矿井运输专项设计.docx
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矿井运输专项设计
矿井运输专项设计
第一节运输方式的选择
一、煤炭及辅助运输方式
为适应矿井机械化程度高、产量大的要求,本次设计井下煤炭运输均采用带式输送机运输。
井下辅助运输采用无极绳连续牵引车、调度绞车牵引矿车接力运输。
二、运输巷道断面、支护方式、坡度及钢轨型号
9+10号煤层集中运输巷、集中轨道巷均采用矩形断面锚网喷支护。
集中运输巷煤炭上运,采区轨道下山铺设22kg/m钢轨。
第二节矿车
根据开拓及井下开采布置,运煤系统采用带式输送机,矿车仅限于辅助运输,矸石运输采用1t固定式矿车,运送设备及材料采用1t平板车、3t平板车和1t材料车。
井下铺600mm,22kg/m钢轨。
矿车规格特征见表4-2-1。
表4-2-1达产时各类矿车规格特征表
序号
名称
型号
容积
(m3)
名义载重(t)
最大载重(t)
轨距(mm)
轴距(mm)
自重(kg)
外形尺寸(mm)
(长×宽×高)
1
1t固定箱式矿车
MGC1.1-6A
1.1
1.0
600
500
592
2000×880×1150
2
1t平板车
MP1-6A
1.0
2.0
600
550
465
2000×880×410
3
1t材料车
MC1-6B
1.0
2.0
600
550
515
2000×880×1150
4
3t平板车
MPC3-6
3.0
5.5
600
1100
530
2400×1050×415
5
20t重型平板车
20
600
1100
自制
自制
第三节运输设备选型
一、煤炭运输设备选型
(一)采区运输巷带式输送机:
运距L=672m,平均倾角δ=4°,运量Q=600t/h,提升高度H=46.85m。
煤炭为上运。
输送机计算如下
1.原始数据及工作条件
1)输送机长度:
L=672m;
2)输送机倾角:
δ=4°;
3)提升高度:
H=46.85m;
4)散煤容重:
950kg/m3,粒度a=300mm;
5)输送能力:
Q=600t/h;
6)工作环境:
井下,潮湿,灰尘较多;
7)张紧形式:
采用下带绞车张紧;
8)带速V=2.5m/s;
9)带式输送机布置形式及力学简图见插图4-3-1。
2.选型计算:
1)基本参数设定:
输送带种类:
PVG800S整芯阻燃抗静电橡胶带,带宽B=800mm,带强St=800N/mm,每自然米输送带重量qB=[qB′]×B=16kg/m。
承载托辊槽角λ=35°,托辊直径φ=133mm,L=380mm,上托辊间距a0=1.2m,每米上托辊转动部分承载重量qRO=15.75g/m。
下托辊直径φ=133mm,L=1150mm,回程分支托辊间距aU=3.0m,每米下托辊转动部分重量qRU=5.36kg/m。
每米胶带机上物料重量qG=66.67kg/m;导料槽长度3000mm;模拟摩擦系数:
f=0.03;长度附加系数C=1.14。
2)圆周力及传动功率计算
⑴满载运行阻力
FQ=CfLg[qRO+qRU+(2qB+qG)Cosδ]
式中:
g=9.8m/s2L=672mδ=4°C=1.14f=0.03
qRO=15.75kg/mqRU=5.36kg/mqG=66.67kg/mqB=16kg/m
代入式中得FQ=26.8(kN)
⑵提升阻力FH=qGgH=66.67×9.8×46.85=30.6(kN)
⑶特种阻力FS1、FS2,合计取3.0kN
⑷圆周驱动力Fu=FQ+FH+FS1+FS2=60.4(kN)
⑸功率计算
传动滚筒轴功率:
PA=(Fu×V)=151(kW)
电机轴功率:
PM=PA/ηη′η″=167(kW)
采用单电机驱动,
η-传动效率0.95
η′-电压降系数0.95
