大饭铺矿副井提升设备选型及布置设计

中文题目大饭铺矿副井提升设备选型及布置设计外文题目THESELECTIONANDLAYOUTDESIGNOFLIFTINGEQUIPMENTOFTHEDAFANPUMINESHAFT毕业设计（论文）共60页（其中外文文献及译文15页）图纸共3张完成日期2015年6月答辩日期2015年6月摘要随着矿山生产的进一步现代化，提升设备将成为机械化与电气化相结合的先进技术设备。本次毕业设计主要研究煤矿副井提升的关键设备选型与布置，以大饭铺煤矿为例进行设备选择计算。众所周知，煤矿的提升系统是整个煤矿的“咽喉”，是联系井下与地面的唯一通道，所以工作的可靠性尤为重要。更因为如此，提升设备选型的合理与否，直接关系到矿井的安全和经济。因此，确定合理的提升系统时，必须经过多方面的技术经济比较，结合矿井的具体条件选择合适设备。下面是我针对大饭铺矿井的地质、煤层等情况，本着经济、安全原则对大饭铺煤矿副井提升设备进行选型计算，并根据煤矿安全规程验算其合理性。验算结果合理后，根据各设备外形尺寸及安装要求，并考虑运行条件，最终确定提升机房布置图和井上相对位置图。关键词选型设计；提升系统；安全性；经济性ABSTRACTWITHTHEFURTHERMODERNIZATIONOFTHEMINEPRODUCTION,LIFTINGEQUIPMENTWILLBECOMETHEMECHANIZATIONANDELECTRIFICATIONOFTHECOMBINATIONOFADVANCEDTECHNPLOGYANDEQUIPMENTTHISGRADUATIONDESIGNMAINLYRIFICAFOREXAMPLETOMAKETHEEQUIPMENTSELECTIONASWEALLKNOW,THECOALMINEHOISTINGSYSTEMISTHEKEYOFTHEWHOLECOALMINE,ANDISTHEONLYACCESSLINKBETWEENTHEUNDERGROUNDANDTHEGROUNDSOTHERELIABILITYOFTHEWORKISPARTICULARLYIMPORTANTBECAUSEOFTHIS,THEDESIGNANDSELECTIONOFHOISTINGSYSTEMISTHEBASISFORTHESTABILITYOFTHESYSTEMTHEREFOREDETERMINEDWHENREASONABLELIFTSYSTERM,MUSTUNDERGOVARIOUSTECHNICALECONOMYCOMPARISON,THEUNIONMINEPITCONCRETETERMCHOICEAPPROPRIATEEQUIPMENTBELOWISIINVIEWOFDAFANPUSSITUATIONSMINEPITPEOLOGY,COALBEDFIRSTLY,THISDESIGNMAKESTHEHOISTINGEQUIPMENTSELECTIONOFTHECOALMINEAUXILIARYSHAFTOFDAFANPUCOALMINE,ANDCHECKSTHERATIONALITYACCORDINGTOCOALMINESAFETYREGULATIONAFTERCHECKINGTHERESULTSREASONABLY,ACCORDINGTOTHEEQUIPMENTAPPEARANCEANDSIZE,ASWELLASTHEINSTALLATIONREQUIREMENTS,TAKINGINTOACCOUNTTHEOPERATINGCONDITIONS,HEENGINEROOMLAYOUTANDINOUERELATIVEPOSITIONCHARTAREDETERMINEDEVENTUALLYKEYWORDSSHAPINGDESIGNLIFTSYSTEMSECURITYECONOMY目录前言11大饭铺矿井田概况211地形地貌212井田生产能力2121矿井工作制度2122矿井设计生产能力213井田开拓方式3131井田开拓方式分析3132井筒用途、布置及装备4133井底车场42大饭铺煤矿副井提升设备选型621提升方式确定6211斜井副井提升方式类型6212斜井副井提升方式选择622提升容器的选择623设计原始资料724副井提升设备选型计算725钢丝绳的选择计算12251钢丝绳选择原则12252提升钢丝绳的选择12253提升钢丝绳的使用和维护163矿井提升机和天轮的选型1831提升机的选择18311提升机的种类18312提升机选型计算18313验算滚筒宽度19314矿井提升机的制动系统2032天轮的选择21321天轮的用途及种类21322天轮绳槽与钢丝绳直径的规定21323天轮的选择214井架2341井架的用途及分类23411确定井架高度23412钢丝绳弦长与滚筒中心到天轮中心水平距离2542电动机的选择27421方案比较27422电动机计算275大饭铺煤矿的运动学和动力学图像2951大饭铺煤矿运动学计算29511提矸石运动学计算309512提人员运动学计算32513提炸药运动学计算33514总循环时间计算3452大饭铺煤矿动力学计算34521计算变为质量35522提升矸石力学计算36523提升人员力学计算3853提升系统速度图与力图38531矸石提升系统图39532人员提升系统图396结论42致谢43参考文献44附录A45附录B51前言矿产资源在国民经济和社会发展中占据极其关键的地位，是人类赖以生存与发展的根蒂。