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第一节第一节 提升设备提升设备 一、主暗斜井提升设备一、主暗斜井提升设备 （一）提升系统概述 矿井为平硐暗斜井开拓方式，采区生产的原煤经过采区轨道运 输巷机车运输，通过中部车场或井底车场，然后由主暗斜井提升绞 车提升至335m 主平硐，最后由机车运出地面。 主暗斜井提升设备主要担负着矿井采掘工作面煤炭、矸石和物 料运输的提运。 一 设计依据 1、年提升量年提升原煤 90kt、矸石 27.21kt； 2、提升容器MG1.1-6A 型固定式矿车，容积 1.1m3，矿车自重 592kg，单个矿车长度 Lc2m，单个矿车宽度 bc880mm。 3、提升型式单绳缠绕式提升； 4、井筒参数斜长463m；倾角25； 5、炸药1 次/班； 6、雷管1 次/班； 7、设备1 次/班； 8、木材1 次/班； 9、钢材1 次/班； 10、车场型式上、下平车场； 11、工作制度年工作日 330d，日提升时间 15h； （二）一次提升量和车组中矿车数的确定 1、计算提升斜长 L L斜LkLD4632020503m 式中LD下部车场长度，取20m；Lk上部车场长度，取20m 2、一次提升循环时间估算 设计上、下车场均为平车场，一次提升循环时间按下式计算 T2 1 11 22   pcm V L V LL 式中T提升循环时间，s； L提升长度，503m L1车场的长度，m，取 20m； vpc为串车在平车场的运行速度，m/s，一般取 1.0m/s。 θ1车场摘挂钩时间，取 25s； vm提升绞车的绳速，初选取 3.4m/s。 经计算T＝402s 3、一次性提升量及矿车数确定（按117.21kt/a计算） 1）小时提升量 Ah（1172101.21.2）/（33015）34.1（t） tb caA r fn 式中A矿井年产量（t/a） ； c提升不均衡系数,煤炭工业设计规范规定有 井底煤仓时为1.10～1.15；无井底煤仓时为1.2； af提升能力富裕系数，主井提升设备对于第一水平 留有20的富裕能力； br年工作日数，330天； t日提升小时数,15h。 2） 一次提升量 Q＝（AXTX）/3600＝（34.1402）/3600＝3.81（t） 4、一次性提升矿车数 1）按产量要求计算矿车数 n煤＝Q/（ψγVC）＝3.81/（0.91.01.0） ＝4.23（辆） n矸＝Q/（ψγVC）＝3.81/（0.91.81.0） ＝2.35（辆） 式中ψ装载系数，取0.9； γ煤的散集密度（t/m3） ，取1.0；矸的散集密度 （t/m3） ，取1.8； VC矿车容积（m3） ，1.0。 通过计算，一次提升矿车数n煤取5辆，n矸取3辆。 5、验算矿车连接器强度 gfmm F n l cossin 121   式中n允许一次提升矿车数； m1矿车载重，煤 1000kg，矸 1800kg； mZ矿车自重，592kg； Fl矿车连接器最大允许拉力 60kN； f1矿车阻力系数，取 f1＝0.015； g重力加速度，取 g＝10m/s2； β井筒倾角，25 。 则经计算提煤时n9辆，提矸时n6辆 一次提升煤车数 5 辆或矸车数 3 辆，故矿车连接器强度符合要 求。 （三）计算选择钢丝绳 1、计算钢丝绳每米质量 cossin1011 cossin 2 6 11    fL m fmmn m a B z p     式中 mp主绳每米重量，kg/m L钢丝绳的提升长度，503m； f1矿车运行摩擦阻力系数，矿车为滚动轴承取 f10.015， 矿车为滑动轴承 f10.02； f2运行的钢丝绳摩擦系数，此数值与矿车中托辊支承情况 有关。钢丝绳全部支承在托辊上取 f2 0.15～0.20；局部支承在托 辊上取 f2 0.25～0.4；全部在底板或枕木上拖动时取 f20.4～0.6； σB钢丝绳公称抗拉强度，N/㎡； ma安全系数，根据煤矿安全规程第四百条规定单绳 缠绕式提升装置专为升降物料时安全系数最低值为 6.5； m1矿车载重，煤 1000kg； mz矿车自身质量，592kg； n矿车数量，煤 5 辆； α井筒平均倾角，25。 