对坡上田煤矿一采区副斜井提升设备的校验计算研究

宋大乐

摘 要：坡上田煤矿为多矿井整合，为节约投资，挑选出满足一采区副斜井提升设备要求的设备进行安装利用，有不满足部分，再重新购置。文章结合工作实际，对其一采区副斜井提升设备型号进行了校验，校验过程可供同行借鉴。

关键词：提升设备；校验计算；运输方式

中图分类号：TD531.2 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）33-0068-02

1 矿井概况

坡上田煤矿位于安顺市北东方向，直距17 km，行政区划隶属贵州省安顺市蔡官镇和轿子山镇所辖。井田内含煤地层为二叠系上统龙潭组，可采煤层自上而下分别为M8、M9、M14号煤层3层，可采煤层中M8、M9号煤层属全区可采，M14号煤层属大部可采。该矿井设计生产能力0.45 Mt/a，，以两个采区两个高档普采工作面（一采一备）达产。利用已有井筒，初期采用主斜井、一采区副斜井、一采区回风斜井、二采区轨道斜井、二采区进风斜井和二采区回风立井六个斜井开拓。一采区副斜井井筒斜长65 m，倾角22 °，采用斜井单钩串车提升，担负一采区提矸、下料及设备等辅助提升任务；二采区轨道斜井担负二采区辅助运输任务。

2 采区主要运输方式的选择

针对中型矿井选择采区煤炭运输方式时应遵循以下原则：

其一，采区上、下山煤炭运输方式。

①开采倾斜、急倾斜煤层时，采用大倾角带式输送机、上链式输送机、搪瓷溜槽、铸石刮板或溜煤眼。

②开采缓倾斜煤层，普通带式输送机向上运煤的倾角不大于18 °，向下运煤的倾角不大于16 °。

其二，采区内只有一个回采工作面生产时，采区上下山输送机小时运输能力，不应小于回采工作面运输顺槽输送机小时运输能力；当采区内有一个以上采煤工作面同时生产时，应根据条件计算上下山输送机能力，当有条件时，应在回采工作面运输顺槽与上下山交汇处设置缓冲煤仓。

本矿首采区原煤经采面运输顺槽、采区大巷到主斜井运出地面，无采区上、下山。根据矿井生产能力、开拓方式、采区及工作面布置等，井下原煤输送采用固定带式胶带输送机。胶带输送机运输具有运量大、运输连续性好、转载环节少、运营费用省、操作简单、易于实现集中控制和自动化管理等优点。

3 一采区副斜井提升设备的选型计算

3.1 设计依据

①一采区副斜井井筒参数：井筒斜长65 m，倾角22 °；

②提升容器：提矸、下料利用现有MG1.1-6A型矿车，矿车自重610 kg，载矸1 700 kg，载料1 000 kg；下大件利用现有MP16-6型矿用平板车，自重811 kg，最大载重量10 000 kg；

③最大班提升量：提升矸石28车，下放材料24车，运送设备5次，其它8次；

④最大件重量：5.811 t（最大件重量5t+平板车重量0.811 t）；

⑤提升方式：单钩提升，上、下平车场。提矸、下料一次串2辆矸石车或2辆材料车；下大件一次提升1辆矿用平板车，总重5.811 t；

⑥工作制度：330 d/a，16 h/d，四六制；

⑦现有设备：矿方现有提升设备为一台JTP-1.6×1.5型单绳缠绕式单滚筒绞车，其主要技术参数：滚筒直径Dg=1 600 mm，滚筒宽度Bg=1 500 mm，提升机最大静张力（差）Fj=45 kN，减速比i=24，提升机最大提升速度Vm=2.5 m/s，配套110 kW，380 V，720 r/min电动机。

