對坡上田煤礦一采區副斜井提升設備的校驗計算研究

宋大樂

摘 要：坡上田煤礦為多礦井整合，為節約投資，挑選出滿足一采區副斜井提升設備要求的設備進行安裝利用，有不滿足部分，再重新購置。文章結合工作實際，對其一采區副斜井提升設備型號進行了校驗，校驗過程可供同行借鑒。

關鍵詞：提升設備；校驗計算；運輸方式

中圖分類號：TD531.2 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2016）33-0068-02

1 礦井概況

坡上田煤礦位于安順市北東方向，直距17 km，行政區劃隸屬貴州省安順市蔡官鎮和轎子山鎮所轄。井田內含煤地層為二疊系上統龍潭組，可采煤層自上而下分別為M8、M9、M14號煤層3層，可采煤層中M8、M9號煤層屬全區可采，M14號煤層屬大部可采。該礦井設計生產能力0.45 Mt/a，，以兩個采區兩個高檔普采工作面（一采一備）達產。利用已有井筒，初期采用主斜井、一采區副斜井、一采區回風斜井、二采區軌道斜井、二采區進風斜井和二采區回風立井六個斜井開拓。一采區副斜井井筒斜長65 m，傾角22 °，采用斜井單鉤串車提升，擔負一采區提矸、下料及設備等輔助提升任務；二采區軌道斜井擔負二采區輔助運輸任務。

2 采區主要運輸方式的選擇

針對中型礦井選擇采區煤炭運輸方式時應遵循以下原則：

其一，采區上、下山煤炭運輸方式。

①開采傾斜、急傾斜煤層時，采用大傾角帶式輸送機、上鏈式輸送機、搪瓷溜槽、鑄石刮板或溜煤眼。

②開采緩傾斜煤層，普通帶式輸送機向上運煤的傾角不大于18 °，向下運煤的傾角不大于16 °。

其二，采區內只有一個回采工作面生產時，采區上下山輸送機小時運輸能力，不應小于回采工作面運輸順槽輸送機小時運輸能力；當采區內有一個以上采煤工作面同時生產時，應根據條件計算上下山輸送機能力，當有條件時，應在回采工作面運輸順槽與上下山交匯處設置緩沖煤倉。

本礦首采區原煤經采面運輸順槽、采區大巷到主斜井運出地面，無采區上、下山。根據礦井生產能力、開拓方式、采區及工作面布置等，井下原煤輸送采用固定帶式膠帶輸送機。膠帶輸送機運輸具有運量大、運輸連續性好、轉載環節少、運營費用省、操作簡單、易于實現集中控制和自動化管理等優點。

3 一采區副斜井提升設備的選型計算

3.1 設計依據

①一采區副斜井井筒參數：井筒斜長65 m，傾角22 °；

②提升容器：提矸、下料利用現有MG1.1-6A型礦車，礦車自重610 kg，載矸1 700 kg，載料1 000 kg；下大件利用現有MP16-6型礦用平板車，自重811 kg，最大載重量10 000 kg；

③最大班提升量：提升矸石28車，下放材料24車，運送設備5次，其它8次；

④最大件重量：5.811 t（最大件重量5t+平板車重量0.811 t）；

⑤提升方式：單鉤提升，上、下平車場。提矸、下料一次串2輛矸石車或2輛材料車；下大件一次提升1輛礦用平板車，總重5.811 t；

⑥工作制度：330 d/a，16 h/d，四六制；

⑦現有設備：礦方現有提升設備為一臺JTP-1.6×1.5型單繩纏繞式單滾筒絞車，其主要技術參數：滾筒直徑Dg=1 600 mm，滾筒寬度Bg=1 500 mm，提升機最大靜張力（差）Fj=45 kN，減速比i=24，提升機最大提升速度Vm=2.5 m/s，配套110 kW，380 V，720 r/min電動機。