煤矿提升设备是煤矿重要系统，是联系井下与地面的首要通道，它的运转情况是否良好，对煤矿的安全生产起着重要作用。煤矿的提升系可以划分为主井提升系统、副井提升系统。主井提升设备主要用于运输有利矿产品，如运输煤炭或各类矿物；副井提升系统为辅助运输系统的核心组成部分，担负着提升岩石、下放物料、提升人员和设备的主要任务。同时提升设备较为复杂一旦产生机械故障，就会造成意想不到结果。矿井连续不断的生产，在很大程度上决定于提升设备是否正常运转，因此提升设备必须运转准确、部件稳定、安全可靠。提升设备的特色在较短间隔内，以很大的运转速度来回。在此种条件下，为了确保提升容器的安全和可靠，提升设备必须具有很好的保护措置和控制设备。因此，提升设备的选用、设计、运转和维持都必须严格遵守煤矿安全规程的规章。并且它的投资大，动力消耗大，它运转的经济技术合理性在降低成本、节约电能方面具有重要意义。因此，必须正确选择提升设备可靠性的基本理论和准则是副井提升系统的依据之一，系统本身又有许多独特的特征。同时，影响副井提升系统可靠性的要素许多，壁喻矿井所处的天气条件、地貌地质、人为因素与管理等等。矿井生产的周期很长，“机器”、“环境”状况波动大，两个广进之间的差异性很大，可靠性数据相干联系少，很难被直接彼此引用，这些都表明提升系统设计存在着一定的难度，更具有一定的研究价值。此次，毕业设计的选题十分具有现实意义，以大饭铺煤矿为实例进行副井提升设备的选型与布置设计。将理论与实践相结合，我希望能通过本次设计对煤矿的提升体系有进一步的掌握，日后能够独立的进行煤矿提升方面的设计。1大饭铺矿井田概况11地形地貌井田坐落于鄂尔多斯高原的东部，整体体地势为北高南低，最低点处于南部的黑岱沟中（周家圪塄南东侧），海拔标高为11157M；最高点处在北部界限附近（肖家圪坦北侧），海拔标高为12868M，其最大高差为1711M。正常海拔标高为1150012500M，相对高差大概100M。井田内第四系风黄土广布，地形切割猛烈，具有典型的高原侵蚀性丘陵地貌特点。12井田生产能力121矿井工作制度矿井设计330D为年工作日，每天净提升时间为16H。122矿井设计生产能力大饭铺井田具有丰富储量，煤层赋存稳定，且平缓的倾角，布局简单，考虑市场供需等各类因素，设计它的生产能力为18MT/A、24MT/A、30MT/A三个方案。经多次分析论证，矿井设计生产能力为30MT/A时，但是矿井服务年限尚不足50A，所以，它的设计不能满足规范要求，不予推荐此设计。而将设计生产的能力确定为18MT/A和24MT/A时，相对应的服务工作年限为68A和51A，二者都是可行的，其主要理由有（1）井田内部每层的储量丰厚，所含资源量极为丰富。主要开采的6号煤层自然厚度1051M3510M，平均2713M，为稳定可采的特厚煤层；初期开采的5号煤层自然厚度平均235M，为较稳定的可采煤层。故井田有建设18MT/A和24MT/A矿井的资源条件。（2）井田具有简单地质构造；它的水文地质条件也不复杂；井田内有两条坐落于井田东部边界的断层，20M的落差，走向短，对开采不会有太大的影响；煤层倾角一般5左右；矿井属低瓦斯矿井。综合机械化开采对于上述条件是有利于的，故井田具备建设18、24MT/A的矿井。（3）具有良好的铁路外运条件。矿井工业场地临近矿区专用铁路，是建设车站的不二之选，交通方便，铁路运输足够。（4）产品市场需求前景看好。本矿井所采煤层为中高热值、低硫、高灰熔点长焰煤，是优质发电配煤，是市场畅销产品，拥有十分广阔销售前景。（5）目前我国广泛使用走向长壁或倾斜长壁采煤法，581的煤矿产量，也是国际上高效高产综采工作面的布置形式，工作面长度大约300M左右，走向推进长度可达至3000M以上，牵引速度被电牵引采煤机进一步提高，进一步提高了采煤机性能。根据井田煤层特点，主要可采煤层均采用综采和综掘；胶带运输机连续运输井下煤炭，辅助运输采用顺槽连续牵引车运输及大巷蓄电池机车；对设备配套能力及可靠性、管理水平以及矿井自身条件进行综合分析，采高2030M的煤层，其单产能力可达到2030MT/A。（6）较合理的服务年限和较好的投资效益是另一个特点。设计对18MT/A、24MT/A两种井型进行了井巷工程量盘、回采工作面个数、单位成本、建井工期、区数目、矿井服务年限、吨煤投资等方面进行比较。24MT/A与18MT/A相比，井巷工程量与建井工期基本相同，移交生产时均需要一个回采工作面，但万吨掘进率、单位生产成本和吨煤投资显然前者较高，投资回收期长，所以设计能力在24MT/A时，它的投资效益最好。因此分析，本矿井丰富的煤炭资源、优良的煤质；赋存稳定的煤层，构造简单的地质；优越的交通条件；相同的条件下，邻近矿井的生产实践证明其综采设备是可靠的。矿井生产能力可定为24MT/A。13井田开拓方式131井田开拓方式分析井田开拓应符合统简单、尺寸适中、系技术可靠、流程顺畅、布局合理、接替有序、能力适当、集中有度、效益优先的原则。