷筒直徑與鋼絲繩直徑d及鋼絲直徑的關(guān)系為：井下提升設(shè)備D80d D1200 式中：D卷揚(yáng)直徑 mm D80×28=2240mm D1200×1.8=2140mm 根據(jù)計算，卷揚(yáng)直徑應(yīng)在2.5米左右。4.2 提升機(jī)的最大靜張力與最大靜張力差驗算最大靜張力Tjmax=(Q+Qr+H0)g最大靜張力差Tj

11、=(Q+H0)g式中符號同前Tjmax=（1806+2740+11802.89×347.25）×9.8=65950N66KNTj最大靜張力差的計算如果選用單罐帶平衡錘提升方式，則Tj=（Mc+PH0-Qr）×9.8=(4823+2.89×347.25-2740)×9.8=30248N=30.2KN根據(jù)最大靜張力與最大靜張力差計算，查冶金工業(yè)出版社的采礦手冊第5卷表27-3中JK-A型單繩纏繞式礦井提升機(jī)技術(shù)參數(shù)，卷揚(yáng)機(jī)型號2JK-2.5/20A可以滿足要求。4.3 卷揚(yáng)機(jī)卷筒寬度計算 HL按雙卷筒單層纏繞計算：B=（ n1）(d) D式中：B卷

12、筒寬度 mm H井筒提升高度 m L試驗繩長，一般取30m n1摩擦圈數(shù)，取3 繩槽間隙，取3mm，其它同前 347.2530B=（ 3）(283) 3.14×2.5=1583mm通過計算可知，2.5米卷揚(yáng)機(jī)寬度1.2米雙卷筒需要雙層纏繞。該礦井主井提升采用雙層纏繞應(yīng)該滿足金屬非金屬礦山安全規(guī)程關(guān)于鋼絲繩雙層纏繞的有關(guān)規(guī)定。查采礦手冊第五卷表273，選擇卷揚(yáng)機(jī)型號為2JK2.5/20A雙卷筒提升機(jī)，其相關(guān)技術(shù)參數(shù)為D=2.5m、B=1.2m，兩卷筒中心距為d=1.29m，最大靜張力為90KN，最大靜張力差為55KN，最大鋼絲繩為31mm，最大提升速度為4.78m/S、3.8m/S，減

13、速器型號為PTH900（2），傳動比i=20，電動機(jī)最大功率為223KW，轉(zhuǎn)速580r/min。5 天輪的選擇按照有關(guān)安全規(guī)程的要求，Dt80d繩、Dt1200鋼絲，根據(jù)所選擇的鋼絲繩，鋼絲直徑=1.8mm。因此：Dt80×28=2240mmDt1200×1.8=2160mm根據(jù)有關(guān)人員商議及井下實(shí)際情況，天輪可以選擇Dt=2.5m。型號為TSG2500/30，采用四螺栓滾動軸承座，變位重量550kg，允許的鋼絲繩全部鋼絲破斷拉力總和為66150kg。從以上選擇來看，鋼絲繩直徑基本滿足選擇的卷揚(yáng)機(jī)、天輪直徑的要求，但對鋼絲繩鋼絲直徑的要求應(yīng)不大于2.08毫米。6 井架和提升

14、機(jī)房的配置6.1 井架井架高度（天輪安裝高度）：對于罐籠提升：hja=hr+hgj+1/4Dt式中：hja井架高度 mhr提升容器全高（容器底部至連接裝置最上面一個繩卡間的距離）m，廠家提供的數(shù)據(jù)為6.87.0m。hgj過卷高度 m，安全規(guī)程規(guī)定Vm6m/s時，hgj6mDt天輪直徑 m則：hja=7.0+6.0+1/4×2.5=13.6m考慮到井上鋼絲繩罐道液壓拉緊裝置的安裝高度，現(xiàn)設(shè)計井口軌道面至天輪高度為18.25米，滿足要求。6.2卷筒中心至井筒提升中心線間的水平距離：b=bmin0.6hja+3.5+D (式中符號同前)bmin0.6×16+3.5+2.5=15.

15、5m為滿足卷筒中心到提升中心的最少距離，卷筒中心到提升中心的距離b取27米。6.3 鋼絲繩的弦長計算井架天輪安裝在同一水平面但不同水平軸線上。Lx1= (b-b/2-Dt/2)2+(hja-C)2-1/4(D-Dt)2 上出繩弦長Lx2= (b+b/2-Dt/2)2+(hja-C)2-1/4(D+Dt)2 下出繩弦長式中：b兩天輪的水平距離，與兩天輪平面和提升容器進(jìn)、出車方向的夾角有關(guān)。090，根據(jù)現(xiàn)有卷揚(yáng)機(jī)與井筒斷面布置設(shè)計，預(yù)取35。兩提升中心距離為m=1131mm。b=msin-400cos=1131×sin35-400cos35=648-327=321mmC卷筒軸中心線高出井

16、口水平的距離，根據(jù)有關(guān)安全規(guī)程規(guī)定，一般取C=12m，取C=1.0m進(jìn)行計算。Lx1= (27-0.321/2-25/2)2+(18.25-1)2-1/4(2.5-2.5)2 =31.9Lx2= (23+0.321/2-2.5/2)2+(18.25-1)2-1/4(2.5+2.5)2 =31.86.2.4 鋼絲繩偏角選用雙卷筒2.5m卷揚(yáng)，在該井筒要做雙層纏繞。因此，鋼絲繩最大偏角計算以雙層纏繞時計算。 B-(S-a)/2 1.2-(1.155-0.09)/2tg-11= tg-1 = tg-1 Lx2 31.8=1129 (S-a)/2 (1.155-0.09)/2tg-12= tg-1 =

