小型矿山竖井提升井架设计.pdf

一／ ， 多 小型矿 山竖井提 升井架设计 北京有色抬金设 计研 究 总院 徐庆高杜贵文 佃 翻 2 6 n商要】通过设计实例较详细地彳 r 绍丫小型矿山竖井提升井架设计的依据和基奉计算方法．可供类 似工程设计参考 ． ． ， 耀 ， 羁 ] ‘奈 ■ 一J 一， ／ 扦 THE H0I S TI NG HEAD FRAM E DESI GN PRACTI CE F0R SM ALL S CALE M l NES Be i j i n g C e n t r a [ En g i n e e r i n g ＆ Re ．a r c h I n s t i t u t e f o r No nf e r r o u s Me t a l l u r g i c a l l n d u s t W Xu Qi n g g a o Du Gu i we n 【 A B S T R AC T 】Th e p a p e r i n t r o d u c e s t h e b a s i s a n d b a s i c me t h o d s o f t h e c a l c u [ a t i n g f o r d e s i g n o f v e r t i c a l s h a f t h o i s t i n g h e a d f r a me i n s ma l l s c a l e mi n e s ． A e x a mp l e i s g i v e n i n t h e p a p e r ， i t c a n b e a r e f e r e n c e t O s i mi l a r e n g i n e e r i n g d e s i g n． KEY W ORDSS ma l [ s c a l e mi n e s Ve r t i c a l s h a f t h o i s t i n g h e a d f r a me De s i g n 1 前言 本文为笔者于建国初期在 我国东北某铜 矿工作时，与新建选矿 厂配 套，新建提升矿 石的罐笼竖井 井位选 在该 矿山主要 生产矿 井 “ 本坑” 与选矿厂之间 ．井 口标高稍高 于 选矿厂粗碎设备受矿标 高，使井上 、井下 矿 石运输功最小 的地表井 架技 术 总结。 该井架采用 了四根柱 形式 ，应 力计 比 较复杂。经过施工 、生 产验证是可 行的，可 供类似工程设计时参考 、借 鉴。 在建设该工程时 ，考虑 到该 矿井服务年 限不长 1 0 ～1 5年 ，尤其 当时钢材 供应 紧 张，因而井架选用 东北 白松术材结 掏。 2 井架设计参考数据 及步骤 1 天轮 中心至卷筒 中心 的直 线与 天轮 中心至卷筒一端 的直线之 间的夹角 ，即钢绳 偏角 0 1 o 3 0 ’ 参考图 1 。 2 由锕绳与天轮切点到卷筒轴 心所 引 直线与水平线间夹角取 4 0 ～4 5 。 见图 1 。 3 过卷距离，即钢绳与罐笼连接 处至 钢绳 与天 轮切点之间的高度，一般取大 或 等于卷筒圆周长的 2 ／ 3 。但 由井 口卸罐标 高 起到过 卷托 台上部档 梁 的高 度， 须夫 j 0 5 秒提升的卷扬距离 4 钢 绳引向井下方 向与引 向卷扬机方 向的 合 力 线， 控 制 在斜 架 背 柱、倾 斜 弦 杆内侧，使该合 力线大约处于中间立架 中柱 、 ． 垂直弦杆 与斜 架夹角的等分 线上。 