第七章--立井提升设备选型设计

第七章 立井提升设备选型设计

4 课时

第一节 竖井提升容器的选择

一、提升容器的比较及其应用范围

提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐笼。箕斗的优点是：质量轻，所需井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。箕斗的缺点是：井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员、设备和材料，井架较高，需要另设一套辅助提升设备。

罐笼的优点是：井底及井口不需设置煤仓，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输，罐笼的缺点是：质量大，所需井筒断面积大，装卸载不能自动化，而且时间较长，生产效率较低。

选择箕斗还是选择罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。

二、主井箕斗规格的选择

进行提升设备选型设计时，矿井年产量和矿井深度为已知条件。当提升容器的类型确定后，还要选择容器的规格。在提升任务确定之后，选择提升容器的规格有两种情况：一是选择较大规格的容器，一次提升量较大，则提升次数少。这样，因为一次提升量较大，所需的提升钢丝绳直径和提升机直径较大，因而初期投资较多。但提升次数较少，运转费用较少。二是选择较小规格的容器，情况和上述的相反，因而初期投资较少，而运转费用则较多。那么，应该如何选择提升容器的规格才是合理的呢?其原则是：一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。为了确定一次合理提升量，从而选择标准的提升容器，可按以下步骤计算：

(1)确定合理的经济速度 与一次合理提升量相对应的，有一个合理的经济速度。经研究证明，合理的经济速度 可用下式计算：

H V j )5.0~3.0(= （１－１） 式中：H 为提升高度，m ，；为装载的高度，m ，18~25m ，为矿井的深度，m ，为卸载高度，m ，15~25m 。

(2)估算一次提升循环时间X

T ' θμ+++='a V V H T j j X （１－２） 式中：a 为提升加速度，一般0.82；μ为箕斗低速爬行时间，一般取μ=10s ；θ为箕斗装卸载休止时间，一般取θ=10s 。

(3)计算小时提升量 )/(h t t b A Ca A s r n

f s ⋅= （１－３）

式中：C 为提升不均衡系数；为矿井设计年产量；为提升富裕系数；为提升设备每天工作小时数，一般为14h ；为提升设备每年工作日数，一般为300天

(4)计算小时提升次数

X

s T n '=3600（次） （１－４） (5)计算一次合理提升量Q '

s

S n A Q =' （１－５） 根据式（1-5）求出的一次合理提升量Q '，查表选取与Q '相等或接近的标准箕斗，其名义装载量可以大于或小于Q '。在不加大提升机滚筒直径的条件下，应尽量选用大容量箕斗，以较底的速度运行，降低能耗，减少运转费用。

(6)计算一次实际提升量 选取标准箕斗后，根据所选箕斗的有效容积和煤的松散容重计算一次实际升量Q

V Q γ= （１－６） 式中：γ为煤的松散容重，V 为标准箕斗的有效容积。

三、副井罐笼的选择

副井罐笼规格的选择按如下规定确定：

(1)根据井下运输使用的矿车名义载重量(主井为箕斗提升时按辅助运输矿车名义载重量)确定罐笼的吨位；

(2)根据运送最大班下井工人的时间不超过40 或每班总作业时间是否超过5h 来确定罐笼的层数。一般应先考虑单层罐笼，不满足要求时再选择双层罐笼。

此外，罐笼的选择还应考虑如下规定：

(1)升降工人的时间，按运送最大班下井工人时间的1.5倍计算；

(2)升降其他人员的时间，按升降工人时间的20％计算。

升降人员的休止时间按下列规定取值；单层罐笼每次升降5人及以下时，休止时间为20s ，超过5人，每增加1人增加；双层罐笼升降人员，如两层同时进出人员，休止时间比单层增加2 s 信号联系时间。当人员只从一个平台选出罐笼时，休止时间比单层增加一倍，另外增加6 s 换置罐笼时间；

(3)普通罐笼进出材料车和平板车休止时间为40～60s ；

(4)提升矸石量按日出矸石量的50％计算；运送坑木、支架按日需量的50％计算；

(5)最大班净作业时间为上述各项提升时间与休止时间之和，一般不得超过5 h ；

(6)能够运送井下设备的最大和最重部件；

(7)对于混合提升设备，每班提煤和提矸时间均应计人1.25不均衡系数，其提升能力不宜超过5.5 h 。

第二节 提升钢丝绳的选择计算

提升钢丝绳的选择计算是提升设备造型设计中的关键环节之一。钢丝绳在运转中受有许多应力的作用和各种因素的影响，如静应力、动应力、弯曲应力、扭转应力和挤压应力等，磨损和锈蚀也将损害钢丝绳的性能。综合考虑以上应力因素的精确计算是很困难的，目前国内外都是按静载荷近似计算的。我国是按《煤矿安全规程》的规定来设计的，其原则是：钢丝绳应按最大静载荷并考虑一定的安全系数来进行计算。

安全系数是指钢丝绳钢丝拉断力的总和与钢丝绳的计算静拉力之比。但是应当注意，安全系数并不代表钢丝绳真正具有的强度储备，只不过表示经过实践证明在此条件下钢丝绳可以安全运行。

一、单绳缠绕式(无尾绳)立井提升钢丝绳选择计算

图2-5所示为一立井单绳提升钢丝绳计算示意图。

钢丝绳的最大静拉力作用于A 点处，其值为：

c z pH g Q Qg Q ++=max (2-1)

式中：max Q 为钢丝绳承受的最大计算静载荷；Q 为一次提升的

有益载荷z Q 为容器质量；p 为钢丝绳每米重力；c H 为钢丝绳

悬垂长度，z s j c H H H H ++=。 j H 为井架高度；s H 矿井深

度；z H 为容器装载高度。

根据《煤矿安全规程》对安全系数的规定，必须满足下式 ：

a c Z B m pH g Q Qg S ≥++0

σ （2-3）

式中：为新钢丝绳的安全系数。

一般钢丝绳的平均比重近似取0.09 N ／3 ，于是有下式：

)/(10000m N S p γ= （2-4）

将式(2－4)代入式(2—3)并化简整理得：

)/(10000m N H m S g

Q Qg p C a B Z -+≥γσ （2-5）

代人γ0 的值后，得出选择每米钢丝绳重的公式为：

)/(11.0m N H m g Q Qg p C a

Z -+≥ （2-6） 由于实际所选钢丝绳的γ0不一定是0.09 N ／3，因此所选绳是否满足安全系数的要求必

须按实际所选每米绳重按下式进行验算，即所选绳的实际安全系数为： C Z g q

a pH g Q Q Q m ++= （2-7）

二、多绳摩擦提升钢丝绳计算特点

图2-5 钢丝绳计算示意图