η″-单机驱动功率不平衡系数1
取YB2系列防爆电机,功率N=2X125kW,1台,满足运输要求。
3)张力计算
⑴按垂度条件
承载分支F承min≥[a0(qB+qG)g]/[8(h/a)adm]=12.2(kN)
回程分支F回min≥(aUqBg)/[8(h/a)adm]=5.88(kN)
(2)按输送带不打滑校核
F2min≥FUmax/(eμφ-1)=KAFU/(eμφ-1)
式中:
KA=1.5μ=0.3φ=225°eμφ=2.67
F2min≥54.25(kN)
故按不打滑条件取F2=S1=54.3N
(3)确定传动滚筒合张力
Fn=FUmax+2S1=90.6+2×54.3=199.2KN
4)传动滚筒验算
FUmax=90.6kN
初选滚筒直径为Φ800mm,则传动滚筒最大扭矩为Mmax=FUD/2=45.3kNm。
查表知:
选用100100.5型传动滚筒,许用扭矩52kNm,许用合力330kN。
滚筒扭矩满足使用要求。
5)拉紧装置计算
F0=108.6(kN)
拉紧采用头部下带绞车张紧,绞车为ZYJ-500型,最大牵引力为130kN。
配用电机功率为5.5kW。
6)输送带选择
Fmax=FU+S1=60.4+54.3=114.7(kN)
选用PVG型整芯阻燃带,其安全系数应为10~12。
设计安全系数n1=Gx×B/Fmax=10.9,满足要求(PVG1250/1)。
7)逆止力矩、制动力矩计算
逆止力:
FL=FH-0.8fg[L(qRO+qRU+2qB)+H/sinδ·qG]=11.7kN
作用于传动滚筒轴上的逆止力矩:
ML′=FL×D/2=11.7×1.0/2=5.85kN·m。
逆止器所需的逆止力矩:
ML≥2.0ML′=11.7kN·m。
选取逆止器NYD130,额定扭矩16kN·m>11.7kN·m,满足要求。
安装位置:
低速轴上。
制动器所需的制动力矩:
MZ≥11.7/31.5/0.85=0.437kN·m。
选取制动器BYWZ5-400/121,额定制动转矩1.0-2.0kN·m满足要求。
安装位置:
高速轴上。
3.计算选型结果如下
经计算,采区运输带式输送机为满足运输需求,具体参数如下:
1)输送机:
DTL100/60/220型带式输送机,V=2m/s,机长L=672m,δ=4°,Q=600t/h。
Φ800mm胶面滚筒驱动,下带绞车拉紧;
2)输送带:
PVG800S整芯阻燃橡胶带,强度St800N/mm,带宽800mm;
3)电动机:
YB24501-4,220kW,10kV,1480r/min,1台;
4)液力偶合器:
YOTCS560,1台;
5)减速器:
H3SH14+F,i=31.5,带风扇,1台;
6)制动器:
BYWZ5-400/121,1套;
7)逆止器:
NYD130,1个;
8)低速轴联轴器:
1170T10,1个。
9)高速轴联轴器:
1100T10,1个。
10)保护装置,1套;
11)拉紧装置1套,安装位置,输送机头部下带,型号ZYJ-500型自控液压拉紧装置,拉力调节范围60-130kN,最大行程36m。
(二)运输大巷带式输送机:
运距L=930.3m,平均倾角δ=1.5°,运量Q=600t/h,提升高度H=24.35m。
煤炭为上运。
输送机计算如下
1.原始数据及工作条件
1)输送机长度:
L=930.3m;
2)输送机倾角:
δ=1.5°;
3)提升高度:
H=24.35m;
4)散煤容重:
950kg/m3,粒度a=300mm;
5)输送能力:
Q=600t/h;
6)工作环境:
井下,潮湿,灰尘较多;
7)张紧形式:
采用下带绞车张紧;
8)带速V=2m/s;
2.选型计算:
1)基本参数设定:
输送带种类:
PVG800S整芯阻燃抗静电橡胶带,带宽B=800mm,带强St=800N/mm,每自然米输送带重量qB=[qB′]×B=16kg/m。
承载托辊槽角λ=35°,托辊直径φ=133mm,L=380mm,上托辊间距a0=1.2m,每米上托辊转动部分承载重量qRO=15.75g/m。
下托辊直径φ=133mm,L=950mm,回程分支托辊间距aU=3.0m,每米下托辊转动部分重量qRU=5.36kg/m。
每米胶带机上物料重量qG=66.67kg/m;导料槽长度3000mm;模拟摩擦系数:
f=0.03;长度附加系数C=1.10。
2)圆周力及传动功率计算
⑴满载运行阻力
FQ=CfLg[qRO+qRU+(2qB+qG)Cosδ]
式中:
g=9.8m/s2L=930.3mδ=1.5°C=1.10f=0.03
qRO=15.75kg/mqRU=5.36kg/mqG=66.67kg/mqB=16kg/m
代入式中得FQ=36(kN)
⑵提升阻力FH=qGgH=66.67×9.8×24.35=15.9(kN)
⑶特种阻力FS1、FS2,合计取3.0kN
⑷圆周驱动力Fu=FQ+FH+FS1+FS2=54.9(kN)
⑸功率计算
传动滚筒轴功率:
PA=(Fu×V)=137.25(kW)
电机轴功率:
PM=PA/ηη′η″=152(kW)
采用单电机驱动,
η-传动效率0.95
η′-电压降系数0.95
η″-单机驱动功率不平衡系数1
取YB2系列防爆电机,功率N=220kW,1台,满足运输要求。
3)张力计算
⑴按垂度条件
承载分支F承min≥[a0(qB+qG)g]/[8(h/a)adm]=12.2(kN)
回程分支F回min≥(aUqBg)/[8(h/a)adm]=5.88(kN)
(2)按输送带不打滑校核
F2min≥FUmax/(eμφ-1)=KAFU/(eμφ-1)
式中:
KA=1.5μ=0.3φ=225°eμφ=2.67
F2min≥49.3(kN)
故按不打滑条件取F2=S1=49.3N
(3)确定传动滚筒合张力
Fn=FUmax+2S1=81+2×49.3=179.6KN
4)传动滚筒验算
FUmax=81kN
初选滚筒直径为Φ1000mm,则传动滚筒最大扭矩为Mmax=FUD/2=40.5kNm。
查表知:
选用100100.5型传动滚筒,许用扭矩52kNm,许用合力330kN。
滚筒扭矩满足使用要求。
5)拉紧装置计算
F0=98.6(kN)
拉紧采用头部下带绞车张紧,绞车为ZYJ-500型,最大牵引力为130kN。
配用电机功率为5.5kW。
6)输送带选择
Fmax=FU+S1=54.9+49.3=104.2(kN)
选用PVG型整芯阻燃带,其安全系数应为10~12。
设计安全系数n1=Gx×B/Fmax=11.9,满足要求(PVG1250/1)。
7)逆止力矩、制动力矩计算
逆止力:
FL=FH-0.8fg[L(qRO+qRU+2qB)+H/sinδ·qG]=4.4kN
作用于传动滚筒轴上的逆止力矩:
ML′=FL×D/2=11.7×1.0/2=2.2kN·m。
逆止器所需的逆止力矩:
ML≥2.0ML′=4.4kN·m。
选取逆止器NYD95,额定扭矩8kN·m>4.4kN·m,满足要求。
安装位置:
低速轴上。
制动器所需的制动力矩:
MZ≥4.4/31.5/0.85=0.164kN·m。
选取制动器BYWZ5-400/121,额定制动转矩1.0-2.0kN·m满足要求。
安装位置:
高速轴上。
3.计算选型结果如下
经计算,大巷运输带式输送机为满足运输需求,具体参数如下:
1)输送机:
DTL100/60/220型带式输送机,V=2.5m/s,机长L=930.3m,δ=1.5°,Q=600t/h。
Φ800mm胶面滚筒驱动,下带绞车拉紧;
2)输送带:
