矿井及选煤厂可行性研究报告_11.doc

矿井及选煤厂可行性研究报告第六章 矿井主要固定设备 第一节 提 升 设 备 一、提升方式 本矿井设计生产能力 8.00Mt/a，矿井采用全立井开拓方式，在矿井工业场地布置一、二号主立井、副立井、一号回风立井和二号回风立井共 5 个井筒。一、二号主立井各装备 1 对 40t 立井多绳提煤箕斗，各设置一套提升机，共同担负矿井煤炭提升任务。副立井装备 2 套提升系统，承担矿井全部辅助提升任务。主、副井均选用多绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机的布置形式分为井塔式和落地式两种，各自的优缺点如下：提升机井塔式布置，设备尺寸和质量较小、设备布置集中、系统简单、便于安装、运输、维护、检修和管理；钢丝绳设在井塔内，可提高钢丝绳使用寿命，安装、更换钢丝绳较为有利，钢丝绳防冻和防滑性能好。缺点是井塔基础及结构形式复杂，施工困难，施工工期长，建设井塔和设备安装调试占用井口时间比落地式长，设备起吊安装需设吊装孔和电动超卷扬起重机，增加客货两用电梯等。提升机落地式布置，具有井架基础简单，施工工期短，井筒装备施工、提升机房、井架等系统环节的建设可与井巷工程建设同步进行，占用井口时间短，对建井工期影响较小。缺点是系统环节多，维护量大，井架日常防腐费用较高；井架和提升机房占地面积大；钢丝绳裸露在外，受气候影响大，冬天结冰后防滑性能差；天轮每日的例行检查需爬井架，冬天天轮检修困难。井塔式摩擦轮提升系统，为减小摩擦轮直径、井塔高度和井塔面积，国内外设计和使用中广泛采用 6 根或 4 根钢丝绳提升；落地式摩擦轮提升系统，由于系统环节多，更换天轮和钢丝绳较塔式困难，国内外设计和使用中广泛采用 4 根钢丝绳提升。根据矿井所处地理位置条件，确定主、副立井均采用井塔式布置方式。二、主立井提升设备 1.设计依据 矿井设计生产能力 8.0Mt/a。主立井提升工作制度为年工作日 330d，每天净提升时间 18h。一号主立井井口锁口盘面标高 1131.000m 二号主立井井口锁口盘面标高 +1130.800m 一号主立井箕斗卸载点标高 1149.000m 二号主立井箕斗卸载点标高 +1148.800m 一号主立井井底箕斗装载点标高 566.897m 二号主立井井底箕斗装载点标高 +566.865m 提升容器中心距 2600mm 一号主立井井筒直径 Φ6.0m 二号主立井井筒直径 Φ6.5m 2.提升容器 一、二号主立井各选用载煤量 40t 刚性罐道立井 6 绳提煤箕斗 1 对，每个箕斗名义载煤量 40t，本体高度 17500mm，箕斗与配重总质量 (包括滚轮罐耳、首尾绳悬挂装置)62t。3.提升系统 一号主立井提升系统提升高度 594.085m 二号主立井提升系统提升高度 593.917m 一号主立井钢丝绳悬垂高度 665.685 二号主立井钢丝绳悬垂高度 665.517m 一、二号主立井提升机主轴中心线距井口锁口盘面高度 67.072m 一、二号主立井提升钢丝绳在摩擦轮上的围包角 193°24′56″ 4.提升钢丝绳 由于本矿井提升载荷大，提升钢丝绳需要抗拉强度高，故对钢丝绳使用寿命、制造质量要求高，而高强度的钢丝绳国外产品制造质量可靠，费用与国产产品相比增加不多，设计推荐采用进口钢丝绳。