mp1.3kg/m 25cos2 . 025sin503 5 . 6 101770 1011 25cos015. 025sin59210005 6 6      4、选择钢丝绳 查钢丝绳规格表选用钢丝绳 选取 619SFC-22-1770-Ⅰ-光-右交型钢丝绳 d22；mp1.78kg/m；Qp283000N 5、计算作用在提升机上的最大静张力 Fjmaxn1gm1mx1sinβ＋f1cosβLmPgsinβ＋f2cosβ 59.85921000sin25＋0.015cos25 5031.789.8sin25＋0.2cos25 39327N39.327KN 6、验算钢丝绳安全系数 安全规程规定值   cossincossin 211 fgLmfgmmn Q m pz p a 式中 Qp钢丝破断拉力总和，N。 7.26.5 39327 283000  a m 所选钢丝绳符合煤矿安全规程规定。 （四）计算选择提升机 1、计算提升机滚筒直径 D60d60221320mm 2、选择提升机 查提升机规格表初选 JTPB-1.61.2/24 型单滚筒防爆提升绞车， D1600mm；B1200mm；Fjmax45KN；缠绕层数 4 层，容绳量一层 175m，二层 405m，三层 640m，四层 880m；绳速3.4m/s；钢丝绳最 大直径 24.5mm； 3、验算滚筒宽度 Bdε p Dk DnDL  330 式中ε钢丝绳绳圈间距（为了避免钢丝绳间的摩擦） ， ε2～3mm； 30钢丝绳试验长度，m； nπD多层缠绳的错绳圈数，n2～4圈 K缠绕层数，根据煤矿安全规程第四百一十九条各种提 升装置的滚筒上缠绕的钢丝绳层数严禁超过下列规定之（二）倾 斜井巷中升物料时，3层； Dp多层缠绕时平均缠绳直径，m DpD 22 4 2 1   dd k 1600 22 322224 2 13   1636mm1.636m Bdε p Dk DL  4330 B223 636 . 1 14 . 3 3 6 . 114 . 3 4330533   970mm15,满足要求。 提升机与坡口相对位置图见图 6-1-1。 图 6-1-1 提升机与坡口相对位置图 25 1.2m 1.452 0.8m 0.4m 23.672m TXG-1600/13型固定天轮 JTPB-1.61.2/24型 单滚筒防爆提升绞车 9 23m30.6m 4m 17.56 八计算提升系统变位质量 1、电动机的变位质量 md 𝐺𝐷2 𝑔 𝑖 𝐷 2 式中md电动机的变位质量，kg； GD2电动机回转力矩，查电机参数表为 7.32kgm2； i减速比，24； 经计算，md165kg。 2 2 6 . 110 2419.10   2、绞车变位质量 查绞车技术参数表，绞车变位质量 mj5420kg。 3、天轮变位质量 查天轮技术参数表，天轮变位质量 mt 245kg。 4、钢丝绳变位质量 msmp′Lp 式中ms钢丝绳变位质量，kg； mp′钢丝绳单位质量，1.78kg/m； Lp提升钢丝绳全长 Lp，经计算 Lp533m； 经计算，ms949kg。 5、容器变位质量 mrnmz 式中mr容器变位质量，kg； 经计算，容器变位质量 mr2960kg。 6、有益载重变位质量 mgnm1 式中mg有益载重质量，kg； 经计算，容器变位质量 mr5000kg。 7、总的变位质量 1）重车组上提时变位质量 Σms md mj mt ms mr mg 经计算，重车组上提时变位质量 Σms14739kg。 2）空车组下放时变位质量 Σmx md mj mt ms mr 经计算，空车组下放时变位质量 Σmx9739kg。 （九）提升运动学计算 设计确定速度图参数车场内速度v01.0m/s，初始加速度 a00.3m/s，井筒中主加速度a10.5m/s、主减速度a30.5m/s，最大 提升速度vm3.44m/s，LDLK20m，摘挂钩时间θ25s，L503m。 