平煤天安八矿新副井提升设备设计

1、平煤天安八矿新副井提升设备设计张君 李桂兰（平顶山工业职业技术学院，河南 平顶山 467001）摘要：提出了新副井提升设备的设计方案，并对该技术方案进行了分析比较，进行了提升机、提升容器、钢丝绳等的选型计算及校验，安全可靠性完全满足煤矿安全规程的要求。关键词：提升设备；选型计算；安全可靠性A Design of the Lifting Equipment of the New Auxiliary Mine Shaft in Tianan 8th Coal MineZHANG Jun LI Gui-lan(Pingdingshan Industrial College of Technology

2、, Pingdingshan, Henan 467001)Abstract: This paper proposes a design of lifting equipment of the New Auxiliary Mine Shaft. With the analysis and comparison of this design, safety and reliability of the selection calculation and calibration on the hoist, upgrade containers, wire rope meet the needs of

3、 the Coal Mine Safety Regulations.Key words: lifting equipment；selection calculation；safety and reliability1设计要求本矿井设计生产能力4.00Mt/a。新副井井筒直径7.5m，装备两套2t非标矿车双层四车多绳罐笼配平衡锤，罐笼为一宽一窄，担负矿井二水平提矸、下料、升降人员及下放大件设备等辅助提升任务。2提升设备方案比较根据本矿井的井筒深度及建设规模，新副井采用多绳摩擦轮式提升系统。多绳提升系统有井塔式和落地式两种布置形式，塔式提升与落地式提升相比具有布置紧凑、占地面积小、设备质量轻等优点

4、；但存在抗震性能差、建井期占用井口时间长、辅助设施多、土建费用高的缺点。落地式提升机虽然占地面积比塔式提升机大，但克服了塔式提升所存在的缺点，具有设备安装方便，井架施工占用井口时间短的优越性。这两种提升系统在技术上均是安全可靠的，造价也基本相当，在施工进度方面，落地式优于井塔式，能加快建设速度，使井筒早日投入使用，早见效益。根据该矿的设计生产能力，新副井宜配备三罐笼和两套提升设备。但由于新副井井筒已施工完毕，井筒直径7.5m，只能布置一宽一窄两个罐笼；井口和井底只能采用分设乘人平台，一个水平进出车的方式。采用两套提升设备、单罐配平衡锤系统，与采用一套提升设备、双罐提升系统相比，具有对罐次数少，

5、提升循环时间短，提升能力相对较大的优点。根据矿井井型、提升高度大的特点，新副井以采用两套提升设备为宜。因此，设计确定新副井提升系统采用落地式布置，两套单罐配平衡锤系统，配备两台JKMD-4×4()E型落地式多绳摩擦轮提升机。根据现在工业广场的实际情况，提升机房采用同侧双层布置方式。3提升机拖动方式比较对于新副井提升机的拖动方式，设计进行了交交变频同步电动机拖动、晶闸管供电直流电动机拖动两种方案比较：同步电机拖动的交交变频调速系统，具有结构简单、坚固耐用、维护工作量小、cos可以控制超前的优点，且电机效率比同容量的直流电机高3%，在调速性能上无论动态还是静态都可以和直流电机相媲美；但由

6、于交交变频调速系统是近年来发展的新技术，国内技术尚不太成熟，尤其是矢量控制调节柜一般采用引进，所以价格较高，采用直流电机拖动的调速系统运行平衡，调速性能好，其调速技术在国内已较成熟，且初期投资比交交变频调速系统便宜；但直流电机结构复杂，其换向器能力限制了电动机的容量，使大型机械使用的大容量直流电机设计制造困难，成本高，故障多，对其整流子保养要求高，维护工作量大。因此直流调速系统较适用于2000kW以下直流电机拖动系统，可使系统具有较好的价格性能比。经过以上分析与比较，并结合新副井提升设备选型情况，设计采用晶闸管供电的直流电机拖动控制系统。4新副井提升设备选型4.1 设计依据提升高度：814.8

7、m矸石量200t/班，材料量80车/班最大班下井工人：550人最大件重量：18t4.2选型计算1、提升容器取Vm=10.053m/s，a=0.65m/s²，提升循环时间 Tq=211.81+q升降人员：Tq=211.81+137×2=485.81s提矸下料：Tq=211.81+40×2=291.81s升降大件：Tq=211.81+88×2=387.81s采用单罐(宽)配平衡锤提升系统，宽罐为2t非标矿车双层四车多绳罐笼，双层提矸、下料，单层下大件、设备，一个水平进出车；双层升降人员。宽罐双层乘120人。宽罐笼重量(包括悬挂装置)：约19000kg。罐笼本

8、体高度10m，宽罐笼净宽1.84m，可以满足升降综采液压支架等大件设备的要求。最大件液压支架重约18t，平板车重量1250kg。平衡锤重28760kg。2、钢丝绳选择 提升高度 H=121.7-(-693.1)=814.8m 防撞梁高度Hf=10+10=20m 上天轮中心高度 Hj=20+7+6+7+6=46m 尾绳环高度 Hh=Hg+HL+0.5+2S =15+0.5+2×1.545=18.59m，取Hh=20m 钢丝绳悬垂长度 Hh=Hj+H+Hh =892m 绳端荷重提矸：Qd=19000+4×(3600+1280)=38520kg人员：Qd=19000+120