5 通过 竖井上部两个天轮的竖井 中心 线 A B与通 过两 个卷 筒 中心 线 C D，要 求互 相 平行 见图 1 。 6 天轮和卷简直径分别为钢绳直径的 8 0 ～l 1 0倍 。天轮直径与钢 绳的钢 丝 直径之 比为 8 0 0 ～1 0 0 0倍。 7 天轮 直径 ≥卷筒直径。 8 所用 钢绳 规格见表 1 。 9 由于钢绳的破 断力而引起的井架内 力为最 大，所以 汁箅井架的 内力 ，可 依钢绳 有 色矿 山 1 9 q 9 l 维普资讯 愿 r 毫 _ 耋 ． ] 二 蟊 着 1 V ＼ ＼ J i _ 。 f _ r 囝 1 井架结 构 表 1 钢绳 规格 表 钢 种 类 弯 6 7 1 8 4d 9 0 4 0 7d 2 3 2d 6 1 9 1 48 d 1 5 2 0 4 d 2 2 8 d 往 d为 铜 绳 直 径 ． r r 皿 破断力计 算，用其它荷 载的井架内力 汁算可 以省略。但是这种 计算 方法 仅适 用于风荷 载 小于全荷 载 静 、动 荷 载之 和 的 2 5 ％的 条件下。在特殊 高地 上，承受很大 风压的井 架，应以风荷 载校验 1 O 井架是 直立 的空 间桁 架 系统 ，在 计算时将它分成若干平面桁架，正面桁架经 常承受着工 作荷 载 ；横向桁架作为正面桁架 的连系杆并承受风压。 1 1 选 定井架 形式 及 其结 构材 料，计 算前 架、中 间立 架、斜 架 尺寸 及 其 平 面 位 置，绘 制井架草图，计算井架高度。 1 2 为便于对 天 轮 的检查 ，在天 轮 周 围设 6 0 c m 宽 的通 道，进 出 口通 向斜 架 上设 有护栏梯子。 1 3 定斜架 的倾斜 度 ，即确 定 立架 和 斜架的 叉开度。 1 4 选择桁架 的腹 杆 n5 决定前架 、立架及斜架 的基础 3 按钢绳破断应力进行井架结构计算 1 竖井提升荷载 和钢绳 的安全 系数 按该矿山的产量 、竖井深度 、荷载 、提 升容器 、提升速 度 等，采 用 了双 层双罐 笼 、 双筒 卷 扬 机 、电机 容 量 1 1 2 k W， 一 次提 升 两个重矿车，同时两个空矿车下放 。提升荷 载 w．见表 2 。 表 2 提 升荷 载 w ． k g 取 W 4 9 4 0 k g 。 H ／ t i t t t 2 0 3 2 7 m／ s 2 式中 d 一一 加速度，0 3 2 7 m／ s z； H一 一 竖井深度 3 6 0 m； t 一 一 加速度 、减速度时间．1 0 s t 2 一一 最大速度时 间，l O O s 加速度荷载 J 、 型矿 山竖 井提 升井架设 汁 棘庆高 等 邮编 t 0 0 0 3 8 维普资讯 W 2 c t ‘ W l ／ g1 6 0 k g 式 中 g 重 力加速 度，9 ． 8 m／ s 。 设计 满足要 求，钢绳 的弯曲荷 载略而不 计。 直径 为 2 8 ram钢绳 的破断力为 3 4 5 0 0 k g ， 钢绳 的安全 系数 F 钢绳 破断荷载／ wl w2 3 4 5 0 0 k g ／ 4 9 4 0 k g1 6 0 k g 6 ． 8倍 2 井架荷载 井架荷载情况 见表 3 表 3 井 架 荷载 k 荷载娄 别 钢绳 破断侧空罐 侧备注 两个重罐重量4 9 0 0 4 9 0 f} 不计首 十重罐 与 一十轻罐 重量4 9 0 0 3 3 4 0不 阡算 型 塑壁 堑查 皇 二 皇堕 重 塑 翌 按上表条件，则 重罐侧荷 载为钢绳 破断力 3 4 5 0 0 k g 空罐侧荷 载 3 3 4 0 k g 3 井架两侧垂直荷 载分 配计 算 按 两 端 支 承 的 简 支 梁 计 箅 如 图 2 则 P 【 2 2 6K2 7 4 ／ 3 0 02 6 8 1 4 k g P K2 2 2 6K 7 4 ／ 3 0 o1 1 0 2 6 k 4 圉 2井架 荷载 分配 4 井架正面桁架上实际荷载 如 图 3 t a n I r 1 3 o o ／1 5 0 8 0 4。 