煤矿机电提升与运输毕业设计

四川师范大学本科毕业设计四川师范大学本科毕业设计 内江市双鹰煤炭有限责任公司楠木寺矿井 运输与提升安全诊断设计 学生姓名学生姓名 邵爱周邵爱周 院系名称院系名称 工学院工学院 专业名称专业名称 安全工程安全工程 班班 级级 2009 2009 级级 5 5 班班 学学 号号 20091805282009180528 指导教师指导教师 隆泗 何先政隆泗 何先政 完成时间完成时间 2013 2013 年年 4 4 月月 30 30 日日 I 内江市双鹰煤炭有限责任公司楠木寺矿井 运输与提升安全诊断设计 作者 邵爱周 1 指导教师 隆泗 2 何先政 3 1 四川师范大学工学院学生 邮政编码 610101 2 四川师范大学工学院院长 邮政编码 610101 3 内江市 双鹰集团楠木寺矿井机电科主任 邮政编码 641222 内容摘要 为了对煤矿机电运输在运行和管理上消除安全隐患 掌握运输 提升设备的 安全运行状态是非常重要的 本设计针对楠木寺矿井的机电提升与运输做安全诊 断 主要采用数据验算的方法 结合整个运输系统的统一性 对主要提升运输设 备的安全系数和工作能力进行验证 对安全隐患进行分析 提出合理化的改进方 案和整改措施 关键词 楠木寺矿井 运输 提升 诊断 英文题目 Design of transportation and improving safety diagnosis of double eagle NeiJiangShi coal co LTD Nan Musi mine Abstract Coal electrical and mechanical transport accidents account for 25 30 in coal mine accidents In recent years electrical and mechanical transport safety of SiChuan coal mine has been improved greatly However the future tendency still isn t so positive So I make a safety diagnosis aiming at Nan Musi coal mine s electrical and mechanical improving and transportation for dispelling safety problems on machines and management The design mainly use the way of data calculation Combining the unity of the whole transport system testing and verifying the main lifting transport equipment safety factors and working abilities and analyzing the hidden danger to put forward reasonable improving project and corrective measures Key words NeiJiangShi coal co transit upgrade safety diagnosis II 目 录 目 录 II 1 概述 1 1 1 矿井概况 1 1 2 运输系统概况 1 1 3 验证参数概况 2 2 验算内容 2 2 1 刮板输送机运行安全诊断 2 2 2 胶带输送机安全诊断 5 2 3 电机车运行安全诊断 9 2 4 主斜井提升安全诊断 15 3 小结 20 4 谢辞 22 5 参考文献 23 6 附表 24 四川师范大学毕业设计任务书 24 四川师范大学毕业设计开题报告 25 四川师范大学毕业设计评审表 指导教师用 28 四川师范大学毕业设计评审表 评阅人用 29 四川师范大学毕业设计答辩记录表 30 1 内江市双鹰煤炭有限责任公司楠木寺矿井 运输与提升安全诊断设计 1 1 概述 概述 1 1 1 1 矿井概况矿井概况 内江市双鹰煤炭责任有限公司楠木寺井位于资中县公民镇境内 北距离资中 县城 11km 南距威远县城 29km 矿井距离资威公路仅 0 5km 交通十分便利 环境状况较好 矿井开采资威煤田楠木寺井田硬炭煤层 煤层倾角 3 4 煤层 厚度 0 04 0 89m 平均煤厚 0 39m 矿井地貌属浅山丘陵区 地势西高东低 北高南低 一般标高 400 500m 矿 区地势起伏不大 无明显分水岭 矿区坡度一般小于 10 地表水大致由西向 东流 由北向南 地表水的排泄方式是通过片流的形成汇入各汇水盆地的支沟 矿区属于亚热带季风湿润气候区 四季分明 春早夏长 秋冬季短 光热充 足 雨量充沛 年平均气温 17 5 年平均地温 19 5 年降水量 1007 7mm 相对湿度 80 年日照时间 1296h 年平均风速 1 9m s 矿井为高瓦斯矿井 煤层自然倾向等级为 级自然煤层 煤层具有爆炸性 矿井的相对瓦斯涌出量为 21 78m 3 min 绝对瓦斯涌出量为 6 538m3 min 相对二 氧化碳涌出量 0 57m 3 min 绝对二氧化碳涌出量 1 22m3 