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        對(duì)坡上田煤礦一采區(qū)副斜井提升設(shè)備的校驗(yàn)計(jì)算研究

        2016-12-27 16:46:14宋大樂(lè)

        宋大樂(lè)

        摘 要:坡上田煤礦為多礦井整合,為節(jié)約投資,挑選出滿足一采區(qū)副斜井提升設(shè)備要求的設(shè)備進(jìn)行安裝利用,有不滿足部分,再重新購(gòu)置。文章結(jié)合工作實(shí)際,對(duì)其一采區(qū)副斜井提升設(shè)備型號(hào)進(jìn)行了校驗(yàn),校驗(yàn)過(guò)程可供同行借鑒。

        關(guān)鍵詞:提升設(shè)備;校驗(yàn)計(jì)算;運(yùn)輸方式

        中圖分類號(hào):TD531.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):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(qū)劃隸屬貴州省安順市蔡官鎮(zhèn)和轎子山鎮(zhèn)所轄。井田內(nèi)含煤地層為二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M,可采煤層自上而下分別為M8、M9、M14號(hào)煤層3層,可采煤層中M8、M9號(hào)煤層屬全區(qū)可采,M14號(hào)煤層屬大部可采。該礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.45 Mt/a,,以兩個(gè)采區(qū)兩個(gè)高檔普采工作面(一采一備)達(dá)產(chǎn)。利用已有井筒,初期采用主斜井、一采區(qū)副斜井、一采區(qū)回風(fēng)斜井、二采區(qū)軌道斜井、二采區(qū)進(jìn)風(fēng)斜井和二采區(qū)回風(fēng)立井六個(gè)斜井開拓。一采區(qū)副斜井井筒斜長(zhǎng)65 m,傾角22 °,采用斜井單鉤串車提升,擔(dān)負(fù)一采區(qū)提矸、下料及設(shè)備等輔助提升任務(wù);二采區(qū)軌道斜井擔(dān)負(fù)二采區(qū)輔助運(yùn)輸任務(wù)。

        2 采區(qū)主要運(yùn)輸方式的選擇

        針對(duì)中型礦井選擇采區(qū)煤炭運(yùn)輸方式時(shí)應(yīng)遵循以下原則:

        其一,采區(qū)上、下山煤炭運(yùn)輸方式。

        ①開采傾斜、急傾斜煤層時(shí),采用大傾角帶式輸送機(jī)、上鏈?zhǔn)捷斔蜋C(jī)、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(jī)向上運(yùn)煤的傾角不大于18 °,向下運(yùn)煤的傾角不大于16 °。

        其二,采區(qū)內(nèi)只有一個(gè)回采工作面生產(chǎn)時(shí),采區(qū)上下山輸送機(jī)小時(shí)運(yùn)輸能力,不應(yīng)小于回采工作面運(yùn)輸順槽輸送機(jī)小時(shí)運(yùn)輸能力;當(dāng)采區(qū)內(nèi)有一個(gè)以上采煤工作面同時(shí)生產(chǎn)時(shí),應(yīng)根據(jù)條件計(jì)算上下山輸送機(jī)能力,當(dāng)有條件時(shí),應(yīng)在回采工作面運(yùn)輸順槽與上下山交匯處設(shè)置緩沖煤倉(cāng)。

        本礦首采區(qū)原煤經(jīng)采面運(yùn)輸順槽、采區(qū)大巷到主斜井運(yùn)出地面,無(wú)采區(qū)上、下山。根據(jù)礦井生產(chǎn)能力、開拓方式、采區(qū)及工作面布置等,井下原煤輸送采用固定帶式膠帶輸送機(jī)。膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸具有運(yùn)量大、運(yùn)輸連續(xù)性好、轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)少、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用省、操作簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)集中控制和自動(dòng)化管理等優(yōu)點(diǎn)。

        3 一采區(qū)副斜井提升設(shè)備的選型計(jì)算

        3.1 設(shè)計(jì)依據(jù)

        ①一采區(qū)副斜井井筒參數(shù):井筒斜長(zhǎng)65 m,傾角22 °;

