第七章提升、通风、排水和压缩空气设备

第七章矿井主要设备

第一节提升设备

一、概述

本矿井采用立井开拓，设主、副井二个提升井筒，单水平开采。矿井设计生产能力180

万t/a,年工作日330d,工作制度地面为三班制、井下为四班制，主井提升每天净作业时

间16ho

主井担负原煤提升任务。井筒净直径5.0m,布置一对16t提煤箕斗，装备型钢组合罐

道。副井担负提升肝石、升降人员和设备、运送材料等辅助性提升作业任务。井筒净直径

6.5m,布置一对1.5t矿车双层四车罐笼（一宽一窄），装备型钢组合罐道。

设计对主、副井提升方案在地震裂度、工业场地总平面布置、气候条件、施工占用井

口时间、建井工期安排、安装维护工艺性等方面，经安全、技术、经济综合比较后，认为

落地式提升机对基础处理，井筒受力及井筒因地表下陷断裂恢复正常运行均有利，投资较

省，可利用永久井架开凿井筒，提升机房的施工及提升机的安装调试可与井筒装备施工平

行作业，大大缩短建设工期，可充分发挥投资效益，故主、副井均采用落地多绳摩擦式提

升系统。

主井装备16t箕斗，提升速度适中，安全可靠，提升能力大。若装备12t箕斗，提升

速度较高，提升能力小。且装备12t或16t箕斗不影响主井井筒直径大小，因此主井推荐方

案一,装备一对16t箕斗。

副井提升若采用高速直流电动机带行星轮减速器传动方案虽比低速直联悬挂式直流

电动机方案节省投资，但存在多一台减速器传动效率低、运行费用高、占地面积大、增加

机房费用、减速器易漏油、齿轮、轴承易损坏影响正常运行等缺点。而低速直联悬挂式直

流电动机具有占地面积小、布置紧凑、噪音低、安装、维护简单、故障率低、安全性能好、

技术先进等优点，故副井提升推荐采用低速直联悬挂式直流电动机传动方式。

主、副井提升方案比较见表7-1-1、7-1-2o

/比阱北（集Ifl）有限才任公司将榭牙井及选煤厂初步设计第七季提升、通尻、和小和压缩空二设各

主井提升方案技术经济比较表表7-1-1

方案一（推荐方案）方案二

内容

项目JKMD35x4（山）落地多绳摩擦式提升机一台川MD-3x4（W）落地多绳摩擦式提升机一台

16t多绳箕斗一对12t多绳箕斗一对

提升高度586.68m586.128m

低速直流电动机低速直流电动机

主电动机型号

ZKTD2so点71800kW900V50r/min1800kW900V76.4r/min

最大提升速度9.16m/s12m/s

主提升绳型号36ZBB6x28+FC1770ZZ<SS)32ZBB6x28+FC1770ZZ(SS)

传动型式低速克流电动机直联低速直流电动机宜联

电控设备品何管直流传动成套电控装置晶闸管直流传动成套电控装控

年提升能力2.79Mt/a2.09Mt/a

起理设备25+25t手动双梁起重机16+16t手动双梁起重机

设备甜（万元）810740

年电费（万元）175.8175.6

投资略低,提升能力小,速度较而，且不满足1.2倍富裕

方案特点提升能力大，速度适中，安全可靠，投资略高.

能力要求

备注表中投资费用仅供方案比较用

/比阱北（集Ifl）有限才任公司将榭牙井及选煤厂初步设计第七季提升、通尻、和小和压缩空二设各

副井提升方案技术经济比较表表7-1-2

方案一（推荐方案）方案二

主要技术特征落地多绳摩擦式提升机落地多绳摩擦式提升机

直流低速直联电机传动直流高速电机带减速器传动

晶闸管变流器供电品闸管变流器供电

提升机型号规格JKM>3.5x4(III)Vm=9.16m/sJKMD-3.5x4(1)Vm=9.56m/si=11.5

提升高度（m）598.2598.2

最大班净作业时间（h）3.S73.52

工人下井时间（min）13.5613.42

提升容涔l.St矿车双层四车宽窄跳1.5t矿车双层四车宽窄跳

主电动机型号规格ZK7D250/561500KW.50rpmZD1500KW.600rpm

主钢丝绳38ZBB6Vx37S+FC1670ZZ<SS)共四根38ZBB6Vx37S+FC1670ZZ(SS)共四根

电控设备晶阿管直流传动成套电控装置晶间管直流传动成套电控装置

辅助设备冷却通风机、起重机冷却通风机、起重机

设备费（万元）780700

投资略低，占地面积大,减速器故障率高，噪音大，维修

方案特点技术性能先进，安全可靠，投资略高。

工作量大.

