7第七章提升通风排水和压缩空气设备111

第七章提升、通风、排水、压缩空气设备第87页第七章提升、通风、排水、压缩空气设备本章设计变更简述：设计变更将原副立井关闭，新掘一副斜井，担负设备、材料、矸石的升降任务。设计在主斜井带式输送机一侧安装一部摘挂式架空乘人装置，采用正反向运行方式，担负人员的升降任务。通风设备根据修正后的矿井通风系统设计进行验算。井下排水增加了应急排水系统。压风系统在原有两台空气压缩机的基础上增加一台。7.1提升设备7.1.1主斜井提升设备主斜井斜长347m，倾角18°，井筒内已安装设一台钢绳芯带式输送机，担负矿井原煤提升任务。另一侧设检修道及摘挂式架空乘人装置，架空乘人装置采用正反向运行方式，担负人员的升降任务。7.1.1.1主斜井带式输送机主斜井带式输送机技术特征见表7-1-1。主斜井井口房设660V配电室一座，从矿井10kV变电所660V不同母线段分别引两回660V电源，一回路工作，另一回路备用。主斜井带式输送机均配用一套集监测、控制、信号、通信为一体的KJ2002带式输送机监控系统，为分级分布式结构，具有较高的运行可靠性和使用灵活型，显示功能强，联网方便，设有驱动滚筒打滑、堆煤、跑偏、撕裂、温度、烟雾、超速、胶带张力下降、电动机过载、电机超温等项保护功能。本次设计维持主斜井原有带式输送机不变。第七章提升、通风、排水、压缩空气设备第88页表7-1-1主斜井带式输送机规格特征表项目特征单位型号及参数运输长度（m）、坡度（°）L＝362mα＝18°带式输送机型号TD75型带式输送机运输量t/h150带速m/s1.6带宽mm1000输送带型号N/mmST/S630,带强630N/mm阻燃防静电钢丝绳芯电动机型号及功率YB2-280S-4N=75kW两台减速器型号ZSY355-50两台液力偶合器YOXⅡZ450两台（水介质）逆止器DSN090两台制动器BYWZ5-315/50两台拉紧方式尾部重载小车拉紧方式7.1.1.2主斜井架空乘人装置选型主斜井装备一部摘挂式架空乘人装置，架空乘人装置采用正反向运行方式，担负人员的升降任务。架空乘人装置选型计算如下：1、计算依据：井口标高+786.56m井底标高+679.33m井筒斜长L=347m；巷道坡度β=18°；运行速度V=1.2m/s；人员质量Q1=75kg；吊椅质量Q2=15kg；乘人间距λ=8m；第七章提升、通风、排水、压缩空气设备第89页钢丝绳直径d=20mm；钢丝绳公称抗拉强度Qp=1670MPa；钢丝绳每米质量qo=1.44kg/m；钢丝绳钢丝破断拉力总和Q£=267kN；钢丝绳运行阻力系数ω=0.020；驱动轮直径D=1200m；最大班运送人员数量n=75人；2、运输能力验算：每小时乘人数：Qrh＝3600V/λ＝540人/h，单边乘人数：Qrd＝L/λ＝43人/h实际运送人数：Qr＝Qrh-Qrd＝497人/h。实际运输人员时间T＝Qr/n＝0.15h＜1.0h，符合规范要求。通过验算可知，架空乘人装置运输能力能够满足生产要求。3、牵引钢丝绳张力的验算：（1）最小点张力的计算最小张力点的张力Smin＝1200qog＝16952N（2）各点张力的计算满员提升时（动力运行状态）运行阻力：上升侧：W4-1＝[qo+(Q1+Q2)/λ](ωcosβ+sinβ)Lg＝14170N下放侧：W2-3＝qo(ωcosβ－sinβ)Lg＝-1422N各点张力：机尾：S3＝Smin＝16952N；S4＝1.01S3＝17121N机头：S1＝S4＋W4－1＝31292N；S2＝S3-W2－3＝18373N满员下放时（制动运行状态）运行阻力为：上升侧：Ｗ4-1＝q0(ωcosβ＋sinβ)Lg＝1608下放侧：W2-3=[q0+（Q1+Q2）/λ](ωcosβ－sinβ)Lg＝-12527第七章提升、通风、排水、压缩空气设备第90页各点张力：机尾：S3＝Smin＝16952N；S4＝1.01S3＝17121N机头：S1＝S4+W4-1＝18279N；S2＝S3-W2-3＝29479N4、驱动轮防滑校验：当满员提升时，处于动力运行状态：S1－S2＞0，S1/S2＝1.70＜еμα＝1.87，符合要求。