min 矿井正常涌水量 16 6m 3 h 最大涌水量 27m3 h 矿井设计最大排水能力 250m3 h 楠木寺矿井设 计综合生产能力 18 万吨 年 该矿井为 安全质量标准化二级达标矿井 安全高 效矿井 瓦斯治理示范矿井 矿井设有 五长 五科 五队 机构齐全 内 外部管理体系齐全 已连续五年未发生死亡事故 矿井开采有两个水平 布置两 个采煤工作面和四个掘进工作面 1 1 2 2 运输系统概况运输系统概况 运输系统如下图 2 该矿井有 3 个采煤工作面 本次诊断设计主要针对 4101 机采工作面 该采煤 工作面基本运输情况为 4101 机采工作面由 YGR3 100 滚筒式割煤机将煤采出 再由刮板运输机和胶带运输机将煤运至 210 水平大巷 水平大巷采用电机车运 输 220 及 250 水平大巷均采用机车运输 210 水平大巷至 220 水平大巷和 220 水平大巷至 250 水平大巷均采用绞车运输 250 水平大巷至地面采用绞车提升 1 1 3 3 验证参数验证参数概况概况 年产量 18 万吨 4101 机采面 6 万吨 年 年工作日 300 天 水平大巷 运输情况 210 水平巷 600m 220 水平巷 600m 250 水平巷 1500m 斜巷运输情况 4101 机采面 运输距离 200m 210 水平巷 斜长 400m 坡度 3 5 220 水平巷 斜长 450m 坡度 3 5 250 水平巷 斜长 573m 倾角 25 2 2 验算内容验算内容 2 12 1 刮板输送机刮板输送机运行安全诊断运行安全诊断 2 1 1 运输能力的计算 刮板输送机的小时运输能力可按下式进行计算 3 3600 QFth 式中 F 货载最大横断面积 m 2 货载的满装系数 其取值见表 1 输送情况 水平及向下运输 向上运输 满装系数 0 9 1 5 10 15 0 8 0 6 0 5 货载的松散密度 t m 3 对于煤炭 取值 0 85 1 0t m3 刮板链运行速度 m s 查刮板输送机主要机型及参数可知 F 0 063m 2 0 88m s 所以 刮板输送机的运输能力为 Q 135 72t h 大于需求小时运输量 25t 2 1 2 运行阻力的计算 下图为沿倾斜运行的刮板输送机的重段直线段 运行时除了要克服煤和刮板 链重力引起的阻力外 还需克服煤和刮板链重力引起的下滑力 通常将他们一起 计为总运行阻力 所以牵引机构的刮板链 在重段直线段和空段直线段的运行总阻力分别为 111 cos sin zh WqqLgqq Lg 11 cossin k Wq Lg 式中 Wzh 重段直线段的总阻力 N Wk 空段直线段的总阻力 N q 单位长度上的装煤量 kg m 经计算为 17kg m q1 刮板链单位长度的质量 kg m 经查为 52kg m L 刮板输送机的长度 m 80m 煤在槽内运行的阻力系数 单链为 0 4 0 6 双链为 0 6 0 8 1 刮板链在槽内运行的阻力系数 一般取 0 3 0 4 g 重力加速度 m s2 4 刮板输送机的辅设倾角 式中 号的选择原则为 该段向上运行时取 向下运行时取 经计算得 Wzh 28910N Wk 18835N 2 1 3 刮板链牵引力计算 可弯曲刮板输送机的总牵引力的计算为 21 1 okzh wwW 所以计算得出刮板牵引力为 Wo 53474N 2 1 4 电动机功率计算 计算出刮板输送机的运行阻力和主动链轮的牵引力后 可以按下式进行电动 机功率的计算 kW W N 1000 o d 式中 Wo 刮板输送机总牵引力 N 刮板链运行速度 m s 传动装置效率 0 8 0 85 所以计算得出电动机功率 Nd 55kW 对于用机械化采煤工作面与采煤机配合工作的可弯曲刮板输送机 其货载的 装载长度随采煤机的移动而变化 所以 输送机电动机功率应按等效功率计算 并需要验算电动机的启动能力与过载能力 2 minminmax 2 max 6 0NNNNNd 式中 Nmax 刮板输送机满负荷时 电动机的最大功率 取值为 Nd Nmin 刮板输送机空载时 电动机的最小功率 按下式计算 kW gLq N 100 cos21 1 11 min 刮板输送机电机容量为 kWNN dd k 0 式中 kd 备用系数 一般取值 kd 1 15 1 20 所以 经计算得 No 47kW 2 1 5 刮板链强度的验算 对于双链刮板输送机 应满足 3 5 2 1 2 max p F F K 式中 K 刮板链抗拉强度安全系数 Fp 一条刮板链子的破断拉力 N 5 双链负荷不均匀系数 圆环链 0 85 Fmax 刮板链最大静张力 最大静张力为最大静张力与动张力之和 动张 力可按最大静张力的 15 20 计算 经计算可得 K 6 4 3 5 综上可得 刮板输送机满足额定输送要求 2 1 6 结论 4101 机采工作面采用 SGB 30A 110M 型双链刮板输送机 并配有 ZBZ 4 0N 型煤钻综合保护器 ZBM 4 0 型照明信号综保 PC5T 380 600V 喷浆机等安全设 施设备 经验算得到刮板输送机的工作强度和工作能力 与所选 SGB 30A 110M 型双链刮板输送机相比 刮板链强度及输送能力满足要求 配套电机能力能够满 足输送机的功率需求 经计算得出该矿井在现有生产能力下工作面的刮板输送机 工作能力 刮板链强度满足要求 若年生产能力超过 