备注表中投资费用仅供方案比较用

泡北矿业(集团)有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

综上所述，主并提升设备推荐方案一，即选用JKMD-3.5x4(III)型落地多绳摩擦式矿

井提升机一套，配低速直联悬挂式直流电动机(1800kW50r/min),提升容器为一对立井多

绳16t提煤箕斗，主钢丝绳为36ZBB6x28+FC1770ZZ(SS),最大提升速度9.16m/s。副井

提升设备推荐方案一，即选用JKMD-3.5X4(III)型落地多绳摩擦式矿井提升机，配低速直

联悬挂式直流电动机(1500kW50r/min),提升容器为•对1.5t矿车双层四车多绳罐笼(其

中一个宽罐笼，一个窄罐笼)，主钢丝绳为38ZBB6Vx37S+FC1670ZZ(SS),最大提升速度

9.16m/s»最大班设计作业时间3.57h,最大班工人下井时间13.56min。

主、副井提升机电气控制设备均采用晶闸管直流传动提升机成套电气控制设备。主、

副井提升系统图见附图7-1-1、7-l-3o

二、主井提升设备

1、设计依据

井型：A=1.8Mt/a；工作制度：b=330d/a,t=16h/d：

锁口标高：+29.2m；井底车场水平标高：-569m；

卸载标高：+42.9m；

装载标高：-535.678m；

提升高度：Ht=586.68m；

钢丝绳悬垂高度：Hc=635.388m；

提升容器：立井多绳16t双箕斗

标称装载质量：Q=16t(定重装载)

箕斗自重：(包括悬挂装置等)Qc=25t

2、钢丝绳选型及校验

提升主钢丝绳选36ZBB6x28+FC1770ZZ(SS)各两根，其参数为：

主井提升主钢丝绳参数表表7-1-3

名称参数

主钢丝绳根数m4

钢丝绳直径dl36mm

公称抗拉强度oBl1770MPa

最小钢丝破断拉力总和Qdl1012KN

单位长度质量Pkl5.35kg/m

最粗钢丝直径6max<2.9mm

尾绳选用三根多层股尾绳，其中44ZBB18x7+FC1470ZS933755二根，42ZBB

-156—

泡北矿业(集团)有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

18x7+FCl470sz850688—根。其参数为:

主井提升尾绳参数表表7-1-4

名称参数参数

钢丝绳直径44mm42mm

公称抗拉强度oB21470MPa1470MPa

最小钢丝破断拉力总和Qd21197KN1091KN

单位长度质量Pk27.55kg/m6.88kg/m

钢丝绳根数21

首尾绳单位长度质量差2.64%,为平衡提升系统。

提升主钢丝绳安全系数校验：

所选钢丝绳满足《煤矿安全规程》规定。

3、提升设备选型及检验

选用一台JKMD-3.5X4(1II)落地多绳摩擦式提升机，其主要技术参数如下:

主井提升机主要技术参数表表7-1-5

名称参数

主导轮直径DN3.5m

主提升绳根数nl4m

绳间距300mm

天轮直径Dt3.5m

允许最大静张力Fj570kN

允许最大静张力差Fc180kN

衬垫摩擦系数H>0.25

提升机变位质量Qj13000kg

天轮变位质量QD(=QE)2x6000kg

提升机校验

主导轮及天轮直径:

DN=Dt=3500mm>90dl=3240mm

钢丝绳最大静张力：

-157-

泡北矿业（集团）有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

Fjz=535.60kN<Fj=570kN

钢丝绳最大静张力差：

Fcz=156.96kN<Fc=180kN

摩擦衬垫比压：

----------------------------

所选提升机满足要求。

4、提升主电动机：

低速直联直流电动机，其参数为:

