提升机
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矿井提升8.1 概述本矿井设计生产能力为120万t/a，根据实际情况，设计采用两套提升系统，即主井采用多绳缠绕式箕斗提升，提升倾角为90°，副井采用罐笼提升，提升倾角为90°。
本矿井年工作日为330天，实行“四六制”作业制度，其中三班采煤，一班检修。
每班每天工作6小时。
每天净提升时间为16小时。
根据本矿井的地形条件和煤层赋存条件，设计第一水平采取平硐，第二、三水平采用立井开拓。
井筒特征见表8-1。
表8-1 井筒特征表本矿井有三个水平，即+150、-150m水平和-400m水平。
选用皮带运煤,型号为MGC1.1-6固定式矿车运料。
煤的容重为1.35t／m3；矸石的容重为2.4t／m3。
矿井的服务年限为89年，第一、二水平的服务年限分别为31年、31年。
最大班下井人数为200人。
8.2 主井提升8.2.1 提升容器的选择计算提升容器需根据提升任务的大小来确定。
对矿井的具体情况，加大提升容器，可降低提升速度，提升机、井筒装备都要加大，增加初期投资，但可节约用电；反之，加大提升速度，可选用较小提升容器和提升机，投资较少，但电耗增加。
一般认为在不加大提升机及井筒直径的前提下，选择较大的提升容器，以采用较低的提升速度，节省电耗。
本矿井主井采用箕斗提升，主要参数如下：A n—矿井年产量，120万t/a；H s—井筒深度，550m；矿井工作制度：年工作日按330天计，日工作小时数t，取16h；H z—装载高度，m，估取18～25m，取20m；H x—卸载高度，m，估取16～20m，取18m；r—煤的散集容积质量，Kg/m3，取1.351、确定小时提升量A h =tb ca A r f n式中： A h ——小时提升量，t ／h ； A n ——矿井年产量，120万t ／年；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1.20。
本设计取1.13；a f ——提升能力富裕系数，取1.2；b r ——年工作日，330天； t ——日工作小时数，16h ； 代入数据计算得：h A =327.27t ／h 。
2、合理的经济提升速度在选择提升容器时，一般都采用经济速度法，常用的经济提升速度为 v m =(0.3～0.5)H ，m/s 式中 H ——提升长度，550m 。
取v m =(0.3～0.5)H =0.5H 代入数据计算得：v m =0.5×550=11.7m ／s 。
《煤矿安全规程》规定：用箕斗提煤的最大提升速度不得超过7 m ／s ，取v m =7 m ／s 。
3、估算一次提升循环时间T x T x =m v H +av m+ u +θ，s 式中： a ——提升加速度，取a =0.8m ／s 2； u ——爬行时间，箕斗可取10 s ； θ——休止时间，查表得θ=20 s 。
代入数据计算得： T x =106.2s4、一次合理提升量的确定 m=3600xh T A =9.65 t 根据上述计算值，从箕斗规格表中选取型号为JX-6的标准箕斗。
其特征见表8-2。
表8-2 箕斗特征表5、根据所选箕斗，计算一次提升循环时间T x 和所需提升速度v mT x =nf r A ca tQ b 3600，sv m =24)]([)]([22aHu T a u T a x x -+--+-θθ，m ／s式中 Q ——箕斗的载重质量，12t 。
代入数据计算得： T x =115 s ；v m =8m ／s 8.2.2 提升钢丝绳的选择计算按《煤矿安全规程》的规定，提升钢丝绳应按最大静载荷，并考虑一定的安全系数的方法进行计算。
1、计算钢丝绳终端荷重 F=(Q+Q z )sin α式中 F ——钢丝绳终端载荷，t ； Q z ——容器自重，12.4t ； α——井筒倾角，90°。
代入数据计算得： F=24.4 t 2、钢丝绳悬长 H c =H=580m3、钢丝绳单位长度重量P /P /≥caBH m F -⨯1.11000，㎏／m式中 σB ——钢丝绳公称对拉强度，㎏／㎝2； m a ——钢丝绳安全系数。
《煤矿安全规程》规定，专门升降物料的钢丝绳m a ≥6.95。
从钢丝绳规格表中选取直径为31.0㎜的6×19(1+6+12)股纤维芯钢丝绳。
其特征见表8-3。
表8-3 钢丝绳特征表1、 钢丝绳安全系数验算 验算公式为： m a =cqH P F Q ⨯+1000式中 Q q ——全部钢丝绳破断力总和，662000kg 力； P ——每米长度重量，3.38㎏／m 。
代入数据计算得： m a =25.19＞6.95因此，所选钢丝绳符合《煤矿安全规程》规定，可用使用。
8.2.3 提升机的选择计算多绳摩擦式提升机主要特征参数有：摩擦轮直径D ，最大静张力jm F ，最大静张力差jc F 及摩擦衬垫的比压b p 。
在选择计算时，首先确定摩擦轮直径D ，然后验算其它参数。
1、提升机滚筒直径 D选择摩擦轮直径的原则是使钢丝绳在摩擦轮上缠绕时不致产生过大的弯曲应力，以保证钢丝绳的使用寿命。
