依兰回风井计算书 1(主提静张力差)

1、提升系统的选型与计算一、提升系统的选型及验算1、井筒概况：依兰第三煤矿回风井井筒设计井深为725(包含15m的水窝)，净井径7.0m，井筒施工布置主副提两套单钩提升，各系统布置详见依兰第三煤矿回风井井筒施工平面布置图，采用型井架凿井基础加高1.0m。2、提升井架采用型井架凿井，经天轮平台竖直荷载验算，可满足井筒凿井施工的要求。3、提升绞车布置2JK-3.5/20型和JKZ-2.8/15.5型提升绞车各一台，形成两套单钩提升，绞车技术参数见下表：绞车主要技术参数表 4、提升能力：绞车提升能力表5、井架选择计算；井架恒载荷：天轮平台重量： 14000kg 翻矸平台重量： 34000kg 天轮及轴承

2、座总重：17792kg井架活载荷：提升与钢丝绳悬吊总重：259565.53（参照悬吊设备表） 井架总荷重： 14000+34000+17792+259565.53325357.53kg 型井架允许最大总荷重：3604660/9.8367822.449kg 井架总荷重325357.53kg9.0，满足规程要求。（6）电机功率验算：P=(Q0 +PSBH0 ) VMB /(102c) P=114565.3/(1020.85)=700.31kwPN=1000kw（绞车电机功率PN），满足使用。式中：Q终端最大负荷，kg；VmB提升机最大速度，m/s；c传动效率取0.85； (7)提升能力计算当加减速

3、度相等时，提升一次循环时间(T1) T1=2VMB/a+(H0-40)/VMB+54+d 式中： VMB运行最大速度，m/s，据提升机提升最大速度和煤矿安全规程限值确定。 H0井底至翻矸平台提升高度，736.1m d一次提升休止时间，取6090s ，此取90s a提升加速度，取1.5m/sT1=25.3/1.5+(736.1-40)/5.3+54+90=282.41s提升能力计算 AT=3600KmVTB/(KT1) 式中： Km吊桶装满系数，取0.9 VTB标准吊桶容积，m3 K提升不均匀系数，取1.25 T1一次提升循环时间，s AT=36.71 m3/h(8)主提天轮直径的选择:据D =

4、 60ds =6044=2640.00 mm根据计算选择天轮直径3000.00mm 的提升天轮MZS-1.1-3.0（9）主提液压站整定压力kg/cm2确定最大力矩：最大静张力差Fjc=114569.81=112383.36 N最大静张力矩Mjmax=FjcD/2=112383.363.5/2=196670.88NM式中：D-滚筒直径，3.5m；最大制动力矩未考虑残压影响所需制动力矩：Mzmax3Mjmax=590012.64 NM考虑残压影响所需制动力矩:MzmaxMzmax +9.812nPzARcp=590012.64 +9.8121251381.8750.45 =727082.87NM

5、式中：n盘形制动器对数，12；Pz电液调节阀残压，取Pz=5kg/cm2;A盘形制动器活塞面积，查得A=138cm2；Rcp盘形闸磨擦半径，查得Rcp=1.625m；闸瓦磨擦系数，查得=0.45。根据上述计算确定最大制动力矩：Mmax=727082.87 NM制动油压确定制动系统贴闸皮油压Pt:Pt=Mzmax/（2nRcpAg）0.0981=727082.87/（2121.8751380.459.81）0.0981=2.60MPa最大制动油压Ps=Pt+C=2.60+1.62=4.22 Mpa式中：C-制动闸综合阻力，查得16.5kg/cm2（1.62Mpa）。结论：该提升绞车挂4m3矸石吊

6、桶，实际施工时，绞车实际电流不得超过额定电流，确保提升安全。（10）提升偏角验算滚筒中心与天轮中心距离为50.8m ，钢丝绳距提升中心线的最大偏移量为0.817m。钢丝绳最大偏角=arctg（1.02/58.22）=1.0049.0，满足规程要求。（6）电机功率验算：P=(Q0 +PSBH0 ) VMB /(102c) P=14996.45.48/(1020.85)=947.87kwPN=1000kw（绞车电机功率PN）式中：Q终端最大负荷，kg；VmB提升机最大速度，m/s；c传动效率取0.85；(7)提升能力计算当加减速度相等时，提升一次循环时间(T1) T1=2VMB/a+(H0-40)

7、/VMB+54+d T1=25.48/1.5+(736.10-40)/5.48+54+90=278.33s提升能力计算 AT=3600KmVTB/(KT1) AT=46.56m3/h主提机AT=36.71m3/h，副提机AT=46.56m3/h，井筒施工布置主副提两套单钩提升，净井径7.0m，井壁厚950mm，荒径8.9m，按照打眼放炮出渣打灰清底打眼放炮的循环工序，计划进尺100m/月，出矸量为：（8.9/2）23.141001.8=11192.37m3（松散系数取1.8），每天一模灰，出渣和清底共占12小时，则一个月的出渣总量为：（36.71+46.56）1230=29977.2m3111

