提升系统选型计算

提升系统选型及验算方法
一、提升井架
井筒利用矿建用凿井井架施工，凿井井架必须能承载井筒装备安装施工荷载，且其天轮平台满足提升悬吊天轮布置的要求。

必要时可采用永久井架施工。

二、提升机
井筒装备安装用的提升机，应根据井筒安装的提升方式及提升量进行选择。

必要时可采用矿永久提升机施工。

列出提升机技术参数表（表3.4.3）。

三、提升系统选型验算
根据矿建所用提升机或矿永久提升机进行提升能力验算。

（1）、提升绞车凿井提升计算
①滚筒直径（D）
D≥60ds D≥900δ
式中：ds—钢丝绳直径，mm；δ—钢丝绳最粗钢丝直径，mm；
②选定提升机型号
DT≥D DT—所选提升机的滚筒直径，Mm;
③校验滚筒宽度
B=｛［（H0+30）/3.14DT］+3｝(ds+ε)≤BT
式中：30—钢丝绳试验长度，m；
DT—提升机名义直径，mm ；
3—摩擦圈数；
BT—提升机滚筒宽度，mm;
ε—钢丝绳绳圈间隙，取2～3mm ；
④计算提升高度H0=H1+H2+H3+H4，m。

其中：H1—井筒深度，m
H2—井架高度，m
H3—提升天轮半径，m
H4—提升天轮梁高度，取0.75m
⑤设计选用多层股不旋转钢丝绳作为提升绳，绳重Ps= kg/m，钢丝绳最小破断拉力Q断为kg，配提升钩头，提升钩头应与提升荷载配套。

⑥提升容器自重：
吊桶：Q Z=G1+ G2+ G3+ G4；
其中：G1—吊桶重量，kg
G2—钩头重量，kg
G3—滑架重量，kg
G4—滑架缓冲器重量，kg
⑦提升载荷：
Q=最大提升重量，kg；
Q绳：提升钢丝绳重：提升高度绳重，kg
⑧提升钢丝绳静张力：
Q总= Q + Q绳，kg；
其中：
Q—最大提升重量，kg
Q绳—提升高度的钢丝绳重量，kg
提升人员时：Q
人总
= Q Z +n Q人+ Q绳，kg
其中：Q1—提升容器总重量，kg
Q人—吊桶乘人总重量，取75kg/人
Q绳—提升高度的钢丝绳重量，kg
n—吊桶乘人数，根据吊桶容积确定
以上计算的钢丝绳静张力Q
总
应小于绞车最大静张力差，可以满足使用。

⑨以最大静张力验算提升绳安全系数Ma：
提料：Ma=Q
断/Q
总
＞7.5，提人：Ma= Q
断
/ Q
人总
＞9，满足要求。

⑩电机功率验算：
P o=Q o V=Q o WπD/（102×η×60×i）<绞车电机额定功率
结论：该提升绞车挂吊桶、重物提升到合理位置；实际施工时，绞车实际电流不得超过额定电流，确保提升安全。

（11）提升偏角验算
滚筒中心与天轮中心距离L（不超过60m），钢丝绳距提升中心线的最大偏移量为B。

钢丝绳最大偏角α=arctg（B/L）= °<1.5°，满足要求。

（12）提升过卷高度验算（以最大长度的吊物为例）
绞车最大绳速为m/s。

h4=H-(h1+h2+h3+0.5R) m，
式中：H—为井架高度即井口水平到天轮平台的距离，m
h1—天轮平台高度，取m
h2—吊物吊起所需高度，m
h3—吊物、钩头、连接装置和滑架的总高度，m
h4—提升过卷高度，
R—提升天轮公称半径，m
h3=3.48+2.5+1.1=7.08
式中：h5—吊物总高度，m
H6—吊物提升所需高度，1.5m
H7—钩头总高度，2.5m
大于《煤矿安全规程》规定的过卷高度（通过规程计算），满足施工要求。

(2)、提升机调试计算
①失压脱扣器整定
i.吸引电压不高于额定电压的85%
即U吸=0.85Ue/K y=0.85×6000/60=85V
ii.释放电压约为额定电压的60%
即U放=0.6Ue/Ky=0.6×6000/60=60V
式中：K y--电压互感器变比，6000/100
②电流速断
电流速断用做电动机的短路保护。

I aq=K rel·K c·λm·I1n/K iＡ
式中：K rel----可靠系数，取1.6；
K c----接线系数，接相电流取1；
Λm----电动机最大力矩相对值，1.9；
I1N----电动机定子额定电流，120A；
K i----电流互感器变比，为200/5。

③过流保护
反时限动作用做电动机的过流保护。

I aoc=K rel·K c·I1n/(K i·K ret) A
式中：K rel----可靠系数，取1.2；
K ret----继电器返回系数，取0.85；
K c、I1N、K i同上。