井下开拓布局必须根剧矿井通风设备能力、涌水情况及装备能力、运输方式、以及巷道维护等确定，倾向西北的单斜构造，大巷无论沿南北还是东西向布置，一组大巷均能穿过井田的中部服务于整个井田。基于井田地形与交通运输条件，计提出斜井开拓、斜立混合开拓与立井开拓三个方案。三个方案技术比较如下方案一主要优点煤炭采用胶带提升，系统简单、运输连续、成本低、便于管理；副斜井应用于提升设备和材料，结构简单，大件运输是有利的，且成本低；一旦井下出现事故时利于人员及时撤出地面，有利于安全。主要缺点主斜井长1070M，施工时间较长；井筒压煤量较大。方案二主要优点采用胶带提升运输煤炭，具有运输连续、系统简单、便于管理、成本低；副立井提升材料和设备，提升速度快，提升量大。主要缺点井巷工程量大，主斜井长1070M，施工时间较长；副立井系统复杂，提升大件需要拆装；一旦井下出现事故人员撤出地面时，不如斜井方案有利。方案三主要优点井底联络容易，井筒施工快；且压煤量少；副立井提升材料和设备，提升速度快，提升量大。主要缺点井巷工程量大；煤炭采用箕斗提升，系统复杂、运输不连续、硐室工程量大、装备多、投资高、管理不便、成本高；副立井系统复杂，提升大件需要拆装；一旦井下出现事故人员撤出地面时，不如斜井方案有利。从技术方面分析，方案一优点较多，虽然副斜井提升能力不如立井方案大，但完全能够满足提升要求，故技术方面方案一有利。拥有比较合理的技术、经济，推荐方案一设计，即斜井开拓方案。132井筒用途、布置及装备布置3个井筒在矿井投产时，即主、副斜井和回风立井，矿井工业场地布置主斜井和副斜井，工业场地北端的风井场地布置回风立井，三个井筒担负全矿井生产期间的提升通风等任务。（1）主斜井全矿井煤炭提升任务由主斜井担负，还兼作进风和矿井安全出口。井口标高11550M，净高405M，净断面积1815M2，井筒净宽52M，井筒全长1070M，倾角16。井筒内一侧装备一条带宽1400MM，另一侧布置一组架空人车器（猴车）、运输能力1500T/H的胶带输送机。井筒内敷设1趟压风管和1趟消防水管以及通讯电缆等，并设有扶手及台阶。（2）副斜井副斜井的任务提升运输设备、材料及全矿井人员，并兼作进风井和矿井安全出口。井口标高11550M，井底车场标高8600M，井筒净宽50M，净高41M，净断面积1782M2，倾角23，井筒全长755M。井筒内铺设900MM轨距双轨、30KG/M，敷设1趟消防洒水管路、3趟排水管路以及通信电缆、动力等，并预留通信电缆、动力位置各两根。井筒内设有台阶及扶手。（3）回风立井井筒断面237M2，井筒直径55M，垂深326M，倾角90，承担全矿井的回风；敷设1趟灌浆管路；设置梯子间用于安全通道。133井底车场矿井为开采煤层群的综采矿井，设计采用集中大巷开拓全井田，三条大巷以及井底车场全部置于6号煤层，井底车场布置需简单适用、运输畅通。结合井田开拓部署及运输方式，并根据煤层的赋存情况，本着尽可能多做煤巷的设计原则，矿井投产时在副斜井井底布置8600M水平井底车场及硐室，负责人员等辅助运输任务、开采全矿井各煤层的材料。根据井筒与大巷的位置关系和轨道系统辅助运输特点，井底车场采用折返式。车场巷道及硐室的布置与轨道运输的调车方式、货物装运方式、车辆运行方式等特点相适应。车场巷道布置如下1）副斜井井筒落底后直接通过竖曲线连接井底车场，且通达辅助运输大巷，所以本车场为一条直线巷道车场，在车场内布置双轨，两条线路通过道岔调车，布置合理，使用方便简单。2）井底车场设有高低道，长度25M；设有调车线和存车线，长度均为50M。为双轨系统运输，车场内分为进车线与出车线，为双向运输，调度机车可以通过连接进出车线的道岔来循环牵引车场内车辆。2大饭铺煤矿副井提升设备选型21提升方式确定211斜井副井提升方式类型以斜井为开拓方式的的矿井中，常用的提升方式为串车提升。（1）根据运输方向不同，可分为单钩与双钩串车两种。单钩串车提升投资小，生产能力小，井筒断面小，耗电量大，但可用于多水平提升。产煤量大约在210KT以下的小型矿井多为用单钩提升，和倾角在25以下的矿井适用于单购串车提升。双钩串车提升单水平，但投资大，生产能力大，井筒断面大。300KT左右的年产量的矿井多采用双钧，适用于倾角在25以下的情况。（2）根据不同形式的车场，可分为平车场提升、甩车场提升4。甩车场特点摘挂钩方式安全方便、井口布置与地面车场紧凑、配置简单、井架高度低；缺点是操纵过程复杂、提升能力弱、提升所用循环时间长、每次提升电动机需要多次换向。单钩提升用于甩车场偏多。平车场特点平车场操纵比甩车场简单，没有以上甩车场的各种缺点，车场运输能力大。阻车器为其辅助设备。双钩提升用于平车场的情况较多。212斜井副井提升方式选择大饭铺煤矿年产量240万吨，为较大型的煤矿，所以且倾角为23，所以选择平车场双钩提升。甩车场虽然结构简单，布置紧凑，但是提升电动机在工作中需要停车、反转，甩车过程会增加循环时间，所以提升运输又因此变小。平车场循环时间较短，生产能力大。所以此次设计选择平车场双钩提升。