煤矿两绞车选型计算

伟隆煤业有限公司大塘煤矿提升设备选型计算说明书
二○一二年元月
说明
大塘煤矿原副井提升绞车为JT-1.2×1.0/30型绞车，与安全专篇不相符。

安全专篇选用绞车型号为JTP-1.2×1.0P/30型，电机功率55KW。

根据矿井现状，考虑将来上综采设备，经选型计算，选用JK-2.0×1.5P、电机功率为160KW、钢丝绳型号6×7-28mm，天轮直径 2.5m 的提升设备作为矿井副井提升绞车使用。

附件：
1、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升机总
2、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升机基础图图
3、JK-2.0×1.5P单绳缠绕式矿井提升平面布置图
提升设备选型计算
一、确定提升装置
矿井采用斜井开拓方式，地面布置了2个井筒，即：主斜井、回风斜井。

该矿采面
采用刮板机运输，采面运输巷采用刮板转载机运输，一区段运输石门采用机轨合一运输，
一区段轨道石门采用调度绞车运输。

主斜井设计采用胶带机运输煤炭；副斜井采用提升
绞车单钩串车提升及运输，担负矿井设备、材料、矸石运输，人员升降采用架空乘人装
置。

1、副斜井提升绞车绞车设计依据
提升设计有关参数如下：
（1）井筒倾角α=26о，斜长215m；
（2）车场形式：上、下部均为平车场，中部甩车场；
（3）工作制度：每年330天，每天“四•六”工作制，三班提升；
（4）提升量：最大班下井人数60人，矸石22.8t/班（按年产量的15％计），设备3
次/班、材料3次/班，炸药及雷管各1次/班，其它5次/班；
（5）提升容器及提升最大设备重量：MF1.1－6A型矿车（容积1.1m3，自重600kg，
最大载货重量m
＝ψρV＝(0.96×1.6×1.1)＝1.700t）,配备45辆;MC1－6A型材料车，矸
配备20辆;MPC3－6型平板车（自重530Kg，最大载重量6.5t),配备5辆；
考虑到下一步上综采支架，经周边综采已成功上的矿井情况，综采支架预选重12吨
重的掩护式支架；平板车加扣件选用总重1.5吨，计13.5吨重。

绞车的选型按13.5吨
的最大提升重量进行计算。

（6）副斜井铺设18kg/m的轨道，600mm轨距，采用水泥轨枕。

2、一次提升量和串车矿车数的确定
（1）提升斜长
L=Ld+Ls+Lk=215+50=265(m)
式中: Ld—井底车道长度,取25m(m)；
Ls—井筒斜长(m),215m
Lk—从井口到栈桥尾车停车点的长度(m),取25m
（2）速度图参数的确定
1）最大提升速度Vm ，取2.4m/s ； 2）初加速度a 0≤0.3m/s ²；
3）车场内速度:甩车场v 0≤1.5m/s ，平车场v 0≤1.0m/s ； 4）主加、减速度：
升降人员时：a 1=a 3=0.5m/s ²；
升降物料时：《煤矿安全规程》对a 1、a 3没有限制，取a 1=a 3=0.5m/s ²。

5）摘挂钩时间:甩车场θ1=20s ，平车场θ1=25s 。

（3）一次提升循环时间
由提升速度图(图1)查得一次提升循环时间：
Tx=2(53.34+4+25+105)=375(s)
运输炸药和雷管时速度不超过1m/s,
T 雷＝T 炸=53.34+25+215=293 (s)
（4）最大班提升时间平衡表
表1 最大班提升时间平衡表
范要求。

（5）一次提升量
一次提一台综采支架13.5吨。

（6）验算提矿车连接器强度 提矸时:
n )cos )(sin (121ββf G G ++g=2)26cos 015.026)(sin 1700600(︒+︒+×9.8 =20390N ≤60000N 连接器强度满足要求。

3、钢丝绳选择计算 （1）计算钢丝绳最大斜长 L=L d +L s +L k =215+50=265(m)
式中: L d —井底车道长度,取25m(m)；
L s —井筒斜长(m),215m
L k —从井口到栈桥尾车停车点的长度(m),取25m
（2）计算每米钢丝绳质量 1）绳端载荷：
Q i =n(Q K +Q C )(sin260+0.015cos260
)×9.8÷1000
Q 矸＝1×（12000+1500）×0.4519×9.8÷1000＝59.78kN ； 2）每米钢丝绳质量(按最大载荷)
P K ＝Q 人/〔11σB/ma －LC （sin β＋f2cos β）〕
＝59.78×1000/〔11×1400/6.5－265×（sin26°＋0.3cos26°）〕/9.81 ＝2.79(kg/m)
式中：σB ——钢丝绳抗拉强度（Mpa ），取1770；
m a ——钢丝绳安全系数，取6.5；
f 2——钢丝绳运动时的阻力系数，f2取0.3。

