平煤天安八礦新副井提升設(shè)備設(shè)計(jì)

1、平煤天安八礦新副井提升設(shè)備設(shè)計(jì)張君 李桂蘭（平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，河南 平頂山 467001）摘要：提出了新副井提升設(shè)備的設(shè)計(jì)方案，并對(duì)該技術(shù)方案進(jìn)行了分析比較，進(jìn)行了提升機(jī)、提升容器、鋼絲繩等的選型計(jì)算及校驗(yàn)，安全可靠性完全滿足煤礦安全規(guī)程的要求。關(guān)鍵詞：提升設(shè)備；選型計(jì)算；安全可靠性A Design of the Lifting Equipment of the New Auxiliary Mine Shaft in Tianan 8th Coal MineZHANG Jun LI Gui-lan(Pingdingshan Industrial College of Technology

2、, Pingdingshan, Henan 467001)Abstract: This paper proposes a design of lifting equipment of the New Auxiliary Mine Shaft. With the analysis and comparison of this design, safety and reliability of the selection calculation and calibration on the hoist, upgrade containers, wire rope meet the needs of

3、 the Coal Mine Safety Regulations.Key words: lifting equipment；selection calculation；safety and reliability1設(shè)計(jì)要求本礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力4.00Mt/a。新副井井筒直徑7.5m，裝備兩套2t非標(biāo)礦車雙層四車多繩罐籠配平衡錘，罐籠為一寬一窄，擔(dān)負(fù)礦井二水平提矸、下料、升降人員及下放大件設(shè)備等輔助提升任務(wù)。2提升設(shè)備方案比較根據(jù)本礦井的井筒深度及建設(shè)規(guī)模，新副井采用多繩摩擦輪式提升系統(tǒng)。多繩提升系統(tǒng)有井塔式和落地式兩種布置形式，塔式提升與落地式提升相比具有布置緊湊、占地面積小、設(shè)備質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)

4、；但存在抗震性能差、建井期占用井口時(shí)間長(zhǎng)、輔助設(shè)施多、土建費(fèi)用高的缺點(diǎn)。落地式提升機(jī)雖然占地面積比塔式提升機(jī)大，但克服了塔式提升所存在的缺點(diǎn)，具有設(shè)備安裝方便，井架施工占用井口時(shí)間短的優(yōu)越性。這兩種提升系統(tǒng)在技術(shù)上均是安全可靠的，造價(jià)也基本相當(dāng)，在施工進(jìn)度方面，落地式優(yōu)于井塔式，能加快建設(shè)速度，使井筒早日投入使用，早見效益。根據(jù)該礦的設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，新副井宜配備三罐籠和兩套提升設(shè)備。但由于新副井井筒已施工完畢，井筒直徑7.5m，只能布置一寬一窄兩個(gè)罐籠；井口和井底只能采用分設(shè)乘人平臺(tái)，一個(gè)水平進(jìn)出車的方式。采用兩套提升設(shè)備、單罐配平衡錘系統(tǒng)，與采用一套提升設(shè)備、雙罐提升系統(tǒng)相比，具有對(duì)罐次數(shù)少，

5、提升循環(huán)時(shí)間短，提升能力相對(duì)較大的優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)礦井井型、提升高度大的特點(diǎn)，新副井以采用兩套提升設(shè)備為宜。因此，設(shè)計(jì)確定新副井提升系統(tǒng)采用落地式布置，兩套單罐配平衡錘系統(tǒng)，配備兩臺(tái)JKMD-4×4()E型落地式多繩摩擦輪提升機(jī)。根據(jù)現(xiàn)在工業(yè)廣場(chǎng)的實(shí)際情況，提升機(jī)房采用同側(cè)雙層布置方式。3提升機(jī)拖動(dòng)方式比較對(duì)于新副井提升機(jī)的拖動(dòng)方式，設(shè)計(jì)進(jìn)行了交交變頻同步電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)、晶閘管供電直流電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)兩種方案比較：同步電機(jī)拖動(dòng)的交交變頻調(diào)速系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、維護(hù)工作量小、cos可以控制超前的優(yōu)點(diǎn)，且電機(jī)效率比同容量的直流電機(jī)高3%，在調(diào)速性能上無論動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)都可以和直流電機(jī)相媲美；但由