8、92.37m3能够满足一个月进尺100m的需要。（8）副提天轮直径的选择:据 D= 60ds =6042=2520.00 mm根据计算选择天轮直径3000.00mm 的提升天轮MZS-1.1-3.0（9）副提液压站整定压力kg/cm2确定最大力矩：最大静张力差Fjc=14996.409.81=147114.68N最大静张力矩Mjmax=FjcD/2=147114.682.8/2=205960.56NM式中：D-滚筒直径，2.8m；最大制动力矩未考虑残压影响所需制动力矩：Mzmax3Mjmax=617881.67 NM考虑残压影响所需制动力矩:MzmaxMzmax +9.812nPzARcp=6

9、17881.67 +9.8121251381.5250.45 =729365.46 NM式中：n-盘形制动器对数，12；Pz-电液调节阀残压，取Pz=5kg/cm2;A-盘形制动器活塞面积，查得A=138cm2；Rcp-盘形闸磨擦半径，查得Rcp=1.525m；-闸瓦磨擦系数，查得=0.45。根据上述计算确定最大制动力矩：Mmax=729365.46 NM制动油压确定制动系统贴闸皮油压Pt:Pt=Mzmax/（2nRcpAg）0.0981=729365.46/（2121.5251380.459.81）0.0981=3.21MPa最大制动油压Ps=Pt+C=3.21+1.62=4.83 Mpa式

10、中：C-制动闸综合阻力，查得16.5kg/cm2（1.62Mpa）。结论：该提升绞车挂5m3矸石吊桶，实际施工时，绞车实际电流不得超过额定电流，确保提升安全。（10）提升偏角验算滚筒中心与天轮中心距离为50.3m，钢丝绳距提升中心线的最大偏移量为0m。钢丝绳最大偏角=arctg（1.1/57.81）=1.0901.25，满足要求。（11）提升过卷高度验算绞车最大绳速为4.7m/s。h4=H-(h1+h2+h3+0.5R)=27.964-（11+1.35+6.98+0.75）=7.614m，式中：H为井架高度即井口水平到天轮平台的距离，27.178mh1翻矸台高度，取10.5mh2吊桶卸矸所需高

11、度，1.35mh3吊桶、钩头、连接装置和滑架的总高度，h3=2.98+1.5+2.5=6.98mh4提升过卷高度，m。R提升天轮公称半径，1.5m。大于煤矿安全规程规定的5.36m（插值法计算），满足施工要求。（12）天轮平台提升天轮钢梁选型计算根据天轮平台的平面布置情况，提升天轮梁N1的截面选择。按照断绳荷载计算：钢梁的最大剪力Qmax=91.58KN钢梁最大弯矩Mmax=45.79Nm1)按照弯曲强度条件选截面：N1钢梁选用I50a（工字钢），它的主要数据：查表得Wx=1860cm3290.7cm3；Ix=46500 cm3；d=1.2cm；B=15.8cm；ix=19.7cm；iy=3.

12、07cm。2)按照压弯构件验算： 3)刚度验算：根据计算和验算结果，提升天轮梁采用I50a（工字钢），能够符合设计要求。(13)立井凿井井架稳定性计算Vl1=2366010.64=251742.4kgm；Ql2=11803811=1298418 kgm；2G(l3+l4)=263360(19+3)=2787840 kgm；Hh1=2231830=669540 kgm；Wh2=1618613.5=218511 kgm；MW=Vl1+ Ql2+2G(l3+l4)=4338000.4 kgm；MQ=Hh1+Wh2=888051 kgm；MW /MQ=4.88K=1.5，满足稳定性要求。式中：MW稳定

13、力矩，kg.m；MQ倾覆力矩，kg.m；K稳定系数，按主要载荷组合计算，取1.5；V钢丝绳垂直拉力合力（用质量表示），Q-井架、围棚、翻矸台质量G 一个基础的质量（地下部分按2米深考虑）。L1、l2、l3、l4V、Q、G距离倾覆中心的距离m。H钢丝绳水平拉力的合力（kg）；Wh2风荷载的合力（kg）；四、其他生产辅助系统的选型及验算1）、吊盘、稳绳选择计算(1)吊盘钢丝绳的端荷重稳绳按每百米一吨算得：每根钢丝绳的端荷总重：7550.00kg吊盘总重： 23000kg水箱、卧泵和阀重： 11000kg每台抓岩机重: 5353.7kg(机身)每个抓头重: 2365kg每个抓头抓矸石重: 960kg