1、矿车组在轨道上山下部车场运行阶段 1初加速运行阶段 时间 t01v0/a010.33.3s 行程 L01 v02/2a010.61.67m 2等速运行阶段 行程 L02LD-L0120-1.6718.33m 时间 t02 L02/v018.33118.33s 3下部车场运行总时间 tD t01t023.318.3321.63s 2、矿车组在轨道上山井筒内运行阶段 1加、减速运行阶段 加速时间 t1vm-v0/a13.44-10.54.88s 加速行程 L1vmv0t1/23.4414.88210.834m 减速时间 t3vm/a33.440.56.88s 减速行程 L3vm2/2a33.442（20.5）11.834m 2等速运行阶段 行程 L2L斜-L1-L3463-10.834-11.834440.332m 时间 t2L2/vm440.3323.44128s 3、矿车组在上部车场运行阶段 tK v0/a020/v023.33s 4、一次提升循环时间 T′2tDt1t2t3θ2tK 2（21.634.881286.882523.33）419.4s 十提升力学计算 1、上提重车组前半循环的基本动力方程为 FSngm1mzsinβif1cosβimpgL-xsinβif2cosβi Σmsa 式中βi容器及钢丝绳运行到某处的倾角； x提升开始至车组的行程。 1重车组在下部车场运行阶段 初加速开始 F01n1gm1mzsinβ0f1cosβ0mpgL- xsinβ1f2cosβ1∑ma0 5101000592sin1.50.015cos1.51.7810 503sin250.2cos25147390.3 13106N 初速度终了 F′01n1gm1mzsinβ0f1cosβ0mpgL- xsinβ1f2cosβ1∑ma0 5101000592sin1.50.015cos1.51.7810 503-1.67sin250.2cos25147390.3 13088N 等速开始 F02F′01-∑ma013088-147390.38666N 等速终了 F′02n1gm1mzsinβ0f1cosβ0mpgL-LDsinβf2cosβ 5101000592sin1.50.015cos1.51.7810 503-20sin250.2cos25 8469N 2）重车组在井筒内运行阶段 主加速开始 F1n1gm1mzsinβf1cosβmpgL- LDsinβf2cosβ∑ma1 5101000592sin250.015cos251.78105 03-20sin250.2cos25147390.5 47284N 主速度终了 F′1n1gm1mzsinβf1cosβmpgL-LD- L1sinβf2cosβ∑ma1 5101000592sin250.015cos251.78105 03-20-10.834sin250.2cos25147390.5 47167N 等速开始 F2F′1-∑ma147167-147390.539798N 等速终了 F′2n1gm1mzsinβf1cosβmpgL-LD-L1- L2sinβf2cosβ 5101000592sin250.015cos251.78105 03-20-10.834-440.332sin250.2cos25 35065N 主减速开始 F3F′2-∑ma335065-147390.527695N 主减速终了 F′3n1gm1mzsinβf1cosβmpgL-LD-L1-L2- L3sinβf2cosβ-∑ma3 5101000592sin250.015cos251.78105 03-20-10.834-440.332-11.834sin250.2cos25- 147390.5 27568N 3）重车组在上部车场运行阶段 等速开始 F4n1gm1mzsinβ0f1cosβ0mpgLksinβ0f2cosβ0 5101000592sin1.50.015cos1.51.7810 20sin1.50.2cos1.5 3358N 等速终了 F′4n1gm1mzsinβ0f1cosβ0mpgLk- L′0sinβ0f2cosβ0 5101000592sin1.50.015cos1.51.7810 20-1.67sin1.50.2cos1.5 3351N 减速阶段由于采用机械闸减速方式，电机已从电网上断开，故 无拖动力。 