矿山竖井提升

矿山竖井提升【摘要】竖井提升方案比较，主、副竖井提升系统计算：钢丝绳单重、安全系数计算，提升能力计算，电动机计算，罐道钢丝绳的计算。【关键词】“提升系统”钢丝绳安全系数电机功率提升机1.前言竖井提升是联系井上、井下的咽喉要道，它担负着矿石、废石、人员、材料和设备的垂直提升任务。因此，提升系统选择的正确与否是直接影响矿山生产能力的重要问题。竖井提升系统的选择，影响因素很多，诸如矿山规模，运输方式，矿井通风，具体提升任务（主、副或混合提升），矿、岩物理性质等。因此，提升系统一般应经过方案比较后方可确定。2.以哈密黄山东铜镍矿12号矿区为例详细说明本矿生产规模66万t/a，采用主、副井提升。2.1主、副井提升有两个方案可选用。方案一：主井井筒内装备两台3.2m3单绳翻转式箕斗互为平衡的单绳缠绕提升系统，井深760.344m。主井只担负2000t/d矿石的提升任务。经提升校核计算：选用2JK-3.5×1.7/11.5E单绳提升机，电动机选用Z800-1型，N=1520KW，n=600r/min，U=750V。副井井筒内装备一套4#多绳双层罐笼与1500×500mm多绳平衡锤互为平衡的多绳摩擦提升系统，井深为785.344m。副井担负160t/d废石、人员、设备的任务。经提升校核计算：选用JKMD-2.8×4（I）E型多绳摩擦落地提升机，电动机选用Z560-2A，N=750kW，n=600r/min。方案二：主、副井井筒内各装备一套4#多绳双层罐笼与1500×500mm多绳平衡锤互为平衡的多绳摩擦提升系统，井深均为725m。主、副井各担负一半矿石（1000t/d）一半废石（80t/d）及其它的提升任务。经提升校核计算：主、副井分别选用一台JKMD-2.8×4（I）E多绳提升机，电动机各选用一台Z450-5A，N=700KW，n=600r/min，U=750V。通过对以上两个方案的技术经济比较，方案一的主井双箕斗定点装矿的提升能力强，有回旋余地。充分利用势能使操作人员少，装、卸矿简单。由于箕斗提升有粉矿洒落，需要回收，因此主、副井的井筒较深，还必须有矿石主溜井，基建时间较长，投资比方案二略大。方案二的主、副井为罐笼井，矿车进出罐笼复杂，操作环节多，需人员多。但井筒较浅，投资较少，基建时间较短。综合分析，且考虑甲方现有的现场提升经验，确定主、副井提升系统选用方案一。2.2、主井提升主井井深760.344m，最大提升高度738.964m。主井担负矿石2000t/d的提升任务。主井井筒内装备两台3.2m3单绳翻转式箕斗互为平衡的单绳缠绕提升系统。箕斗采用一点装矿，一点卸矿方式。箕斗导向采用钢绳罐道，钢绳为Φ40mm的密封钢绳。钢绳罐道上部固定在井架上，井底为重锤拉紧，井口和井底均设防过卷的楔形木罐道。（1）提升钢丝绳的选择提升钢丝绳终端荷重：Qd=Qj+Qmax=4970+6080=11050kg提升钢丝绳单重：据“重要用途钢丝绳”，选用18×7+FC-40-1770（镀锌）型钢丝绳，d=40mm；单重6.24kg/m；钢丝绳最小破断拉力总和1126.474kN。提升物料钢丝绳安全系数m：根据《金属非金属地下矿山安全规程》，单绳提升系统，专门升降物料时：升降物料钢丝绳安全系数≥6.5，本设计升降物料时，钢丝绳安全系数为7.2，符合要求。（2）提升设备的提升能力提升采用六段速度图。最大提升速度9.56m/s；爬行速度1.25m/s；加减速度0.65m/s2。一次提升循环时间：T=6.91+12.78+61.3+14.1+10+1.6+18=124.7s小时提升次数：3600/124.7=28.8次提升不均衡系数1.25，日纯提升时间按18小时计，主井提升能力：Q=5.168×28.8×18×330/1.25=70万吨（3）提升机配带电机功率选用Z800-1型直流电机，功率：1520kW，转速：600r/min，电压：750V；符合要求。（4）提升机根据《金属非金属地下矿山安全规程》，地面提升装置，天轮和提升机卷筒直径为3.5米≥80ds=3.2米，符合要求。