主电动机参数表表7-1-6

名称参数

型号ZKTD250由7

额定功率PN1800kW

额定转速n50r/min

额定电压U900V

过载倍数A2

转动惯量J16257kgm2

最大提升速度：

5、提升系统运动学计算

提升速度图、力图见图7-1-2。

6、提升系统动力学计算

提升系统变位质量总和：

ZM=126578kg

7、年提升能力

式中，不均衡系数C=l.l

-158—

泡北矿业（集团）有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

提升运动学计算表7-1-7

序号名称单位计算公式L算结果

1初加速时间Sto=Vo/ao3

2初加速距离mh3=Vmto/22.25

3加速时间Sb=(.Vm-Vo)/ai10.94

=

4加速距离mhi(Vm+Vo)ti/25831

5减速时间st3=(Vm-V4)/S312.37

6减速距离mh3=(Vm+V4)13fz59.75

7爬行时间st4=h4/V45

8制动时间sts=V4/a51

9制动距离mh5=V4t5/20.25

10等速距离mh2=Hfho-hphj-ku-hs463.62

11等速时间st2=h2/Vmax50.61

12一次运行时间sTo=to+tj+t2+tj+t4+ts82.92

13休止时间es16

14一次提升时间sT=To+098.92

注：选取初加速度ao=O.5m/s2主加、减速度ai=a3=0.7m/s2

制动减速度2

a5=0.5m/s

初速度

V0=1.5m/s

爬行速度爬行距离

V4=0.5m/sh4=2.5m

动力学计算表表7-1-8

名称计算公式计算结果（N）

初加速段Fo=kQg+2mao243793

正常加速段Fi=kQg+2mai269109

等速段

F2=kQg180504

减速段

F3=kQg-2m3391899

爬行段

F4=kQg180504

停车段F5=kQg-Emas117215

-159-

泡北矿业(集团)有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

表中，矿井提升阻力系数k=1.15

8、提升主电动机校验

222222

EF2t=Foto+Fiti+F212+F313+F414+F515

=2.900653xl012N2s

等效时间

Td=Ci(ti+t?+14+ts)+t2+C26=98.92S

式中散热不良系数C1=C2=1

电动机等效力

『下=1力Q

电动机等效容量

电动机功率富裕系数

k=pN/Pd=1.12

电动机额定力

电动机最大力

Fmax/FN=1.40V0.85入m

所选电动机符合耍求。

9、防滑校验

根据《煤矿安全规程》规定,提升重物时紧急制动减速度a.不得超过5m/s2,下放重物

时紧急制动减速度*不得小于1.5m/s2,紧急制动减速度不得超过钢丝绳滑动极限减速度,

并要求制动力距倍数满足：

k>1.5Z+l=2.209

k<5Z-l==3.030

—160—

泡北矿业(集团)有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

其中提煤时提升系统质量模数Z=2M/Qg=0.806

采用二级制动，第一级制动力矩倍数k取2.25,则最不利的运行状态下的滑动极限

减速度与紧急制动减速度见表7-1-9。

滑动极限减速度与紧急制动减速度表7-1-9

提升状滑动极限减速度(E/52)紧急制动减速度：m/s?)

态公式结果公式结果

重载上

K+1

4.5034.056

提Z

重载下

K-1

1.8931.524

放1

空载上

粒+0“

c3.2573.224

提a'gqtq

空载下

KQ0

3.1923.164

放2%

式中p=0.25

以上计算表明主井提升系统满足防滑要求。

10、电气控制设备

6KV双回路高压电源引自矿井3痛KV主变电所不同母线段，380V低压电源一回引自

提升机房内辅助变压器，一回引自鼠14KV变电所。均为一回工作，一回备用。

电控设备选用直流提升机成套电控装置，电枢可逆，12脉动。无功补偿及谐波滤波

由3痛kV变电所统一考虑。

11，辅助设施

提升机房内设25t+25t手动双梁双小车桥式起重机一台。

三、副井提升设备

1、设计依据

井口标高：+29.2m；井底标高：-569m；

提升高度：Ht=598.2m；

工作制度：b=330d/a,四班制，其中三班生产，一班检修；

-161—

泡北矿业（集团）有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

最大班提升量:

下井工人数258人

提升肝石167车

下放坑木10车

下放材料39车

下放设备10次

保健车4次

火药、雷管2次

其它材料10次

提升容器：一对L5t矿车双层四车罐笼，宽跳乘2x42人，窄罐乘2x30人宽窄罐笼

自重（包括悬挂、罐耳等）均为18800kg。

矿车：1.5t标准矿车，载砰Q物=2.73自重QC=740kg。最大件重量18500kg,特制平

板车自重1500kg,共重20000kg。

作业方式：双层乘人；双层提砰、下料•，升降砰石或料石时，对侧应配相同数量的空

矿车；升降大件（包括平板车在内不得超过20t）时，对侧应配四重车。

钢丝绳悬垂高度：Hc=648.9m；

提升系统见附图7-1-3o

2、钢丝绳选型及校验

提升主钢丝绳选38ZBB6Vx37S+FC1670ZZ（SS）911614（特级柔度）各两根，其

参数见表7-l-10o

副井提升主钢丝绳参数表表7-1-10

名称参数

钢丝绳直径dj38mm

公称抗拉强度5】1670MPa

最小钢丝破断拉力总和511072247N

单位长度质量Pu6.14kg/m

最粗钢丝直径Smax<2.9mm

-162—

泡北矿业(集团)有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

尾绳选用三根圆尾绳，其中50ZBB6x37+F根，48ZBB6x37+FC1470

999776—根。

首尾绳单位长度质量差0.16%,为平衡提升系统。

提升主钢丝绳安全系数检验：

提人

下大件

所选钢丝绳满足要求。

3、提升设备选型及检验

选用一台JKMD-3.5x4(III)落地多绳摩擦式提升机，其主要技术参数见表7-1-11。

副井提升机主要技术参数表表7-1-11

名称参数

主导轮直径DN3.5m

主提升绳根数m4

绳间距300mm

天轮直径Dt3.5m

允许最大静张力Fj570kN

允许最大静张力差Fc140kN

衬垫摩擦系数U>0.25

提升机变位质量Gj13000kg

天轮变位质量QD(=QE)2x6000kg

校验:

主导轮及天轮直径:

90di=3420mm<DN=Dt=3500mm12006max^3500mm

钢丝绳最大静张力：

Fj=（Q大件+Qz+niPkiHe）x9.81

=536.97kN<Fj=570kN

钢丝绳最大静张力差：

-163—

泡北矿业（集团）有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

Fc'=4xQx9.81=105.948kN<Fc=140kN

下大件时，对侧罐笼需配四辆肝石车。操作时，先装砰石车，后装大件，卸车时，先

卸大件，后卸阡石车。

摩擦衬垫比压：

号为f56MPa

所选提升机满足要求。

4、提升主电动机

选ZD型低速直流电动机，其参数见表7-1-12。

主电动机参数表表7-1-12

名称参数

型号ZKTD250方6

额定功率PN1500kW

额定转速nN50r/min

额定电压Ui800V

过载倍数人2

转动惯量Jd14150kg.m2

最大提升速度：Vmax=9.16m/s

5、提升系统运动学计算

提升系统运动学计算见表7-1-13,提升速度图见图7-1-4,最大班作业时间平衡表见表

7-1-14。

提升系统运动学计算表7-1-13

序号名称单位计算公式计算结果

加速时间S

1ti=Vmax/ai13.05

2加速距离mhi=aiti2/259.95

3减速时间St3=(Vmax-V4)/d312.37

4减速距离m卜3=(Vmax+V4)ts/259.75

5爬行时间st4=h4/V45.00

制动时间s

6t5=V4/a51

-164—

泡北矿业（集团）有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

提升系统运动学计算表7-1-13

序号名称单位计算公式计算结果

7制动距离mhs=asts2Z20.25

8等速距离mhz=Ht'-hi-hj-h4-hs475.75

9等速时间st2=h2/Vmax51.94

10一次运行时间sTo83.40

11升降人员s进出人员120

休止

12时间提砰s双层装车40

e

13设备、火药等s双层沉罐88

14升降人员s203.40

一次提升

15提肝sT=To+e123.40

时间

16设备、火药等s171.40

注：选取参数力口、减速度22

ai=a3=0.7m/sa5=0.5m/s

爬行速度爬行距离

V4=0.5m/sh4=2.5m

最大班作业时间平衡表表7-1-14

每班每班提一次提每班作业

序号作业项目单位

提升量升次数升时间（s）时间⑸

1下井人员人2584203.40813.6=13.56min

2升降人员////122C.4

3其他人员////244.08

4提阡车16742123.405182.8

5下坑木车103171.40514.2

6下放材料车3910123.401234

7下放设备次/10171.401714

8保健车次/4171.40685.6

9火药、雷管次/2171.40342.8

10其他次/10171.401714

11合计////12851.88s=3.57h

6、提升系统动力学计算

系统变位质量统计如下：

升降人员（满84人）ZM=106693kg

-165—

泡北矿业（集团）有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

提砰下料（4重车），对侧配4空车2M=117533kg

升降大件，对侧4砰（料）石车2M=134573kg

上提时动力学计算表见表7-l-15o下放时动力学计算见表7-l-16o

上提时动力学计算表表7-1-15

计算结果（N）

名称计算公式

提人（满+空）提砰（料）石提大件

加速段Fi=kQg+EMa/p>

等速段

F2=kQg6921912713873457

减速段

F3=kQg-EMa3-546644865-20744

爬行段F4=kQg6921912713873457

停车段Fs=kQg-2Mas15873683716171

注：犷并提升阻力系数k=1.2

下放时动力学计算表表7-1-16

计算结果（N）

名称计算公式

下人（满+空）下料石下大件

加速段Fi=k'Qg+EMai28539-248545230

等速段F2=k'Qg-46146-84758-48972

减速段,

F3=kQg-2Ma3-120831-167032-143173

爬行段F4=k'Qg-46146-84758-48972

停车段,

F5=kQg-2Ma5-99493-143525-116258

注：下放时矿井阻力系数k，=-0.8。

7、提升主电动机校验

根据系统负载情况，按上提4车砰石（对侧配四辆空车）的运行方式进行校验:

2F2t=Fl2tl+F22t2+F32t3+F42t4+F52t5

=1523991kN2s

等效时间Td=Ci（ti+ts+t4+ts）+t2+C29=123.40s

式中,散热不良系数C1=1;C2=l

电动机等效力卜d=（2F2t/Td）小=111.13kN

-166—

泡北矿业（集团）有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

电动机等效容量Pd=FdVmax/n=1038.73kW

式中，r）=0.98c

电动机过载能力校验：

电机额定力FN=Pdn/Vmax=160.48kN

入=Fmax/入FN=0.65<0.85

所选电动机符合要求。

8、防滑校验

提升系统滑动极限减速度计算结果见表7-l-17o

提升系统滑动极限减速度（m/s2）表7-1-17

提升状计算结果

滑动极限减速度公式

态人员砰料石大件

重载上

3.7724.1703.786

提

重载下

2.6152.2812.860

放a尸

空载ak=3.176

空载3.171

取n=0.25

根据《煤矿安全规程》规定，提升重物时紧急制动减速度不得超过5m/s2,下放重物时

紧急制动减速度不得小于1.5m/s2,且紧急制动减速度不得超过钢丝绳滑动极限减速度。

为满足煤矿安全规程规定，经计算制动力矩的合理范围为：520kNm〜550kNm。取

Mz=545kNm,以此计算紧急制动减速度，计算结果见表7-1-18。

计算表明副井提升系统满足防滑要求。

9、电气控制设备

6KV双回路高压电源引自矿井3%KV主变电所不同母线段，380V低压电源一回引自提

升机房内辅助变压器，一回引自鼠）.4KV变电所。均为一回工作，一回备用。

电控设备选用直流提升机成套电控装置，电枢可逆，12脉动。无功补偿及谐波滤波

-167—

泡北矿业（集团）有限责任公司杨柳犷井及选煤厂初步设计第七率提升、通风、排水和压缩空气设备

由3臃kV变电所统一考虑。

副井实际安全制动减速度（m/s2）表7-1-18

梃升计算结果

实际安全制动减速度公式

状态人员肝料石大件

重载

a，一旦+侬3.463.552.77

上提sZM

重载

,_mQg2.381.751.86

下放3x_

空载z_Jh_3.09

a30-旧』

10、辅助设施

提升机房内设25t+25t手动双梁双小车桥式起重机一台。

四、北翼轨道上山提升设备

1、设计依据

上山斜长113.164m

上山倾角：20°

最大班提升量：

肝石100车

材料10车