6、于交交變頻調(diào)速系統(tǒng)是近年來發(fā)展的新技術(shù)，國(guó)內(nèi)技術(shù)尚不太成熟，尤其是矢量控制調(diào)節(jié)柜一般采用引進(jìn)，所以價(jià)格較高，采用直流電機(jī)拖動(dòng)的調(diào)速系統(tǒng)運(yùn)行平衡，調(diào)速性能好，其調(diào)速技術(shù)在國(guó)內(nèi)已較成熟，且初期投資比交交變頻調(diào)速系統(tǒng)便宜；但直流電機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其換向器能力限制了電動(dòng)機(jī)的容量，使大型機(jī)械使用的大容量直流電機(jī)設(shè)計(jì)制造困難，成本高，故障多，對(duì)其整流子保養(yǎng)要求高，維護(hù)工作量大。因此直流調(diào)速系統(tǒng)較適用于2000kW以下直流電機(jī)拖動(dòng)系統(tǒng)，可使系統(tǒng)具有較好的價(jià)格性能比。經(jīng)過以上分析與比較，并結(jié)合新副井提升設(shè)備選型情況，設(shè)計(jì)采用晶閘管供電的直流電機(jī)拖動(dòng)控制系統(tǒng)。4新副井提升設(shè)備選型4.1 設(shè)計(jì)依據(jù)提升高度：814.8

7、m矸石量200t/班，材料量80車/班最大班下井工人：550人最大件重量：18t4.2選型計(jì)算1、提升容器取Vm=10.053m/s，a=0.65m/s²，提升循環(huán)時(shí)間 Tq=211.81+q升降人員：Tq=211.81+137×2=485.81s提矸下料：Tq=211.81+40×2=291.81s升降大件：Tq=211.81+88×2=387.81s采用單罐(寬)配平衡錘提升系統(tǒng)，寬罐為2t非標(biāo)礦車雙層四車多繩罐籠，雙層提矸、下料，單層下大件、設(shè)備，一個(gè)水平進(jìn)出車；雙層升降人員。寬罐雙層乘120人。寬罐籠重量(包括懸掛裝置)：約19000kg。罐籠本

8、體高度10m，寬罐籠凈寬1.84m，可以滿足升降綜采液壓支架等大件設(shè)備的要求。最大件液壓支架重約18t，平板車重量1250kg。平衡錘重28760kg。2、鋼絲繩選擇 提升高度 H=121.7-(-693.1)=814.8m 防撞梁高度Hf=10+10=20m 上天輪中心高度 Hj=20+7+6+7+6=46m 尾繩環(huán)高度 Hh=Hg+HL+0.5+2S =15+0.5+2×1.545=18.59m，取Hh=20m 鋼絲繩懸垂長(zhǎng)度 Hh=Hj+H+Hh =892m 繩端荷重提矸：Qd=19000+4×(3600+1280)=38520kg人員：Qd=19000+120

9、15;70=27400kg大件：Qd=19000+18000+1250=38250kg 提升鋼絲繩選擇首繩選用44ZBB6V×37S+FC-1570型三角股鋼絲繩，左、右同向捻各二根。主要技術(shù)參數(shù)：鋼繩直徑d=44mm，最粗鋼絲直徑=2.6mm，鋼繩單位長(zhǎng)度重量Pk=8.07kg/m，抗拉強(qiáng)度=1570MPa，鋼絲破斷拉力總和Qq=1341.78kN。 平衡尾繩選擇 平衡尾繩選用P187×29NAT-8×4×19-1370型扁鋼繩二根。主要技術(shù)參數(shù)：寬×厚=187×29，鋼繩單位長(zhǎng)度重量q=16.80kg/m，抗拉強(qiáng)度=1370MPa

10、，鋼絲破斷拉力總和Qq=2360kN。煤礦安全規(guī)程允許的安全系數(shù)m人=9.2-0.0005×892=8.754m物=8.2-0.0005×892=7.754 安全系數(shù)校驗(yàn):經(jīng)校驗(yàn)，所選鋼絲繩滿足煤礦安全規(guī)程要求。3、提升機(jī)選型和校驗(yàn) 提升機(jī)選型按摩擦輪及天輪與鋼絲繩直徑比計(jì)算：D=Dt90d=90×44=3870mm按摩擦輪及天輪與鋼繩最粗鋼絲直徑比計(jì)算：D=Dt1200=1200×2.6=3120m根據(jù)以上計(jì)算及所選提升容器，新副井1#提升設(shè)備選用一臺(tái)JKMD-4×4()E型落地式多繩摩擦輪提升機(jī)，主要技術(shù)參數(shù)如下：摩擦輪直徑 D=4000m