14、工具重： 500kg人员重： 960kg总吊重=吊盘重+(水箱、卧泵重)+ 抓岩机重+工具人员重=23000+11000+5353.7+(2365+960)1.5+500+960=45801.20kg每根钢丝绳的端荷总重：45801.201.25/6=9541.92kg（1.25为不均衡系数）放炮电缆(一根)重=井深每米重 7371.033=761.32kg电缆卡重：246kg 单根吊盘绳附最大电缆重=1007.32kg每根钢丝绳的端荷总重=9541.92+1007.32=10549.24kg(2)钢丝绳的选择吊盘钢丝绳单根单位长度重量 Ps= Q/(110B / ma - H0 ) =4.3

15、77kg/m试选钢丝绳：187+FC-40-180绳单位长度重量： Ps=6.24kg/m钢丝绳破断力总和：Qd=114946.33kg钢丝绳自重：H0每米重 Q绳=4586.40kg单根钢丝绳悬吊总重单根钢丝绳端吊重+单根钢丝绳自重10549.24+4586.40=15135.64kg安全系数校核m= Qd /(Q +PsB H0)m= 7.306.00(3)凿井天轮和绞车的选择天轮直径的选择据 D=2040=800.00mm根据计算选择天轮直径为800.00mm的凿井天轮MZS2.1-0-10.8凿井绞车的选择根据计算选择 JZ-16/800A 30kw的凿井绞车。2）、溜灰管选择计算(1

16、)钢丝绳端吊重：管重：型号：1808 33.93kg/m自重：提升深度每米重=72533.93=24599.25kg灰重:2000kg卡具 单重：7.06Kg 个数：121个 总重：854.26kg 快速接头：单重:8.51kg 个数：121个 总重：1029.71kg 端吊重=28483.22kg 两绳悬吊所以Q0=28483.22/2=14241.61kg(2)钢丝绳选择：Ps= Q0 /(110B / ma - H0 ) =4.771kg/m试选钢丝绳：187+FC-40-170绳单位长度重量： Ps =6.24kg/m钢丝绳破断力总和：Qd=108400.412kg钢丝绳自重：H0每米

17、重 Q绳=4711.20kg单根钢丝绳悬吊总重单根钢丝绳端吊重+单根钢丝绳自重14241.61+4711.20=18952.81kg安全系数校核m= Qd /(Q+PsBH0)m= 5.715.00(3)凿井天轮和绞车的选择凿井天轮直径的选择据 D=20ds =2040=800.00 mm根据计算选择天轮为1050mm的凿井天轮MZS2.2-0-21.05凿井绞车的选择 根据计算选用 2JZ-25/1300 75kw 的型凿井绞车。3）、排水管选择计算（1）钢丝绳的端荷重：排水管路 壁厚选择：=0.5d(+p)/(-p)1/2-1管路内径： d = ( 10.8-2) cm 无缝钢管允许应力：

18、= 800kg/cm2 第一段:管路底端压力： p = 0.11h = 0.11725= 79.75kgf/m2 得：=0.514cm 第二段:管路底端压力： p = 0.11h = 0.11500= 55kgf/m2 得：=0.359cm 管路型号：1084.0(0-500m) 1085.5(500m-725m) 排水能力理论计算：Q=3600vD2/4式中D排水管内径，取0.097mv管道中水流平均速度，取2.2m/sQ排水量，m3/h计算出Q=58.50m3/h。根据以往排水经验，108mm无缝钢管排水量达100m3/h根据计算，采用1085.5mm(1084.0mm)无缝钢管作为排水管

19、，能满足施工排水需要。排水方式当涌水量小于10m3/h时，采用工作面风动潜水泵向吊桶排水，吊桶带水排到地面。当井筒涌水量大于10m3/h时，在吊盘中层安装一台排量为50m3/h的卧泵，由工作面风泵排水至吊盘水箱，再由卧泵排水至地面。排水管用高压法兰连接，排水管钢丝绳悬吊。 管路重量：扬程每米重 =（225-20）13.90+50010.26=7979.50kg 管路内水重：截面积扬程水容重=4513.75+1741.26=6255.01 kg,总重 = 管重+水重= 14234.51kg 电缆重量： 型号：MY370+116 4.207kg/m (两根) 总重= 3100.562=6201.1

20、2kg 卡具重：卡子个数：242.00个 单重:7.06kg 总重 = 1708.52kg 快速接头：接头个数： 121.00个 单重:4.13kg 总重：499.73kg端吊重=管路总重+卡具重+快速接头重 =22643.88kg两绳悬吊则单绳受力 Q0=22643.88/2=11321.94kg (2)钢丝绳悬吊重：钢丝绳选择：Ps= Q0 /(110B/ ma - H0 ) =4.794kg/m试选钢丝绳：187+FC-40-170绳单位长度重量： Ps =6.24kg/m钢丝绳破断力总和：Qd=108400.41kg钢丝绳自重：H0每米重 Q绳=4586.40kg单根钢丝绳悬吊总重单根