3.2 提升設備校驗

3.2.1 鋼絲繩安全系數校驗

①提升斜長：Lt=65+30=95 m；

②鋼絲繩最大懸垂長度：Lc=65+70=135 m；

③繩端荷重：提升矸石：Q矸=2×（610+1 700）×（sin22 °+0.015×cos22 °）=1 760 kg

運送材料：Q料=2×（610+1000）×（sin22 °+0.015×cos22 °）=1 216 kg；

升降大件：Q大件=5 811×（sin22 °+0.015×cos22 °）=2 331 kg。

④鋼絲繩校驗：現有鋼絲繩為6×7+FC-Ф18-1670型鋼絲繩，鋼絲繩直徑d=18 mm，單重pk=1.14 kg/m，抗拉強度σ=

1 670 MPa，最小鋼絲破斷拉力Qq=180 kN。

⑤提升靜張力計算：

提升矸石：F矸=[1 760+1.14×135×（sin22 °+0.2×cos22 °）]×9.81/1 000=18.13 kN

運送材料：F料=[1 216+1.14×135×（sin22 °+0.2×cos22 °）]×9.81/1 000=12.79 kN

升降大件：F大件=[2 331+1.14×135×（sin22 °+0.2×cos22 °）]×9.81/1 000=23.73 kN

⑥安全系數校核：升降大件：m大=180/23.73=7.58>6.5。

經校驗，現有鋼絲繩安全系數符合《煤礦安全規程》的規定。

3.2.2 提升機校驗

礦方現有提升設備為一臺JTP-1.6×1.5型單繩纏繞式單滾筒絞車（內部調劑原黔興礦地面絞車），其主要技術參數：滾筒直徑Dg=1 600 mm，滾筒寬度Bg=1 500 mm，提升機最大靜張力（差）Fj=45 kN，減速比i=24，提升機最大提升速度Vm=2.5 m/s。天輪選用非標1 200/800型游動天輪，天輪直徑Dt=1200 mm，最大游動距離S=800 mm。

提升機校驗：

①滾筒直徑：Dg=80×18=1 440 mm≤1 600 mm；

天輪直徑：Dt=60×18=1 080 mm≤1 200 mm；

②最大靜張力（差）驗算：Fj（c）max=Fj大件=23.73 kN<45 kN；

③纏繩校驗：纏繩層數：

KC=（95+40+7×1.6×π）×（18+3）/（1500×π×1.64）=0.471

<3

經驗算，現有提升絞車滿足要求。

3.3 電動機校驗

現有電動機為交流變頻調速電動機，電動機額定功率

110 kW，電壓380 V，額定轉速720 r/min。

①等效容量校驗：

等效時間：Td=53.70 s；

等效力：Fd==23.76 KN=23.76 kN

等效功率：Nd=23.76×2.5×1 000/（1 000×0.85）=69.89 kW<110 kW。

②過負荷校驗：λ=Fmax/Fe=36.21×1 000/（110×1 000×0.85/2.5）=0.97<1.6（2×0.80），經驗算，現有電動機符合要求。

3.4 提升系統

天輪中心垂高：3 m；天輪游動距離：0.8 m；提升機主軸中心至天輪中心的水平距離：15 m；提升機主軸中心距井口高差：0.55 m；鋼絲繩弦長：15.21 m；鋼絲繩內、外偏角：1.15 °。

3.5 提升系統運動學、動力學

提升系統變位質量：

m矸=26 048 kg，m料=24 648 kg，m大件=27 518 kg；

最大提升速度：2.50 m/s；低速等速運行速度：1.00 m/s；初加速度：0.30 m/s2，加速度：0.40 m/s2；減速度：-0.40 m/s2；末減速度：-0.30 m/s2。

3.6 安全制動減速度計算

《煤礦安全規程》規定的提升安全制動減速度為：提升重載制動減速度≤Ac=3.811 m/s2，下放重載制動減速度≥0.3Ac=1.143 m/s2。設計的提升機最大制動力矩為108 kNm>3Mj（靜力矩）=56.95 kNm；一級安全制動力矩為：44 kNm。計算安全制動減速度結果，見表1。

經驗算，提升系統在各種提升狀態下保險閘所產生的的制動減速度均滿足《煤礦安全規程》第四百三十三條的規定。

3.7 電控及信號設備

電控設備采用礦井交流提升機變頻調速系統。該系統能實現提升機軟啟動，提高了機械設備使用壽命，具有調速平穩、調節靈活方便、抗干擾能力強等優點。為實現該提升機安全運行，系統還對減速功能保護裝置、防止過卷裝置、防止過速裝置、限速裝置設置為相互獨立的雙線制，由兩套PLC完成提升機所有控制功能及保護。并能實現各種安全制動。提升信號采用礦用多功能斜井提升信號系統。

4 結 語

本礦井為多礦井整合，為節約投資，挑選出滿足要求的設備進行安裝利用，有不滿足部分，再重新購置。經過本次選型設計計算，本礦井設備選型計算結果對應所選設備基本參數，可以重新利用。

參考文獻：

[1] 羅家固.斜井架空人車副繩的安全防護及停車保護裝置[J].煤礦安全，

1997，09.