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第八章 立井提升设备的选型计算
第一节 选型的一般原则和主要内容 第二节 提升容器的选择与计算 第三节 提升钢丝绳的选择计算 第四节 提升机的选择计算 第五节 提升电动机的预选
第六节 提升机与井筒的相对位置的确 第七节 提升容器的运动规律 第八节 提升系统的动力方程式 第九节 变位质量的计算 第十节 速度图参数的确定 第十一节 提升动力学计算 第十二节 电动机功率的验算
第十三节 交流拖动提升设备电耗和效率的计算
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第一节 选型的一般原则和主要内容
一、选型的一般原则
提升设备的选型设计是否经济合理，对矿山的基建投资、生产能力、生产效率及吨煤成本有着直接的影响。
提升设备选型设计只能在提升方式确定之后进行。
当矿井年产量、井深及开采水平确定之后，就要决定合理的提升方式。提升方式与井筒开拓、井上下运输等环节都有着密切的关系。
在决定合理的提升方式时，原则上要考虑下列几个因素：
1) 一般应遵照1个井筒能设1套就装备2套提升设备的原则。对于设计产量大于3.0Mt/a的大型矿井，由于提升煤炭及辅助提升工作量均较大，一般设副井2套提升设备(1套双钩双层窄罐笼和1套单钩带平衡锤双层宽罐笼)。深井或采用多水平生产作业提升，也可以装备2套单钩带平衡锤4层(或3层)宽罐笼提升设备，以提高井筒断面利用率。
主井采用箕斗提升煤炭，副井采用罐笼完成辅助提升任务：如提升矸石、升降人员和下放材料、设备等。
对于设计产量小于0.3Mt/a的小型矿井，如果仅用一套罐笼提升设备就可以完成全部主副井任务时，采用一套提升设备是经济的。
2) 一般情况下，主井均采用箕斗提升方式。这是因为箕斗提升方式能力大、运转费也较低。另外，在控制上易于自动化。
在特殊条件下，例如矿井生产的煤质品种多，且需分别运送，或是保证煤炭有足够的块度，这时只好采用罐笼做为主井提升设备。
3) 矿井主斜井运煤，条件适宜应采用带式输送机提升。
4) 对于小型矿井，以采用单绳缠绕式提升系统为宜。对于设计产量在0.9Mt/a以上的大型矿井，以采用多绳摩擦提升系统为宜。
对于中型矿井，如井较浅，可采用单绳缠绕系统，井较深时也可采用多绳摩擦系统，或主井采用单绳箕斗，副井采用多绳罐笼。
5) 煤矿若有两个水平，且分前后期开采时，提升机、井架或井塔等大型固定设备要按最终水平选择。提升容器、钢丝绳和提升电动机根据实际情况也可按第一水平选择，待井筒延深至第二水平时，另行更换，但电动机以换装一次为宜。
二、选型设计的依据和主要内容
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(一) 设计依据 1．主井提升
1) 矿井年产量A(t/a)；
2) 工作制度即年工作日数br，日工作小时数t，《煤炭工业设计规范》规定：br = 330d，t = 16h；
3) 矿井开采水平数及各水平服务年限； 4) 矿井深度Hs，即井口至各开采水平的深度； 5) 卸载水平与井口的高差Hx(m)，可按下列数据选取： 对于底卸式箕斗：Hx＝15~25m， 对于普通罐笼：Hx＝0~15m；
6) 装载水平与井下运输水平的高差Hz(m)，对于底卸式箕斗：Hz＝18~25m； 7) 煤的散集密度(t/m3)； 8) 提升方式：箕斗或罐笼； 9) 矿井电压等级。 2．副井提升 1) 矸石年产量：
如无特别指出时，可取煤炭产量的15~20%； 最大班出矸石按日出矸石量的50%计算；
2) 最大班下井人员数目(人/班)；立井的最大班工人下井时间，不应超过40min；最大班作业时间按6h计算。
3) 矿井深度Hs (m)；
4) 每班下井材料、设备、炸药次数。(次/班)； 5) 提升罐笼型式规格，罐笼质量(kg)，矿车质量(kg)； 6) 矸石散集密度(t/m3)。 (二) 设计的主要内容 1）计算并选择提升容器； 2）计算并选择提升钢丝绳， 3）计算并选择提升机； 4）提升电动机的预选；
5）提升机与井筒相对位置的计算；
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6）运动学及动力学计算； 7）电动机功率的验算；
8）计算吨煤电耗(对于主井提升)； 9）制定最大班作业时间平衡表(对于副井)。
第二节 提升容器的选择与计算
在确定了提升容器的类型后，要计算并选择提升容器。 容器的容量大小是确定钢丝绳、提升机和电动机的主要参数。 提升速度是影响提升机工作时间及电能消耗的重要参数。 容器的容量与提升速度之间又存在着密切的联系。 一、提升速度选择 研究表明，经验提升速度为
Vj?(0.3~0.5)H (8-1) 式中 vj —— 经验提升速度，m/s； H —— 提升高度，m； 一般情况下，取中间值进行设计，即 Vj?0.4H (8-2) 对于箕斗提升
H?Hs?Hx?Hz 式中 Hs —— 矿井深度，m；
Hx —— 卸载水平与井口的高差，m； Hz —— 装载水平与井下运输水平的高差，m。 对于罐笼提升
H?Hx?Hs
按经验提升速度可估算经验提升时间（按五阶段速度图估算）： Ti?vjH??u?? (8-3) avj式中 Tj — 经验提升时间，s；
a — 提升加速度，可暂取0.7~0.75 m/s2；对于专门提升物料的容器，可取0.8m/s2； u — 提升容器爬行阶段附加时间，可暂取10s（对于箕斗）或5s（对于罐笼）；
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θ — 提升容器每次提升终了后的休止时间。箕斗休止时间按表8-1选取。普通罐笼进出矿车休止时间按表8-2选取。普通罐笼单层进出材料车或平板车的休止时间按40s计算。
表8-1 箕斗休止时间 箕斗规格/t 休止时间/s ≤6 8~9 8 8~9 10 12~30 12~30 30t以上箕斗以及特制靠外动力卸载箕斗 按有关设备部件环节联动时间计算确定
表8-2 普通罐笼进出矿车休止时间（s） 罐笼型式 进出车方式 每层矿车数 1 矿车规格，t 1.5 3 单层装车罐笼 两侧进出车 1 12 13 15 2 15 17 --- 同侧进出车 1 35 --- --- 双层装车罐笼 一个水平进出车 1 30 32 36 2 36 40 --- 两层同时进出车 1 17 18 20 2 20 22 --- 一次经验提升量Qj可初算如下
(8-4)
式中 A —— 矿井年产量，t/a，
C —— 主提升设备的提升不均衡系数， 有井底煤仓时为1.10~1.15； 无井底煤仓时为1.20；
af —— 富裕系数，主提升设备对第一水平留有1.2的富裕系数； t —— 提升设备日工作小时数，16h； br —— 提升设备年工作日数，330d。
按计算出的Qj，在箕斗的规格表中选取相近的名义货载质量的标准箕斗。根据表中的斗箱有效容积Vr计算一次实际提升量Q
r (8-5) 式中 γ —— 煤的散集密度，t/m3。
有些情况下，Qj介于2个箕斗名义货载质量之间，这时可以同时选用2个箕斗，并分2个方案进行设计，直到提升机选择出来后，再从中最后确定一个。
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立井提升设备的选型计算