3.2 提升设备校验

3.2.1 钢丝绳安全系数校验

①提升斜长：Lt=65+30=95 m；

②钢丝绳最大悬垂长度：Lc=65+70=135 m；

③绳端荷重：提升矸石：Q矸=2×（610+1 700）×（sin22 °+0.015×cos22 °）=1 760 kg

运送材料：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钢丝绳校验：现有钢丝绳为6×7+FC-Ф18-1670型钢丝绳，钢丝绳直径d=18 mm，单重pk=1.14 kg/m，抗拉强度σ=

1 670 MPa，最小钢丝破断拉力Qq=180 kN。

⑤提升静张力计算：

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

运送材料：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安全系数校核：升降大件：m大=180/23.73=7.58>6.5。

经校验，现有钢丝绳安全系数符合《煤矿安全规程》的规定。

3.2.2 提升机校验

矿方现有提升设备为一台JTP-1.6×1.5型单绳缠绕式单滚筒绞车（内部调剂原黔兴矿地面绞车），其主要技术参数：滚筒直径Dg=1 600 mm，滚筒宽度Bg=1 500 mm，提升机最大静张力（差）Fj=45 kN，减速比i=24，提升机最大提升速度Vm=2.5 m/s。天轮选用非标1 200/800型游动天轮，天轮直径Dt=1200 mm，最大游动距离S=800 mm。

提升机校验：

①滚筒直径：Dg=80×18=1 440 mm≤1 600 mm；

天轮直径：Dt=60×18=1 080 mm≤1 200 mm；

②最大静张力（差）验算：Fj（c）max=Fj大件=23.73 kN<45 kN；

③缠绳校验：缠绳层数：

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

<3

经验算，现有提升绞车满足要求。

3.3 电动机校验

现有电动机为交流变频调速电动机，电动机额定功率

110 kW，电压380 V，额定转速720 r/min。

①等效容量校验：

等效时间：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过负荷校验：λ=Fmax/Fe=36.21×1 000/（110×1 000×0.85/2.5）=0.97<1.6（2×0.80），经验算，现有电动机符合要求。

3.4 提升系统

天轮中心垂高：3 m；天轮游动距离：0.8 m；提升机主轴中心至天轮中心的水平距离：15 m；提升机主轴中心距井口高差：0.55 m；钢丝绳弦长：15.21 m；钢丝绳内、外偏角：1.15 °。

3.5 提升系统运动学、动力学

提升系统变位质量：

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；低速等速运行速度：1.00 m/s；初加速度：0.30 m/s2，加速度：0.40 m/s2；减速度：-0.40 m/s2；末减速度：-0.30 m/s2。

3.6 安全制动减速度计算

《煤矿安全规程》规定的提升安全制动减速度为：提升重载制动减速度≤Ac=3.811 m/s2，下放重载制动减速度≥0.3Ac=1.143 m/s2。设计的提升机最大制动力矩为108 kNm>3Mj（静力矩）=56.95 kNm；一级安全制动力矩为：44 kNm。计算安全制动减速度结果，见表1。

经验算，提升系统在各种提升状态下保险闸所产生的的制动减速度均满足《煤矿安全规程》第四百三十三条的规定。

3.7 电控及信号设备

电控设备采用矿井交流提升机变频调速系统。该系统能实现提升机软启动，提高了机械设备使用寿命，具有调速平稳、调节灵活方便、抗干扰能力强等优点。为实现该提升机安全运行，系统还对减速功能保护装置、防止过卷装置、防止过速装置、限速装置设置为相互独立的双线制，由两套PLC完成提升机所有控制功能及保护。并能实现各种安全制动。提升信号采用矿用多功能斜井提升信号系统。

4 结 语

本矿井为多矿井整合，为节约投资，挑选出满足要求的设备进行安装利用，有不满足部分，再重新购置。经过本次选型设计计算，本矿井设备选型计算结果对应所选设备基本参数，可以重新利用。

参考文献：

[1] 罗家固.斜井架空人车副绳的安全防护及停车保护装置[J].煤矿安全，

1997，09.