21、钢丝绳端吊重+单根钢丝绳自重11321.94+4586.40=15908.34kg安全系数校核m= Qd/(Q + PsB H0)m= 6.816.00(3)凿井天轮和绞车的选择凿井天轮直径的选择据 D =20ds=2040= 800 mm根据计算选择天轮为800mm的凿井天轮MZS2.2-0-20.8凿井绞车的选择根据计算选用 2JZ-16/800A 55kw的型凿井绞车。4）、安全梯选择计算（1）安全梯钢丝绳端吊重：自重： 503.00 kg 载重（25人）： 2000.00 kg 端荷重： 2503.00 kg （2）钢丝绳选择：Ps= Q0 /(110B / ma - H0 ) =1.

22、892kg/m试选钢丝绳：187+FC-24-170绳单位长度重量： Ps =2.25kg/m钢丝绳破断力总和：Qd=39013.67kg钢丝绳自重：H0每米重 Q绳=1698.75kg（3）单根钢丝绳悬吊总重单根钢丝绳端吊重+单根钢丝绳自重2503.00+1698.75=4201.75kg（4）安全系数校核m= Qd/(Q + PsBH0)m= 9.289.00（5）凿井天轮直径的选择 据 D = 20ds =2024= 480.00 mm 根据计算选择天轮为650mm的凿井天轮MZS2.1-0-10.65（6）凿井绞车的选择 根据计算选用 JZA-5/1000 22kw 的型凿井绞车。5）

23、、压风、供水管路选择计算(1)压风、供水管路钢丝绳端吊重：压风管：1594.5 PVC：1607.7凿井期间，以井筒用伞钻打眼及一台风泵排水时的耗风量为最大，则最大耗风量Q为：Q=k (q钻+q泵) = 1.151.11.00.8（70+4.5）=75.39m3/ minQ1=Q（1+20%）=90.47m3/ mind=20(Q1/2)1/2 =134.51mm式中：Q最大耗风量（m3/ min）；Q1供风量（m3/ min）；管网漏风系数，取1.15；机械磨损使耗风量增加的系数，取1.1；高原修正系数，海拔每增加100m，系数增加1%，取1.0；k同型号风动机具同时使用系数，0.8；q钻伞

24、钻耗风量，70m3/min；q泵风动潜水泵耗风量，4.5m3/min；d地面供风管路直径，mm。凿井期间，在井口附近设一个压风机房，布置2台20 m3/min和2台40 m3/min压风机，总供风量120m3/min，可满足该井筒不同施工工序的用风需要。地面压风干管选用2196mm的无缝钢管引至井口，井下选用1607.7mm的PVC管（前80m用1594.5的钢管）。供水管：574 式中：d0无缝钢管内径，取49mmc无缝钢管管壁附加厚度，取2mm（12mm）s无缝钢管的允许应力，取80MPaP注浆终压，取11.9MPa超载系数，取1.1代入上式得=2.40mm，取=4mm 根据井筒施工供水及

25、基岩段各含水层组的注浆压力，选574mm供水管（兼注浆管）或选用1.5的12Mpa的高压软管，能满足施工排水需要。井筒施工用水均由地面供给，供水（注浆）管路和压风管路一起用钢丝绳悬吊，在上层吊盘设释压水箱，以适应凿岩等用水压力的需要。悬吊部分的验算：压风钢管部分重=80.0017.14=1371.20kgPVC管部分重=645.05.61=3618.450kg 供水管部分重=725.05.23=3791.75kg 卡具 单重：7.06Kg 个数：121.00个 总重：854.26kg 管接头：压风管接头个数： 121.00个 单重:6.77kg 供水管接头个数： 121.00个 单重:2.64

26、kg 总重：1138.61kg供水管路的水重：截面积高水容重=1571.44kg电缆重量： 型号：MY335+110 2.422kg/m (一根) 总重= （725+12）2.422=1785.01kg 端吊重=14130.72kg两绳悬吊所以Q0=14130.72/2=7065.36kg (2)钢丝绳选择：Ps= Q0 /(110B / ma - H0 ) =2.367kg/m试选钢丝绳：187+FC-28-170绳单位长度重量： Ps =3.060kg/m钢丝绳破断力总和：Qd= 53152.86kg钢丝绳自重：H0每米重 Q绳=2310.30kg单根钢丝绳悬吊总重单根钢丝绳端吊重+单根钢丝绳自重7065.36+2310.30=9375.66kg安全系数校核m= Qd /(Q + PsB H0)m= 5.665.00(3)凿井天轮和绞车的选择凿井天轮直径的选择 据 D=20ds=2028=560.00 mm 根据实际需要选择天轮为650mm的凿井天轮MZS2.2-0-20.65凿井绞车的选择 根据计算选用 2JZ-10/800 40k