天安煤矿副斜井提升系统能力的评定

王承志

（1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.山西省煤炭规划设计院，山西 太原 030045）

天安煤矿副斜井提升系统能力的评定

王承志1，2

（1.太原理工大学 矿业工程学院，山西 太原 030024；2.山西省煤炭规划设计院，山西 太原 030045）

经对天安煤矿副斜井的提升选型计算、提升系统运动学、动力计算、提升能力计算，得出结论：该矿副斜井提升系统采用JK-3/2.2型单滚筒提升绞车提升串车运送材料、设备，采用XRB8-6/3型斜井人车运送人员，均能满足规定要求。

副斜井；提升设备；动力；计算

1 概述

阳泉煤业集团天安煤矿设计生产能力0.9 Mt/a，开拓方式为斜井开拓，布置有主斜井、副斜井、回风斜井。主斜井采用带式输送机提升；井筒表土段采用半圆拱断面、砌碹支护，基岩段采用矩形断面、锚喷支护；表土段净宽2.68 m，净高2.56 m，净断面6.09 m2；基岩段净宽2.9 m，净高2.2 m，净断面6.38m2。副斜井进行扩砌延伸，采用半圆拱断面，净宽3.6 m，净高3.3 m，表土段采用砌碹支护，基岩段采用锚喷支护，净断面10.49 m2。井筒内铺设30 kg/m轨道，采用JK-3/2.2型单滚筒提升绞车提升串车运送材料、设备，采用XRB8-6/3型斜井人车运送人员。

2 副斜井提升系统的参数

1）年生产能力An=0.9 Mt/a。2）副斜井斜长276 m，提升斜长Lj=30+276+30=336 m，倾角α=25°；3）提升方式：单钩串车提升，井上、井下均为平车场；4）日提升量：矸石车60车；坑木1车；水泥、沙子15车；炸药1车；保健车4车；设备8车；其它15车；最大件重量19.05t（包括平板车）。

3 提升容器

提矸时选用MF1.1-6型1.0 m3翻斗式矿车，矿车最大载重1800 kg，自重600 kg，每钩提3辆。提最大件时选用MPC18-6型平板车，名义载重18 t，最大载重20t，本次设计最大件为液压支架，为18t，平板车自重1050kg。每钩提1辆平板车。提人时选用XRB8-6/3型斜井人车，1辆头车和2辆挂车组成1列，列车满载人数24人，头车自重1600 kg，挂车自重1000kg。

4 提升选型计算

4.1 钢丝绳绳端荷重

4.2 钢丝绳单位长度重量

符合《煤矿安全规程》400条有关钢丝绳安全系数最低值的规定。

4.4 提升机选择

1）滚筒直径计算。D=80d=80×34.0=2720 mm。选用JK-3/2.2型单滚筒提升绞车，技术参数如下：D=3 m，B=2.2 m，减速比为20，Fz=130 kN，Vmax=3.8 m/s。

2）滚筒宽度验算。缠绕层数K=2（规程升降人员的要求）。平均缠绕直径：Dp=D+（K－1）d=3000+（2－1）×34.0=3034mm。卷筒宽度：B=［L0+Ls+（n+n'）πD］/KπDp（d+ε）=936mm。

所以钢丝绳在滚筒上缠绕2层可满足要求。3）强度验算。按最大件

所选提升机合适。

4）天轮的选择。选用1套TSG-3000/19型井上固定天轮，其直径DT=3000 mm，绳槽半径r=19 mm，适用绳径范围33mm～35mm。变位重量781kg。

4.5 电动机计算

电动机功率计算。Nd=KFjVm/1000η=461.9 kW。配套选用一台YR560-12型电动机，功率500 kW，电压10kV。

实际最大提升速度Vs：Vmax=πDgnd/60i=3.8m/s。

5 提升系统运动学

采用七阶段速度图:初加速度和末减速度取0.3 m/s2；正常加速度及正常减速度取0.5m/s2；在车场内低速等速运行的速度取1.5m/s。

1）初加速阶段。时间:t0=V0/a0=1.5/0.3=5s。距离:L0=0.5V0·t0=0.5×1.5×5=3.75m。

2）在车场内等速运行距离：L01=Lh-L0=26.25 m。

在车场内等速运行时间：t01=L01/V0=17.5 s。

3）重矿车在井筒中加速阶段。时间：t1=（Vmax-V0）/a1=4.6s。距离：L1=0.5（Vmax+V0）t1=12.19m。

4）重矿车在进入地面前的减速阶段。时间：t3=t1=4.6s。距离：L3=L1=12.19m。

5）末减速阶段。时间:t5=t0=5 s。距离：L5=L0=3.75m。

6）在地面低速等速运行距离。L4=Lb-L5=30-3.75=26.25 m。在地面低速等速运行时间:t4=L4/V0=26.25/1.5=17.5s.

7）重矿车在井筒中等速运行阶段。距离：L2=Lt-L1-L3=276-12.19-12.19=251.62 m。时间：

8） 一次纯提升时间：Tq=（t0+t01+t1+t2+t3+t4+t5+θ）=120.42s。

式中：θ为休止时间θ=25s。运送矸石一次提升循环时间T=（120.42+25）×2=291 s。循环时间T=（120.42+90）×2=421s。

6 动力计算

提升18t大件时（钢丝绳最大静张力F=8309.9 kg）电机负荷最大，校验电动机。这时涉及：提升系统的变位质量∑m:其中含，提升机变位重量28280kg，天轮变位重量781kg，绳变位重量857kg.变位重量：∑G=60348.4kg.∑m=60348.4/9.8=6158kg·s2/m。

重车在井底车场运行：F1=1.1×Q大件+Q绳+∑m·a0=116.08 kN；F2=116.06 kN；F3=97.98 kN；F4=97.81kN。

2）重车在斜井加速运行：F5=127.98 kN；F6=127.75kN。

3）重车在斜井等速运行：F7=97.58 kN.重车在减速点的位置，距井口L1=12.19m。此时提升机牵引力为：F8=92.81kN。

4）重车在斜井减速运行：F9=62.64 kN；F10=62.4 kN。

5）重车在上车场等速运行：F11=96.70kN；F12=96.52kN；F13=78.42kN；F14=78.391kN。

图1 提升速度图、力图（按提升最大件）

7 校验电机功率

等效时间Td=101.65s。

等效功率：Nd=FdVmaxK/102η=438.5 kW＜500 kW。

电机额定出力：Fe=12347kg。

电机过载能力校验：λ′=Fmax/λ×Fe=0.53≤0.8（满足电机过载能力）。所选电机满足要求。

8 提升能力计算

最大班作业时间平衡表，见表1。

最大班工人下井时间14.0 min＜60 min，满足要求；最大班作业时间2.6h＜6h，满足要求。

9 结束语

表1 最大班净作业时间平衡表

经对天安煤矿副斜井的提升选型计算、提升系统运动学、动力计算、提升能力计算，得出结论：该矿副斜井提升系统采用JK-3/2.2型单滚筒提升绞车提升串车运送材料、设备，采用XRB8-6/3型斜井人车运送人员，均能满足规定要求。

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，在读工程硕士研究生，工程师，主要从事煤矿设计工作。

刘新光