3）选钢丝绳
钢丝绳选用: 6×7+FC 1550 GB8918—2006，其技术特征见表9－1－2。

表2 矿井提升机钢丝绳规格表
（3）验算钢丝绳安全系数 1）最大静张力
F 矸=Q 端矸+PL 0(sin β+f2×cos β)
=59.78＋2.83×265×（sin26°+0.3×cos26°）×9.81÷1000 =64.98(kN)
式中：L 0----钢丝绳长，265(m)；
P-----钢丝绳单位长度质量2.83(kg/m)； β----井筒顷角，26°；
f 2-----钢丝绳运动时的阻力系数0.3； 2）钢丝绳安全系数校验
M 矸=459500÷64980＝7.07＞6.5；
符合《煤矿安全规程》的规定,所选钢丝绳满足要求。

4、提升机选择计算 （1）滚筒直径D ： 地面绞车:
滚筒直径：D ≥60×d=60×28=1680(mm) 式中：d —为钢丝绳直径，mm ； 考虑到提人，选滚筒直径为2.0m 的绞车 （2）滚筒宽度B(缠3层)：
平均缠绕直径：Dp=D+(K-1)÷2×)422(ε+⨯-d d =2000+（3-1）÷2×)0.22828422(+⨯- =2000.04（mm ）
式中：D —滚筒直径；D=2000mm ；
K —缠绕层数，缠绕3层； d —钢丝绳直径，mm ；
ε—两绳圈间隙宽度，ε=2～3mm.取2.0mm 。

B=（L+30+（4+3）×π×D （d+ε）÷(K ×π×Dp ） =(265+7×π×2)×(28+2)÷（3×π×2.0004） ＝491.9(mm)
确定选绞车滚筒宽度为1500mm 。

（3）选择提升机:
根据上述计算选用1台JK-2.0×1.5P 型单筒提升绞车，配行星齿轮减速器,配全数字低压交流变频调速电控设备,每次提升4个矿车。

主要技术参数：
最大静拉力----60KN
容绳量--------1012m 提升速度------2.4m/s 滚筒----------2000×1500 电机功率------160KW 电压----------660V 经校验所选提升机满足规程要求。

5、天轮选择计算
地面天轮，围包角大于90°: DT ≥80d=80×28=2280(mm)
天轮选用TLG2500/14，绳槽底圆直径D(mm)：2500；绳槽半径R(mm)：14；适用钢丝绳直径(mm)：28；轴承座中心高(mm)：200
6、提升绞车强度验算
最大静张力Fe=59.78(KN),见上述计算
Fe ＜Fmax=61KN ，所以，所选绞车强度符合要求。

7、提升绞车电机功率验算
P=kFjmax ×v ÷η=1.15×59.78×2.4÷0.92＝155.94(kW) 选YPT 型变频调速电机160KW 、660V 一台。

8、提升绞车实际最大提升速度
v m =
i
Dn e
60π=
5
.3160730
0.214.3⨯⨯⨯=2.38(m/s)
附：运输系统图。

9、对所选提升机合理性及安全性分析
该矿设计生产能力15万吨/年，副斜井所选提升机为JK-2.0×1.5P 盘型制动提升机，采用变频调速技术。

副斜井所选提升机为JK-2.0×1.5P 盘型制动提升机，滚筒直径2.0m ，宽度1.5m ，具有过负荷、欠电压、限速、深度指示等保护功能。

二、运行参数 1、运行参数的确定
（1）最大提升速度：《煤矿安全规程》规定斜井内升降人员或用矿车升降物料时，v ≤5m/s 。

据此，确定提升机的最大运行速度v=2.4m/s 。

（2）初加速度a 0≤0.3m/s 2。

（3）车场内速度:v 0≤1.0m/s 。

（4）主加、减速度
升降人员时：a 1≤0.5m/s 2，a 3≤0.5m/s 2；
升降物料时：《煤矿安全规程》对a 1、a 3没有限制，一般可取0.5m/s 2，也可稍大些，但要考虑自然加减速度问题。