当满员下放时，处于制动运行状态：S1－S2＜0，S2/S1＝1.57＜еμα＝1.87，符合要求。其中：牵引绳在驱动轮上的围包角а=180°，牵引绳与驱动轮间的摩擦系数μ=0.2。5、制动装置制动力矩的验算制动力矩按满员提升时（动力运行状态）运行时计算：M=2×1000（S1-S2）KDi＝942N.m式中：M——制动力矩，N.m；K——富裕系数，取1.75；i——减速器速比，40；6、电动机功率的验算动力运行时：Ne＝Kb（S1－S2）V/1000η＝26kW制动运行时：Ne=Kb（S2－S1）V/1000η＝22kW其中：电动机功率备用系数Kb=1.35；传动效率η=0.8选择功率为37kW电动机，可满足要求。7、牵引钢丝绳安全系数验算满员提升时钢丝绳张力最大。最大张力点张力Smax＝S1＝31292N钢丝绳安全系数n＝1000QΣ/Smax=8.5。第七章提升、通风、排水、压缩空气设备第91页根据《煤矿安全规程》规程，钢丝绳安全系数不得低于6，符合要求。8、钢丝绳直径与驱动滚筒直径之比验算：D/d＝1200/20＝60≤60，符合安全规程的规定。9、选型结论根据计算，主斜井选用一部RJY-37型架空乘人装置可满足运输人员需要。架空乘人装置主要技术参数见表7-1-4。10、配电、控制及保护在主斜井井口房设电控室，主斜井架空乘人装置（猴车）双回380V电源由电控室操控，采用直接起动方式，可实现就地和远方启停、急停操作。架空乘人装置选用可靠的防掉绳和轮系装置，使运行中的钢丝绳不掉绳。此外还设有全线紧急停车保护，电机电压、电流保护。11、运行安全措施为了使人员运输安全可靠，上下人地点要在平段。要加强设备维护和钢丝绳的检查，使架空乘人装置保持良好的运行状态。运输线路要经常巡视，保持干净无阻碍。要规范人员运输制度，做好人员上下井记录。表7-1-4副斜井架空乘人装置主要技术参数表序号项目规格及数值1驱动绳轮直径（mm）φ12002钢丝绳型号规格（mm）20NAT6×19S＋SF1670ZZ抗拉强度（MPa）16703乘人运行速度（m/s）1.24电动机型号Y2-280S-8功率（kW）37电压（V）3805制动器型号YWZ－400/45制动力矩（N.m）1000第七章提升、通风、排水、压缩空气设备第92页7.1.2副井提升设备变更矿井原初步设计中采用副立井提升系统，副立井直径6.0m，垂深72m，装备双钩罐笼担负设备、材料及人员辅助提升任务。原设计选用2JK-3/31.5E单绳缠绕式双滚筒提升机一台，主要技术参数：滚筒直径为3.0m，滚筒宽度为1.5m，最大静张力为135kN，最大静张力差为90kN，减速比为31.5。交流变频电动机型号为YSP-10，功率为280kW，最大提升速度为3.03m/s。选用36-NAT-6×31WS＋FC-1770-ZZ-817-492型，绳径Ф36，光面钢丝绳，三角股，纤维芯，钢丝绳公称抗拉强度1770Mpa，右同向捻，钢丝绳最小破断拉力1001.6kN，单位绳重4.92kg/m。采用副立井提升系统，地面场地受限，工作面支架需要解体后提升，运输环节较多，安全可靠性差。因此设计与矿方反复研究论证后，对副井提升系统进行了变更，设计在场地内新掘副斜井，取代原副立井提升系统设计。采用副斜井串车提升系统，可把材料、人员、设备从地面一次运输至北大巷口，减少了运输环节和设备，提高了运输效率，降低了运输成本，并且采用斜井提升，安全可靠性较高，管理维护及检修工作量较少，长期运营成本低。副斜井提升系统设备选型计算如下。7.1.3提升设备选型副斜井设计采用单钩串车提升系统，装备一台单滚筒单绳缠绕式矿井提升机，担负材料及设备提升任务。装备一部可摘挂式架空乘人装置，担负人员提升任务。