PVG800S整芯阻燃橡胶带,强度St800N/mm,带宽800mm;
3)电动机:
YB24501-4,220kW,10kV,1480r/min,1台;
4)液力偶合器:
YOTCS560,1台;
5)减速器:
H3SH14+F,i=31.5,带风扇,1台;
6)制动器:
BYWZ5-400/121,1套;
7)逆止器:
NYD95,1个;
8)低速轴联轴器:
1170T10,1个。
9)高速轴联轴器:
1100T10,1个。
10)保护装置,1套;
11)拉紧装置1套,安装位置,输送机头部下带,型号ZYJ-500型自控液压拉紧装置,拉力调节范围60-130kN,最大行程36m。
二、轨道大巷辅助运输设备选型
井下材料运输因考虑到要整体下放液压支架的需要,轨道大巷选用3部JD-1.6型调度绞车完成运送最重及材料、设备辅助运输任务。
㈠设计依据
1.轨道大巷运输距离980m,最大倾角1.5°;
2.运输量:
矸石45t(计入1.25不均衡系数),下放坑木4车,砂子、水泥4车,设备3次,保健饭2次,雷管、炸药各1次,其它3次;
3.最重件:
液压支架重18.8t。
提升容器:
下放最重件时采用MPC20-6型20t重型平板车(2900×1500×340mm),平板车自重1200kg,名义载重20t,最大载重22t;
提矸及运料时采用MGC1.1-6A型1t固定车厢式矿车(2000×880×1150mm),矿车自重592kg,容积1.1m3,每钩挂4辆矿车。
下放坑木时采用MP1-6A型1t平板车(2000×880×1150mm),矿车自重464kg,名义载重1.0t,每钩挂4辆矿车;
下放设备时采用MPC1-6A型1t平板车(2000×880×410mm),矿车自重464kg,名义载重1.0t,每钩挂4辆矿车。
㈡选型计算
1.钢丝绳的选择
预选20NAT6×19S+FC1570SZ型钢丝绳(GB/8918-2006),钢丝绳直径d=20mm,公称抗拉强度σB=1570MPa,单位重量Pk=1.44kg/m,全部钢丝破断力总和Qp=251.3kN。
2.行车阻力计算
F重=(G0+G+Gp)g(sinβ+ωzcosβ)+2μPkgL=17.32kN
3.电机轴功率计算
4.钢丝绳强度验算
1)钢丝绳张力计算
S1=1kNS4=18.73kN
2)安全系数检验
5.确定绞车
选用JD-1.6型调度绞车,最大牵引力为24.5kN,运行速度为1.08m/s。
配用电机功率25kW,电压660V。
三、采区轨道巷辅助运输设备选型
井下材料运输因考虑到要整体运送液压支架的需要,选用2部JD-1.6型调度绞车完成运送液压支架及材料、设备辅助运输任务。
㈠设计依据
1.采区轨道巷运输距离570m,最大倾角4°;
2.运输量:
矸石148t(计入1.25不均衡系数),下放坑木4车,砂子、水泥4车,设备3次,保健饭2次,雷管、炸药各1次,其它3次;
3.最重件:
端头液压支架重18.8t。
提升容器:
下放最重件时采用MPC20-6型20t重型平板车(2900×1500×340mm),平板车自重1200kg,名义载重20t,最大载重22t;
提矸及运料时采用MGC1.1-6A型1t固定车厢式矿车(2000×880×1150mm),矿车自重592kg,容积1.1m3,每钩挂4辆矿车。
下放坑木时采用MP1-6A型1t平板车(2000×880×1150mm),矿车自重464kg,名义载重1.0t,每钩挂4辆矿车;
下放设备时采用MPC1-6A型1t平板车(2000×880×410mm),矿车自重464kg,名义载重1.0t,每钩挂4辆矿车。
㈡选型计算
1.钢丝绳的选择
预选20NAT6×19S+FC1570SZ型钢丝绳(GB/8918-2006),钢丝绳直径d=20mm,公称抗拉强度σB=1570MPa,单位重量Pk=1.44kg/m,全部钢丝破断力总和Qp=251.3kN。