④加速电流继电器
采用纯时间控制，把电流继电器作为限流元件：
i.吸引电流
i at=1.05λ1·I1N/ K i A
式中：λ1-起动切换力矩上限相对值，1.4
ii.释放电流
i r=K ret·i at A
式中：K ret-返回系数，取0.8
⑤过速继电器
GSJ2继电器，作为等速阶段过速保护用，按规程要求过速15%起保护作用，所以整定值为：U at=1.15E N V
式中：E N----测速发电机直流输出，Ｖ；
⑥时间继电器
⑦液压站整定压力kg/cm2
A、确定最大力矩：
a.最大静张力差（见本设计4.2.4）
F jc= Q总×9.81 N
b.最大静张力矩
M jmax=F jc×D/2 N·M
式中：D----滚筒直径，2.8m；
c.最大制动力矩
c.1未考虑残压影响所需制动力矩：
Mz＇max≥3×M jmax N·M
c.2考虑残压影响所需制动力矩:
Mz＂max≥Mz＇max+9.81×2n·P z·A·R cp·μN·M
式中：n----盘形制动器对数，10；
P z----电液调节阀残压，取P z=5kg/cm2;
A----盘形制动器活塞面积，查得A=138cm2；
R cp----盘形闸磨擦半径，查得R cp=1.572m；
μ----闸瓦磨擦系数，查得μ=0.45。

c.3根据上述计算确定最大制动力矩：
M max= N·M
B、制动油压确定
（1）制动系统贴闸皮油压Pt:
P t=M zmax/（2n·R cp·A·μ·g）×0.0981 MPa
（2）最大制动油压
P s=P t+C Mpa
式中：C----制动闸综合阻力，查得16.5kg/cm2（1.62Mpa）。

(3)、调试数据计算说明：
（1）现场施工时，若电机功率、电流互感器比及电流继电器等设备参数与计算中使用的参数不符时，应及时进行计算调整。

（2）闸瓦摩擦系数按0.45计算，若实际闸瓦摩擦系数不同时，也应进行计算调整。

（3）绞车投入使用前，制动闸瓦必须磨合，并经有资质的单位进行制动力矩测试，符合《煤矿安全规程》中431、432、433条的规定后，方可投入使用。

四、悬挂系统选型及验算方法（以吊盘为例）
（一）吊盘的选型及验算方法
根据井筒断面、井壁结构、提升方式、井筒悬吊设备、风筒及管路位置等因素选定。

（二）悬吊钢丝绳选型及验算方法
（1）吊盘、稳绳（4绳悬吊）选择方法
①吊盘钢丝绳的端荷重
每根钢丝绳的端荷总重：总吊重/4+钢丝绳自身重量
总吊重＝吊盘重+（水箱、卧泵和阀重）+工具、人员重
根据规程要求，稳绳总荷重每百米不得小于1T。

②钢丝绳的选择参照3.4.5 ，安全系数取大于6。

（三）凿井绞车的选型及验算方法
根据钢丝绳总荷重（钢丝绳悬吊重量+钢丝绳自身重量）选择凿井绞车。

（四）天轮选型及验算方法
天轮直径的选择：D＝20×钢丝绳直径，同时考虑悬吊钢丝绳总荷重不超过悬吊天轮的承载限值。

其余悬吊设备选型与上相同。

附悬吊系统选型计算表（表3.4.5）。

井筒提升悬吊系统选型计算表表3.4.5
说明：主提升选用提升钩头；Φ2500mm天轮1个和Φ1000mm天轮*个，Φ650mm天轮*个。

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五、生产辅助系统设置要求 （一）压风系统
凿井期间以井筒用打眼和风镐凿岩时的耗风量为最大，则最大耗风量Q 为： Q=abcd(q 钻+q 镐) m 3/ min 式中a —管网漏风系数，1.15
b —机械磨损使耗风量增加的系数，1.1
c —凿岩机同时使用系数，0.82
d —同时打钻用风不均衡系数，0.9 供风量Q 1为：Q 1=Q （1+15%） m 3/ min 。

井筒凿井期间，在井口附近设一个压风机房，并根据以上计算压风机，使得总供风量可满足不同施工工序的用风需要。

地面压风干管选用Φ89×6无缝钢管，井下选用Φ57×6mm 的无缝钢管或高压胶管；井筒压风管采用钢丝绳吊挂。

（二）供、排水系统 （1）供水方式
根据井筒装备施工供水主要用于湿式打眼，井筒装备施工用水均由地面供给，在一层吊盘设水箱，以适应凿岩用水的需要，水箱注水采用压风管给水。

（2）排水管选型
根据预计的井筒涌水量确定排水管规格，排水管沿钢丝绳吊挂。

排水管选型计算如下：
① 管径：
理论计算：Q=3600πvD 2/4 式中D----排水管内径，m
v----管道中水流平均速度，取2.6m/s Q----排水量，m 3/h
应能满足排除井筒最大涌水量的要求。