22提升容器的选择1）提矸石315T固定式矿车，自重960KG，最大载重2700KG，容积17，轨距3M900MM，轴距600MM，外形尺寸210013001150MM；2）运送人员3XRC159/6，人数15人，最大牵引速度4M/S，最大牵引力6KN，轨距900MM；3）运送设备材料MLC59，载重5T，外形尺M；23设计原始资料1）年提矸石36万T；2）最大班下112人；3）最大班下材料20车；4）最大班设备8车；5）最大班下长材6次；6）最大班下雷管、炸药1次；7）最大班下支护材料20车；8）最大班下设备8车，9）最大班下其他15次；10）最大班下最大件一次（重量22500KG，运送最大件平板车重量2263KG）；11）井筒倾角2312）井筒斜长755M；13）矿井工作制度年工作日330D，日工作16小时；14）提升方式斜井平车场双钩串车提升；24副井提升设备选型计算估算一次循环时间1）基本参数（1）提升速度根据参考文献5，井上、下车场平车场速度取10M/S。0提人时最大提升速度取40M/S，提炸药时最大提升速度取10M/S，提其他物MM料时最大提升速度取47M/S，。（2）提升加、减速度文献1规定对于用串车提升升降人员时，加速度A1、减速度A2一般取05M/S2，初始加速度取A003M/S2。对于升降物料没有限制，一般不大于07M/S2，所取之值不得大于自然价减速度。本设计取05M/S2。2）升降人员时（1）一次循环时间621MAX1ALTXS8047252569式中提升人员一次循环时间，S；XT1提升斜长，井上下运人时，通常情况下较井筒斜长少3040M，即L75530725M；提升最大速度，4M/S；MM升降人员的休止时间8090S，取80S（同侧上下人员）；主加速度M/S2。1A501A（2）一次提升人车数确定最大班60MIN内下放工人次数次22312569001XTZ次234731NM满足上述两个计算结果，取Z2次。式中60文献1规定，斜井提升系统最大班下放人员的时间60MIN；估算一次提升循环时间，26925S；XT1最大班下井人数，73人；MNMNN11次提升人数，取1次提升人车数3辆，N145人。（3）车钩强度验算（2COSSI211FGGNSZW4）23COS01523SIN891762908751340330及立井上提重载ZA3ZA35下放重载07503155）安全制动要求自动、迅速和可靠；空动时间要求油压块闸制动器06S；盘式制动器03S；压气块闸制动器05S。在斜井提升中，为了保证不发生松绳需要提高空动时间，上提时可不受限制。32天轮的选择321天轮的用途及种类天轮作用引导钢丝绳的转向，安装在最高的天台上。天轮形式多为以下三种A井上固定天轮；B凿井及井下固定天轮；C井下及地面斜井使用的游动天轮。天轮的结构形式有下列三种A直径不大于3000MM时，多采用整体铸钢或铸铁的结构；B直径等于3500MM时，则多采用模压焊接结构；C直径不小于4000MM时，多采用模压焊接及切接结构，有时候在井下为运输安装的需要，多作成裝配式的天轮结构。天轮轮缘的质量影响着钢丝绳的寿命。提升机起动和停止由于惯性会产生相对滑动将，会使磨损增减，所以要尽量减轻轮缘的重量。其次，轮缘的材质和绳槽沟的半径对钢丝绳的使用寿命也有影响。钢丝绳的半径要小于绳槽沟半径。绳糟沟开角多为4060。带有衬塾（材质有橡胶，牛皮，铝合金及塑料等）的天轮可延长使钢丝绳寿命，天轮材质多为铸铁（铸钢或钢板压模常用来制作不带衬垫的天轮）。虽然铸钢天轮成本低，但是维修费用较多。铸钢及压模正好相反，费用昂贵但是需要维修量较小。目前，全国各地所使用的天轮多数为滚动轴承，少部分为滑动轴承。滚动轴承具有诸多优点转动效率高，不需研瓦，更换方便，维修量小，寿命长等优点。322天轮绳槽与钢丝绳直径的规定文献1规定通过天轮的钢丝绳必须低于天轮的轮缘，其高度差不得小于钢丝绳直径的15倍。使用带衬垫的天轮，各段衬垫磨损达一个钢丝绳直径的深度时，或沿侧面磨损达钢丝绳直往一半时，该衬垫必须立即更换。天轮检査的规定。323天轮的选择A确定天轮类型固定式与游动式为斜井天轮的主要两种。为了使提升机与天轮的距离减小，而又满足偏角不超过130的要求，可以使用游动天轮，但它的维护工作量较大，容易出现故障，所以，只在井下及小斜井才选用，一般地面斜井天轮都选用固定式。因此，大饭铺煤矿副井提升选择固定式天轮，且斜井提升机钢丝绳在天轮上的围包角小于90。B计算选择天轮直径TD井上90时，6060321920MM（3TD5）式中钢丝绳直径，MM；D根据计算结果，从参考文献3选择天轮井上选择TSG3000/18，变位质量781KG。4井架井口到最上面的天轮轴心线之间的垂直距离为井架高度。对高度要求极其严格，如果不符合要求有可能造成重大人身事故，但是加大井架高度的同时又会使钢材的用量增加，正确的计算井架高度决定着安全经济两重意义。41井架的用途及分类井架是提升系统的核心部件，也是矿井地面的最高的主要的建筑物。井架用来承受各种载荷（架设普停罐装置，固定罐道和卸裁曲轨）按照其材质分成以下几种。A木井架木质井架服务矿井特点为产量低，年限比较短810年左右，服务水平浅，临时性的施工。B金属井架金属井架应用普遍，工厂制造，加工成可装配的金属组合构件，可在施工地点随时进行装配。金属井架的优点弹性大，服务年比木井架长，易调整，长耐火性好，耐振动。其缺点消耗钢材量大，造价较高，容易锈蚀，因此维护和防腐必须加强。