副斜井提升设备计算书.doc
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副斜井提升设备计算书
1.设计依据
（1）年生产能力An=600kt/a
（2）提升斜长Lj=382m，倾角α=19°
（3）提升方式：
单钩串车提升，每钩设计限挂3辆矿车
（4）最大班提升量
设备材料：
10车/班
矸石材料：
5车/班
爆破材料：
2次/班
其它作业：
5车/班
（5）最大件重量：
Qm=5t｛（采煤机中间箱（电控部和液控部）｝
2.提升容器
（1）选用MGC1.1-6A，1吨固定矿车，载矸1.8t，自重592kg，取600kg；
（2）升降下大件时选用MP10-6平板车，自重Gc=811kg，名义载重10t。
3.选型计算
（1）钢丝绳选择
绳端荷重Q值计算
1）提升3辆矸石车时的绳端荷重
Q1＝3×（1800＋600）×（sin19°＋f1cos19°）＝2446.2kgf＝24.0kN
2）提升最大件时的绳端荷重
Q2＝（5000+811）×（sin19°＋f1cos19°）＝1974.3kgf＝19.3kN
式中：
W—最大件重量5000kg（不含承载车重）；
f1—摩擦因数f1=0.015。
3）钢丝绳单位绳重PK值计算
PK＝Q1/[11δB/ma-L1（sinα＋f2cosα）]
＝2446.2/[（11×1570）/7.5-451×（sin19°＋0.25cos19°）]
＝1.06kg/m
式中：
δ—钢丝绳的公称抗拉强度δ=1570Mpa；
f2—钢丝绳的摩擦因数f2=0.25；
Lc—钢丝绳悬垂长度，Lc=451m；
m—为安全系数（下大件、提物：
7.5，）。
设计采用18-NAT-6×19S＋FC-1570-ZZ-167-119型钢丝绳，单位质量Pk=1.19kg/m，其最小破段拉力总和为Σf＝167×1.214＝202.7kN。
②最大静拉力Fm值计算
Fm1＝Q1＋PKLc（sinα＋f2cosα）=27.0kN
②全系数验算
提矸石时：
m最＝Σf/Fm1＝202.7/27.0＝7.51＞7.5
说明选用的钢丝绳能够满足提升要求。
（2）提升机
设计利用已安装的一台单滚筒JTP-1.6型绞车，其滚筒直径D=1600mm，宽度B=1200mm，i＝20，Fm＝45kN，Fmc＝45kN，V＝3.06m/s。
1）滚筒直径D
Dg＝80D＝80×18＝1440mm＜D＝1600mm
Dg’≥1200δmax＝1200×0.5＝600mm＜D＝1600mm
说明设计选用提升机滚筒直径与钢丝绳绳径之比符合《煤矿安全规程》规定。
2）最大静拉力Fm1见前面计算，计算结果说明用此单滚筒提升机运行,提升最大件及人员时的最大静拉力Fm1均可满足要求。
3）缠绳层数k＝（L＋Lm＋nπD）（d＋ε）/πDpB＝2.50（三层）
式中：
L—提升绳长；
Lm—试验绳长；
N—滚筒上摩檫圈和定期移位圈数；
d、ε—绳径和绳隙；
Dp—一层缠绳时滚筒平均直径；
B—滚筒宽度。
从提升机滚筒直径与钢丝绳绳径之比，钢丝绳缠绳层数和提升最大件时的最大静拉力差Fm不得超过绞车的最大静拉力差Fmc可知，设计选用的提升机符合《煤矿安全规程》之规定。
4）副井绞车过卷距离
L＝1+0.5Vmax+[/[2g（sinβ＋μ1cosβ）]×1.5
＝1+0.5×3.06+[3.062/2×9.8（sin6.4°＋0.015cos6.4°）]
＝6.29m
式中：
Vmax—速度；
μ1—钢丝绳的摩擦因数μ1=0.015；
β—井口栈桥倾角，β=6.4°；
（3）提升系统
1）提升系统配置
①天轮选择确定
选用TSG-1600/10型固定天轮,直径1600mm，适用绳径范围为﹥17-18.5mm，变位重量Gt=222kg。
②井架高度确定
Hj=30×tg90-0.70=4.05m,取5m。
③井口、井底均为平车场，车场长度均取20m。