30 万吨时 矿井工作面的 刮板输送机则不再满足要求 需要重新选择设备并进行验算 2 22 2 胶带输送机胶带输送机安全诊断安全诊断 原始数据及工作条件 由刮板输送机至 210 水平大巷的运输 运输量 Q 12 5t h 运输长度 L 120m 坡度 4 矿石最大块度 amax 150mm 矿石密度 1400kg m 3 皮带运输示意图如下 2 2 1 带速 的确定 表 2 各种带宽适用的最大块度 单位 mm 带宽 500 650 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 最大 块度 100 150 200 300 350 350 350 350 350 350 表 3 带宽 B 带速 与运输能力的匹配关系 6 B 1 25 1 6 2 0 2 5 3 15 4 0 4 5 5 0 5 6 6 3 500 108 139 174 217 650 198 254 318 397 800 310 397 496 620 781 1000 507 649 811 1041 1278 1622 1200 742 951 1188 1486 1872 2377 2647 2971 1400 1032 1321 1652 2065 2602 3718 4130 1600 2186 2186 2733 3444 4920 5466 6122 1800 2785 3494 4403 5591 6291 6989 7829 9803 2000 3470 4338 5466 6941 7808 8676 9717 11277 带速 根据带宽和被运送物料的性质确定 根据表 2 和表 3 初步确定 1 25m s 2 2 2 带宽 B 的确定 物料堆积横截面积为 k6 3 Q S 式中 Q 运输能力 t h S 输送带上物料的最大横截面积 m2 k 输送机倾斜系数 查表 4 可知 k 0 99 表 4 输送机的倾斜系数 倾角 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 k 1 00 0 99 0 98 0 97 0 95 0 93 0 91 0 89 0 85 0 81 物料的松散密度 kg m 3 输送带的运行速度 m s 所以计算可得 S 0 0037m 2 按槽角 30 动堆积角 20 计算 取带宽 B 650mm 2 2 3 运行阻力的计算 2 2 3 1 主要阻力 FH 主要运行阻力的计算方法如下 2 cos HBGRORU FfLgqqqq 式中 f 模拟摩擦系数 根据工作条件呢及制造 安装水平选取 按表 5 选用 安装情况 工作条件 f 水平 向上倾斜 及向下倾斜的电 动工况 工作条件良好 制造 安装良好 带速低 物 料内摩擦系数小 0 020 按标准设计 制造 调整好 物料内摩擦系数 中等 0 022 多尘 低温 过载 高带速 安装不良 托辊 质量差 物料内摩擦系数大 0 023 0 03 向下倾斜 设计 制造正常 处于发电工况时 0 012 0 016 7 L 输送机长度 头 尾滚筒中心距 m g 重力加速度 g 9 8m s 2 输送的工作倾角 qB 每米长输送带的质量 qG 每米长输送物料的质量 qRO 承载分支托辊每米长旋转部分的质量 qRU 回程分支托辊每米长旋转部分的质量 其中 qG 每米长输送物料的质量 qRO 承载分支托辊每米长旋转部分的质量 qRU 回程分支托辊每米长旋转部分的质量分别按下式进行计算 3 6 RORU GRORU RORU Qmm qqq ll 式中 Q 输送能力 mRO 承载分支中一组托辊旋转部分的质量 mRU 回程分支中一组托辊旋转部分的质量 lRO 承载分支 上 托辊的间距 lRU 回程分支 下 托辊的间距 计算得 FH 2808 76N 2 2 3 2 附加阻力 FN的计算 NNaNbNcNd FFFFF 其中 2 20 0 22 0 0 005 12 2000 01 2 vb NaNbNcTNd l QgldF FQvvFFF FB vv DB D b 式中 2 物料与导料板间的摩擦系数 0 5 0 7 bl 导料挡板内部宽度 输送带厚度 FT 作用于滚筒上输送带张力与滚筒旋转部分重力的向量和 F 滚筒上输送带平均张力 d0 轴承内径 经计算得 FN 181102N 2 2 3 3 特种主要阻力和附加阻力的计算 SSaSbScSd FFFFF 其中 托辊前倾的摩擦阻力计算为 0 cossin SaBG FCL qqg 其中前倾角 等于输送带倾角 0 0 3 计算得到 8 Fsa 1692N Fsc Fsd 3780N 所以主要阻力和附加阻力和为 FS 5472N 2 2 3 4 倾斜阻力 sin StG Fq Lg 所谓计算得出倾斜阻力Fd 229 7N 2 2 3 5 圆周力的计算 UHNSSt FFFFF 所以输送带的圆周力为 FU 189612 5N 2 2 4 牵引力及运行功率的计算 2 2 4 1 驱动滚筒上所需的牵引力 圆周力 带式输送机驱动滚筒所需牵引力 圆周力 是所有运行阻力之和 所以输送带的圆周力为 FU 189612 5N 2 2 4 2 带式输送机所需运行功率 带式输送机驱动滚筒上所需的运行功率 取决于牵引力 圆周力 和输送带 的速度 即 1000 