箕斗—罐笼互为平衡提升系统的设计与研究.pdf

一餐 斗 ； ㈡ 罐笼互为平衡提升系统的设计与研究 北京有色冶金设计研究总院谢良张志敏 【 摘要 】对箕斗一罐笼互为平衡 提升方 式的优缺点进 行了 探讨和分析， 详细介绍了 这种提 升系统的设计方法．并指出了箕斗 一罐笼互为平衡提升方式的适用范围以及设计过程中应该注意 的问题 。 ， ． 美 黼 骂 广 ／ DES I GN AND S TUDY oN H0I S TI NG S YS T EM 0F S KI P一 GE ’ E R BA I NCE D C e n t r a l En gi r r i n g ＆ Re s e a r c h I mt i mt e f o r No nf e r r o u s Me t a l l u r g i c a l I n d u s t r y X l a L f a n g Z h a n g Z h l ml n 、 【A B S T R A C T】T h e p a p e r p r e s e n t s t h e d i s c u s s io n a n a ly s is o f a d v a n t a g e s a n d d i s a d v a n t a g e s o f t h e s k i pc a g e i n t e rb a hn c e d h o is t i n g s y s t o a a ，i n t r o du c e s t h e de s i g n me t h o d f o r t h e ] 1 o i s t mg s y s m n i n d e t a il a nd p o i nt s o u t the a p p l i c a t i o n c o nd i t i o m o f t he h o i s t i n g ma n l i er a n d t h e p r o b l o n wh I c h s h o u l d b e n o t e d d u r i n g the s y s t e m d e s i g n ． KE Y W OR3 S k Ca g es I n t e rb a l a n c e d Ho i s t i n g s y s t em 1 概述 竖井多绳摩擦提升系统分为箕斗提升与 罐笼提升两种方式 。 而本文所要讨论的是一 种新的提升系统一箕斗 一罐笼互为平衡提升 系统 。 根据具体情况，一般矿岩提升量大 、 矿 井深的矿山，多采用主 、 副井提升系统，矿 岩提升量较小的多采用罐笼提升系统 。 近年 来，随着提升技术的发展，出现了一种新的 提升方式一箕斗 一罐笼互为平衡提升 。 箕斗 一罐笼互为平衡提升实际上是在完 成不同提升任务时， 采用两种不同的提升方式。 提升矿石时， 将罐笼作为平衡锤使用， 提升人 员、材料和设备时，将箕斗作为平衡使用 。 箕斗 一罐笼互为平衡提升与箕斗提升相 比，具有下列优点 { 1 除提升矿石和废石外，还可以提升人员、 材料和设备。 { 2 井简断面相对较大，可以兼顾通风要求， 用作进风井 。 箕斗 一罐笼互为平衡提升与罐笼提升相 比． 具有下列优点 { I 提升能力大 罐笼提升系统能力一 4 2 有色矿山t 9 9 8 4 维普资讯 般不超过 5 0 0 ～7 0 0 ff d。而箕斗 一罐笼互为 平衡提升系统的矿岩提升能 力 可 以达到 3 0 0 0ffd 。 2 升降大件设备以及下班时升降人员 的能力比常规罐笼提升系统大。 对于某些特定的提升任务而言，如果不 采用箕斗 一罐笼互为平衡提升系统，就要采 用主、副井提升系统 或一条竖井两套设备 。 