东岭背钨锡矿2＃盲斜井架空乘人索道系统优化设计

毛春雷，吴佑俭

（中钢集团 马鞍山矿山研究院有限公司，安徽 马鞍山 243000）

1 工程概况

崇义县振宇矿业有限公司东岭背钨锡矿2＃新盲斜井井口标高365 m，井底标高100 m，倾角28°。提升矿石采用JTP－2.0×1.5型单绳单卷筒缠绕式提升机，提升速度3.3 m／s，每次提升4辆YFC0.7－6矿车。斜井内安装RJKY37型猴车，用于承担人员上下，钢丝绳型号为6×36WS＋FC－1670－Φ20－ZZ（无油），电机型号为YBK2－250M－6，380 V，功率37 k W。东岭背钨锡矿2＃盲斜井架空乘人索道系统布置见图1。

图1 2＃盲斜井架空乘人索道系统布置详图

2 2＃盲斜井设计参数的确定及安保功能要求

2.1 设计参数的确定

2＃盲斜井设计参数如下：

井口标高（m）： 365；

井底标高（m）： 100；

上平巷长（m）： 10；

下平巷长（m）： 20；

平均坡度（°）： 28；

运输斜长L（m）：595。

2.2 安全保护及信号闭锁功能要求

崇义县东岭背钨锡矿2＃盲斜井架空乘人索道系统安全保护项目有：①重锤下限位保护；②机头、机尾越位保护；③上变坡点掉绳急停、掉绳捕绳保护；④全线紧急停车保护；⑤过速、欠速保护；⑥制动器动作失效保护；⑦减速机油温保护；⑧机头入绳口、机尾入绳口保护；⑨吊椅防过摆保护；⑩系统防静电保护。

3 2＃盲斜井架空乘人索道设计计算

3.1 主要参数的确定

（1）预选电动机：YBK2－250M－6，功率37 k W，额定转速ne＝980 r／min；

（2）预选驱动轮：直径D＝1.2 m；

（3）预选减速机：B3HV9－63－C－HX，减速比i＝63；

（4）预选钢丝绳：6×36WS＋FC－1670－Φ20－ZZ；

（5）预设最小乘车间距λ1＝18 m，则运输效率Qr＝191人／h；

（6）取托轮间距λ2＝8 m；

（7）驱动轮绳槽与牵引钢丝绳间的摩擦系数μ＝0.25；

（8）牵引绳在驱动轮上的围包角α＝180°。

3.2 牵引钢丝绳张力的计算

架空乘人索道系统设计计算示意图见图2。最小点张力Smin（N）为：

其中：C为钢绳的挠度系数，取C＝1 000；q0为预选牵引钢绳的每米质量，q0＝1.52 kg／m；g为重力加速度，g＝9.80 m／s2。

将已知参数代入式（1）得Smin＝14 896 N。

图2 架空乘人索道系统设计计算示意图

（1）当下放侧无人乘坐而上升侧满员时（动力运行状态），线路运行阻力为：

其中：Q1为每人人体重量，取Q1＝75 kg；Q2为每把吊椅重量，取Q2＝15 kg；ω为牵引钢丝绳运行阻力系数，动力运行时取ω＝0.02，制动运行时取ω＝0.012；α0为斜井平均坡度；L为井筒斜长。

将相关参数代入式（2）、式（3）计算得：W4－1＝20 098 N，W2－3＝－6 200 N。

各点张力为：S3＝Smin＝14 896 N，S4＝1.01S3＝15 045 N，S1＝S4＋W4－1＝35 143 N，S2＝S3－W2－3＝21 096 N。

（2）当下放侧满员而上升侧无人时（制动运行状态），线路运行阻力为：

将相关参数代入式（4）、式（5）计算得：W4－1＝6 588 N，W2－3＝－18 932 N。

各点张力为：S3＝Smin＝14 896 N，S4＝1.01S3＝15 045 N，S1＝S4＋W4－1＝21 633 N，S2＝S3－W2－3＝33 828 N。

3.3 驱动轮防滑校验

当下放侧无人乘坐而上升侧满员乘坐时，处于动力运行状态，且S1－S2＞0，S1／S2＝35 143／21 096＝1.67＜eμα（2.19），符合要求。

当下放侧满员而上升侧无人时，处于制动运行状态，且S2－S1＞0，S2／S1＝33 828／21 633＝1.56＜eμα（2.19），符合要求。

3.4 电动机功率的计算

动力运行时，所需电机功率Ne为：

其中：K为电动机功率备用系数，一般取K＝1.2；v为钢丝绳运输速度，v＝0.96 m／s；η为传动功率，取η为0.80。

将相关参数代入式（6），计算得Ne＝20.23 k W。同理，求得制动运行时Ne＝17.56 k W。适当考虑电机出力预留系数，预取电机功率为37 k W较为合适。

选电机型号为YBK2－250M－6，额定功率为37 k W，额定转速ne＝980 r／min，额定电压为380 V／660 V，满足要求。

3.5 牵引钢丝绳计算

钢丝绳破断拉力总和SK为：

其中：m为钢丝绳的最低安全系数，取m＝6；Smax为最大张力点张力。将已知参数代入式（7）计算得SK＝210 858 N。

因此，选择6×36WS＋FC－1670－Φ20－ZZ（无油系列，q0＝1.52 kg／m）型钢丝绳，钢丝绳许用破断拉力总和为［Sk］＝270 k N，公称抗拉强度为1 670 MPa［2］。［SK］＞SK，故满足使用要求。

3.6 计算重锤拉力Si

重锤拉力Si为：

Si＝S3＋S4＝29 941 N .

3.7 确定拉紧行程Li

拉紧行程Li＝0.005×L×2＝0.005×595×2＝5.95 m，考虑富裕系数，最终确定Li＝7 m。

通过计算得到东岭背钨锡矿2＃盲斜井架空乘人索道系统的详细技术参数，见表1。

表1 崇义县东岭背钨锡矿架空乘人索道系统技术参数详表

4 结语

东岭背钨锡矿2＃盲斜井采用的架空乘人装置不仅能较好地完成人员上下井任务，还可实现打点和对讲通讯功能及远程监控功能。因此可通过双速控制程序较好地保护减速机和动力装置［3］，又便于慢速时检查牵引钢丝绳及各保护部件，充分体现了斜井架空乘人索道的安全性高、运送能力大、动力消耗小（仅为人车运输功率的1／3～1／5）、设备结构简单、易加工制造、维护工作量小等优势，且经济效益显著。

［1］ 李雪领.轨道巷安装架空乘人装置应用实践［J］.矿山机械，2009（2）：65－66.

［2］ 魏建东，车惠民.斜拉索静力解及其应用［J］.西南交通大学学报（自然科学版），1998（5）：539－543.

［3］ 王玉中，余发山，梁超.基于PLC技术的交流提升机电控系统改造［J］.煤炭科学技术，2005，33（11）：40－42.