由上，主井选用的提升设备为2JK-3.5×1.7/11.5E型单绳缠绕式提升机。（5）主井罐道钢丝绳的验算设计箕斗导向采用钢绳罐道，按《金属非金属矿山安全规程》规定：“罐道钢丝绳的直径应不小于28mm”。本次设计选用罐道钢丝绳直径为φ40的密封型钢丝绳，公称抗拉强度为1470MPa。罐道钢丝绳上部在井架上采用楔形块固定，下部井底采用重锤拉紧方式，两个箕斗各四根罐道绳，共八根。每根罐道钢丝绳的井底拉紧重锤重量平均按10000kg考虑。为防止罐道钢丝绳的共振，各罐道钢丝绳的拉紧力应相差5～10%，内侧拉紧力要大些，外侧拉紧力要小些。验算每根罐道钢丝绳的刚性系数KsKs=4qs/ln（1+α）=4×84.75/[ln（1+84.75×800/98100）=645N/m500N/m满足规程要求。罐道钢丝绳的安全系数m′=Qp/Ws=1356.08×103/（67807+98100）=8.2[6]（6）主井井底粉矿回收主井翻转式箕斗每天提升2000t，粉矿撒落量最大为40t。粉矿堆积在主井井底，由于主副井相距较近，因此考虑延伸副井回收粉矿，即在主井粉矿回收水平开凿一条小断面运输平巷，直通副井井底车场。粉矿车YFC0.7-6由副井罐笼提升至300m中段水平后，卸入装矿溜井，再由箕斗提升至地表矿仓。2.3、副井提升副井的井深为785.344m，最大提升高度760.344m。副井的井筒内装备一套4#多绳双层罐笼与1500×500mm多绳平衡锤互为平衡的提升系统，担负160t/d废石和井下生产人员、材料、设备的提升任务。4#多绳双层罐笼放置YCC1.2-6型矿车装运废石，一次提升两辆YCC1.2-6型矿车。罐笼和平衡锤采用方钢罐道，落地式多绳摩擦提升机。（1）提升首绳的选择提升首绳终端荷重：Qd=Qr+Qmax=9988+2000+4164=16158kg提升首绳单重：据“重要用途钢丝绳”，选用6×31WS+FC-28-1770ZZ（镀锌）型钢丝绳，d=28mm；单重2.98kg/m；钢丝绳最小破断拉力总和561.508kN。提升物料首绳安全系数m：提升人员首绳安全系数m=9.188根据《金属非金属地下矿山安全规程》，多绳摩擦提升系统，升降人员和物料用的；升降物料时，钢丝绳安全系数≥7.5，本设计升降物料时，钢丝绳安全系数为8.37，符合要求；升降人员时，钢丝绳安全系数≥8，本设计升降人员时，钢丝绳安全系数为9.18，符合要求。（2）提升尾绳的选择据“重要用途钢丝绳”，提升尾绳选用18×7+FC-40-1570ZS（镀锌）型钢丝绳，d=40mm；单重6.24kg/m；钢丝绳最小破断拉力总和999.457kN。（3）提升设备的提升能力提升采用三段速度图。最大提升速度6.37m/s；加减速度0.65m/s2。一次提升循环时间：T=2×（9.8+109+9.8+40）=337.2s小时提升次数：3600/337.2=10.7次提升不均衡系数1.25，日纯提升时间按10小时计，副井提升能力：Q=3.754×10.7×10×330/1.15=10万吨（4）提升机配带电机功率选用Z560-2A型直流电机，功率：750kW，转速：600r/min，电压：750V；符合要求。（5）提升机根据《金属非金属地下矿山安全规程》，落地提升装置，天轮和提升机卷筒直径为2.8米=100ds=2.8米，符合要求由上，副井选用的提升设备为JKMD-2.8×4（I）E型多绳摩擦提升机。（6）核算副井提升系统的衬垫比压。提升废石时，钢丝绳作用在主导轮上的拉力最大q0=（256.61+216.8）×103/（4×2.8×28×103）=1.51（N/mm2）[1.96]满足要求。（7）静防滑计算。提废石：S1/S2=256.61/216.8=1.181.4满足要求。提平衡锤下空罐：S1/S2=220.725/192.158=1.15在允许的[1.4～1.5]区间中，矿山在操作提升系时应尽量避免这种工况的出现。3.总论通过以上计算，竖井的提升能力直接决定矿山实际完成规模。因此，竖井的提升系统经过方案比较后确定，无论是从提升能力上还是从经济效益上都显的尤为必要。