立井提升设备的选型计算

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

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

(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；

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 对于箕斗提升 Vj?0.4H (8-2)H?Hs?Hx?Hz式中 Hs —— 矿井深度，m； 对于罐笼提升 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。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）： 式中 0.8m/s2；Ti?vjH??u?? (8-3) avjTj — 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 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）；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。 箕斗规格/t休止时间/s≤68~98表8-1 箕斗休止时间8~91012~3012~3030t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，t1.53单层装车罐笼两侧进出车112131521517---同侧进出车135------双层装车罐笼一个水平进出车130323623640---两层同时进出车117182022022--- 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Qr (8-5)Q???V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