立井提升设备的选型计算

第八章立井提升设备的选型计算

第一节选型的一般原则和主要内容

第二节提升容器的选择与计算

第三节提升钢丝绳的选择计算

第四节提升机的选择计算

第五节提升电动机的预选

第六节提升机与井筒的相对位置的确

第七节提升容器的运动规律

第八节提升系统的动力方程式

第九节变位质量的计算

第十节速度图参数的确定

第十一节提升动力学计算

第十二节电动机功率的验算

第十三节交流拖动提升设备电耗和效率的计算

第一节选型的一般原则和主要内容

一、选型的一般原则

提升设备的选型设计是否经济合理，对矿山的基建投资、生产能力、生产效率及吨煤成本有着直接的影响。

提升设备选型设计只能在提升方式确定之后进行。

当矿井年产量、井深及开采水平确定之后，就要决定合理的提升方式。提升方式与井筒开拓、井上下运输等环节都有着密切的关系。

在决定合理的提升方式时，原则上要考虑下列几个因素：

1) 一般应遵照1个井筒能设1套就装备2套提升设备的原则。对于设计产量大于a 的大型矿井，由于提升煤炭及辅助提升工作量均较大，一般设副井2套提升设备(1套双钩双层窄罐笼和1套单钩带平衡锤双层宽罐笼)。深井或采用多水平生产作业提升，也可以装备2套单钩带平衡锤4层(或3层)宽罐笼提升设备，以提高井筒断面利用率。

主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务：如提升矸石、升降人员和下放材料、设备等。

对于设计产量小于a的小型矿井，如果仅用一套罐笼提升设备就可以完成全部主副井任务时，采用一套提升设备是经济的。

2) 一般情况下，主井均采用箕斗提升方式。这是因为箕斗提升方式能力大、运转费也较低。另外，在控制上易于自动化。

在特殊条件下，例如矿井生产的煤质品种多，且需分别运送，或是保证煤炭有足够的块度，这时只好采用罐笼做为主井提升设备。

3) 矿井主斜井运煤，条件适宜应采用带式输送机提升。

4) 对于小型矿井，以采用单绳缠绕式提升系统为宜。对于设计产量在a以上的大型矿井，以采用多绳摩擦提升系统为宜。

对于中型矿井，如井较浅，可采用单绳缠绕系统，井较深时也可采用多绳摩擦系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳罐笼。

5) 煤矿若有两个水平，且分前后期开采时，提升机、井架或井塔等大型固定设备要按最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可按第一水平选择，待井筒延深至第二水平时，另行更换，但电动机以换装一次为宜。

二、选型设计的依据和主要内容

(一) 设计依据

1．主井提升

1) 矿井年产量A(t/a)；

2) 工作制度即年工作日数br，日工作小时数t，《煤炭工业设计规范》规定：br = 330d，t = 16h；

3) 矿井开采水平数及各水平服务年限；

4) 矿井深度Hs，即井口至各开采水平的深度；

5) 卸载水平与井口的高差Hx(m)，可按下列数据选取：

对于底卸式箕斗：Hx＝15~25m，

对于普通罐笼：Hx＝0~15m；

6) 装载水平与井下运输水平的高差Hz(m)，对于底卸式箕斗：Hz＝18~25m；

7) 煤的散集密度(t/m3)；

8) 提升方式：箕斗或罐笼；

9) 矿井电压等级。

2．副井提升

1) 矸石年产量：

如无特别指出时，可取煤炭产量的15~20%；

最大班出矸石按日出矸石量的50%计算；

2) 最大班下井人员数目(人/班)；立井的最大班工人下井时间，不应超过40min；最大班作业时间按6h计算。

3) 矿井深度Hs (m)；

4) 每班下井材料、设备、炸药次数。(次/班)；

5) 提升罐笼型式规格，罐笼质量(kg)，矿车质量(kg)；

6) 矸石散集密度(t/m3)。

(二) 设计的主要内容

1）计算并选择提升容器；

2）计算并选择提升钢丝绳，

3）计算并选择提升机；

4）提升电动机的预选；

5）提升机与井筒相对位置的计算；

6）运动学及动力学计算；

7）电动机功率的验算；

8）计算吨煤电耗(对于主井提升)；

9）制定最大班作业时间平衡表(对于副井)。

第二节提升容器的选择与计算

在确定了提升容器的类型后，要计算并选择提升容器。

容器的容量大小是确定钢丝绳、提升机和电动机的主要参数。

提升速度是影响提升机工作时间及电能消耗的重要参数。

容器的容量与提升速度之间又存在着密切的联系。

一、提升速度选择

研究表明，经验提升速度为

= (8-1)

3.0(

H

~

Vj)5.0

式中 vj ——经验提升速度，m/s；

H ——提升高度，m；

一般情况下，取中间值进行设计，即

V4.0

j= (8-2)

H

对于箕斗提升

+

=

H

H+

z

H

x

s H

式中 Hs ——矿井深度，m；

Hx ——卸载水平与井口的高差，m；

Hz ——装载水平与井下运输水平的高差，m。对于罐笼提升

=

H+

Hs

Hx

按经验提升速度可估算经验提升时间（按五阶段速度图估算）： θ+++=

u vj

a vj H

Ti (8-3) 式中 Tj — 经验提升时间，s ；

a — 提升加速度，可暂取~ m/s2；对于专门提升物料的容器，可取s2； u — 提升容器爬行阶段附加时间，可暂取10s （对于箕斗）或5s （对于罐笼）； θ — 提升容器每次提升终了后的休止时间。箕斗休止时间按表8-1选取。普通罐笼进出矿车休止时间按表8-2选取。普通罐笼单层进出材料车或平板车的休止时间按40s 计算。

表8-1 箕斗休止时间 箕斗规格/t ≤6 8~9

8~9

12~30

30t 以上箕斗以及特制靠外动力卸载箕斗

休止时间/s 8

10

12~30

按有关设备部件环节联动时间计算确定

表8-2 普通罐笼进出矿车休止时间（s ） 罐笼型式

单层装车罐笼

双层装车罐笼

进出车方式 两侧进出车 同侧进出车

一个水平进出车 两层同时进出车 每层矿车数 1 2 1 1 2 1 2 矿车规格，t

1

12

15

35

30

36

17

20

13 17 --- 32 40 18 22 3

15

---

---

36

---

20

---

一次经验提升量Qj 可初算如下

(8-4)

式中 A —— 矿井年产量，t/a ，