U A F v N 式中 NA 传动滚筒轴所需的运行功率 kW 经计算得 NA 237kW 2 2 5 输送带张力 垂度及强度的校核验算 2 2 5 1 输送带张力的计算 为了 滚筒与输送带不打滑 牵引力应有一定的储备能量 则相遇点的最大 张力为 max 1 1 yU n FF e a 分离点的最小张力为 min 1 yU n FF e a 经计算得 Fymax 224232 8N Fymin 23351 3N 2 2 5 2 输送带下垂度的计算 承载段托辊要求输送带最小张力点的张力 min max 8 GBRO RO g qq l F f l 回程段托辊要求输送带最小张力点的张力 9 min max 8 B RU RU gq l F f l ISO 标准规定输送带许用的最大下垂度样满足 maxmax 0 02 RORU ff ll 所以算得 Fmin 2587 2N F min 7350N 2 2 6 输送带强度的验算 输送带强度的验算按下式进行 max B m F 代入数值计算得 m 13 7 整芯输送带的安全系数取 m 9 钢丝绳芯输送带的安全系数取 m 10 所以输送带的强度满足要求 2 2 7 电动机功率的确定 1000 U m F v N 计算得到 N 35kW 2 2 8 拉紧力计算 拉紧力按下式进行计算 maxminhyy FFF 所以拉紧力 Fh 9937 2N 2 2 9 结论 由工作面运输的需求能力及煤质块度的大小验算得到胶带输送机的参数 该 矿井采用的是 SJP 650 型皮带输送机 并配有 37KW 皮带输送机电机 ZBZ 4 0 煤电钻综合保护器 ZBZ 4 0M 照明信号综合保护器 BRW80 20 37KW 乳化液 泵配电机 经由工作面的实际参数计算得到胶带输送机的输送带强度和配套电机 功率均符号 煤矿安全规程 相关要求 所以 该运输段的胶带输送机满足要求 经计算矿井的胶带输送机在现有生产能力下满足要求 双托辊的运行阻力和电机 功率匹配 2 32 3 电机车电机车运行安全诊断运行安全诊断 2 3 1 验算原始数据 根据矿井年产量 年工作天数以及日班组数可确定每小时运输量为 12 5t 加权平均运输距离为 1500m 线路平均坡度 3 矿用电机车的运输不均匀系数 采用 1 25 2 3 2 选择电机车的粘着质量 表 5 电机车粘着质量选择表 10 矿井年产量 A 万 t 架线式 t 蓄电式 t 配套矿车 t A 60 7 8 1 A 120 7 10 8 3 120 A 180 14 20 8 3 5 A 180 20 8 20 5 因为矿井年产量为 18 万吨 可选架线式机车 7t 或选蓄电式 8t 的 矿井实用的为 蓄电式 8t 粘着质量的电机车 2 3 3 列车组成的安全诊断 2 3 3 1 按电机车黏着质量计算 电机车牵引重车组沿平均坡度的直线轨道上坡启动时所需给出的牵引力为 075 1 1000z agiQPF pz 式中 F 重列车上坡启动时电机车所需给出的牵引力 N P 电机车质量 t Qz 重车组质量 t z 重列车启动时的阻力系数 见表 6 表 6 矿车运行阻力系数 矿车中货 载质量 t 单个矿车 列车 列车启动时 重车 空车 重列车 空列车 重列车 空列车 1 0 0075 0 0095 0 009 0 011 0 0135 0 0165 2 0 0065 0 0085 0 008 0 010 0 0120 0 0150 3 0 0055 0 0075 0 007 0 009 0 0105 0 0135 5 0 006 0 008 0 0009 0 0120 g 重力加速度 取 9 8m s 2 a 启动时的加速度 一般取 0 03 0 05m s 2 经计算得 F 5834N 另外 根据电机车的粘着条件 1000 n FPg 可得 1 075 n z zp P g QP iga 式中 Pn 电机车的黏着质量 t 电机车撒砂启动时的黏着系数 见下表 7 表 7 电机车黏着系数值 工作状态 值 工作状态 值 启动 撒砂 0 24 制动 不撒砂 0 12 启动 不撒砂 0 20 运行 不撒砂 0 09 制动 撒砂 运行 撒砂 0 17 严重不良 0 07 0 09 经计算得 Qz 68 60t 11 2 3 3 2 按电机车温升条件计算 电机车等值牵引力采用均根法求得 y kkzz d T tFtF aF 22 式中 Fd 电机车的等值牵引力 N Fz 牵引重车组时电机车的牵引力 N Fk 牵引空车组时电机车的牵引力 N tz 重列车的运行时间 min tk 空列车的运行时间 min Ty 列车往返一次的运行时间 Ty tz tk min 停车及调车时间 取 18 22min 调车系数 此系数见表 8 表 8 调车系数值 运行距离 km 1 1 2 2 1 4 1 25 1 15 由于一般平均坡度与等阻坡度比较接近 所以假定列车是在理想的等阻坡度 上运行 所以有 Fz Fk 因 Ty tz tk 令 y y T T 所以有 dz FaF 而1000 zZZd FPQig 式中 z 重列车运行阻力系数 见表 6 id 等阻坡度 取 2 由此可得 1000 d z zd F QP aig 为了不使电动机温升不超过允许温升 电机车的等值牵引力 Fd应不大于长时间 牵引力 Fch Fch 10400N