② 排水管壁厚计算
排水管内最大拉应力按拉麦公式计算，推导出孔口管的管壁厚度δ：
式中：d 0------无缝钢管内径，mm
δc ----无缝钢管管壁附加厚度，2mm σs -----无缝钢管的允许应力，取80MPa p------最大排水压力，Mpa λ------超载系数，λ取1.1
c p
p
d s s δ)1λσλσ(2δ0+=
根据计算，选择排水管壁厚，能满足井筒施工排水需要。

（3）排水方式
当井筒涌水量大于10m3/h时，在吊盘中安装一台排量为50m3/h的卧泵，由潜水泵排水至吊盘水箱，再由卧泵排水至地面。

排水管用高压法兰连接，排水管沿钢丝绳吊挂。

或用深井潜水泵进行排水。

（三）通风系统
1、通风系统
井筒装备安装施工以采用压入式通风方式为宜，若井筒较深（超过700m）且为高瓦斯，则以选用玻璃钢风筒为宜，风筒均沿井壁固定，用树脂锚杆固定吊挂。

或用钢丝绳吊挂。

2、井筒需风量计算
1）按瓦斯涌出量计算
Q=100kq m3/min
式中：q——瓦斯绝对涌出量，m3/min；
k——通风系数，取1.5。

2）按作业面同时工作最多人数计算：
Q=4N m3/min
式中：Q—风量
N—工作面同时工作最多人数，35人
3）采用压入式通风，计算所需风量
Q= 7.8/ t×3√2k/p2
式中Q-----工作面所需风量，m3/min
S-----井巷净断面积，m2
L-----井筒最大排烟长度，m
k-----淋水系数，取0.15～0.8（见《简明建井手册》P1047）
t -----通风时间，取30～50min
p-----风筒进出风量比，取1.4
4）风速验算：
4×60S> Q >0.25×60S m3/min
3、风机风量计算
①风筒通风阻力h L
沿程摩擦风阻：R m=6.5αL/D5Pa .s 2/m6
局部风阻：R z=n1ξγ/2gs2 + n2ξγ/2gs2Pa. s 2/m6
出口风阻：R c=0.818γ/gD4Pa. s 2/m6
式中：R m—风阻，Pa .s 2/m6
α—摩擦阻力系数，查表取0.002Pa .s 2/m2
L—风筒长度，m
D—风筒直径，m
n1—风筒接头数，个
n2—风筒转弯数，个
ξ—风筒局部阻力系数查表取0.09
γ—空气相对密度，取1.29
S—风筒断面积，m2
g—重力加速度，9.81m/s2
h L=( R m+ R z+ R c). Q Pa
风筒出口局部阻力系数ξ＝0.09，
h xo＝ξQ2/ D4Pa
风机全压：h mt= h L+ h xo Pa
②风机工作风阻：
R mt =h mt/ Q m2Pa . s 2/m6
③风机选型
根据计算及瓦斯情况，采用1路风筒供风，风筒配1～2台局部通风机，并实现两台风机电源自动切换，可以满足施工需要。

瓦斯矿井施工期间，风机设在井口20m以外（非煤矿山无规定，局扇位置以保证其吸入新鲜风流为宜），风筒以从封口盘盘面以下引入井内为宜。

山西省侯马市鑫丰康风机有限公司制造的风机，自带消音装置，并已在多项立井施工中使用，均起得良好通风效果。

应附通风机技术参数如下表：
通风机技术参数如下表
六、通讯
为便于施工中的通讯联系，井口设一套调度电话，井下吊盘设抗噪音电话，井下通过井口与压风机房、绞车房、调度室进行通讯联络。

通讯、信号应设置两套，井口至绞车房的信号除有灯光、音响信号外，还要有一部直通电话。

井口到吊盘也采用两套通信、信号。

一路信号、通讯采用阻燃电缆KVV22-1KV 7×1.5电缆。

另一路信号采用阻燃电缆KVV22-1KV 4×1.5电缆。

井口信号室与吊盘信号室的联络采用以下方式；1、当开动主提绞车时用灯光、音响信号，2、
当开动稳车时用电话联系。

八、照明
吊盘上设一照明综保ZBZ-4.0M，电压为127V，1～3层各层吊盘上方各设1盏防水防爆矿用投光灯，以下各层吊盘设4盏防水防爆灯照亮工作面。

线路全部沿吊盘钢梁布置，垂直向下的线路穿入钢管内。

盘面上活动的导线加胶质套管以防漏电。

九、供电系统设置
建井期间应尽量利用永久电网供电，有困难时，可考虑选择建井期间的供电电源，宜采用双回路供电或环形供电。

根据负荷对供电可靠性的要求、用电负荷大小、负荷等级和现有设备情况等因素确定主变压器，根据具体供电电路的要求，确定其型号和参数，以保证在正常运行和发生故障的情况下，供电系统能安全可靠地工作。