C钢筋混凝土井架钢筋混凝土井架与以上两种应用比较广泛，适用于有比较长的服务年限，并且自身的耐火性能良好、钢材用量相对较少、刚度与抗震性能良好。但是自身也多诸多缺点因为质量较大，所以基础的建设必须着重处理，这就造成了成本普遍偏、施工期较长。但是钢筋混凝土井架在市场中很受欢迎，多绳摩擦式提升机、单绳缠绕式提升机均可采用此中井架。一种新型整体移动式的钢筋混凝土井架现已研发成功。在建井工地附近可以制作，即边建井边制作，而后整体移动至井口，找正后浇灌在井口的基础上。这样就缩短了建井施工时间，提高了经济效益。整体移动式钢筋混疑土井架将会得到越来越广泛地应用。此次，大饭铺煤矿选择钢筋混凝土井架。411确定井架高度图43斜井双钩平车场井口相对位置FIG43THERELATIVEPOSITIONOFINCLINEDFLATFIELDWELLHEADHOOK井架高度（4TNTBAJRLH521）M029547895式中井口至阻车器的距离，取8M；BLBL阻车器至摘钩点距离，取15N；固定式矿车；TTCM751251摘钩点至井架中心的水平距离，取（254）；AASL903摘钩后矿车自钢绳丝下通过处，距摘钩点的距离，取4M；NL天轮半径，15M。TR钢丝绳实际牵引角即（4ATBJLRHARCT2）907518ARCTN5式中天轮半径，15M；TR井架高度，M。JH412钢丝绳弦长与滚筒中心到天轮中心水平距离（1）计算钢丝绳弦长XL根据文献1规定天轮到滚筒的钢丝绳，其最大内外角不得超过。根据偏角的限301制，可计算出最小弦长。固定天轮双钩提升，按内、外偏角计算内偏角43301TAN2MISBLX658M外偏角44301TAN2ISLX685M式中滚筒宽度，1500MM；B两滚筒间距，MM；A1285016BEA两滚筒中心距，自提升机参数表中查得，1628MM；ES井筒中轨道中心距，M；CB容器（矿车、箕斗）最突出部分宽度，1300MM。CB（2）计算滚筒中心到天轮中心水平距离SL为了使井架斜撑不到提升机基础，则按下式计算45202MINCHLJS65132将机选的进行圆整，取33M。SL（3）钢丝绳实际弦长X46202CHLJS6513M4式中滚筒中心到天轮中心水平距离，32M；SL井架高度，10M；JH提升机卷筒中心至地面高度，从提升机规格表中查得C0065M。0C（4）计算钢丝绳实际外偏角，内偏角12（4XLSABRCTN7）3402158ARCTN4148XLSARCT23401285TN111均小于130，符合要求。式中滚筒宽度，1500MM；B两滚筒间距，MM；A1285016BEA两滚筒中心距，自提升机参数表中查得，1628MM；E钢丝绳实际弦长，343M。XLXL（5）计算钢丝绳下仰角天轮与滚筒直径相同，因此采用下面公式949XSJXLDCHARCINARCTN034SI3651T4897为满足提升机强度设计要求，且为避免钢丝绳碰撞基础，要求下仰角15。X由计算可知，满足要求。（6）计算钢丝绳在天轮上的包围角410X97152小于90，满足要求。42电动机的选择421方案比较矿井提升用电动机一般分为交流和直流两类。现有两个方案方案一采用直流电控系统，方案二采用交流变频调速电控系统。方案一选用直流电动机，采用电枢换向串联12脉动控制、磁场恒定不变，当一组整流装置出现故障时，12脉动可手动切换到6脉动，实现全载半速运行。直流调速性能好，控制精度高，效率高，易维护，国内外技术、设备成熟，选择范围宽。该方案的缺点是直流电动机维护工作量相对较高，电动机费用高，整流设备产生谐波，需要采取消谐措施。方案二，选用交流电动机，采用交流变频调速。交流变频调速性能好，控制精度高，效率高，功率因数高，谐波小。该方案的缺点主要是电控设备的投资较高。经过综合技术和经济比较，设计推荐方案一，采用直流调速电控系统。422电动机计算（1）电动机的功率计算（4JMVFN1011）185743KW7由于斜井提升摩擦力很大，故不宜像立井提升那样以净载重Q来估算电动机功率，而用最大静张力进行估算。JF式中最大静张力，N；J减速器效率，查表取085；J动力系数，取1；最大运行速度，47M/S。MV（2）电机转数（4DINM6012）3274R/MIN598式中提升机传动比。I由此，根据计算功率与电机转数，参考文献3表54选取电动机GZ161/6大型直流电动机，功率630KW，电压630V，额定转速650，变为质量13440KG，电动机效率MINR932，转子飞轮力矩527KGM2。DGD2（3）实际提升速度M/S（413）52063140VINEM式中电动机额定转速，；ENMINR减速器的减速比。I5大饭铺煤矿的运动学和动力学图像51大饭铺煤矿运动学计算（1）提升加速度确定车场中运行时初加速度M/S2；30A主加速度为了防止脱轨一般取05M/S2；1A且主加速度阶段串车所在坡度大于6，自然加速度将大于07M/S2，则不必验算。提人主加速度规定不超过05M/S2。1（2）提升减速度确定1最终减速度串车在车场内运行的减速度取03M/S2。0A2主减速度3A除人车提人的速度不大于05M/S2外，其他方式的提升减速度文献1无具体规定。一般串车提升不大于05M/S2。