9、15;70=27400kg大件：Qd=19000+18000+1250=38250kg 提升钢丝绳选择首绳选用44ZBB6V×37S+FC-1570型三角股钢丝绳，左、右同向捻各二根。主要技术参数：钢绳直径d=44mm，最粗钢丝直径=2.6mm，钢绳单位长度重量Pk=8.07kg/m，抗拉强度=1570MPa，钢丝破断拉力总和Qq=1341.78kN。 平衡尾绳选择 平衡尾绳选用P187×29NAT-8×4×19-1370型扁钢绳二根。主要技术参数：宽×厚=187×29，钢绳单位长度重量q=16.80kg/m，抗拉强度=1370MPa

10、，钢丝破断拉力总和Qq=2360kN。煤矿安全规程允许的安全系数m人=9.2-0.0005×892=8.754m物=8.2-0.0005×892=7.754 安全系数校验:经校验，所选钢丝绳满足煤矿安全规程要求。3、提升机选型和校验 提升机选型按摩擦轮及天轮与钢丝绳直径比计算：D=Dt90d=90×44=3870mm按摩擦轮及天轮与钢绳最粗钢丝直径比计算：D=Dt1200=1200×2.6=3120m根据以上计算及所选提升容器，新副井1#提升设备选用一台JKMD-4×4()E型落地式多绳摩擦轮提升机，主要技术参数如下：摩擦轮直径 D=4000m

11、m天轮直径 D=4000mm最大静张力 Fj=680kN最大静张力差 Fc=180kN提升机旋转部分变位质量 Gj=20000kg 天轮变位质量 Gt=2×6500kg 传动比 i=1衬垫摩擦系数 =0.25衬垫允许比压 PB=1.96MPa 提升机校验提升系统实际最大静张力(按提矸)Fj=38520+4×8.07×(46-6.5)+2×16.8×(892-46)×9.81/1000=670.578kN <680kN提升系统实际最大静张力差(按提矸)Fc=(38520-28760+)×9.81/1000=106.26k

12、N <180kN式中提升系统首、尾绳差重，1031kg提升系统实际最大衬垫比压为1.754MPa <1.96MPa经验算，所选提升机满足要求。4、提升系统计算1#提升机配套T-4型四绳天轮二组，直径Dt=4000mm。上天轮中心高+46m，下天轮中心高+40m，提升系统计算结果详见图6-1-1新副井提升系统图。5、提升系统变位质量 予选电动机：选择ZD型直流电动机1台，主要技术参数如下：额定功率 1300kW额定转速 48r/min过载能力 2冷却方式 强迫通风 提升系统变位质量 m矸=167528kg，m人=156408kg，m大件=167258kg 6、提升系统运动学、动力学计

13、算 提升速度V=×4×48/60=10.053m/s 设计采用a1=a3=0.65m/s2，V4=0.4m/s，h4=4m1#提升机提升速度图、力图详见图6-1-2。7、电动机校验 按等效容量校验(按上提大件)：等效力 Fd=89.407kN等效时间 Td=205.89s等效功率 按工作过负荷校验(按上提大件)： =Fmax/Fe=209.85×1000/(1300×1000×0.98/10.053) =1.656<1.7(2×0.85)经验算，所选电动机符合要求。8、提升系统防滑验算新副井1提升机摩擦轮的围抱角为181.59&

14、#186;，衬垫摩擦系数0.25。选用恒制动力液压站，具有二级制动功能。计算机计算的防滑系统结果见表1。新副井1提升机防滑验算表 表1作业名称静防滑安全系数j动防滑安全系数d实际的安全制动减速度azs、azx、azk滑动极限减速度azs、azx、azk提 矸4.083>1.752.396>1.252.768m/s23.876m/s2升降人员略略略略下 大 件3.923>1.752.327>1.251.500m/s22.663m/s2提升大件3.923>1.752.327>1.252.739m/s23.871m/s2提升空罐1.769m/s22.493m/s2

15、下放空罐3.062m/s23.905m/s2经防滑验算，提升系统在各种载荷和各种提升状态下，保险闸所产生的制动减速度，上提重载全部机械的制动减速度不大于5m/s2，下放重载全部机械的制动减速度不小于1.5m/s2，且不超过滑动极限，均满足煤矿安全规程第四百三十三条的规定。9、1#提升机最大班作业时间见表2。新副井1#提升机最大班作业时间平衡表 表2 提升性质数量每次数量每班次数每次时间(s)每班时间(min)备 注下井人员550人1205485.8140.48 上井人员 3485.8124.29技术人员 2485.8116.19提升矸石200 t14.4t14291.8168.09下放材料80车4车20387.81129.27运送设备4387.81