        ②提升容器:提矸、下料利用現(xiàn)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(xiàn)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(yùn)送設(shè)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:?jiǎn)毋^提升,上、下平車場(chǎng)。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(xiàn)有設(shè)備:礦方現(xiàn)有提升設(shè)備為一臺(tái)JTP-1.6×1.5型單繩纏繞式單滾筒絞車,其主要技術(shù)參數(shù):滾筒直徑Dg=1 600 mm,滾筒寬度Bg=1 500 mm,提升機(jī)最大靜張力(差)Fj=45 kN,減速比i=24,提升機(jī)最大提升速度Vm=2.5 m/s,配套110 kW,380 V,720 r/min電動(dòng)機(jī)。

        3.2 提升設(shè)備校驗(yàn)

        3.2.1 鋼絲繩安全系數(shù)校驗(yàn)

        ①提升斜長(zhǎng):Lt=65+30=95 m;

        ②鋼絲繩最大懸垂長(zhǎng)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(yùn)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(yàn):現(xiàn)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(qiáng)度σ=

        1 670 MPa,最小鋼絲破斷拉力Qq=180 kN。

        ⑤提升靜張力計(jì)算:

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

        運(yùn)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(shù)校核:升降大件:m大=180/23.73=7.58>6.5。

        經(jīng)校驗(yàn),現(xiàn)有鋼絲繩安全系數(shù)符合《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定。

        3.2.2 提升機(jī)校驗(yàn)

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

        提升機(jī)校驗(yàn):

        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(yàn)算:Fj(c)max=Fj大件=23.73 kN<45 kN;

        ③纏繩校驗(yàn):纏繩層數(shù):

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

        <3

        經(jīng)驗(yàn)算,現(xiàn)有提升絞車滿足要求。

        3.3 電動(dòng)機(jī)校驗(yàn)

        現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)為交流變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī),電動(dòng)機(jī)額定功率

        110 kW,電壓380 V,額定轉(zhuǎn)速720 r/min。

        ①等效容量校驗(yàn):

        等效時(shí)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(guò)負(fù)荷校驗(yàn):λ=Fmax/Fe=36.21×1 000/(110×1 000×0.85/2.5)=0.97<1.6(2×0.80),經(jīng)驗(yàn)算,現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)符合要求。

        3.4 提升系統(tǒng)

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

        3.5 提升系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)

        提升系統(tǒng)變位質(zhì)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(yùn)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(dòng)減速度計(jì)算

        《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定的提升安全制動(dòng)減速度為:提升重載制動(dòng)減速度≤Ac=3.811 m/s2,下放重載制動(dòng)減速度≥0.3Ac=1.143 m/s2。設(shè)計(jì)的提升機(jī)最大制動(dòng)力矩為108 kNm>3Mj(靜力矩)=56.95 kNm;一級(jí)安全制動(dòng)力矩為:44 kNm。計(jì)算安全制動(dòng)減速度結(jié)果,見表1。

        經(jīng)驗(yàn)算,提升系統(tǒng)在各種提升狀態(tài)下保險(xiǎn)閘所產(chǎn)生的的制動(dòng)減速度均滿足《煤礦安全規(guī)程》第四百三十三條的規(guī)定。

        3.7 電控及信號(hào)設(shè)備

        電控設(shè)備采用礦井交流提升機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)提升機(jī)軟啟動(dòng),提高了機(jī)械設(shè)備使用壽命,具有調(diào)速平穩(wěn)、調(diào)節(jié)靈活方便、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)該提升機(jī)安全運(yùn)行,系統(tǒng)還對(duì)減速功能保護(hù)裝置、防止過(guò)卷裝置、防止過(guò)速裝置、限速裝置設(shè)置為相互獨(dú)立的雙線制,由兩套PLC完成提升機(jī)所有控制功能及保護(hù)。并能實(shí)現(xiàn)各種安全制動(dòng)。提升信號(hào)采用礦用多功能斜井提升信號(hào)系統(tǒng)。

        4 結(jié) 語(yǔ)

        本礦井為多礦井整合,為節(jié)約投資,挑選出滿足要求的設(shè)備進(jìn)行安裝利用,有不滿足部分,再重新購(gòu)置。經(jīng)過(guò)本次選型設(shè)計(jì)計(jì)算,本礦井設(shè)備選型計(jì)算結(jié)果對(duì)應(yīng)所選設(shè)備基本參數(shù),可以重新利用。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 羅家固.斜井架空人車副繩的安全防護(hù)及停車保護(hù)裝置[J].煤礦安全,

        1997,09.

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