一、二号主立井提升设备各选用 52 ZBB 6 _36WSFC 1770 SS 1991 1020 EN12385型进口钢丝绳 3 根，52 ZBB 6 _36WSFC 1770 ZZ 1991 1020 EN12385 型进口钢丝绳 3 根，其主要技术参数为：钢丝绳公称直径 52mm 钢丝绳参考重量 1020kg/100m 钢丝绳公称抗拉强度 1770MPa 最小钢丝破断拉力总和 1991kN 整根钢丝绳长度 770m 煤矿安全规程要求钢丝绳安全系数最低值：m 一号 =7.2-0.0005 _665.685=6.867 m 二号 =7.2-0.0005 _665.517=6.867 钢丝绳安全系数计算值：8.5346.867 根 据 煤 矿 安 全 规 程 规 定 ， 钢 丝 绳 中 最 粗 钢 丝 的 直 径 不 得 大 于5000/120_=4.16mm。钢丝绳选型符合要求。5.平衡尾绳 一、二号主立井提升设备各选用 60 ZBB 34 _7FC 1570 ZS 型进口圆钢丝绳 4根。主要技术参数为：钢丝绳公称直径 60mm 钢丝绳参考重量 1530kg/100m 钢丝绳公称抗拉强度 1570MPa 最小钢丝破断拉力总和 2534.6kN 整根钢丝绳长度 690m 6.提升机 一、二号主立井各选用国产 JKM-5 _6（IV）型多绳摩擦式提升机一台，配置进口闸控系统，每台提升机采用 2 台交流变频同步电动机直联驱动。其主要技术参数如下：摩擦轮直径 5m 导向轮直径 5m 提升速度 11.78m/s 钢丝绳最大静张力 1600kN 钢丝绳最大静张力差 500kN 提升钢丝绳根数 6 根 衬垫摩擦系数 0.25 衬垫比压 2.0MPa 提升机校核：计算摩擦轮直径：Dg =52 _904680mm5000mm 计算导向轮直径：Dd=52 _804160mm5000mm 计算钢丝绳最大静张力：F Z 1399.7kN1600kN 计算钢丝绳最大静张力差：F c 396.343kN500kN 计算衬垫比压：q1.543MPa2.0MPa 选用提升机符合要求。7.电动机 每台提升机选用交流变频同步电动机 2 台，每台电动机主要技术参数为：功 率 320_kW 转 速 45r/min 电 压 6000V 冷却方式 管道强迫通风冷却 计算电动机功率 N=5038.2kW2 _320_=6400kW。电动机选型符合要求。8.提升能力 主立井采用五阶段速度图提升，提升速度 11.78m/s，主加减速度 0.7m/s2 ，休止时间 40s，一次提升循环时间 114.48s。一个主立井提升设备提升能力 6.79Mt/a，两个主立井提升设备合计提升能力13.58Mt/a，提升能力富裕系数 1.69。9.井塔及附属设施 一号主立井和二号主立井井塔断面均为 21m _26m，提升机主导轮轴中心线距离井口锁口盘面高度 67.072m。为便于设备吊装和检修，在一、二号主立井的提升机大厅上方分别设起重重量为 100t/20t 超卷扬电动起重机一台，跨度 19m，主钩起重量 100t，副钩起重量 20t。为便于值班、检修人员以及小型设备上、下，两井塔内分别设客货两用电梯一部，载重量 1000kg，运行速度 1.5m/s。三、 副立井提升设备 副立井设置两套提升系统，其中一套为特大罐笼+平衡锤系统（1#提升系统），另一套为大罐笼+平衡锤系统(2#提升系统)。井下使用的综采工作面液压支架以及井下大型设备，经由特大罐笼系统上、下井；小型材料及设备或人员经大罐笼或特大罐笼运送至井下。1.设计依据 副立井井口轨面标高 +1132.00m 副立井井底轨面标高 +580.000m 提升容器中心距 特大罐笼+平衡锤：3130mm 大罐笼+平衡锤：1950mm 物料提升量：下放坑木 6m3 /d 下放锚杆 20t/d 下放钢筋网 9t/d 下放钢带 5t/d 下放树脂 5t/d 下放水泥砂石 520t/d 下放油脂 2t/d 其它 25t/d 最大班下井工人数 138 人 整体液压支架重量 44t 有轨平板车质量 ≤6000kg WC5E 型无轨胶轮材料车整车重量 8000kg WC10E 型无轨胶轮材料车整车重量 9000kg WC5E 无轨胶轮材料车最大装载质量 5000kg WC10E 无轨胶轮材料车最大装载质量 10000kg 2.1#提升系统提升设备 (1) 提升容器 选用非标双层多绳特大罐笼 1 个，平衡锤 1 个。