5 5 El P1 ／ c o s , I * 2 6 9 1 3 k g E 2P 2 ／ c o s F1 1 0 6 7 k g 5 取 井架的正 面桁架上 担 负最大荷 载 一 侧， 即钢绳 破断侧 E _ 和 与此 相 等之力 引 r n J 卷扬机方 向之 力的 台力 Y _ 。 圉 3井 架 正面桁 架 上实 际荷 载 进行 力的合成 计算 如 图 4 ．刚 Yl 2 E】 C O S 口 ／ 2 4 87 0 0 k g Y1 的垂 直分 力 V。 及水平分力 H Vl El 1 O 0 8 R 4 4 2 00 k g H】 E1 s i n a2 1 0 0 0 k g H 一 毛 Y 为 圉 4 井 架 受力 分析 El 一 锕绳 破 断 力 ；Yl 一 台 力 ；vl 一 垂 直 舒 力 ；H． 一 水 乎 分 6 应力计算 根据力的平衡 原理 ，净 v 分配 于前柱 和中柱上 参照图 5 、6 。 圉 5 柱 受 力分 析 前柱为 4 4 2 0 01 4 0 0 2 1 0 0 01 0 0 0 1 ， 维普资讯 中柱为 4 4 2 0 0 1 6 0 02 1 0 0 0 1 0 0 0 ／ 3 0 0 03 05 7 3 圉 6 柱 受力 分析 应力计算可分三步进行 。 a 假定斜 柱 背 柱不 负担荷 载 如 图 5 、图 6 ，跨 间 AB的外 力为 2 1 0 0 0 ，跨 间 B c外 力 为 1 3 6 2 7 k g ．跨 间 I 外 力 为 3 0 5 7 3 k _ g ，画应力 图 7 ，以适 当的缩 尺量 出各 应力，列入表 4中的部材应力 d D 栏 里。在顺 序上可由格点 着 力点 的 A B跨 间开始 求 出 。 b 设作 用于斜 柱一根 柱 的力为 s ， 又 假设中柱及斜柱之 间的横撑全部看做多余 时． 绘成应力图 参考 图 6 ，图 8 ，得 出 各杆 柱 应力为斜柱的倍数，列入表 4的对斜柱 8 D的 反 内力 d p ’栏 里。之后 以表 4归纳得 s值 ， 这样 就解决 中柱上端 着力点 上五 个 力 2 个外力及 3个 内力中的 3个。最后 通过绘 制应 力图 9 ．求出全部扦柱的应力，如表 5 。 Y 4 4 5 0 7 41 1 ． 7 0 4 4 S ／ E Y2 7 8 s ／ E 由以上两式得 S3 0 7 2 9 奴。 7 构件验算 ①斜柱应力验算 a ．回转半径 r ／ I ／ A7 8 c m 式中 A 斜柱截面积．2 42 7 6 4 8 c r n 2 I 惯 性 力 矩 ． 1 ／ 1 22 42 7 3 9 3 6 6 c m4 。 b ．长细 比 L o ／ r 3 9 0 ／ 7 85 0 8 0 式中I 最大计算长度，3 9 0 c m。 围 7 不考虑斜柱时的应力图 E 围 8 对 斜柱 S时 的反应 力 c ．弯曲 系数 1 0 20 ． 5 5 [ 2 0 ／ l o o ] 0 7 5 d ．稳定 P ／ 蚍 3 0 7 2 8 ／ 0 7 56 4 8 6 3 2 [ 卿1 x 0 ． 