提升设备之间的距离，提升设备与井壁之间的距离均可以满足《煤第七章提升、通风、排水、压缩空气设备第93页炭安全规程》的规定。详见副斜井断面图。副斜井服务整个矿井15号煤层的开采，根据设计，矿井服务年限为15.7a。工作面液压支架采取整体提升下放方式，15号煤液压支架重量为23500kg。液压支架用重型平板车整体装载，经副斜井下放至井下或提升至地面。副斜井井底变平后为摘挂钩平车场，摘挂钩车场巷道沿15号煤层底板布置，半圆拱形断面，净宽3.5m，净高3.55m，净断面11.11m2，长度15m，锚喷支护。7.1.3.1提升机设备选型计算1、提升系统设备选型计算采用数据：井口标高：+792m；井底标高：+703m；井筒倾角：18°；井筒斜长：L＝288m；钢丝绳悬垂斜长：Lc=370m；1t固定箱式矿车自重：G1＝610kg；1t固定箱式矿车装载普通物料载重：G2＝1000kg；1t固定箱式矿车装载矸石载重：G3＝1700kg；1t箱式矿车允许最大牵引力：Fq1＝60000N；最大件质量（整体液压支架）：G4=23500kg；25t平板车质量：G5＝1750kg；25t平板车允许最大牵引力：Fq2＝140000N；矿车与轨面的摩擦阻力系数：f1=0.01；钢丝绳与地辊及部分底板的摩擦阻力系数：f2=0.2；第七章提升、通风、排水、压缩空气设备第94页2、提升机所需最大静张力计算：初选钢丝绳自重P=3.71kg/m：提普通散料时（每次提放3个车）：F1＝n(G1+G2)(Sinα+f1cosα)g+PLc(Sinα+f2cosα)g＝21815N＜Fq1提矸石时（每次提放3个车）：F2＝n(G1+G3)(Sinα+f1cosα)g+PLc(Sinα+f2cosα)g＝28377N＜Fq1下大件设备时：F3＝(G4+G5)(Sinα+f1cosα)g+PLc(Sinα+f2cosα)g＝85623N＜Fq2根据计算，选择一台JK－2.5/30E型单滚筒单绳缠绕式矿井提升机作为副斜井提升设备，其主要技术参数见表7-1-2。3、钢丝绳选型计算钢丝绳所需的总破断力为（按提升大件时计算）：F绳=m×F3=556548N式中：m——钢丝绳安全系数，6.5；F绳——钢丝绳最小钢丝破断拉力总和；根据计算，选择提升钢丝绳为30NAT6V×18+FC1570ZZ型钢丝绳，直径为φ30mm，自重3.71kg/m，最小钢丝破断拉力总和为611524N。（1）钢丝绳实际安全系数验算：提普通散料时：m=F绳/F1=28.0＞6.5，符合《煤矿安全规程》要求。提矸石时：m=F绳/F2=21.5＞6.5，符合《煤矿安全规程》要求。提大件设备时：m=F绳/F3=7.1＞6.5，符合《煤矿安全规程》要求。第七章提升、通风、排水、压缩空气设备第95页表7-1-2副斜井提升系统参数表序号名称单位参数1提升机型号JK-2.5/30E滚筒直径mm2500滚筒宽度mm2000滚筒个数个1最大静张力kN90最大静张力差kN90减速比30传动效率%92变位质量kg133317最大提升速度m/s2.5提升大件速度m/s1.52天轮型号TSG2500/17直径mm2500个数个1变位质量kg5503电动机型号YPT5004-10功率kW315转速r/min590电压V660转动惯量kg.m224过载能力1.8励磁方式他励冷却方式强制风冷防护等级IP54绝缘等级F级附件光电编码器/定子绕组测温元件4钢丝绳型号30NAT6V×18+FC1570ZZ直径mm30单位长度重量kg/m3.17抗拉强度MPa1570最小钢丝破断拉力总和N611524（2）提升机滚筒直径和钢丝绳直径之比验算：i=D/d=2.5/0.03=83.33＞80，符合《煤矿安全规程》要求。式中：D——滚筒直径，2.5m；d——钢丝绳直径，0.03m；第七章提升、通风、排水、压缩空气设备第96页4、滚筒宽度验算：B=（Lt+LmπD+n1+n2）（d+ε）/m=0.51m＜2.0m式中：Lt——井筒斜长，288m；Lm——钢丝绳检验