担负矿井人员、水泥砂石、液压支架等大型设备的提升任务。特大罐笼主要技术特征如下：罐笼与配重总质量（包括滚轮罐耳、首尾绳悬挂装置）61000kg 罐笼本体高度 11100mm 罐笼双层允许乘载人数 300 人 罐笼正常作业时最大装车数 2 辆满载 WC5E 或 1 辆 WC10E 型无轨胶轮材料车 有效载重：双层提人 22500kg 提升整体液压支架（含平板车） 50000kg 提升 2 辆满载 WC5E 型无轨胶轮材料车 26150kg 提升 1 辆满载 WC10E 型无轨胶轮材料车 19075kg 平衡锤重量：基本重量 73500kg 可调重量 12500kg 提升液压支架或最大部件时，特大罐笼装载整体液压支架一架或最大部件一件，平衡锤重量 86t；提升人员和材料时，平衡锤重量 73.5t； 罐笼正常作业按双层载人载物设计。普通物料由无轨胶轮车承载直接出、入罐笼，液压支架由平板车承载沿轨道出、入罐笼。(2) 提升系统 提升高度 557.4m 钢丝绳悬垂高度 621.0m 提升机主轴中心线距井口轨面高度 44.6m 提升钢丝绳在摩擦轮上的围包角 188°46′25″ (3) 提升钢丝绳 由于本矿井提升载荷大，提升钢丝绳需要抗拉强度高，故对钢丝绳使用寿命、制造质量要求高，而高强度的钢丝绳国外产品制造质量更可靠，费用与国产相比增加不多，设计推荐采用进口钢丝绳。选用 53 ZBB 6 _36WSFC 1770 SS 2043 1050 EN12385 型进口钢丝绳 3 根，53 ZBB 6 _36WSFC 1770 ZZ 2043 1050 EN12385 型进口钢丝绳 3 根，其主要技术参数为：钢丝绳公称直径 53mm 钢丝绳参考重量 1050kg/100m 钢丝绳公称抗拉强度 1770MPa 最小钢丝破断拉力总和 2043kN 整根钢丝绳长度 670m 煤矿安全规程要求钢丝绳安全系数最低值：提升人员时 m R =9.2-0.0005 _621=8.8895 提升物料时 m Y =8.2-0.0005 _621=7.8895 钢丝绳安全系数计算值：提升人员时 m R 10.19368.8895 提升 2 辆满载 WC5E 型无轨胶轮材料车时 mw9.86988.88957.8895 提升最大部件（含平板车）50t 时 md8.32637.8895 根 据 煤 矿 安 全 规 程 规 定 ， 钢 丝 绳 中 最 粗 钢 丝 的 直 径 不 得 大 于5000/120_=4.16mm。选用提升钢丝绳符合要求。(4) 平衡尾绳 选用 216 _34 ZBB PD8 _4 _19FC 1370 3160 2120 GB/T20219-20_6 型扁钢丝绳 3 根，其主要技术参数为：钢丝绳公称尺寸（宽 _厚） 216 _34mm 钢丝绳参考重量 2120kg/100m 钢丝绳公称抗拉强度 1370MPa 最小钢丝破断拉力总和 3160kN 整根钢丝绳长度 640m (5) 提升机 副立井 1#提升系统全套按进口设备配置，选用 5m6 绳多绳摩擦式提升机一台，采用交流变频同步电动机直联驱动。