天安煤礦副斜井提升系統能力的評定

王承志

（1.太原理工大學 礦業工程學院，山西 太原 030024；2.山西省煤炭規劃設計院，山西 太原 030045）

天安煤礦副斜井提升系統能力的評定

王承志1，2

（1.太原理工大學 礦業工程學院，山西 太原 030024；2.山西省煤炭規劃設計院，山西 太原 030045）

經對天安煤礦副斜井的提升選型計算、提升系統運動學、動力計算、提升能力計算，得出結論：該礦副斜井提升系統采用JK-3/2.2型單滾筒提升絞車提升串車運送材料、設備，采用XRB8-6/3型斜井人車運送人員，均能滿足規定要求。

副斜井；提升設備；動力；計算

1 概述

陽泉煤業集團天安煤礦設計生產能力0.9 Mt/a，開拓方式為斜井開拓，布置有主斜井、副斜井、回風斜井。主斜井采用帶式輸送機提升；井筒表土段采用半圓拱斷面、砌碹支護，基巖段采用矩形斷面、錨噴支護；表土段凈寬2.68 m，凈高2.56 m，凈斷面6.09 m2；基巖段凈寬2.9 m，凈高2.2 m，凈斷面6.38m2。副斜井進行擴砌延伸，采用半圓拱斷面，凈寬3.6 m，凈高3.3 m，表土段采用砌碹支護，基巖段采用錨噴支護，凈斷面10.49 m2。井筒內鋪設30 kg/m軌道，采用JK-3/2.2型單滾筒提升絞車提升串車運送材料、設備，采用XRB8-6/3型斜井人車運送人員。

2 副斜井提升系統的參數

1）年生產能力An=0.9 Mt/a。2）副斜井斜長276 m，提升斜長Lj=30+276+30=336 m，傾角α=25°；3）提升方式：單鉤串車提升，井上、井下均為平車場；4）日提升量：矸石車60車；坑木1車；水泥、沙子15車；炸藥1車；保健車4車；設備8車；其它15車；最大件重量19.05t（包括平板車）。

3 提升容器

提矸時選用MF1.1-6型1.0 m3翻斗式礦車，礦車最大載重1800 kg，自重600 kg，每鉤提3輛。提最大件時選用MPC18-6型平板車，名義載重18 t，最大載重20t，本次設計最大件為液壓支架，為18t，平板車自重1050kg。每鉤提1輛平板車。提人時選用XRB8-6/3型斜井人車，1輛頭車和2輛掛車組成1列，列車滿載人數24人，頭車自重1600 kg，掛車自重1000kg。

4 提升選型計算

4.1 鋼絲繩繩端荷重

4.2 鋼絲繩單位長度重量

符合《煤礦安全規程》400條有關鋼絲繩安全系數最低值的規定。

4.4 提升機選擇

1）滾筒直徑計算。D=80d=80×34.0=2720 mm。選用JK-3/2.2型單滾筒提升絞車，技術參數如下：D=3 m，B=2.2 m，減速比為20，Fz=130 kN，Vmax=3.8 m/s。

2）滾筒寬度驗算。纏繞層數K=2（規程升降人員的要求）。平均纏繞直徑：Dp=D+（K－1）d=3000+（2－1）×34.0=3034mm。卷筒寬度：B=［L0+Ls+（n+n'）πD］/KπDp（d+ε）=936mm。

所以鋼絲繩在滾筒上纏繞2層可滿足要求。3）強度驗算。按最大件

所選提升機合適。

4）天輪的選擇。選用1套TSG-3000/19型井上固定天輪，其直徑DT=3000 mm，繩槽半徑r=19 mm，適用繩徑范圍33mm～35mm。變位重量781kg。