2、下放空车组后半循环的基本动力方程为 Fx-[ngmzsinβi-f1cosβimpgxsinβi-f2cosβi]Σmxa 1）空车组在井筒内运行阶段 主加速开始 F5-[ngmzsinβi-f1cosβimpgxsinβi-f2cosβi]Σmxa -[510592sin25- 0.015cos251.781020sin25- 0.2cos25]97390.5 -7324N 主速度终了 F′5-[ngmzsinβi-f1cosβimpgxsinβi-f2cosβi]Σmxa -[510592sin25-0.015cos25 1.7810（2011.834）sin25-0.2cos25]97390.5 -7374N 等速开始 F6F′5-Σmxa-7370-97390.5-12240N 等速终了 F′6-[ngmzsinβi-f1cosβimpgxsinβi-f2cosβi] -[510592sin25-0.015cos25 1.7810（2011.834440.332）sin25-0.2cos25] -14136N 主减速开始 F7F′6-Σmxa-14136-97390.5-19005N 主减速终了 F′7-[ngmzsinβi-f1cosβimpgxsinβi-f2cosβi]-Σmxa -[510592sin25-0.015cos25 1.7810（2011.834440.33210.834）sin25- 0.2cos25]-97390.5 -19052N 2）空车组在下部车场运行阶段 等速开始 F8-[ngmzsinβi-f1cosβimpgxsinβi-f2cosβi] -[510592sin1.5-0.015cos1.5 1.7810（2011.834440.33210.834）sin25- 0.2cos25] -2406N 等速终了 F′8-[ngmzsinβi-f1cosβimpgxsinβi-f2cosβi] -[510592sin1.5-0.015cos1.5 1.7810（503-1.67）sin25-0.2cos25] -2485N 末减速开始 FxF′8-∑mxa0-2485-97390.3-5407N 提升终了 F′x-[ngmzsinβi-f1cosβimpgxsinβi-f2cosβi]-Σmxa -[510592sin1.5- 0.015cos1.51.7810503sin25-0.2cos25]- 97390.3 -5414N 根据提升运动学和动力学计算，重车组上提时速度图和力图见 插图 6-1-2 空车组下放速度图和力图略 图 6-1-2 速度图和力图 20 Vm3.44m/s am/s2 Lm ts 0.3 1.67 3.3 v01 0.3 440.332 128.020.033.3 18.33 18.33θ25 F0113106N F0113088N F028666N F028469N F147284N F147167N F239798N F235065N F327695N F327568N F43358N F43351N F01 F01 F02 F02 F1F1 F2 F2 F3F3 F4F4 Vm/s ts FN ts ∑T419.4s0.5 10.834 4.88 0.5 11.834 6.88 十一电动机容量计算 1、按温度条件验算 1求dtF T2 0  dtF T2 0  01 2 01 2 01 2 t FF 02 2 02 2 0202 2 02 3 t FFFF 1 2 1 2 1 2 t FF 2 2 222 2 2 3 t FFFF 3 2 3 2 3 2 t FF 2 2 444 2 4 3 k t FFFF   3 . 3 2 1308813106 22   33.18 3 8469846986668666 22   88 . 4 2 4716747284 22   0 . 128 3 35065350653979839798 22   88 . 6 2 2756827684 22   33.18 3 3351335133583358 22   1.981011 2求等效时间 Td 3 1 2 2 1 2310201 tttttt k 6.618.334.886.8818.332128.0253 163.843s 3求等效力 34749N d t T d T dF F 2 0   843.163 1098 . 