④滚筒中心与天轮中心水平距离的确定
由允许的偏角值求弦长Lx：
Lx=Bg/2tgα=2/2tg1°30´=38.2m
2）相关参数计算
取滚筒中心与天轮中心水平距离Ls为40m。
①滚筒与天轮中心的实际弦长LX计算
LX＝（[L2S＋（HJ+Rt-C-Rg）2]）1/2
＝（[402＋（5+1.25-0.5-1.25）2]）1/2＝40.3m
式中：
Rt为天轮半径，C为滚筒中心与室外地坪高差取0.5m。
②钢丝绳在滚筒上的偏角计算
α1＝tan—1B/2LX＝1ο25´＜1ο30´
③钢丝绳在滚筒上的仰角计算
上绳仰角：
ΦS＝tan-1（HJ-C）/LS＝6.4ο
内、外偏角均满足《规程》规定。
提升系统图见图9-1-1。
图9-1-1提升系统图
（4）电动机选择
1）电动机计算功率
P＝1.2FmV/η＝1.2×27×3.06/0.85＝116.4kW
利用矿方已有电机,电压380V,功率130kW,转速723rpm。
2）则实际提升速度为
τm＝3.14Dne/60i＝3.03m/s
4.提升系统运动学计算
（1）速度和加速度确定
采用七阶段速度图，初加速及末减速采用0.3m/s2，主加、减速采用0.5m/s2，车场内低速采用1.5m/s。
（2）在井上平车场内运行
初加速度m/s2，初加速的末速度m/s
初加速运行时间s
初加速运行距离m
等速运行距离m
式中：
—车组在井上平车场中运行距离，20m。
等速运行时间s
在井上平车场运行的总时间s
（3）在井下车场运行
同在井上车场的运行，在井下平车场中运行距离m。
总时间s
（4）车组在井筒中的运行阶段
主加速度和主减速度m/s2
运行的最大速度m/s
主加速运行时间s
主加速运行距离m
主减速运行时间s
主减速运行距离m
等速运行距离=368.2m
等速运行时间121.5s
（5）一次提升循环时间
一次提升时间：
184.22s
摘挂钩时间s
一次提升循环时间：
368.44
提升系统运动学计算结果见提升系统速度图9-1-2。
图9-1-2提升系统速度图
（6）提升能力
副斜井最大班作业时间见表9-1-1最大班作业时间表。
表9-1-1最大班作业时间表
序号
类别
数量
每次
提升量
所需
提升
次数
一次作业
循环时间
（秒）
总作业
时间
（秒）
备注
1
设备材料
10车
3车
4
368.44
1473.8
2
矸石
5车
3车
2
368.44
736.9
3
爆破材料
2车
2
668.44
1336.9
4
最大件
检修班下
5
其它
5车
3车
2
368.44
736.9
6
总计
4284.5
1.19h
说明：
最大班总作业时间1.19h＜6h，提升能力符合《煤炭工业矿井设计规范》要求。
（7）提升系统变位质量计算
电动机变位重Gd＝（GD2）i2/D2＝19600kg
提升机变位重GJ＝4000kg
天轮变位重Gt＝220kg
钢丝绳变位重Gs＝536.69kg
最大件重GZ＝5811kg
总变位重ΣG＝20657.7kg
总变位质量M＝ΣG/g＝20657.7/9.81＝21056.8kgs2/m
5.提升系统动力学计算
（1）力图的确定
提升距离Lt＝L＋Ls＋Lx＝442m
按最不利条件，最大件由井底上提进行计算。
井口、井底平车场区段和井筒始末段，倾角虽有变化，但距离较短，为简化计算，倾角均取19°。
参看速度图，各区段的力按下式计算：
Fi＝kn（Qz）（sinα＋f1cosα）＋（Lt-Li）×Pk（sinα＋f2cosα）＋ΣMai
＝1.1×7200×（sin19°＋0.02cos19°）＋（442-Li）×1.19×（sin19°＋0.2cos19°）＋21056.8ai＝29.4-0.612Li＋21.0568ai
根据上列公式和速度图中相关参数，逐项计算，其结果见图9-1-3。
图9-1-3提升力图
（2）电动机容量校验
1）等效力FD计算
FD＝（∑F2t/T）1/2＝（56013.3/167.6）1/2＝18.3kN