4.5 電動機計算

電動機功率計算。Nd=KFjVm/1000η=461.9 kW。配套選用一臺YR560-12型電動機，功率500 kW，電壓10kV。

實際最大提升速度Vs：Vmax=πDgnd/60i=3.8m/s。

5 提升系統運動學

采用七階段速度圖:初加速度和末減速度取0.3 m/s2；正常加速度及正常減速度取0.5m/s2；在車場內低速等速運行的速度取1.5m/s。

1）初加速階段。時間:t0=V0/a0=1.5/0.3=5s。距離:L0=0.5V0·t0=0.5×1.5×5=3.75m。

2）在車場內等速運行距離：L01=Lh-L0=26.25 m。

在車場內等速運行時間：t01=L01/V0=17.5 s。

3）重礦車在井筒中加速階段。時間：t1=（Vmax-V0）/a1=4.6s。距離：L1=0.5（Vmax+V0）t1=12.19m。

4）重礦車在進入地面前的減速階段。時間：t3=t1=4.6s。距離：L3=L1=12.19m。

5）末減速階段。時間:t5=t0=5 s。距離：L5=L0=3.75m。

6）在地面低速等速運行距離。L4=Lb-L5=30-3.75=26.25 m。在地面低速等速運行時間:t4=L4/V0=26.25/1.5=17.5s.

7）重礦車在井筒中等速運行階段。距離：L2=Lt-L1-L3=276-12.19-12.19=251.62 m。時間：

8） 一次純提升時間：Tq=（t0+t01+t1+t2+t3+t4+t5+θ）=120.42s。

式中：θ為休止時間θ=25s。運送矸石一次提升循環時間T=（120.42+25）×2=291 s。循環時間T=（120.42+90）×2=421s。

6 動力計算

提升18t大件時（鋼絲繩最大靜張力F=8309.9 kg）電機負荷最大，校驗電動機。這時涉及：提升系統的變位質量∑m:其中含，提升機變位重量28280kg，天輪變位重量781kg，繩變位重量857kg.變位重量：∑G=60348.4kg.∑m=60348.4/9.8=6158kg·s2/m。

重車在井底車場運行：F1=1.1×Q大件+Q繩+∑m·a0=116.08 kN；F2=116.06 kN；F3=97.98 kN；F4=97.81kN。

2）重車在斜井加速運行：F5=127.98 kN；F6=127.75kN。

3）重車在斜井等速運行：F7=97.58 kN.重車在減速點的位置，距井口L1=12.19m。此時提升機牽引力為：F8=92.81kN。

4）重車在斜井減速運行：F9=62.64 kN；F10=62.4 kN。

5）重車在上車場等速運行：F11=96.70kN；F12=96.52kN；F13=78.42kN；F14=78.391kN。

圖1 提升速度圖、力圖（按提升最大件）

7 校驗電機功率

等效時間Td=101.65s。

等效功率：Nd=FdVmaxK/102η=438.5 kW＜500 kW。

電機額定出力：Fe=12347kg。

電機過載能力校驗：λ′=Fmax/λ×Fe=0.53≤0.8（滿足電機過載能力）。所選電機滿足要求。

8 提升能力計算

最大班作業時間平衡表，見表1。

最大班工人下井時間14.0 min＜60 min，滿足要求；最大班作業時間2.6h＜6h，滿足要求。

9 結束語

表1 最大班凈作業時間平衡表

經對天安煤礦副斜井的提升選型計算、提升系統運動學、動力計算、提升能力計算，得出結論：該礦副斜井提升系統采用JK-3/2.2型單滾筒提升絞車提升串車運送材料、設備，采用XRB8-6/3型斜井人車運送人員，均能滿足規定要求。

Hoisting Capacity Assessment of Auxiliary Inclined Shaft System in Tian'an Mine

WANG Cheng-zhi1，2

(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan Shanxi030024;2.Shanxi Coal Design Institute,Taiyuan Shanxi030045)

By the hoisting equipment selection,hoisting system kinematics and dynamics calculation,and capacity calculation of the auxiliary inclined shaft in Tian'an mine,the study concludes that JK-3/2.2 single drum hoist can satisfy the transporting requirement of materials and equipments,and XRB8-6/3 man-rider of inclined shaft can satisfy the transporting requirement of personnel.

auxiliary inclined shaft;hoisting equipment;dynamics;calculation

TD52

A

1672-5050（2011）03-0048-03

2010-10-25

王承志（1978—），男，山西大同人，在讀工程碩士研究生，工程師，主要從事煤礦設計工作。

劉新光