2.行车阻力计算
F重=(G0+G+Gp)g(sinβ+ωzcosβ)+2μPkgL=24.24kN
3.电机轴功率计算
4.钢丝绳强度验算
1)钢丝绳张力计算
S1=1.4kNS4=25.64kN
2)安全系数检验
5.确定绞车
选用JD-1.6调度绞车2部,最大牵引力为24.5kN,运行速度为1.08m/s。
配用电机功率25kW,电压660V。
四、90105工作面轨道顺槽辅助运输设备选型
井下材料运输因考虑到要整体下放液压支架的需要,轨道大巷选用2部JD-1.6型调度绞车完成运送最重及材料、设备辅助运输任务。
㈠设计依据
1.轨道大巷运输距离675m,最大倾角0.4°;
2.运输量:
矸石45t(计入1.25不均衡系数),下放坑木4车,砂子、水泥4车,设备3次,保健饭2次,雷管、炸药各1次,其它3次;
3.最重件:
液压支架重18.8t。
提升容器:
下放最重件时采用MPC20-6型20t重型平板车(2900×1500×340mm),平板车自重1200kg,名义载重20t,最大载重22t;
提矸及运料时采用MGC1.1-6A型1t固定车厢式矿车(2000×880×1150mm),矿车自重592kg,容积1.1m3,每钩挂4辆矿车。
下放坑木时采用MP1-6A型1t平板车(2000×880×1150mm),矿车自重464kg,名义载重1.0t,每钩挂4辆矿车;
下放设备时采用MPC1-6A型1t平板车(2000×880×410mm),矿车自重464kg,名义载重1.0t,每钩挂4辆矿车。
㈡选型计算
1.钢丝绳的选择
预选20NAT6×19S+FC1570SZ型钢丝绳(GB/8918-2006),钢丝绳直径d=20mm,公称抗拉强度σB=1570MPa,单位重量Pk=1.44kg/m,全部钢丝破断力总和Qp=251.3kN。
2.行车阻力计算
F重=(G0+G+Gp)g(sinβ+ωzcosβ)+2μPkgL=10.84kN
3.电机轴功率计算
4.钢丝绳强度验算
1)钢丝绳张力计算
S1=0.63kNS4=11.47kN
2)安全系数检验
5.确定绞车
选用2部JD-1.6型调度绞车,最大牵引力为24kN,运行速度为1.08m/s。
配用电机功率25kW,电压660V。
第一节提升设备
一、资源整合前各矿的提升设备情况
山西马军峪曙光煤业有限公司开采设计生产能力0.60Mt/a。
该矿采用斜井开拓,兼并重组整合后批准开采2-11号煤层。
二、提升方式
1.主斜井:
净宽3.20m,净断面7.86m2,倾角14.5°,井筒斜长131m,掘至一水平井底煤仓,装备带式输送机及轨道,担负矿井的提煤及下放材料大件任务,设行人台阶及扶手,作为矿井的进风井和安全出口。
2.副斜井:
净宽2.40m,净断面5.14m2,倾角18°,井筒斜长150m,掘至9+10号煤层井底车场,装备轨道,担负矿井的下料、提矸、上下大件的任务,作为矿井的进风井。
三、主斜井提升设备
(一)基本情况说明:
井口至井底煤仓中心线水平长120+斜长131m,井口至选矸楼水平长40,倾角δ=14.5°,带宽B=1000mm,生产能力200t/h
(二)主提升设备计算
主提升带式输送机参数如下:
斜长L=160m,倾角δ=14.5°,运量Q=200t/h,提升高度H=40.1m。
输送机计算如下
1.原始数据及工作条件
1)输送机长度:
L=120+167m;
2)输送机倾角:
δ=0-14.5°;
3)提升高度:
H=41.8m;
4)散煤容重:
950kg/m3,粒度a=300mm;
5)输送能力:
Q=200t/h;
6)工作环境:
温度、湿度适中,灰尘较多,机头部分处于室内。