1 11  4求等效功率 129.93KW j md d vF N 1000  92 . 0 1000 44 . 3 34749   因初选的电动机额定功率Ne160KWNd129.93KW，电动机温升条 件满足。 2、按正常运行时电动机过负荷能力验算 力图中最大拖动力FmaxF147284N 电动机额定出力 Fe41791N j m e v N  1000 92. 0 44 . 3 1601000   因 0.752.04179162687NFmax满足要求。 e F75 . 0 十二计算提升设备的电耗及效率 1、每提升一次电耗 Fdt T 0  01 0101 2 t FF 02 0202 2 t FF 1 11 2 t FF 2 22 2 t FF 3 33 2 t FF 2 44 3 k t FF   3 . 3 2 1308813106   33.18 2 84698666   88 . 4 2 4716747284   0 . 128 2 3506539798   88 . 6 2 2756827695   33.18 2 33513358   5473548 W2.28107J/次 dj T m Fdtv  0 02 . 1  916 . 0 92 . 0 547354844 . 3 02 . 1   2、吨矸电耗 W1W/n1m12.2810751.04.56106J/t 3、年提升电耗 W年 W1An4.561061172105.341011J/a 4、一次提升有益电耗 Wyn1m1gLsinβ5100010503sin251.06107J/次 5、提升设备效率 ηWy/W10047 7 7 1028 . 2 1006 . 1   （十三）核算提升能力 年提升能力 177039t/a177.039Kt/a cT mtn A 11r 3600b  4 . 4192 . 1 15153303600   提升能力富裕系数1.511.2，满足要求。 n f A A a   21.117 177.039 （十四）选型结果 1、根据以上选型计算结果，设计选用JTPB-1.61.2/24型单滚 筒防爆提升绞车。D1600mm；B1200mm；Fjmax45KN；缠绕层数4层， 容绳量一层175m，二层405m，三层640m，四层880m；绳速3.4m/s； 钢丝绳最大直径24.5mm。 2、选用 YB2-355S-6 隔爆型三相异步电动机，转数 985r/min；功率160kw；电压 660V/380V；主机生产厂家配套供给 电控设备。 3、选取 619SFC-22-1770-Ⅰ-光-右交型钢丝绳 d22mm；mp1.78kg/m；Qp283000N 4、一次提升矿车数5 辆煤车或 3 辆矸石车。 （十五）最大班提升平衡表 表 6-1-1 最大班提升时间平衡表 提升项目提升量一次提升量 实际提 升次数 一次提升循 环时间（s） 提升时间（s） 原煤 136.4t4.5t31419.412803 矸石 41.2t4.86t9419.43717 木材1419.4413 钢材1419.4413 炸药1419.4413 雷管1419.4413 设备1419.4413 其他 4419.41652 合计22551/36006.26 小时 22551 最大班提升时间为 22551s，即 6.26h＜7.5h。 （十六）提升安全 1、提升系统设置斜井防跑车装置、阻车器、挡车拦等，并保证 其声光信号完好、齐全，用以防止事故的发生。 2、主暗斜井绞车提升用钢丝绳安全系数校核为 7.2，大于煤 矿安全规程提升物料时的规定值 6.5，符合要求。 3、严禁有超载、超挂、蹬钩、扒车现象，以防止提升安全事故 的发生或电机过负荷运行带来的损坏和事故；经常检查提升各个环 节，发现问题及时处理，做到及时消除安全隐患。 二、副暗斜井提升设备二、副暗斜井提升设备 副暗斜井主要作为上、下人员和敷设管线。设置架空人车一台 （套） ，即355m 水平至160m 水平一套作为运送上、下班人员之用。 