式中：
∑F2t＝0.5（F12+F102）t1+0.5（F22+F202）t2+0.5（F32+F302）t3+（F42+F4F40+F402）t4/3+0.5（F52+F502）t5+0.5（F62+F602）t6+0.5（F72+F702）t7
＝56013.3kN
等效时间T＝0.5（t1+t2+t3+t5+t6+t7）+t4+θ/3＝167.6s
2）等效容量P计算
P＝1.15FDV/η＝1.15×18.3×3.03/0.85＝74.9kW
选用矿方已有配套电机,电压380V,功率130kW,转速723rpm,满足要求。
3）过载系数校验
上提时电动机过载系数：
λs＝Fm/（Pη/v）＝27/（130×0.85/3.03）＝0.74＜1.8×0.85
9.1.2配电及控制
提升机房两回380V电源均引自矿井工业场地变电所0.4kV不同母线段；一回电源停止供电时，另一电源回路保证提升机房的全部负荷运行。
提升机的控制设备由厂家成套配置，含动力制动及后备保护装置。
提升机电控装置采用TKDG-BP低压变频调速成套装置，通过PLC对提升机的起动、加速、等速、减速、爬行、停车与换向进行控制，并具有提升机必要的电气保护和闭锁装置。
副斜井辅助提升信号选用TPX-PLC型数字编码式混合提升信号系统”。
信号发送方式为转发式，可对提人、提物、慢提、慢放加以区别，并记忆提升次数。
提升信号与提升机控制系统有闭锁关系。
在井底、井口及提升机房之间设置提升信号装置及用于正常通话联络的直通电话。
9.1.3提升机安全制动
1．制动装置及其主要功能
盘形制动器是提升机制动系统的重要执行部件，用于实现提升机工作制动和安全制动，其驱动和调节由单独的液压站和电控系统配合共同完成工作制动和安全制动任务，其直接作用于制动盘上产生制动力矩。
2．制动方式
根据《煤矿安全规程》第四百三十一条之规定：
“保险闸或保险闸第一级由保护回路断电时起至闸瓦接触到闸轮上的空动时间：
压缩空气驱动闸瓦式制动闸不得超过0.5s，储能液压驱动闸瓦式制动闸不得超过0.6s，盘式制动闸不得超过0.3s。
3．制动力矩与最大静荷重转矩的倍数
根据《煤矿安全规程》第四百三十二条之规定：
“提升绞车的常用闸和保险闸制动时，所产生的力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比K值不得小于3。
对质量模数较小的绞车，上提重载保险闸的制动减速度超过本规程第四百三十三条所规定的限值时，可将保险闸的K值适当降低，但不得小于2。
计算制动力矩时，闸轮和闸瓦摩擦系数应根据实测确定，一般采用0.30～0.35；常用闸和保险闸的力矩应分别计算。
9.1.4提升机机电保护装置及电气保护
1.提升机装设的保险装置及要求
根据《煤矿安全规程》（2010版）相关规定，设计副斜井内使用串车提升时，提升机控制系统中设有过卷、过电流、限速超速、失压等保护，发生以上事故时均能安全制动并紧急停车。
（1）防止过卷装置：
当提升容器起过正常终端停止位置（或出平台）0.5m时，必须能自动断电，并能使保险闸发生制动作用，同时，为防止矿车过卷，在副斜井巷上端有足够的过卷距离，其大小符合《煤矿安全规程》（2010版）第三百七十一条、第三项规定。
（2）防止过速装置：
在提升机控制回路内设提升超速限速保护，当提升速度超过最大速度15％或在减速段超速10％时，过速继电器动作，能自动断电，并能使保险闸发生制动作用，提升机紧急停车。
（3）过流失压保护：
当提升机供电主回路发生过电流或失压时，控制回路内的过电流继电器或失压继电器动作使提升机紧急停车。
（4）限速装置：
提升速度超过3m/s的提升绞车必须设限速装置，以保证提升容器到达终端位置时的速度不超过2m/s。
（5）深度指示器失效保护装置：
当深度指示器失效时能自动断电并使保险闸发生制动作用。
（6）闸间隙保护装置：