7)张紧形式:
采用尾部液压绞车张紧,张紧力80kN。
8)带速V=2.5m/s;
2.选型计算:
1)基本参数设定:
输送带种类:
钢绳芯阻燃抗静电橡胶带,带宽B=1000mm,带强St=630N/mm,带速V=2.5m/s,每自然米输送带重量qB=[qB′]×B=19kg/m。
承载托辊槽角λ=60°-25°,托辊直径φ=133mm,L=380mm,承载托辊形式:
两轴四辊,每8组槽型托辊加1组槽型调心托辊,ε=1.383°;上托辊间距a0=1.2m,每米上托辊转动部分承载重量qRO=15.9g/m。
下托辊直径φ=133mm,L=600mm,托辊形式:
V型,回程分支托辊间距aU=3.0m,每米下托辊转动部分重量qRU=6.06kg/m。
每米带式输送机上物料重量qG=22.2kg/m;运量Q=200t/h,导料槽长度3000mm;模拟摩擦系数:
f=0.03。
2)圆周力及传动功率计算
⑴满载运行阻力
FQ=CfLg[qRO+qRU+(2qB+qG)Cosδ]
式中:
g=9.8m/s2L=120+167mδ=0+14.5°
qRO=15.9kg/mqRU=6.06kg/mqG=22.2kg/mqB=19kg/m
代入式中得
FQ=10.97(kN)
⑵提升阻力
FH=qGgH=22.2×9.8×41.8=9.1(kN)
⑶主要特种阻力
FS1=Fε+Fgl
前倾托辊摩擦阻力,取Fε=6(kN)
物料与导料槽板间摩擦力:
Fgl=μ2I2VρgL/v2b12
=1.068(kN)
FS1=Fε+Fgl=7.068(kN)
⑷附加特种阻力
FS2=Fa+n3Fr
Fa—犁式卸料器附加阻力,本设备没有犁式卸料器,故Fa=0
胶带与清扫器的摩擦阻力:
n3Fr=n3APμ3
式中:
n3=1μ3=0.7A弹=0.012(A空=0.018)P=10×104
代入式中得
FS2=0.84(弹)(kN)清扫器设置:
2个弹簧,1个空段。
⑸圆周驱动力
Fu=FQ+FH+FS1+FS2
=10.97+9.1+7.068+6+0.84×3.5
=36.1(kN)
3)功率计算
传动滚筒轴功率
PA=(Fu×V)=90.2(kW)
电机轴功率:
PM=PA/ηη′η″=100(kW)
采用单电机驱动,
η-传动效率0.95
η′-电压降系数0.95
η″-单机驱动功率不平衡系数1
取YB315M-4防爆电机,功率N=132kW,1台,满足运输要求。
4)张力计算
⑴按垂度条件
承载分支F承min≥[a0(qB+qG)g]/[8(h/a)adm]=6.1(kN)
回程分支F回min≥(aUqBg)/[8(h/a)adm]=7.0(kN)
(2)按输送带不打滑校核
F2min≥FUmax/(eμφ-1)=KAFU/(eμφ-1)
式中:
KA=1.5μ=0.3φ=225°eμφ=2.67
F2min≥32.4(kN)
故按不打滑条件取F2=S1=33.4N。
(3)确定传动滚筒合张力
Fn=FUmax+2S1=54.2+2×32.4=119KN
4)传动滚筒验算
FUmax=54.2kN
初选滚筒直径为Φ1000mm,则传动滚筒最大扭矩为Mmax=FUD/2=27.1kNm。
查表知:
选用100100.4型传动滚筒,许用扭矩40kNm,许用合力210kN。
滚筒扭矩满足使用要求。
5)拉紧装置计算
F0=53.4(kN)
拉紧采用尾部绞车张紧,绞车为ZYJ-500型,最大牵引力为100kN。
配用电机功率为5.5kW。
6)输送带安全系数验算
Fmax=FU+S1=36.1+32.4=68.5(kN)
输送带安全系数:
n=630×1.0/68.5=9.2
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