dch FF 所以 按电机车温升条件计算得重列车组质量为 1000 ch Z zd F QP aig 列车运行时间为 21000 60 y p L T v 12 式中 L 为加权平均运输距离 km vp 列车的平均运行速度 vp 0 75vch m s vch 电机车的长时间运行速度 m s 查矿用蓄电式电机车的技术特征表可知 vch 2m s 长时间牵引力 Fch 11 18kN 由此计算得出重列车组的质量 Qz 143 35t 2 3 3 4 按制动条件计算重列车组的质量 列车开始制动时的速度为长时速度 vch 则制动时的减速度 b 为 2 2 ch z v b l 式中 lz 制动距离 运物料时为 40m 运人时为 20m 当运物料时 b 0 28m s 1 由重列车沿直线轨道下坡制动时电机车的制动力为 075 1 1000gibQPB zpz 式中 z 重列车运行阻力系数 ip 平均坡度 由合理的闸瓦压力制动力为 1000 OZ BP g 所以得出按制动条件计算重列车组质量公式为 P gib gP Q zp z z 075 1 式中 Pz为电机车的制动质量 对于矿用电机车 它等于电机车的全部质量 t 所以计算得出当运输物料时 Qz 55 03t 按上述三个条件分别求出重车组质量后 由三者中最小值来确定车组中的矿 车数 车组中的矿车数计算公式为 O z GG Q z 式中 Qz 重车组质量 t G 矿车中货载质量 t 1t Go 矿车质量 t 0 68t Z 36 69 Z 取 36 2 3 4 列车组成的验算 2 3 4 1 验算实际的电动机温升 电动机的实际温升按在平均坡度及最长距离来验算 首先 计算出牵引重列车和空列车达到全速稳定时电机车的牵引力 0 1000 zZp FPZ GGig 1 经查所有机电车牵引电动机参数 8T 矿车最大的小时制速度为 7 2km h 由于此速度太小不能满足实际 情况 根据电机车的牵引力反算出列车在重载时的下坡速度 结合电机车的牵引曲线查得 Vz 17km h Vk 15 7km h 13 0 1000 kkp FPZ GGig 然后再算出每台牵引电动机的牵引力 z z d F F n k k d F F n N 式中 nd 电机车上的牵引电动机台数 查牵引电动机的特性曲线可得到重列车的电动机电流 Iz A 及速度 vz m s 重 列车运行的平均速度 vzp 0 75vz m s 空列车的电动机电流 Ik A 及速度 vk m s 空 列车运行的平均速度 vkp 0 75vk m s 由电动机特性曲线可知 Iz 24A Vz 17km h Ik 28A Vk 15 7km h 重列车及空列车以其平均速度在最长运输距离上运行的时间为 min zp z v L t 60 1000 max kp k v L t 60 1000 max tz 18 83min tk 20 39 min 一个运输循环的牵引电动机的等值电流值 kz kkzz d tt tItI I 22 Id 13 70A 查矿用蓄电式电机车的技术特征表可知 电动机的长时电流值 Ich为 19 6A Id Ich 电动机的等值电流不会发热到超过它的允许升温 故合适 所以电机温升满足要求 2 3 4 2 按制动距离验算 按重列车运行速度 vz及最大制动减速度验算制动距离 重列车下坡制动时 电机车由给出的制动力求出 即 0 1000 1 075 pz BPZ GGig 列车的制动距离为 055 0 2 pzoZ o z z iGGZPP GGZPv l 采用制动不撒砂时 算得 lz 11 87m 所以制动距离满足要求 2 3 5 电机车台数的确定 2 3 5 1 列车往返一次所需的时间 14 10001000 min 6060 zpkp LL T 式中 L 加权平均运输距离 km vzp 重列车平均运行速度 m s vkp 空列车平均运行速度 m s 列车往返一次内调车和休止时间 min T 32min 2 3 5 2 一台电机车在一个班内肯能往返的次数 T t n b 60 式中 tb 电机车每班工作小时数 采用不运送人员 取 7h n 13 125 n 取 13 2 3 5 3 每班运输货载所需列次次数 次 班 ZG Akk nn b ko 21 式中 Ab 矿井每班运煤量 Z 车组中矿车数 G 矿车中货载的质量 k1 运输不均匀系数 取 1 25 k2 矸石系数 取 1 1 no nk 1 64 2 2 3 5 4 矿井电机车总台数 N N0 Nb 式中 N0 为工作电机车台数 n n N k o Nb 备用和检修点击车台数 取 Nb 25 N0 1 台 N 3 2 3 6 蓄电式电机车的计算特点 除按粘着条件 电动机温升条件及制动条件确定车组质量外 对蓄电式电机 车还应按蓄电池组的容量来确定车组质量 2 3 6 1 在一个往返周期内列车所做的功 1000 ZKm AFFL 式中 Lm 最大运输距离 km A 3147916 8J 2 3 6 2 蓄电池组在一个往返周期内输出的能量 A 3 6 zkm FF L 式中 a 电能输出附加系数 按表 8 选取 从牵引电动机到蓄电池组的总效率 平均可取 0 7 15 算得 A 1622 24kW h 2 3 6 3 计算重车组的质量 一台电机车在一个班内的电源消耗为 1000 3 6 m