17、 tg-1 Lx2 31.8=05734式中：S兩天輪間距 1131cos35+400sin35=1155mm a兩卷筒內(nèi)緣間距 a= 0.09m根據(jù)計算鋼絲繩偏角能夠滿足要求。6.2.5 鋼絲繩仰角 hja-c D-Dt1=arctg - arctg b-Dt/2 2Lx1 18.25-1 2.5-2.5=arctg - arctg 27-2.5/2 2×31.9 =33496 hja-c D+Dt2=arctg + arctg b-Dt/2 2Lx2 18.25-1 2.5+2.5=arctg + arctg 27-2.5/2 2×31.8 =381848符合仰角大于3

18、0的要求。7 提升運(yùn)動學(xué)計算7.1 提升速度V=0.30.5 H 式中：0.30.5為系數(shù)，當(dāng)H200m時取下限，H600m時取上限H加權(quán)平均提升高度則：V=0.3329=5.44m/s 考慮到礦山的生產(chǎn)能力不是很大，根據(jù)提升機(jī)的繩速可選取Vm=3.8m/s計算。7.2 提升加速度a加、a減=0.5m/s2 7.3 提升時間平衡計算罐籠提升一般采用三階段速度圖，平衡錘單容器提升速度圖的計算與雙容器提升相同，只是一次提升全時間為T=2(T1+)，其中為罐籠進(jìn)出車的停歇時間，對單車雙層罐籠雙面車場、礦車容積小于0.75m3時=35S運(yùn)動學(xué)計算表（計算329m一個高度）計算項目單罐提升計算公式結(jié) 果

19、加、減速度（m/s2）a1=a30.5加、減速度時間（s）t1=t3=Vm/a7.6加、減速運(yùn)行距離（m）h1=h3=1/2Vt1214.44等速運(yùn)速行距離（m）h2=H-h1-h3300.12等速運(yùn)行時間（s）t2= h2/Vm79一次提升運(yùn)行時間（s）T1=t1+t2+t394.2停歇時間（s）35一次提升全時間（s）T=2(+T1)258.4每小時提升次數(shù)nsns=3600/T13最低中段年提升能力表 萬t項目中段高度加速度速度每小時提升次數(shù)As×tr×ts年提升量 An=C-189米中段329m0.5m/s23.8m/s13次13×2.18×33

20、0×16.5An= =12.81.2根據(jù)運(yùn)動學(xué)計算可以看出，礦山生產(chǎn)能力滿足要求。隨著開拓深度下降，在礦山后期還可以將卷揚(yáng)機(jī)提升速度提高到4.78米/秒，以滿足礦山提升能力的需要。8 提升動力學(xué)計算8.1 預(yù)計電動機(jī)功率為了計算電動機(jī)轉(zhuǎn)子變位重量，必須先求得電動機(jī)容量，然后根據(jù)所求容量及其轉(zhuǎn)速，預(yù)選出電動機(jī)。電動機(jī)近似容量按下式計算： KQVmN= （kw） 102式中：Q一次提升量 Q =1806Kg K井筒阻力系數(shù)，罐籠取1.2 動力系數(shù)，罐籠提升=1.31.4，取1.35計算 減速器的傳動效率，按二級傳動=0.85 Vm3.8m/s 1.2×1806×3.8

21、 N= ×1.35=128.1KW 102×0.85根據(jù)預(yù)選電動機(jī)功率計算，初選電動機(jī)型號JR2-400M2-8型三相（380V）異步電動機(jī)。額定功率N=190KW，轉(zhuǎn)速750r/min，最大轉(zhuǎn)矩/額定轉(zhuǎn)矩比為1.8。 8.2 變位質(zhì)量計算：8.3 單罐帶平衡錘提升變位質(zhì)量計算表計算項目計算公式雙卷筒變位質(zhì)量總和(Kg)m=Q+Qg+Qk+Qc+2Psl+2mt+mj+md42537.5有效裝載量(Kg)Q1806罐籠與礦車質(zhì)量(Kg)Qg +Qk3920平衡錘質(zhì)量(Kg)Qc4823兩根鋼絲繩質(zhì)量(Kg)2Ps(H0+Lxi+30+3D+1/2Dt)2498.5兩個天輪的

22、變位質(zhì)量(Kg)2mt1100提升機(jī)轉(zhuǎn)動部分變位質(zhì)量(Kg)Mj20710電動機(jī)轉(zhuǎn)子的變位質(zhì)量(Kg)（類比）4Jdmid= i2D2Jd_電動機(jī)轉(zhuǎn)子慣量 kg.m2i減速比76808.3 提升動力學(xué)計算單罐帶平衡錘提升動力學(xué)計算表（三階段提升方式）計 算 項 目計 算 公 式雙卷筒t1階段開始（N）F1=9.8(QT+SH)+ma163671t1階段終了（N）F1=9.8QT+s(H-2h1)+ma162853t2階段開始（N）F2=9.8QT+s(H-2h1)41585t2階段終了（N）F2=9.8QT+sH-2(h2+h1)40767t3階段開始（N）F3=9.8QT+sH-2(h2+h

23、1)-ma319498t3階段終了（N）F3=9.8(QT-sH)-ma32498提升貨物為主時：QT=0.7Qc=0.7×4823=3376Kgs=2.89Kg/m8.4 等效力的計算Fx= F2t Tx式中：Fx等效力NT x等效時間T x =1/2（t1+t3）+t2+Q/3 329-28.88 35=7.6+ + 3.8 3=98.3sF2t=A+B+C 其中；F12+F12 636712+628532A= t1= ×7.62 2 (40.5+39.5)×108= ×7.6=304.2×108 2 F22+F2F2+F22 B= t2 3415852+41585×40767+4076