11、m天輪直徑 D=4000mm最大靜張力 Fj=680kN最大靜張力差 Fc=180kN提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部分變位質(zhì)量 Gj=20000kg 天輪變位質(zhì)量 Gt=2×6500kg 傳動(dòng)比 i=1襯墊摩擦系數(shù) =0.25襯墊允許比壓 PB=1.96MPa 提升機(jī)校驗(yàn)提升系統(tǒng)實(shí)際最大靜張力(按提矸)Fj=38520+4×8.07×(46-6.5)+2×16.8×(892-46)×9.81/1000=670.578kN <680kN提升系統(tǒng)實(shí)際最大靜張力差(按提矸)Fc=(38520-28760+)×9.81/1000=106.26k

12、N <180kN式中提升系統(tǒng)首、尾繩差重，1031kg提升系統(tǒng)實(shí)際最大襯墊比壓為1.754MPa <1.96MPa經(jīng)驗(yàn)算，所選提升機(jī)滿足要求。4、提升系統(tǒng)計(jì)算1#提升機(jī)配套T-4型四繩天輪二組，直徑Dt=4000mm。上天輪中心高+46m，下天輪中心高+40m，提升系統(tǒng)計(jì)算結(jié)果詳見圖6-1-1新副井提升系統(tǒng)圖。5、提升系統(tǒng)變位質(zhì)量 予選電動(dòng)機(jī)：選擇ZD型直流電動(dòng)機(jī)1臺(tái)，主要技術(shù)參數(shù)如下：額定功率 1300kW額定轉(zhuǎn)速 48r/min過載能力 2冷卻方式 強(qiáng)迫通風(fēng) 提升系統(tǒng)變位質(zhì)量 m矸=167528kg，m人=156408kg，m大件=167258kg 6、提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)計(jì)

13、算 提升速度V=×4×48/60=10.053m/s 設(shè)計(jì)采用a1=a3=0.65m/s2，V4=0.4m/s，h4=4m1#提升機(jī)提升速度圖、力圖詳見圖6-1-2。7、電動(dòng)機(jī)校驗(yàn) 按等效容量校驗(yàn)(按上提大件)：等效力 Fd=89.407kN等效時(shí)間 Td=205.89s等效功率 按工作過負(fù)荷校驗(yàn)(按上提大件)： =Fmax/Fe=209.85×1000/(1300×1000×0.98/10.053) =1.656<1.7(2×0.85)經(jīng)驗(yàn)算，所選電動(dòng)機(jī)符合要求。8、提升系統(tǒng)防滑驗(yàn)算新副井1提升機(jī)摩擦輪的圍抱角為181.59&

14、#186;，襯墊摩擦系數(shù)0.25。選用恒制動(dòng)力液壓站，具有二級(jí)制動(dòng)功能。計(jì)算機(jī)計(jì)算的防滑系統(tǒng)結(jié)果見表1。新副井1提升機(jī)防滑驗(yàn)算表 表1作業(yè)名稱靜防滑安全系數(shù)j動(dòng)防滑安全系數(shù)d實(shí)際的安全制動(dòng)減速度azs、azx、azk滑動(dòng)極限減速度azs、azx、azk提 矸4.083>1.752.396>1.252.768m/s23.876m/s2升降人員略略略略下 大 件3.923>1.752.327>1.251.500m/s22.663m/s2提升大件3.923>1.752.327>1.252.739m/s23.871m/s2提升空罐1.769m/s22.493m/s2

15、下放空罐3.062m/s23.905m/s2經(jīng)防滑驗(yàn)算，提升系統(tǒng)在各種載荷和各種提升狀態(tài)下，保險(xiǎn)閘所產(chǎn)生的制動(dòng)減速度，上提重載全部機(jī)械的制動(dòng)減速度不大于5m/s2，下放重載全部機(jī)械的制動(dòng)減速度不小于1.5m/s2，且不超過滑動(dòng)極限，均滿足煤礦安全規(guī)程第四百三十三條的規(guī)定。9、1#提升機(jī)最大班作業(yè)時(shí)間見表2。新副井1#提升機(jī)最大班作業(yè)時(shí)間平衡表 表2 提升性質(zhì)數(shù)量每次數(shù)量每班次數(shù)每次時(shí)間(s)每班時(shí)間(min)備 注下井人員550人1205485.8140.48 上井人員 3485.8124.29技術(shù)人員 2485.8116.19提升矸石200 t14.4t14291.8168.09下放材料80車4車20387.81129.27運(yùn)送設(shè)備4387.81