bzkzpkp aL gn APQii kW h 班 为矿车的皮带系数 0 0 k z GQ GGQ 蓄电池组的放电容量为 1000 x b W U AkW h 式中 Wx为蓄电池组安培小时容量 A h U 为蓄电池组的平均放电电压 V 因为一台电机车在一个班内的电能消耗 Ab 必须与蓄电池组的放电容量 A b相等 所以对 Q 求解 可得 5 3 6 10 x zk m z zpkp WU P L ng Q ii 经计算得出 Qz 411 93t 68 60t 所以电机车的整备质量满足要求 2 3 7 结论 该矿井在主运输大巷 210 水平大巷 220 水平大巷及 250 水平大巷除了运 输距离外其他情况均相同 故这里只按最长运输距离计算 即 250 水平大巷 楠木寺矿井 250 水平运输大巷采用 XK8 6 110KBT 型电机车运输 每次拖动矿 车 8 个 满足验算结果要求 电机车的温升条件 制动距离均满足要求 电机车 的蓄电池组电容满足电机车的实际工作需求 该矿井的大巷运输中防尘效果良好 有润滑油 无漏油 电缆 开关 按钮 完好 信号正常 大巷运输的安全管理制度明细 对作业规程要求 各级人员岗 位责任制明确 对电机车司机 信号工 把钩工等关键岗位职工的遵章守纪检查 落实到位 井下建立了区域安全监察管理台账 对尾灯 挡车设施 警示牌等安 全设施的责任人制度落实到人 机车维修 大巷轨道质量达标 对该矿井的电机车组成的验算可以得到 列车在组成计算最小值按制动条件 计算得到 并且满足电机车的实际温升条件和制动距离 由于矿井的年生产能力 较小 井下电机车的运输能力有一定的富裕值 电机车允许拖动的矿车数目远大 于实际拖动数目 当矿井进行改建或扩建时 按制动距离验算可以得到 当拖动 矿车数目不超过 32 个时 重车组的运行仍满足 煤矿安全规程 相关要求 2 42 4 主斜井提升主斜井提升安全诊断安全诊断 16 2 4 1 一次提升量的确定 2 4 1 1 确定富裕系数和提升不均匀系数 提升富裕系数 af 主提升设备对第一水平应保留 1 2的富裕系数 提升不均匀系数 c 当矿井有两套提升设备时 1 15 当只有一套提升设 备时 1 25 计算时取 1 25 2 4 1 2一次提升量的确定 斜井一次提升量 的确定按下式计算 3600 fnx r s ca AT mt b t 次 式中 An 矿井年产量 t 年 提升不均匀系数 此处按 1 25计算 br 提升设备年工作日 此处按 300 天 年计算 ts 提升设备天工作时 此处按 12 小时 天计算 Tx 一次提升循环时间 平车车场的双钩串车提升 Tx按下式计算 p pc pc p pc x v L v LL T 22 式中 提升斜长 Lpc sh Lsh 斜井井筒长度 Lpc 井口平车车场长度 即从井口至摘钩地点距离 Lpc 1 5nclc 7 9 其中 nc为串车组矿车数 lc为矿车全长 2m vp 平均提升速度 一般 vp 0 75 0 9 m s L 200 时取 0 75 600 时取上限值 最大提升速度 煤矿安全规程 规定 vm 5m s vpc 平车车场内运行速度 一般 vpc 1 0 p 平车场摘挂钩时间 p 25 由上述两个公式带入数值 计算得出 m 4 35 2 4 2 提升容器的选择 2 4 2 1 串车组矿车数目 nc的确定 根据一次提升量确定的 nc是 1 m m nc 式中 m 一次提升量 t 次 m1 单个矿车的载重 经计算得出串车组矿车的数目是 4 35 所以 取 5 2 4 2 2 验算钩头强度 串车总阻力与钩头强度应满足 11 sincos 60000 cz n g mm 17 即 11 60000 sincos c z n g mm 式中 m 一次提升量 kg m1 单个矿车的载重 kg mz1 单个矿车的自重 kg 轨道倾角 矿车沿轨道运行的阻力系数 滚动轴承轮对取 0 01 0 05 计算取值 0 01 带入数值 计算得出 7 9 5 nc取不大于上式的整数 所以经计算验证 钩头强度满足要求 2 4 3 提升容器及参数 型号 MGC1 1 6 装载质量 T 1 最大装载 T 1 8 轨距 G mm 600 尺寸 mm 2000 880 1150 轴距 mm 550 牵引高 F mm 320 牵引力 kN 6000 重量 kg 680 容积 m 2 1 1 2 4 4 计算选择钢丝绳 2 4 4 1 计算钢丝绳悬垂长度 lx lx Lsin 252m 2 4 4 2 计算每米钢丝绳的质量 每米钢丝绳质量的计算公式如下 mkg L m mmn m a B zc p cos sin1011 cos sin 2 6 111 式中 mp 每米钢丝绳的质量 kg m ma 钢丝绳的安全系数 9 钢丝绳的最大长度 596m 井筒倾角 b 钢丝绳公称抗拉强度 1550Mpa 1 容器运行阻力系数 取 0 01 0 015 计算取值 0 01 2 钢丝绳运行时与托轴与底板间的阻力系数 此处取 0 2 带入数值计算得出 m 2 35 2 4 4 3 选择钢丝绳 根据钢丝绳的每米质量 查我国常用提升钢丝绳规格表可知 选择的钢丝绳 型号及参数如下 型号 绳 6 19 股 1 6 6 12 绳纤维芯 参数 18 钢丝绳直径 24 5mm 钢丝直径 1 6mm 钢丝总断面积 229 09mm 