其主要技术参数如下：摩擦轮直径 5m 导向轮直径 5m 提升速度 9.42m/s 钢丝绳最大静张力 1650kN 钢丝绳最大静张力差 300kN 提升钢丝绳根数 6 根 衬垫摩擦系数 0.25 衬垫比压 2.0MPa 提升机校核：计算摩擦轮直径：Dg =53 _904770mm5000mm 计算导向轮直径：Dd =53 _804240mm5000mm 计算钢丝绳最大静张力（按提升液压支架）：F Z 1472.2kN1650kN 计算钢丝绳最大静张力差（按罐笼侧装载液压支架，另侧平衡锤）：Fc=248.4kN300kN； 计算摩擦轮摩擦衬垫比压（按罐笼侧载重 50t(液压支架及平板车)，另侧平衡锤）:q=1.698MPa2.0MPa。选用提升机符合要求。(6) 电动机 选用交流变频同步电动机一台，主要技术参数为：功率 3000kW 转速 36r/min 电压 3150V 冷却方式 管道强迫通风冷却 计算电动机功率 N=2452.5kW3000kW。电动机选型符合要求。3.2#提升系统提升设备 (1) 提升容器 选用双层非标多绳大罐笼 1 个，平衡锤 1 个。担负矿井人员、物料等其他材料的提升任务。大罐笼主要技术特征如下：罐笼与配重总质量（包括滚轮罐耳、首尾绳悬挂装置）33000kg 罐笼本体高度 820_mm 罐笼双层允许乘载人数 144 人 罐笼正常作业时最大装车数 2 辆满载 3t 无轨胶轮材料车 有效载重：双层提人 10800kg 提升 2 辆满载 3t 无轨胶轮材料车 14550kg 平衡锤重量：42500kg (2) 提升系统 提升高度 555.5m 钢丝绳悬垂高度 620.95m 提升机主轴中心线距井口轨面高度 444.55m 提升钢丝绳在摩擦轮上的围包角 189°36′18″ (3) 提升钢丝绳 由于本矿井提升载荷大，提升钢丝绳需要抗拉强度高，故对钢丝绳使用寿命、制造质量要求高，而高强度的钢丝绳国外产品制造质量更可靠，费用与国产相比增加不多，设计推荐采用进口钢丝绳。选用 42 ZBB 6 _36WSFC 1770 SS 1257 646 EN12385 型进口钢丝绳 3 根，42 ZBB 6 _36WSFC 1770 ZZ 1257 646 EN12385 型进口钢丝绳 3 根，其主要技术参数为：钢丝绳公称直径 42mm 钢丝绳参考重量 646kg/100m 钢丝绳公称抗拉强度 1770MPa 最小钢丝破断拉力总和 1257kN 整根钢丝绳长度 670m 煤矿安全规程要求钢丝绳安全系数最低值：提升人员时 m R =9.2-0.0005 _620.95=8.8895 提升物料时 m Y =8.2-0.0005 _620.95=7.8895 钢丝绳安全系数计算值：提升人员时 m R 11.33188.8895 提升 2 辆满载无轨胶轮材料车时 mw10.73908.88957.8895 根 据 煤 矿 安 全 规 程 规 定 ， 钢 丝 绳 中 最 粗 钢 丝 的 直 径 不 得 大 于4000/120_=3.33mm。选用提升钢丝绳符合要求。(4) 平衡尾绳 选用 166 _26 ZBB PD8 _4 _19FC 1370 1890 1260 GB/T20219-20_6 型扁钢丝绳 3 根，其主要技术参数为：钢丝绳公称尺寸（宽 _厚） 166 _26mm 钢丝绳参考重量 1260kg/100m 钢丝绳公称抗拉强度 1370MPa 最小钢丝破断拉力总和 1890kN 整根钢丝绳长度 640m (5) 提升机 副立井 2#提升系统提升设备、电动机及电控系统均选用国产设备，闸控设备按进口配置，选用 JKM-4 _6（III）型多绳摩擦式提升机一台，采用交流变频同步电动机直联驱动。其主要技术参数如下：摩擦轮直径 4m 导向轮直径 4m 提升速度 9.42m/s 钢丝绳最大静张力 第 8 页 共 8 页