根据《煤矿安全规程》的规定：摩擦式提升机有导向轮井上安装，摩擦轮直径为D≥90d=90×34.0=3060mm ；无导向轮时D≥80d=2720mm 。
根据滚筒直径初选型号为JKm-3.25/4(Ⅱ)的提升机。
其主要特征见表8-4。
表8-4 提升机主要特征表2、天轮的选择天轮安装在井架上，作为提升钢丝绳的支撑、导向之用。
根据《煤矿安全规程》的规定，天轮直径t D 需按下面条件确定。
井上用围包角大于90°时t D ≥80d=80×31.0=2480mm ； 并且应满足t D ≥1200δ=2640mm 。
两者取较大值。
在设备表中选取型号为TSG193000的天轮，其主要特征见表8-5。
表8-5 天轮特征表3、提升机强度校验从所选提升机的规格表中可以查得提升机允许的 最大静张力jm F =450KN 最大静张力差jc F =140 KN 按下式式验算：c p z jm gH m n g m mg F 1++≥=365.4KN mg F jc ≥=140KN经校验，初选提升机满足要求。
8.2.4 提升机与井筒的相对位置多绳摩擦式提升机多为塔式安装，其与井筒的相对位置主要是确定井塔的高度。
井塔高度为： d m d g r x t R H H H H H 75.0++++=式中 t H —井塔高度，m ； r H —容器全高，m ；g H —过卷高度，当提升速度小于10m/s 时，过卷高度不小于提升速度值，但最小不得小于6m ；当提升速度大于10m/s 时，过卷高度不得小于10m 。
现在倾向于统一按10m 计算；x H —容器卸载高度，m 。
d R —摩擦轮半径。
计算得 t H =30米。
8.2.5 提升电动机的估算 电动机功率Pϕη1000mkmgv P =KW式中 k —矿井阻力系数，箕斗提升k=1.15，罐笼提升k=1.2； m —一次提升货物质量，kg ； v m —所选提升机标准速度，m/s ；ϕ—考虑到提升系统运转时，加、减速度及钢丝绳重力等因素的 影响系数，箕斗提升ϕ=1.2～1.4；罐笼提升ϕ=1.4； η—减速器传动效率，取0.92。
代入数据得P=2340KW 根据P 值，选取的电动机见规格表8-5.表8-5 电动机特征表8.3 副井提升8.3.1提升容器的选择副井的最终水平井筒深550米，根据矿井的辅助运输要求，本矿井的副井提升设备初选一对3t 底卸式矿车双层单车罐笼。
按照《煤炭工业设计规范》要求，需进行如下有关验算。
1、按最大班工人下井时间不超过40min 验算：ren n n T≥⨯06040 式中： n ren —最大班工人下井人数，200人；n 0—初选罐笼每罐提升人数，查设备选型表可知，初选罐笼每次可承载58人，n 0=58；T —一次提升循环时间，可按下式计算： 0T u V HT p++=式中： H —提升高度，按最终水平H=580m ； u —罐笼在井口所需的附加时间，u=5s ；T 0—上下人员时罐笼休止时间，单层罐笼：5人以下T 0=20s,每增加1人增加1s 。
双层罐笼比单层罐笼增加2s 的信号联络时间；运送物料罐笼的休止时间为40～60s 。
V p —提升平均速度，可按下式计算： aV V mp =a —速度系数，罐笼提升时a=1.2～1.5。
取a=1.4。
V m —最大提升速度，m/s 。
可按下式估算: 若升降物料， V m H6.0<若为升降人员， V m <(0.3～0.6)H这里的系数取0.4。
所以V m =8.84m/s 。
代入数据得计算结果：V p =6.3m/s ；T=136.4s ； 经验算06040n T⨯=1020≥220人。
2、按最大班净工作时间不超过5h 验算：最大班升降工人时间，按工人下井时间的1.5倍计算；升降其他人员时间，按升降工人的20%计算：提升矸石时，按日出矸石量的50%计算，运送坑木、支架时，按日需50%计算。
以上时间相加为最大班净工作时间，其值不超过5h 。
已知：矿井日产量为3636t ，矸石量为10%，运坑木和支架量以75t 计；上下人员的一次提升时间为140s ；运送材料和矸石的一次提升时间以150s 计算；工人下井时间粗略取700s 。
则最大班净工作时间：（700×1.5＋700×0.2＋0.5×151×150＋0.5×12.5×150）/3600＝3.74 h ＜5h 。
经过验算，一对3t 矿车双层单车普通罐笼可满足要求。
所以本矿井的副井提升容器决定选GLS-3×1/2型罐笼。
其特征个如表8-6：表8-6 罐笼特征表8.3.2 钢丝绳的选择计算1、钢丝绳终端载荷F=Q ＋Q Z式中 Q Z —罐笼自重，查得Q Z =6480kg 。
则 F=58×75＋6480=10830㎏。
2、钢丝绳悬垂长度H 0=H j +H s +H z 式中：H j 为井架高度，取20m 。
则 H 0=20+808+20=848m 。
3、钢丝绳单位长度重量 P’≥caBz H m Q Q -+α1.1式中 σB —钢丝绳公称抗拉强度,Kg/cm 2m a —钢丝绳安全系数,则 P’≥caBz H m Q Q -+α1.1=10830/1.1×(155×102/7.5)-740=7.06Kg/m,即706Kg/100m根据P’值查钢丝绳规格表，选定所需要的钢丝绳为18×7股（1+6）绳纤维芯钢丝绳。