2 参考质量 216 5kg 100m 钢丝绳公称抗拉强度 1550Mpa 钢丝绳破断拉力总和 355 00kN 2 4 4 4 验算钢丝绳安全系数 钢丝绳的安全系数按下式进行验算 1112 sincos sincos p a czp Q m n g mmm gL 当运物料时带入数值计算得出 ma 7 82 6 5 当提升人员时对钢丝绳的验证 该矿井采用 XRC10 6 6 型人车 人车自重 1702kg 运行轨距 600mm 最大运 行速度 4 5m s 牵引力 5 88kN 最大静张力 差 45kN 钢丝绳直径 24 5mm 座位个数 10 假设人员自重 80kg 人 经计算得到运人时钢丝绳的安全系数为 ma 11 63 9 2 所以当提物或者是提人时 钢丝绳的安全系数均满足要求 经计算 在保证安全系数的前提下 每次运输不能超过 30 人 2 4 4 5 得出钢丝绳型号及参数 型号 绳 6 19 股 1 6 6 12 绳纤维芯 参数 钢丝绳直径 24 5mm 钢丝直径 1 6mm 钢丝总断面积 229 09mm 2 参考质量 216 5kg 100m 钢丝绳公称抗拉强度 1550Mpa 钢丝绳破断拉力总和 355 00kN 2 4 5 结论 该矿井的主要提升斜井选用的钢丝绳跟本设计验算得出的钢丝绳型号参数 完全一样 钢丝绳的抗拉强度满足要求 安全系数符合 煤矿安全规程 规定值 矿井的钢丝绳于 2012 年 12 月 23 日更换 有严格的钢丝绳检查制度和维护 保养制度 斜井阻车器 挡车栏和跑车防护装置工作较好 其中有一挡车器处于 常开状态 其余两挡车器处于常闭状态 不符合安全要求 钢丝绳完好 保险绳 卡牢固 钢丝绳钩头完好 钩头绳卡牢固 钩头 30m 内有磨损 30m 外无断丝有 磨损 2 4 6 提升装置的安全诊断 2 4 6 1 计算提升机滚筒直径 根据 煤矿安全规程 的规定 提升机的滚筒直径需按下列条件确定 地面安装时 D 80d D 900 式中 D 提升机滚筒直径 d 提升钢丝绳直径 提升钢丝绳中最粗钢丝直径 带入数值计算得出 D 1470mm 或 D 1440mm 2 4 6 2 初选提升机 19 根据滚筒直径 选择提升机型号为 2JK 2 5 20 参数 卷 筒 直径 D m 2 5 钢丝绳最大静张力 kN 90 宽度 B m 1 2 两根钢丝绳最大静张力差 kN 55 两卷筒中心距 L mm 1350 最大钢丝绳直径 mm 31 2 4 6 3 验算滚筒宽度 滚筒宽度应满足 303 HDn D Bd k D 式中 B 滚筒宽度 H 提升高度 即提升斜长 m D 滚筒直径 m n 错绳圈数 取 2 4 k 缠绕层数 d 提升钢丝绳直径 mm 钢丝绳的间隙 一般取 2 3mm 此处取 3 带入数值计算得出 B 855 63mm 2 4 6 4 验算作用在提升机上的最大静张力和最大静张力差 串车提升 最大静张力按下式进行验算 cos sin cos sin 2111max gLmmmgnF pzcj 带入数值 计算得出 Fjmax 48040 6N 串车提升 最大静张力差按下式进行验算 cos sin cos sin cos sin 112111 gmngLmmmgnF zcpzcjc 带入数值 计算得出 Fjc 34379 4N 经检验 提升机型号及参数满足要求 2 4 6 5 结论 矿井采用斜井串车提升系统及双滚筒摩擦提升方式进行人员和物料的提升 一次提升矿车数 5 个 提升绞车的型号及性能参数如下 名称 参数 名称 参数 设备名称 矿用提升绞车 设备型号 GKT1 6 1 2 20 提升绞车用途 提物 提人 使用场所 主井绞车房 斜长 573m 坡度 25 工作电压 380V 最大静张力 差 30kN 天轮型号 天轮个数 2 个 天轮直径 1 6m 电动机型号 JR127 6 转速 975r min 经验算 矿井的主要提升机工作能力满足要求 2 4 7 天轮的安全诊断 20 2 4 7 1 计算天轮直径 天轮直径需按下列条件计算 地面安装 包围角大于 90 时 Dt 60d Dt 900 式中 Dt 提升机滚筒直径 d 提升钢丝绳直径 提升钢丝绳中最粗钢丝直径 带入数值计算得出 D 1470mm 或 D 1440mm 2 4 7 2 列出天轮型号及参数 查井上固定天轮基本参数表可得天轮型号及参数为 型号 1600 10 TGS 参数 天轮直径 D mm 1600 绳槽半径 R mm 10 适用于钢丝绳直径范围 mm 25 5 27 允许的钢丝绳全部钢 丝破断拉力总和 kN 458 5 两轴承中心距 L mm 700 轴承中心高 H mm 180 变位重力 kN 3 07 总重力 kN 9 1 2 4 7 3 结论 该矿井天轮位于地面 经计算天轮直径应选取 1 6m 实际选取的天轮符合矿 井的实际生产需求 3 3 小小结结 此毕业设计针对楠木寺矿井的主运输和提升设备进行安全诊断 根据相关技 术参考教材和 煤矿总工程师技术手册 相应技术标准进行数据验证和计算 再 结合矿井实际生产所选用的机电设备 得出该矿井在井下刮板输送机 胶带输送 机和电机车运输方面满足煤矿安全生产需要 各项设施设备的安全系数 生产能 力和工作强度符合 煤矿安全规程 要求 经过严格的计算得到矿井井下个运输设备的生产能力 工作强度及安全系数 每项设备都有一定的富裕系数 