511提矸石运动学计算1）串车在井底车场运行阶段初加速时间V01M/S2，A003M/S2则S513101AT初加速度行程M（56122001TL2）等速时间（516302DLVT3）S37281630TTDS63式中井底车场长度，自井底弯道开始点至井底尾车停车点的距离；与串车长度DL有关，取30M；2）串车在井筒中运行阶段主加速时间S（585011ATM4）主加速行程（51012TLM5）81M24主减速运行（5303/AVT6）5/1S8主减速运行行程（530321TVLM7）85M24等速运行行程（5312LLD8）2405M697等速运行时间（5MVLT29）567S4133）一次提升循环时间（5121TTTD10）54398672S43512提人员运动学计算1）人车在井筒中运行阶段主加速时间S（585041ATM5）主加速行程（512TLM5）841M16主减速运行（53/AVT4）50/S8主减速运行行程（5231TAL11）2850M16等速运行行程（5312L8）675M93等速运行时间（5MVLT23）469S25173）一次提升循环时间（5321人TTT12）80578S2569513提炸药运动学计算1）炸药在井底车场运行阶段初（主）加速时间VMAXV01M/S2，A003M/S2则S513101AT初（主）加速度行程M（5612201TL2）2）炸药在井筒中运行阶段主减速运行（54）03/AVTM1S等速运行行程（5312L8）605M741等速运行时间（5MVLT23）174S803）一次提升循环时间（5231TTT12）40780S34式中2装卸炸药时间，取40S。514总循环时间计算表51最大班作业时间表TAB51THECLASSASSIGNMENT作业名称单位每班提升量每次提升量每班提升次数每次提升时间（S）每班提升时间（S）矸石T545571677243741876798下井人员人73452269255385上井人员人58452269255385管理人员人394512692526925支护材料车20542437497496长材车6522437448748设备车8522437448748雷管、炸药次21278834157668其它次151152437436561合计小时7552大饭铺煤矿动力学计算521计算变为质量（1）提升矸石（5DJTPZGLQM2113）1340863910264965KG41（2）提升人员（5DJTPSZWGLGM2214）1340863910264761908753KG46式中LP1根钢丝绳总长度，DLMXCP43M；7056879126LC钢丝绳斜长，M；LX钢丝绳弦长，M；LM钢丝绳实验绳长，斜井取4050M；522提升矸石力学计算提升开始初加速（501211COSSINAMFGPLFQKGFZ15）30549123COS3IN8549859601371952N4初加速结束（50120111COSSINAMFLGPFQKGFZ16）30549123COS023SIN618052498959431N3等速开始517012AMF845396N等速结束（5GFLPGFQKFDZCOSSINCOSSIN21218）8923CS03I085249059650184239N7主加速开始（5123AMF19）5049075N743106主加速结束（5COSSIN213FPLF20）23COS03SI47406N538等速开始5211234AMF5049508N7等速结束（5COSSIN224FPLF22）23COS0SI69775031N862主减速开始（5312315COSSINCOSSINAMGFPLFQKGFZ23）5049123COS023SIN48959650177263N5主减速结束GFPLFCOSSIN2358923COS0I479N04等速运输开始（5156AMF24）5049703N526等速结束（5COSSIN2026FPLF25）23COS0SIN6314753N196终减速开始（5012017COSSINAMFGPLFQKGFZ26）30549233I624898595173152N6终减速度结束GFPLFCOSSIN2378923COS0IN61412865N0523提升人员力学计算主加速度12211COSSIN2AMFGPLFGKGFSZW504983CO03SIN752476908952413N8主加速终了122111COSSIN2AMFLGPFGKGFSZW5046893CO03SIN67524076298089513N8等速开始（5122AMF27）753048N15等速终了（5GFLPGFGKFSZWCOSSINCOSSIN211228）8923COS023SIN167524576983049N8主减速开始（5322315COSSINCOSSIN2AMGFPLFGKGFSZW29）5046123COS023SIN16489SI798750N主减速终了（5GFPLFCOSSIN23530）23COS0SIN89164910N85253提升系统速度图与力图大饭铺煤矿的选型设计已经初步结束，现根据计算结果绘制矸石提升与人员提升的速度图和力图。