这样，不但增加竖井工程量，延长建设周期， 而且增加设备和提升机操作与维修人员，加 大经营成本，降低经济效益 。 如山东焦家金 矿二期工程竖井提升系统设计能力为 1 0 0 0 d ， ／ ／ l 『 L 口 u 1 l ＼ ＼ } ／ f 。 ． 潆 1 ＼ I 言 l Ⅷ I 1 ’ 1 一 _ 十 由 ■ I _ I L● - - ■ I P 一1 _ _ ， - _ _ ． I J l ．蠹 厂 | 采用两套J K M 2 ． 2 5 m4 多绳提升机， 一套采 用3 ． 2 m 。 箕半斗 一平衡锤提升系统提升矿石 和废石 ， 另一套采用 3 3 0 0 m m1 4 5 0 ra m罐笼 一 平衡锤提升系统提升人员，材料和设备 两个系统布置在同一条竖井内，井简直径 拈． 5 m ， 井简断面见图 1 。三山岛金矿设计规 模为 1 5 0 0 ff d ，采用箕斗 一罐笼互为平衡提 升系统，提升设备为 2 ． 0 8 m5 多绳摩擦提 升机， 提升容器为 7 底卸式箕斗和 3 6 0 0 m m 1 6 0 0 m m双层罐笼， 井简直径 5 m ， 其断面 见图 2。 各种提升方式的缺点见表 1 。 ’ ～ - 母 善l 。 ．} 1 L 、 r ● 1 1 l l It 0 ， 直 ■ l l J 、 ／ } l ／ ／／ ／ ． s 图1 焦家金矿新竖井井简断面 图2 三山岛金矿竖井井筒断面 表 1 各种提升方式的比较 箕斗 一罐笼互为平衡提升系统的设计与研究谢良 邮编 1 0 0 0 3 8 4 3 维普资讯 由表 1 可见， 箕斗 一罐笼互为平衡的提 升方式与其它各种提升方式相比均具有一定 的优越性。 尤其是当具备一定的应用条件时， 其缺点显得微不足道， 优点十分突出， 因而得 到越来越多的应用。表 2 是大尹格庄金矿提 升方案比较表 ，从表中可 以看出箕斗 一罐笼 互为平衡提升系统的技术和经济优势。 自8 0 年代初， 三山岛金矿引进瑞典 A B B 公司 2 0 8 m X5 多绳摩擦提升机，采用箕斗 一 罐笼互为平衡提升系统以后， 我院已先后 在山东招远市玲珑金矿、 岭南金矿、 大尹格庄 金矿 、山东莱州望儿山金矿、内蒙古白音诺 尔铅锌矿等工程中采用了这种提升方式。 2 箕斗 一罐笼互 为平衡提升 系统的设计 箕斗 一罐笼互为平衡提升系统的设计 与其它提升方式的提升既有很多相同的地方， 也有许多不同的方面。箕斗 一罐笼互为平 有色矿山l 9 9 8 4 维普资讯 衡提升系统的组成见 3 。 为了叙述方便，本文以大尹格庄金矿提 升系统为例，介绍箕斗 一罐笼互为平衡提 升系统的设计方法 囤3 箕斗 一罐笼互为平衡提升系统 2 ． I 设计要求 1 提升任务 矿石2 5 0 0 t／ d 废石 6 7 0 t ／ d 2 提升高度H 6 3 7 m 3 矿岩松散密度 r 1 ． 7 4 r／ m S 2 ． 2 设计计算 I 小时提升量； A s C XA ／ T 3 ． 4 t ／ h 式中c 一提升不均衡系数； A 一日提升量， t／ d； T 一 日工作小时数， h ／ d 。 2 提升速度V 0 ． 3 ～0 ． 5 H l 0ml s 3 箕斗选择 容积 V A s X H， 2 u 0 ， I 1 8 0 0 m I 1 ． 5 mS 式中K l 一系数； u 箕斗减速与爬行附加时间，S ； 提升休止时间，s C m 装满系数 。 白 重Q j 1 8 ． 5 t 有效载荷Q1 8 t 4 } 钢丝绳最大终端荷重 Q d Qj Q 3 6 ． 5 t 5 钢丝绳选择 P Q d l n o ／ p 0 g m Ho 5 ． 5 3 k g ， m 式中P 铜丝绳单位长度重量，k g ／ m ； n 一钢丝绳根数； o 一钢丝绳抗强度 ，N ／ m0； P。 一假设的钢丝绳密度，k g l In 。