当矿井进行改建 扩建的时候 可以参考一下数 据 刮板输送机的运输能力大于矿井的实际生产能力 经计算 当煤矿的年生产 能力不超过 30 万吨时 电机刮板输送机的电机功率和刮板链强度 3 61 3 5 满足要求 胶带运输机的电机功率满足现有的生产能力 当矿井的生产能力超过 30 万吨 时 需要重新配套胶带运输机的电机 主运输大巷的电机车按最小值制动距离进行计算得出的结论仍然满足列车组 成的实际电机温升和制动距离 考虑到矿井的年成产能力较小 井下电机车拖动 的矿车数目较少 并且理论制动距离 11 87m 小于 煤矿安全规程 要求的 40m 富裕系数比较大 故在矿井改建 扩建时 经计算得到当矿井的年生产能力不超 过 30 万吨时 井下电机车拖动矿车数目不超过 32 个时 制动距离为 38 5m 仍然 满足要求 若超过 30 万吨时需要重新计算选择电机车型号及拖动矿车数目 21 主斜井提升系统的钢丝绳安全强度和安全系数均满足要求 矿井实际选择的 钢丝绳和理论计算得到的钢丝绳完全一致 验算得到当提升物料时的安全系数为 7 82 大于 规程 规定的 6 5 当提升人员时的安全系数为 11 63 大于 规程 规定的 9 2 矿井提升人员时 一次提升 20 人 经计算知 在保证安全系数跟 钢丝绳抗拉强度满足要求的情况下 每次提升人员不能超过 30 人 若矿井进行 改建 扩建时 需要重新计算选择钢丝绳的型号及参数 矿井的地面天轮及提升机在现有生产能力下满足要求 当生产能力改变时 需要重新计算选择天轮跟提升机型号 该矿井安全生产形势良好 各项管理制度和落实情况具体到人 近 5 年来未 发生人员伤亡事故 结合矿井的实际生产情况 斜井提升的安全设施管理制度需要严格落实 矿 井在实际生产过程中 斜坡只有两个挡车器处于常闭状态 为了落实 煤矿安全 规程 相关规定 需要对斜井提升监控系统进行改进 使各项安全保护措施安全 可靠运转 斜井提升运输人员时严禁超员 30 人 运输 鉴于矿井的运输设备新度系数低 在今后的生产过程中 要逐渐淘汰过时 落后的设施设备 让生产设备更新和人员知识技术更新同步进行 抓紧时间完善 安全监测监控系统 对井下紧急避险救生舱的生产建设要尽快完善 建设安全 高效 环保 生产设施设备达标的现代化矿井 22 4 4 谢辞谢辞 本毕业设计在写作过程中 得到了四川师范大学工学院院长隆泗教授的精心 指导和内江市双鹰集团有限责任公司楠木寺矿井机电科主任何先政老师的现场 技术指导 他们为我能顺利完成毕业设计和答辩付出了很多努力和关心 在此为 他们的指导和关心表示衷心的感谢 23 5 5 参考文献参考文献 1 隆泗 煤矿机电设备与安全管理 成都 西南交通大学出版社 2010 2 李福固 矿井运输与提升 徐州 中国矿业大学出版社 2007 3 赵铁锤 煤矿总工程师技术手册 北京 煤炭工业出版社 2005 4 张建国 梁南丁 矿山固定设备电气控制 徐州 中国矿业大学出版社 2009 5 国家安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局 煤矿安全规程 北京 煤 炭工业出版社 2011 24 6 6 附表附表 附表 1 四川师范大学毕业设计任务书 学生姓名学生姓名 邵爱周 学号学号 2009180528 指导教师指导教师 隆泗 学院名称学院名称 四川师范大学工学院 专业名称专业名称 安全工程 设计题目设计题目 内江市双鹰煤炭有限责任公司楠木寺矿井运输与提升安全诊断设计 题目来源题目来源 实习实践 教师科研 教师拟定 其它 一 基本任务与要求一 基本任务与要求 基本任务 对楠木寺煤矿主运输设备 包括工作面运输设备 大巷主运输设备 提升设备等 的安全性能 包括能力 强度 等进行定量安全验算 对目前的运行环境 运行制度 安全保护 系统进行评价 提出最优的设备性能参数和安全运行环境 基本要求 1 真实性 所有工作参数均取自工作现场并在现场工程技术人员的指导下 实做 2 实用性 设计说明书提供给企业参考 做好为企业技术服务的前期工作 3 严谨性 设计以 煤矿安全规程 为基本要求 严格遵循设计规范和设计标准 二 工作内容及时间安排二 工作内容及时间安排 1 选题 2013 年 1 月 20 日前 2 开题报告 2013 年 2 月 28 日前 3 收集资料及实施研究 2013 年 3 月 10 日前 4 完成初稿 2013 年 5 月 01 日前 5 完成修改稿 2013 年 5 月 15 日前 6 完成定稿 2013 年 5 月 30 日前 7 答辩 2013 年 月 日前 三 需要提供有关材料三 需要提供有关材料 1 四川师范大学毕业设计任务书 2 四川师范大学毕业设计开题报告 3 四川师范大学毕业设计实施过程记录表 4 四川师范大学毕业设计 严格按照四川师范大学毕业设计工作手册要求撰写 5 四川师范大学毕业设计评审表 指导教师用 6 四川师范大学毕业设计评审表 评阅人用 7 四川师范大学毕业设计答辩记录表 25 附表 2 四川师范大学毕业设计开题报告 姓名姓名 邵爱周 学号学号 2009180528 专业专业 安全工程 题目题目 内江市双鹰煤炭有限责任公司楠木寺矿井运输与提升安全诊断设计 1 1 选题背景 含国内外相关研究综述及评价 与意义 选题背景 含国内外相关研究综述及评价 与意义 煤矿作为一个高风