（5）摘挂钩时间:θ1=25s 。

2、提升系统运行校验
（1）速度图各段运行时间与行程计算 串车在井底车场运行阶段
)(3
10
3.010001S a v t ===
m a v L 3
5
3.02122020
01=⨯==；
m L L L d 370
35250102=-=-=；
)(3
80
3703100201S t t t d =+=+=
串车在提出车场后的主加速度阶段
)(8.25.014.2a v v t 10m 1S =-=-=
m t v v L m 4.322
4.212101=⨯+=+=；
减速阶段：)(8.25
.01
4.233S a v t m =-=
=； m a v v L m 76.45
.0214.222
23022
3=⨯-=-=
等速阶段：m L L L L 20776.44.3215132=--=--=；
s v L t m 5.1030
.220722===
井口甩车场阶段：s v L a v v a v L a v t k k k 67.2620
0000
2
00=+=-+= 式中：L k ——上车场长度，取25mm 。

3、提升速度图
根据以上计算，作图得提升速度图1（见下图）：
图1 提升速度图
4、过卷距离计算
根据能量守恒定律计算过卷距离（忽略钢丝绳重量及其他因素）
0)cos (sin 2
2
=⨯+-⨯s f mg V m αα 式中：V---提升容器运行时的最大速度，2.4m/s ；
g---重力加速度，9.81m/S 2；
f---提升容器摩擦系数，取f=0.015； α---车场内倾角，取2°。

)cos (sin 22ααf g V S +⨯⨯=)
2cos 015.02(sin 81.924.22
︒⨯+︒⨯⨯==19.4（m ）
根据相关规定，过卷距离应有1.5倍的备用系数，则过卷距离为：
S =19..1×1.5=29.2（m ）,取30m 。

5、过放距离
最小冲击长度按下式计算：
L
s
AEQ Q Q F c 202
02
0⨯+
+= 式中：Q 0---支架重量，13500kg ；
A —钢丝绳钢丝断面之和，2.97cm 2； E---钢丝绳弹性模量，E ＝1.2×106Kg/cm 2； S---松绳长度，m ；
L —矿车到绞车滚筒钢丝绳长度，25m ； 钢丝绳破断力混合提升按最大静张力的7.5倍计算
]sin )([5.70max αPL G G n F j ++⨯⨯=
上式中的符号意义与前面相同。

（1）按矿车下放至下车场接近停车位置 井筒斜长L ＝215m
]sin )([5.70max αPL G G n F j ++⨯⨯=
=7.5×[13500+2.83×215×0.4384] =103250（kg ）
L
s
AEQ Q Q 210325002
00⨯+
+= L S
⨯⨯⨯⨯⨯+
+=24600102.130927.04600460062
S ＝0.163L 把计算结果转换成斜井参数
L L
S S 388.026sin 163.0sin =︒==
'α
L S 388.0='=0.388×25＝9.7（m ），取10m 。

三、提升系统 1、井架高度
斜巷提升按下式计算： H j =（L 1-L 2）×tg β－R T
=（25-10）×tg 10°－1.25=1.39(m) 取H j =1.5(m)
式中：H j ---井架高度，m ；
L 1---变坡点至天轮中心线的距离，根据车场、提升矿车数提升人车的要求取
L=25m ；
L 2---绞车房至串车组停车点处的距离，根据车场、提升矿车数取L 2=10m ；
β---钢丝绳在串车组停车点处的牵引角，为保证矿车前轮不被提起通常β≤
9-10°取β=10°；
R T ---天轮半径，R T =1.25m 。

2、滚筒中心至天轮中心的水平距离：Ls
滚筒中心至天轮中心的水平距离按下式计算：
按允许偏角（α≤1°30′）计算最小水平距离
αtg B L L x s ⨯==2''
︒⨯=30125.1tg =9.55（m ） 取Ls=10m 。

式中：L S ---滚筒中心至天轮中心的水平距离，m ；
L X ‘---滚筒中心至天轮中心之间的钢丝绳弦长，m ；
B---滚筒宽度，B =1.5m ；
α---钢丝绳偏角，取α=1°30′。

3、偏角计算：
X 1L 2⨯=-B tg α30
25.11
⨯=-tg =0°8′35.66″度'<1°30' 天轮选用游动天轮，轴长1.5m 。

4、仰角计算
钢丝绳合适仰角：
由于绞车房地坪和上车场一样高，则钢丝绳合适仰角为
X 1L c Hj tg -=-α10
175.21
-=-tg =9°55′34.48″
5、提升系统图(见图1-2)
图1-2提升系统平、剖面图
结论：根据计算，所选提升设备JK-2.0×1.5P、电机功率为160KW、钢丝绳型号6×7-28mm，天轮直径2.5m，满足要求。