对坡上田煤矿一采区副斜井提升设备的校验计算研究

2016-12-27 16:46宋大乐
企业技术开发·下旬刊 2016年11期

宋大乐

摘 要:坡上田煤矿为多矿井整合,为节约投资,挑选出满足一采区副斜井提升设备要求的设备进行安装利用,有不满足部分,再重新购置。文章结合工作实际,对其一采区副斜井提升设备型号进行了校验,校验过程可供同行借鉴。

关键词:提升设备;校验计算;运输方式

中图分类号:TD531.2 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2016)33-0068-02

1 矿井概况

坡上田煤矿位于安顺市北东方向,直距17 km,行政区划隶属贵州省安顺市蔡官镇和轿子山镇所辖。井田内含煤地层为二叠系上统龙潭组,可采煤层自上而下分别为M8、M9、M14号煤层3层,可采煤层中M8、M9号煤层属全区可采,M14号煤层属大部可采。该矿井设计生产能力0.45 Mt/a,,以两个采区两个高档普采工作面(一采一备)达产。利用已有井筒,初期采用主斜井、一采区副斜井、一采区回风斜井、二采区轨道斜井、二采区进风斜井和二采区回风立井六个斜井开拓。一采区副斜井井筒斜长65 m,倾角22 °,采用斜井单钩串车提升,担负一采区提矸、下料及设备等辅助提升任务;二采区轨道斜井担负二采区辅助运输任务。

2 采区主要运输方式的选择

针对中型矿井选择采区煤炭运输方式时应遵循以下原则:

其一,采区上、下山煤炭运输方式。

①开采倾斜、急倾斜煤层时,采用大倾角带式输送机、上链式输送机、搪瓷溜槽、铸石刮板或溜煤眼。

②开采缓倾斜煤层,普通带式输送机向上运煤的倾角不大于18 °,向下运煤的倾角不大于16 °。

其二,采区内只有一个回采工作面生产时,采区上下山输送机小时运输能力,不应小于回采工作面运输顺槽输送机小时运输能力;当采区内有一个以上采煤工作面同时生产时,应根据条件计算上下山输送机能力,当有条件时,应在回采工作面运输顺槽与上下山交汇处设置缓冲煤仓。

本矿首采区原煤经采面运输顺槽、采区大巷到主斜井运出地面,无采区上、下山。根据矿井生产能力、开拓方式、采区及工作面布置等,井下原煤输送采用固定带式胶带输送机。胶带输送机运输具有运量大、运输连续性好、转载环节少、运营费用省、操作简单、易于实现集中控制和自动化管理等优点。

3 一采区副斜井提升设备的选型计算

3.1 设计依据

①一采区副斜井井筒参数:井筒斜长65 m,倾角22 °;

②提升容器:提矸、下料利用现有MG1.1-6A型矿车,矿车自重610 kg,载矸1 700 kg,载料1 000 kg;下大件利用现有MP16-6型矿用平板车,自重811 kg,最大载重量10 000 kg;

③最大班提升量:提升矸石28车,下放材料24车,运送设备5次,其它8次;

④最大件重量:5.811 t(最大件重量5t+平板车重量0.811 t);

⑤提升方式:单钩提升,上、下平车场。提矸、下料一次串2辆矸石车或2辆材料车;下大件一次提升1辆矿用平板车,总重5.811 t;

⑥工作制度:330 d/a,16 h/d,四六制;

⑦现有设备:矿方现有提升设备为一台JTP-1.6×1.5型单绳缠绕式单滚筒绞车,其主要技术参数:滚筒直径Dg=1 600 mm,滚筒宽度Bg=1 500 mm,提升机最大静张力(差)Fj=45 kN,减速比i=24,提升机最大提升速度Vm=2.5 m/s,配套110 kW,380 V,720 r/min电动机。

3.2 提升设备校验

3.2.1 钢丝绳安全系数校验

①提升斜长:Lt=65+30=95 m;

②钢丝绳最大悬垂长度:Lc=65+70=135 m;

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

运送材料: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钢丝绳校验:现有钢丝绳为6×7+FC-Ф18-1670型钢丝绳,钢丝绳直径d=18 mm,单重pk=1.14 kg/m,抗拉强度σ=

1 670 MPa,最小钢丝破断拉力Qq=180 kN。

⑤提升静张力计算:

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

运送材料: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安全系数校核:升降大件:m大=180/23.73=7.58>6.5。

经校验,现有钢丝绳安全系数符合《煤矿安全规程》的规定。

3.2.2 提升机校验

矿方现有提升设备为一台JTP-1.6×1.5型单绳缠绕式单滚筒绞车(内部调剂原黔兴矿地面绞车),其主要技术参数:滚筒直径Dg=1 600 mm,滚筒宽度Bg=1 500 mm,提升机最大静张力(差)Fj=45 kN,减速比i=24,提升机最大提升速度Vm=2.5 m/s。天轮选用非标1 200/800型游动天轮,天轮直径Dt=1200 mm,最大游动距离S=800 mm。

提升机校验:

①滚筒直径:Dg=80×18=1 440 mm≤1 600 mm;

天轮直径:Dt=60×18=1 080 mm≤1 200 mm;

②最大静张力(差)验算:Fj(c)max=Fj大件=23.73 kN<45 kN;

③缠绳校验:缠绳层数:

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

<3

经验算,现有提升绞车满足要求。

3.3 电动机校验

现有电动机为交流变频调速电动机,电动机额定功率

110 kW,电压380 V,额定转速720 r/min。

①等效容量校验:

等效时间: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过负荷校验:λ=Fmax/Fe=36.21×1 000/(110×1 000×0.85/2.5)=0.97<1.6(2×0.80),经验算,现有电动机符合要求。

3.4 提升系统

天轮中心垂高:3 m;天轮游动距离:0.8 m;提升机主轴中心至天轮中心的水平距离:15 m;提升机主轴中心距井口高差:0.55 m;钢丝绳弦长:15.21 m;钢丝绳内、外偏角:1.15 °。

3.5 提升系统运动学、动力学

提升系统变位质量:

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;低速等速运行速度:1.00 m/s;初加速度:0.30 m/s2,加速度:0.40 m/s2;减速度:-0.40 m/s2;末减速度:-0.30 m/s2。

3.6 安全制动减速度计算

《煤矿安全规程》规定的提升安全制动减速度为:提升重载制动减速度≤Ac=3.811 m/s2,下放重载制动减速度≥0.3Ac=1.143 m/s2。设计的提升机最大制动力矩为108 kNm>3Mj(静力矩)=56.95 kNm;一级安全制动力矩为:44 kNm。计算安全制动减速度结果,见表1。

经验算,提升系统在各种提升状态下保险闸所产生的的制动减速度均满足《煤矿安全规程》第四百三十三条的规定。

3.7 电控及信号设备

电控设备采用矿井交流提升机变频调速系统。该系统能实现提升机软启动,提高了机械设备使用寿命,具有调速平稳、调节灵活方便、抗干扰能力强等优点。为实现该提升机安全运行,系统还对减速功能保护装置、防止过卷装置、防止过速装置、限速装置设置为相互独立的双线制,由两套PLC完成提升机所有控制功能及保护。并能实现各种安全制动。提升信号采用矿用多功能斜井提升信号系统。

4 结 语

本矿井为多矿井整合,为节约投资,挑选出满足要求的设备进行安装利用,有不满足部分,再重新购置。经过本次选型设计计算,本矿井设备选型计算结果对应所选设备基本参数,可以重新利用。

参考文献:

[1] 罗家固.斜井架空人车副绳的安全防护及停车保护装置[J].煤矿安全,

1997,09.