根据煤矿安全规程的要求，在倾斜的井筒中，水平高差在 50m 以上者，应设置运人设备。在中、小型矿井中采用无极绳架空人车 升降人员，具有造价低，使用、维修方便、节电并安全可靠等许多 优点。故此对副暗斜井升降人员采用此法。 （一）系统概况 副暗斜井负担着355m 水平至160m 水平的人员提升运输任务， 为减少人员上下井时间和工人的劳动强度，决定在副暗斜井安装架 空乘人装置运送人员。工作人员自355m 水平经副暗斜井至160m 水 平到达各工作地点。 （二）原始数据 副暗斜井长 463m，其中乘人区间 443 m，倾角 25，垂高 195m。选用 JCJ1.25-22 型矿山索道运人系统。其技术参数为电动 机型号 YB225M-8；功率 22KW；驱动轮直径 1.25m；钢丝绳直径 Φ＝20mm；钢丝绳长度 926m；绳间距 1.25m；托绳轮横梁间距 8m； 吊椅间距 15m；吊椅自重 QZ 10kg；上下行单边乘人数（433/15） 29 人，每人自重 65kg；运行速度 0.9m/s；该运人系统安装在巷道 上方，采用固定吊椅。 1校验电机功率 ①上行侧乘人时的运行阻力按上行侧满载，下行侧空载验算 F上K1〔nQQZPL〕 （sinαfcosα） 1.04〔2965101.47443〕 （sin25О0.08cos25О）1455kg ②下行侧不乘人时阻力 F下K 1nQZPL（fcosα-sinα） 1.0401.47443（0.08cos25О-sin25О）-237kg ③张力计算索道运人系统结构受力示意图 F2F1 F下 F1-237 F31.07F21.07F1-237 F4 F3 F上 F314551.07F1-23714551.07F11201 F4 F1eμα F1e 0.2π1.874F1 式中 F1 、F2 、F3 、F4 1、2、3、4 四点的钢丝绳张力， Ｋ1为绳轮改向阻力系数，取 1.04 n单侧乘人数，29 人 p钢丝绳参考重量，1.47kg/m μ钢丝绳与驱动轮衬垫间的附着系数，聚氨脂橡胶取 0.2 α钢丝绳的绕过驱动轮的围包角，取 180Оπ f钢丝绳与托绳轮的磨擦系数0.08 e自然对数的底 2.718 解得F11494kg F21257kg F31345kg F42800kg ④电机功率计算 N＝K2F0V/102η1.213060.9/1020.8 ＝17.3（KW）＜22KW 式中 K2---为电动机备用系数取 1.2 V---是钢丝绳的运转速度 0.9； η---是电机的传动效率取 0.8 F0---绳轮圆周力（F0F4-F1）1306kg 电机功率符合要求。 （2）选取 619SFC-20-1770-Ⅰ-光型钢丝绳， d20mm；mp1.47kg/m；Qp25200KN，校验钢丝绳安全系数mQS /Fmax25200/28009＞6，钢丝绳安全系数符合要求 式中Fmax---最大静张力,4 点张力最大,故 FmaxF42800kg QS---钢丝绳破断拉力总和 6--- 选自煤矿安全规程第四百条中架空乘人装置的钢丝绳 安全系数最低值为 6 （3）校验运人能力所选运人系统最大运人能力 212 人/小时， 每班只需 0.41 小时的运人时间，满足采区下井人员的需要。 三、采区、回采工作面提升设备三、采区、回采工作面提升设备 矿井在355m～375m材料上山、回风斜石门350m～375m各设 置提升设备一套。主要担负着回采工作面物料的提运，物料运量不 大，故设计对提运能力不作计算。 设计选用贵阳高原矿山机器厂生产的 JTB-0.8Z 型矿用防爆提升 绞车提运，绞车最大静张力 Fmax15kN，绳速 V70m/min，电动机型 号 YB200L2-6 功率 N30kw，预选钢丝绳规格为 619SFC-20-1770- Ⅰ-光型钢丝绳，该提升绞车配有深度指示器，有常用闸和制动闸， 装配有过负荷、短路、过卷等保护装置。 绞车提下放1 个车时，提升最大静张力小于绞车规定的 15kN，钢丝绳安全系数大于 6.5 合格。在上山选用的 JTB-0.8Z 型提 升绞车及钢丝绳均符合该系统提运要求，要求在该上山提运物料及 机电设备时，最大提升重量不得超过 1500kg。