当闸间隙超过规定值时，能自动报警或自动断电。
（7）松绳保护装置：
本矿选用缠绕式提升机，设置松绳保护装置并接入安全回路和报警回路，在钢丝绳松驰时能自动断电并报警。
（8）减速功能保护装置：
当提升容器到达设计减速位置时，能示警并开始减速。
（9）闸瓦磨损装置：
当闸瓦磨损超限时，能发出报警信号并停车。
防止过卷装置、防止过速装置、限速装置和减速装置应设置为相互独立的双线型式。
2.信号装置
（1）提升装置应有从井底到井口、井口到机房的声光信号装置，井口信号装置应同提升机的控制回路相闭锁，只有井口信号工发出信号后，提升机才能正常运行。
（2）升降人员和主要井口提升机的信号装置的直接供电线路上，不分接其他负荷。
（3）应有过卷与开车方向闭锁，制动手柄零位、主令开关中间位置与安全回路闭锁，润滑油泵与信号回路闭锁。
（4）提升信号采用转发式，即井底先发信号至井口，再由井口转发至绞车房，绞车房接不到井口信号绞车无法开车。
9.1.5斜井提升各类连接装置的安全系数校验
1.各类连接装置主要受力部件以破断强度为准的安全系数必须符合下列规定：
（1）专为升降人员或升降人员和物料的提升容器的连接装置，不小于13
（2）专为升降物料的提升容器的连接装置，不小于10。
（3）矿车的车梁、碰头和连接插销，不小于6。
（4）无级绳的连接装置，不小于8。
9.1.6斜井跑车防护装置及车场信号装置
1.斜巷轨道型号
（1）根据《煤矿安全规程》第三百五十三条，矿井轨道必须按标准铺设。
主要运输巷道轨道的铺设质量应符合下列要求：
1）扣件必须齐全、牢固并与轨型相符。
轨道接头的间隙不得大于5mm，高低和左右错差不得大于2mm。
2）直线段2条钢轨顶面的高低差，以及曲线段外轨按设计加高后与内轨顶面的高低偏差，都不得大于5mm。
3）直线段和加宽后的曲线段轨距上偏差为+5mm，下偏差为-2mm。
4）在曲线段内应设置轨距拉杆。
5）轨枕的规格及数量应符合标准要求，间距偏差不得超过50mm。
道碴的粒度及铺设厚度应符合标准要求，轨枕下应捣实。
对道床应经常清理，应无杂物、无浮煤、无积水。
同一线路必须使用同一型号钢轨。
道岔的钢轨型号，不得低于线路的钢轨型号。
矿井轨道使用期间应加强维护，定期检修。
（2）钢轨及道岔型号
钢轨型号为22kg/m钢轨。
道岔型号为：
ZDK622/3/6。
2.跑车防护装置
（1）跑车防护装置的安装位置
根据《煤矿安全规程》第四十六条的规定：
“开凿或延深斜井、下山时，必须在斜井、下山的上口设置防止跑车装置，在掘进工作面的上方设置坚固的跑车防护装置。
跑车防护装置与掘进工作面的距离必须在施工组织设计或作业规程中规定。
”
（2）串车提升的联接装置和保险装置
根据《煤矿安全规程》第三百七十条、第一项的规定：
“在倾斜井巷内安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置。
”
1）倾斜巷道运输时，矿车之间的连接、矿车与钢丝绳之间的连接使用了不能自行脱落的连接装置，即保险插销，并加有保险绳，防止运行中脱离事故的发生。
2）在井口平车场处设置逆止器及阻车器，防止空重车误入井巷内。
3）必须设置防跑车装置及跑车防护装置。
4）矿车之间的连接、矿车与钢丝绳之间的连接使用了不能自行脱落的连接装置，即保险插销，并加有保险绳，防止运行中脱离事故的发生。
5）在上部车场变坡处设置逆止器及阻车器，防止空重车误入井巷内。
具体详见副井提升系统“一坡三挡”安装位置示意图9-1-4。
图9-1-4“一坡三挡”安装示意图
（3）与提升绞车联动的车场声光报警装置功能和安设位置
1）在副斜井上、下车场和各甩道口必须安设与绞车联动的声光报警装置。
2）提升信号必须灵敏可靠，必须制定安全可靠的技术措施，并经矿技术负责人审核批准后方可执行，必须保证“行车不行人，行人不行车”
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