531矸石提升系统图（1）矸石提升速度图（2）矸石提升力532人员提升系统图（1）人员提升速度图（2）人员提升力图6结论本次设计以所学的煤矿提升知识为理论基础，结合指导老师所给的大饭铺矿数据，对其副井提升系统进行设备选型与设备布置。从此次的毕业实习开始，我认真地观察了斜井提升的结构，才明白设计不能仅考虑理论性的内容，还要依据煤矿的实际地理地貌进行综合性的设计。经过多次计算、校核确定了主要设备的型号首先停车场选择双钩平车场，提升矿车15T固定式矿车，自重960KG，最大载重2700KG，容积17；运输3M人车XRC159/6，人数15人；提升钢丝绳6V7类异形股钢丝绳，每米质量422KG/M，最小破断拉力680KN，直径32MM；提升机由此选择2JK3/20提升机，直径3000MM，滚筒宽1500MM，最大静张力130KN，最大静张力差80KN和传动比20，滚筒中心距1628MM，变为质量11648KG；天轮井上选择TSG3000/18，变位质量781KG；电动机GZ161/6型电动机，功率630KW，电压630V，额定转速650R/MIN，变为质量13440KG，电动机效率932。并且，经过多计算与证校核，最终所有设计满足煤矿安全规程的规定，设计合理。根据所选设备的尺寸，来合理的进行布置，最终绘制提升机房设备布置图和相对位置图。致谢光阴如梭，即将结束大学四年的生活，在这些难忘的日子里，不能望怀恩师的谆谆教导与细心周到的关怀，这将是我毕生的财富在此谨对各位老师和同学致以崇高的敬意和最真诚的感谢毕业设计是针对大学四年所学的专业知识的一次综合运用与检验，是工程基础训练的重要环节，具有很重要的现实意义与地位。这是我们走向工作岗位前的最后一课，检验自身专业能力的最好方法。它不仅是所学理论知识的综合应用，也是培养和提高个人的创造力的最好方法。本次设计基于矿山机械的专业知识，并在孟凡英老师的悉心指导与改正下完成的。通过此次毕业设计，使我对以前所学的专业理论知识进行了系统化处理，尤其对于副井的各系统知识有了更进一步的理解，实现了理论与实践相结合，并在实践中得以进一步升华。同时也锻炼了我的独立思考，分析问题和解决问题的综合能力，在此期间查阅了多本相关的专业书籍，信息整合能力也得到了进一步提升。几个月的毕业设计现已经结束了，我充分意识到自己的缺点，由于设计技术有限并且时间的紧迫，仍有很多有待完善之处，真挚希望日后有同学能将这项工作继续研究下去，使得副井提升设计更加完善。这次毕业设计的顺利完成与指导教师孟凡英老师的的精心指导密不可分的，每周一次的开会至关重要，在这里再次感谢孟老师的耐心与专业知识的指点。最后我要表示衷心的感谢，在我毕业设计过程当中指点和帮助的同学们与老师，没有大家的努力我不会如此快速的完成这次设计参考文献1煤矿安全规程国家安全生产监督管理总局M第4版北京煤炭工业出版社,20112庄严矿山运输与提升M第1版徐州市中国矿业大学出版社,20093于利民，仵自连矿山固定设备选型使用手册M北京煤炭工与出版社20074毛君，孟凡英，栾丽君煤矿固定机械及运输设备M北京煤炭工业出版社,200835杨家驹，杨亚文矿井提升设备选型设计M第1版阜新阜新矿业学院,19886杨家延煤矿固定机械M北京煤炭工业出版社,19937张君，李桂兰平煤天安八矿新副井提升设备设计J煤炭技术,2008,2798杜锁乾，刘昌硕,王新刚副井提升系统安全性分析及改造J2010,38159张化乾，杨相柏新桥煤矿副井提升能力研究J煤矿机械2008,29610葛成远煤矿提升设备的改造M北京煤炭工业出版社,200211李炳文，王启广矿山机械M徐州中国矿业大学出版社,200712FALESROGERROBUSTCONTROLDESIGNFORANELECTROHYDRAULICWHEELLOADERSYSTEMWITHAHUMANINTHELOOPASSESSMENTINAVIRTUALENVIRONMENTDDISSERTATIONABSTRACTSINTERNATIONAL,2004附录A锚杆支护技术发展前景与制约因素摘要介绍了我国煤矿锚杆支护技术发展的三个阶段和扩展的五个应用范围，探讨了锚支护技术与设计方法发展的四大方向，分析了制约锚杆支护技术发展速度与水平的四大素。锚杆支护技术始于国外，1905年美国在建筑修缮方面开始使用喷浆技术，1911年德国第一次在井下巷道喷浆，1924年前苏联的顿巴斯矿开始应用锚喷支护。50年代初，瑞士和德生产了高效喷射机，并采用了速凝剂。随后，锚喷与锚杆支护在奥地利、瑞士、瑞典、挪威、德国、加拿大、英国、法国、美国和澳大利亚等国家的地下工程中得到了普遍应用。目前，对锚杆支护技术研究和应用最为活跃的当属澳大利亚。1锚杆支护技术发展阶段与应用范围11锚杆支护技术发展的三个阶段我国煤矿于年开始试用锚杆，1955年在试验平炯和少数矿试验喷浆、喷射混凝土和锚喷支护，这是我国锚杆支护技术发展的初期阶段。这一阶段以钢丝绳水泥砂浆锚杆为代表，锚杆没有托板，锚杆之间缺乏联系。在这种情况下，锚杆只起悬吊作用，被动承载而不与围岩共同作用。当时由于盲目扩大这类锚杆的应用范围，致使部分井巷冒顶失修，实际上阻碍了锚杆支护的发展。