； g 一重力加速度 ，m／ s ； m 要求的钢丝绳安全系数； H。 一钢丝绳悬垂长度 ，m 。 选取 6 V X3 7 8 F C钢丝绳作首绳，钢丝 绳主要参数如下 直径d 4 0 m m ； 抗拉强度 oI 6 7 0 MP a ； 破断拉力总和 Q p1 1 8 9 k N ； 单位长度重P 6 ． 6 7 k g ／ m。 6 首绳工作安全系数 m r IQp ／ Q dh o llo g8 ． 7 2 m 8 安全 7 尾绳选择 选用6 x 5 5 5 WS F C 钢丝绳3 根作为尾绳， 钢丝绳的主要参数如下 直径d 4 8 m m ； 单位长度重量P 8 ． 7 5 5 k g ／ m ； ’ 根数 n 3 。 8提升机选择 根据钢丝绳选择的结果，按照 d 1 0 0 原则．初步确定选用J K M 4 x 4 l l I 型多绳摩擦 式提升机，设备的主要技术参数如下 主导轮直径D 4 0 0 0 m m ； 导向轮直径D 1 3 2 0 0 m m ； 最大静张力F jm a x 6 4 k N ； 最大静张力差F j ∞a x 1 7 6 ． 5 8 k N ； 首绳根数n 4 首绳间距 3 0 0 ram ； 最大提升速度V1 2 ． | 4 m ／ s 。 9 最大静张力验算 根据经验，提升矿石时箕斗侧的最大静 箕斗 一罐笼互为平衡提升系统的设计与研究谢良 【 邮编 1 0 0 0 3 8 4 5 维普资讯 张力即为各种工况下的最大静张力 s j m x S Qd r l 砌 0 g J 1 0 0 0 5 45 ．2 k N 式中 s - 一上升侧钢丝绳静张力， Ic N。 S ,jma x 6 4 7 k N符合要求 罐笼质量 Q gQ J 1 ／ 2 QQ人 2 57 5 0 k g 式中QK 罐笼中所乘人员的总重量， k g。 最大静张力差 提升矿石时 △s Qdn P H n P H 1 0 0 0 1 0 7 ． 7 k N 符合要求 式中 △ 丝绳静张力差，K N ； H 一尾绳悬挂长度 ，m。 提升人员时 △5 Q ． g n P r I Q J n P H g ， 1 0 0 0 1 0 7 ． 7 k N 符合要求 1 0 衬垫比压验算 q S l S 2 ／ n 1 d 1 ． 5 3 5 N／ mm2 式中q 衬垫比压，N ／ ram 2； s 2 钢丝绳下降侧静张力， k N ； ” -首绳根数，根； D _ _ 提升机卷简直径 ．m ； d 一钢丝绳直径，m m。 q 1 ． 9 6 N ／ ra m 符合要求 1 1 静防滑验算 提升矿石时 s 1 ／ s 2 S l／ S l 一 △ 。 1 ．2 5 S 1 ／ S 2 l _ 4 符合要求 提升人员时S 1 Q j r I刑 。 47 4 KN 式 中S S q 式中s 2 R 提升人员时的罐笼侧静 张力，k N ； Q i n P H 3 6 6 k N 一 提升人员的箕斗侧静张力， Sl ／ S 2 1 ．2 9 5 S l ／ S 2 l _ 4 符合要求 1 2 电动机功率选择 N K △s v1 2 4 4 k W 式中K _提升阻力系数。 提升运动学计算和动力学计算方法与常 规箕斗提升的计算方法相同，本文不再赘述。 2 ． 3 设计特点 从上述设计计算实例可以看出，箕斗 一 罐笼互为平衡提升方式的设计有如下特点 1 班有效提升时间的选取在单箕 斗平衡锤提升系统中，有效提升时间比较长， 可以达到 6 --6 ． 5 1V 班。 。而箕斗 一罐笼互 为平衡的 提升系统除提升矿石和废石，还 要提升人员、材料和设备，所以提升矿石和 废石的时间一般取为 4 h ／ 班左右。 2 罐笼质量的确定在单箕斗平衡 锤提升系统中，取平衡锤重量 箕斗质量 十 有效装载量 。