9 x 0 ． 9 x 0 2 5 -1 1 1 4 k 安全 式 中P 轴向压力 ，3 0 7 2 8 k g ； [ w] 东北 自松木材顺纹 容许 、型矿山竖井提升井架设汁绦废高等 邮编 1 0 0 0 3 8 维普资讯 表 4 应 力计算 表 圈 9 求 出全 部杆 柱应 力 B D 表 5 部 件应 力 表 受 压应 力，l l O k g ／ c m2 ； 0 9 构 筑 物 调 整 系数 ； 0 9 露天结构调整 系数 下转第 3 3页 有色 矿 山 1 9 9 9 维普资讯 机构式 浮 选机 的 5 0 ％，为 常 规浮 选柱 的 5 7 ％。电力费用节 省是 因为瘩姆 森浮选 槽没 有动力部 件，不需 要空压机或鼓 风机。泵 的 费用稍高一些，詹 姆森浮选 槽需要压力给矿 到下导管。 在初期 阶段 ，进行设 备维修费用的 比较 是不切实际的，但早期所需零部件和维护 费 用詹姆森浮选槽应该低于机械式浮选机和 浮 选 柱 6 结论 詹姆森浮选槽的开发 目的 在 于生产一种 低投资 ，低经营 费的设备 。 自吸空气的应 用 消除 r对空 压机和鼓 风机 的需要 。高强 度的 浮选而 不需要搅拌器 。下导管 已经 发展到使 用轻质 的 HDP E 材料 ，在 不 使用 吊车 或 工 具的情况下进行维修，唯一的睹损部件 孔板 ，也 由于 用陶瓷代 替硬 钢而使得其寿命 大大增加 。 詹姆森浮选 槽现 已被广泛使用在许 多行 业。在金属工业的粗选 、精选及细煤的处理 上 都被 成功 地应用。 扬松荣译 刘文拯校 上接 第 1 6页 1 ． 2 5 特殊荷载组合调整 系数 。 ②天轮托梁应 力 2根 与天轮 平行之 梁 如 图 1 0 9 1 0 8 k g RI 1 2 9 9 2 k g 2 2 1 0 0 1 2 81 0 5 0 0 3 0 ／ 2 7 6 f 2 2 1 0 0 1 4 8 1 0 5 0 0 3 0 ／ 2 7 6 图 l 0 天轮 托 柔应 力 设危险截面距 K 1 端的距离为 X ，则 R． XR2 2 7 6～X 即 9 1 08XX1 2 9 9 2 2 7 6一X X 1 6 2 3c m 则该 梁的弯曲力矩 M 为 M 9 1 0 8 k g1 6 2． 3 c m 1 4 7 8 2 2 8 k g 。 m 则该两端支承的简 支梁 的单位面积所承 受的弯 曲应力 s 为 S 6M／ b 6 X1 4 7 8 2 2 8／ 2 4 2 7 。 5 0 7 k g／ c m 说 明钢绳 破断 时，天轮 托 梁亦 将破 断， 如加大木材梁的截面方法 不易找到货源 ，则 以改用钢梁为好。 ③天轮托梁连接螺栓 验算 天 轮 座 与 木方 材 托 梁连 接 螺 栓强 度， 不是计算螺栓钢材剪应 力，而是计算木 材开孔处木材对螺栓 的承 压，因它 比螺栓钢 材剪应力小的很 多。 当用 d2 5 4 n 2的螺栓 ，木方 材 厚为 2 7 c m 时，一个螺栓 的承载能 力 TKs d 2 一 2 5 X 2 ． 5 4 1 1 ． 4 1 7 0 2 k g 式 中K s2 5 ，此 值根 据 木 材 度与 螺栓直径之 比而定 。 O 1 1 1 ． 4 k g ／ c m 2，为东北 自松顺 纹乘 调 整系数后 的容许 受压应力 。 剪力 为 1 0 5 0 0 k g ，则螺 栓为 n1 0 5 0 0 ／ 1 7 o 26 2个 。构造 上 直有 8个螺 栓，即 每 边 4个 。 詹姆森浮选槽的发展与应用 维普资讯