到了8090年代，由于国家“七五”和“八五”科技攻关将锚杆支护定为软岩巷道支护的主攻方向之一，使锚杆支护技术有了新的发展，进入了以锚带网和锚梁网为代表的组合锚杆支护阶段。这一阶段锚杆类型以水泥药卷钢筋锚杆为主，树脂药卷钢筋锚杆也已开始使用，这时的锚杆支护不仅尾部增加了托板和螺帽，而且还在松软破碎条件下增加了金属网和喷层，以及在动压影响时进一步增加钢带、钢梁或钢筋梯等，形成组合锚杆支护体系，并且由平面组合发展到空间组合，形成组合锚杆整体支护结构体系这时锚杆不仅起到悬吊作用，更重要的是起到组合拱或组合梁作用，因而支护作用效果显著增强，从而使得锚梁网、锚喷网、锚带网以及锚钢筋梯网等多种组合锚杆联合支护形式得到广泛应用，各种具体用途和具体结构形式的锚杆层出不穷，如中国矿业大学研制出挤压式和套管摩擦可拉伸锚杆以及型杆体可拉伸锚杆，东北工业大学研制出端锚外伸式可拉伸锚杆，西安矿业学院研制出蛇形杆体可拉伸锚杆，长春煤研所研制出弹簧式可拉伸锚杆等。此外，还出现了锚杆与注浆合二为一的锚注锚杆以及以小直径钻头、小直径药卷和小直径锚杆为主要特征的“三小”光爆锚喷新技术。组合锚杆则在锚梁网和锚带网等水平拉杆无预紧力的组合形式基础上，出现了水平拉杆施加预紧力的新的组合锚杆支护形式彬架锚杆。这是锚杆支护技术发展的新阶段预应力锚杆支护体系阶段，其代表产品主要有三种，即析架锚杆、水涨式锚杆和缝管式锚杆，这三种锚杆均具有良好的横向预应力和一定的纵向预应力，其支护效果均已为国内外矿山支护实践所证实。对无横向预应力的锚杆足够的纵向预应力更是必不可少。澳大利亚的研究证明，当锚杆的纵向预应力达到6070KN以上时，可以基本上阻止巷道顶板下沉，为此采用了高强度粗直径（25MM）必全长锚固树脂钢筋锚杆，并研制出托板减摩装置。12应用范围随着对锚杆支护机理认识的不断深化和支护技术的发展，我国煤矿锚杆支护的应用范围已从硬岩扩展到软岩，从完整稳定岩层扩展到破碎不稳定岩层，从中小断面巷道扩展到大断面碉室和交岔点，从新掘进巷扩展到旧巷修复，从开拓巷道扩展到受动压影响的采准巷道。目前，尤以采准巷道锚杆支护发展最快。2锚杆支护技术发展方向经过近10年的迅速发展，我国煤矿锚杆支护已形成较为明显的四个方向，即组合锚杆、预应力锚杆、可拉伸锚杆和“三小”锚杆。21组合锚杆组合锚杆分为对水平拉杆施加预应力与不施加预应力两种。施加预应力的组合锚杆即析架锚杆。析架锚杆的结构型式有多种，但其主要构件和工作原理基本相同，即在顶板斜拉锚杆和水平拉杆的共同作用下，形成对顶板中部的压缩，一方面增大了顶板裂隙体中的摩擦力，另一方面减小甚至抵消了顶板中部可能产生的拉应力，同时，由于两根斜拉锚杆通过水平拉杆连结一体，既能协调受力又具有一定的柔性，允许顶板微量下沉并在微量下沉过程中，增大顶板岩体摩擦角申和摩擦力，产生自锁作用，从而能够有效地维护高应力区的破碎顶板阻止节裂岩体中单体锚杆之间可能发生的松脱冒顶。22预应力锚杆预应力锚杆有纵向预应力和横向预应力之分纵向预应力锚杆就是通过对锚杆端部螺帽施加足够的扭矩使杆体中产生足够拉应力横向预应力锚杆主要有水涨式和缝管式两种。析架锚杆既是组合锚杆，又是预应力锚杆，而且既有横向预应力又有纵向预应力，因而是一种性能优越的预应力组合锚杆。众所周知，地下岩体抗拉强度很小，又往往被层理、节理和裂隙等弱面所切割，弱面抗拉强度更小几乎为零，抗剪强度主要取决于作用在该弱面上的正压力，当正压力不大时，弱面的抗剪能力也很小，因此，巷道开挖后在围岩变形很小时约破坏载荷的以下就出现开裂、离层、滑动、裂纹扩展和松动等等，使围岩大大弱化。如果巷道开挖后立即安装锚杆，但未施加预应力，由于锚杆的极限变形量大于围岩极限变形量，又由于各类锚杆都有一定的初始滑移量，因而无预应力锚杆实际上不能有效地阻止围岩的开裂、滑移和弱化，只有当围岩的开裂位移达到一定的程度后，锚杆才开始起到阻止裂纹进一步扩展的作用，但这时围岩几乎已丧失抗拉和抗剪切能力，因而加固体的抗拉和抗剪主要依靠锚杆杆体来承担。如果在安装锚杆的同时，立即施加足够的预应力，不仅消除了锚杆的初始滑移量而且还能给围岩施加一定的预压应力，这样，对于受拉截面，可以抵消一部分拉应力，从而大大提高抗拉能力对于受剪截面，由于压应力而产生的摩擦力大大提高了加固体的抗剪能力，同时，又由于避免了过早地出现张开裂缝，因而减缓了围岩的弱化过程，保证了巷道的长期稳定。由此可以看出，预应力锚杆的作用机理在于保证了围岩与锚杆共同起作用，避免了围岩与锚杆被“各个击破”，从而提高了围岩加固体的抗拉与抗剪切能力。23可拉伸锚杆如前所述，可拉伸锚杆有很多种，但其作用原理基本相同。锚杆对围岩的加固作用是通过二者之间的相互作用实现的，这种相互作用来源于二者之间的变形差，变形差则来源于二者之间的刚度差。由于软岩刚度过小，动压巷道的应力集中较大，因而往往导致软岩和动压巷道中的锚杆与围岩之间的变形差过大，过早地达到极限而引起锚杆与围岩之间相互作用状态发生变化，锚固力大大降低。可拉伸锚杆通过杆体伸长可适应锚杆与围岩之间产生的大变形量而不丧失锚固力，这正是可拉伸锚杆能适应软岩和动压巷道围岩大变形的原因和工作原理。24“三小”锚杆“三小”锚杆光爆锚喷新技术于1991年试验成功。近几年在我国国有重点矿区推广应用结果表明在可比条件下，小直径树脂