而在箕斗 一罐笼为平衡提升 系统中，虽然在提升矿岩过程中罐笼是作为 平衡锤使用的。但提升人员、材料和设备时 它又是提升容器，箕斗作为平衡使用的。因 此，我们选取的罐笼重 量为 Q g Q J1 ／ 2 Q效 一 Q 人 。 这样，提升矿石时的最大静张力差为 S 一 [ Q J Q效一l 2 Q赦一Qx 一 Qj ] g 1 ／ 2 Q赦Q入 舀N ； 提升人员时的最大静张力差为 s j 咖a x[ Q j 1 ／ 2 Q赦一 Q人 Q入一Q j ] g ． i ／ 2 Q赦Q 导 N ； 两种工况下的最大静力差相同。 3 钢丝绳安全系数的选择根据 冶金地下矿山安全规程 的规定．多绳摩 擦提升钢丝绳的安全系数 ，升降人员或升 降人员和物料用的不低于 8 。在箕斗 一罐笼 互为平衡提升系统中，同一容器并不兼提人 员和物料，箕斗和罐笼是悬挂在同一根钢丝 绳的两端，箕斗提升物料 ，罐笼提升人员， 符合 “ 升降人员和物料 ”的使用条件。钢丝 绳 的安全系数应该按 8 考虑。 4 电动机功率校核 有色矿山l 9 9 8 3 维普资讯 在单箕斗平衡锤提升系统或单罐笼平衡 锤提升系统中要对电动机功率做如下几项验 算 1 等效功率验算N x N e 式中 N 需要的电动机等效功率，k W； N c一实际选取的电动机功率 ，k W。 2 按力图最大负荷验算电动机过载能力 F ma x ／ F e O ．8 5 式中F m 一力图上的提升机最大负荷， k N； 电动机额定功率，k N ； 一 电动机过载系数 3 按升降大型设备验算电动机过载能力 式 中 N t ／ Ne g 0 ． 9 N t_ 一 提升大型设备时所需的电动机功 率， K W 对箕斗 一罐笼互为平衡提升系统来说， 只需做前两项验算，对升降大型设备时的过 载能力一般不用验算 。原图是 1 罐笼是 作为平衡锤使用的． 一般要求自 重较大，除 罐笼本体重外， 还需加一些重块才能满足重 量要求。提升大件设备时，可以取下部分重 块，增加载重能力。2 J 若电动机功率不能满 足要求还可以在箕斗中装入部分矿石或其它 重物傲配重，使静张力差不超过允许的数值 范围。 3 结论 - 、 1 箕斗 一罐笼互为平衡提升系统具 有很多优点。在今后的矿山坚井提升系统的 建设中．具有很大的推广价值 。 2 箕斗 一罐笼互为平衡提升系统的 提升能力比罐笼提升系统大，但比箕斗系统 小 。实 际 设 计 中 ，一 般 当 生 产 规 模 为 5 0 0 --2 5 0 0 ff d 时， 选用箕斗 一罐笼互为平衡 提升系统比较多 。当生产规小于 5 0 0 ff d时， 多选用罐笼提升 。当生产规模超过 2 5 0 0 t／ d 时推荐仍采用主 副井提升系统 。 3 J 对于相同的矿岩提升能力而言， 箕斗 一罐笼互为平衡提升系统的箕斗容积 比箕斗提升系统大。钢丝绳直径、提升机卷 简直径和电动机功率也相应增大。 4 箕斗 一罐笼互为平衡提升系统比 主、副井提升系统节省操作及维修人员。 其 岗位位定员可以减少 1 0 个人左右。按每人 每年工资总额 1 万元计算， 每年平均节约 l 0 元 。 再加上其它福利，节约的费用会更多。 5 采用箕斗 一螬笼互为平衡提升系 统，要求矿山必须加强管理。这种提升系统 的罐笼底板面积比较大，一般为双层，承载 能力也比较高。一般来说，承担人员，材料 和设备的提升任务是完全能胜任的。但是． 提升人员之前应该把人员组织好，进行集中 提升．提高提升效率。 提升材料之前 ，也应 该把材料提前准备好，不能让罐笼等材料 。 参观人员及各种非生产从人员的用罐次数应 尽可能减少 。 矿山应规定各种人员的升降时 间。如果管理得好，矿岩的有效提升时间可 以提高一些。在实际生产中，不但能达到而 且能超过设计指标。 箕斗 一罐笼互为平衡提升系统的设计与研究谢赶 c 邮编 1 0 0 0 3 8’ 4 - 7 维普资讯