矿机初设计算书.docx
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矿机初设计算书
矿机初设计算书
某矿矿机专业计算书
×.矿山机械
×.1提升设备
本矿为恢复生产矿井,主要开采501矿体和深部521矿体,提升系统采用主斜井-盲斜井两段提升先期开采501矿体,主斜井-盲竖井两段段提升后期开采521矿体。
目前矿井已有一条主斜井和盲斜井,盲竖井为新开拓提升井。
两个提升系统分别担负前后期全矿矿石、废石、人员、设备等混合提升任务,目前主斜井提升已装备一台全新JTK—1600/1224型单卷筒绞车,卷筒直径1.6m、卷筒宽度1.2m、最大静张力40kN、减速比24,配套电机JR127-8型,130kW、380V、723r/min,DG2=57kg·m2,最大提升速度2.52m/s。
目前井口至绞车距离约70m,无固定天轮,用直径300mm钢管做钢丝绳导向用。
×.1.1主斜井提升设备校核
1.校核依据
矿井年产量:
5万t/a
井口标高:
+170m
井底标高:
+120m
井筒倾角:
23°
井筒斜长:
128m
废石量:
0.75万t/a
矿车:
采用0.7m3侧卸式矿车,矿车自重490kg,最大载重1800kg
矿车装满系数:
0.85
矿石散重:
2.0t/m3
人车:
XRC10-6/6型,单节头车,头车自重1650kg,乘员10人,确定限乘8人,适用倾角6○~30○,最大速度<4m/s。
最大班下井人员:
30人
斜井提升矿井阻力系数:
容器sin23º+0.01cos23º=0.4
钢丝绳sin23º+0.25cos23º=0.621
车场形式:
井上平车场,井下甩车场
提升方式:
斜井单钩串车提升
工作制度:
每年工作300天,每天三班生产,最大班混合提升时
间不超过6h。
2.一次提升矿车数
(1)矿车有效载重Q=0.85×2000×0.7=1190kg
(2)小时提升量
式中:
C—不均衡系数1.25
A1—年提升量
T1—年工作日数
T2—日工作小时数,每班提升矿石、废石按3h
(3)估算一次提升时间
(4)一次需要提升矿车数
取2辆
(5)按矿车连接器校核一次需要提升矿车数
式中:
6000—矿车钩头拉力kgf
确定上段主斜井一次提2辆矿车。
3.提升系统
(1)提升长度L=8+128+4=140
式中:
8m-上井口至停车点距离
4m—井下甩车道摘挂钩增加距离
4.钢丝绳选型
(1)终端荷重
矿石:
QZ=2(1190+490)×0.4=1344kg
人员:
Qr=(1650+75×8)×0.4=900kg
(2)钢丝绳单重
采用16NAT6×19S+FC1570ZS型钢丝绳
直径φ=16mm、丝径φε=1.0mm、单重P=0.921kg/m、钢丝破断拉力Qp=161.5kN。
(3)校核钢丝绳安全系数
矿石:
人员:
钢丝绳满足要求。
5.提升设备校核
卷筒直径:
Dg=80×16=1280<1600mm
Dg=1200×1.0=1200<1600mm
最大静张力:
Fmax=1344+0.921×128×0.621=1417kgf=13.9kN
最大静张力差:
同最大静张力
目前JTK—1600/1224型矿井单绳绞车满足使用要求。
6.提升运动学(七阶段速度图)
起动初加速度:
a1=0.3m/s2
起动初速度:
V1=1.5m/s
初加速度时间:
初加速度距离:
h1=0.5×1.5×5=3.75m
初等速度距离:
h2=3m
初等速度运行时间:
t2=3/1.5=2s
正常加速度:
a3=0.4m/s2
正常加速度运行时间:
正常加速度运行距离:
h3=0.5×(2.52+1.5)×2.6=5.2m
正常减速度:
a5=0.4m/s2
正常减速度运行时间:
正常减速度运行距离:
h5=0.5×(2.52+0.5)×5=7.6m
等速爬行距离:
h6=3m
等速度运行时间:
t6=3/0.5=6s
末减速度:
a7=0.3m/s2
末减速度时间:
末速度距离:
h7=0.5×0.5×1.67=0.4m
等速度距离:
h4=140-3.75-3-5.2-7.6-3-0.4=117.05m
等速度运行时间:
t4=117.05/2.52=46.4s
一次纯提升时间:
T=5+2+2.6+46.4+5+6+1.67=68.67≈69s
休止时间:
40s
一次全提升时间:
Tq=2(69+40)=218s
5.提升能力
提升能力见主斜井最大班提升时间平衡表。
主斜井最大班提升时间平衡表
序号
项目
单位
每班提升量
每次提升量
每班提升次数
一次提升时间(s)
每班提升时间(h-min-s)
1
下井人员
30
8
4
218
0-14-32
2
升井人员
15
8
2
218
0-7-16
矿石
t
56
2.38
24
218
1-27-12
2
废石
t
9
2.38
2
218
0-7-16
3
设备
次
1
218
0-3-38
4
火药或雷管
次
1
218
0-3-38
5
其它
10
218
0-36-20
6
合计
36
2-39-52
提升能力满足要求。
6.提升动力学
(1)提升系统变位质量
提升系统变位重量:
矿车2×490980
矿石2×11902380
提升机7000
钢丝绳0.921×200184
天轮222
电动机
12825
23591
提升系统变位质量:
(2)各阶段运动力计算
重物上提:
t1阶段加速开始:
F1=1.1×1344+140×0.921×0.621+2407×
0.3=2281kg=22.3kN
t1阶段加速终了:
F′1=1.1×1344+(140-3.75)×0.921×0.621+2407×
0.3=2278kg=19.6kN
t2阶段等速开始:
F2=1.1×1344+(140-3.75)×0.921×0.621=1556kg
=15.3kN
t2阶段等速终了:
F′2=1.1×1344+(140-3.75-3)×0.921×0.621
=1555kg=15.2kN
t3阶段加速开始:
F3=1.1×1344+(140-3.75-3)×0.921×0.621+2407
×0.4=2517kg=24.7kN
t3阶段加速终了:
F′3=1.1×1344+(140-3.75-3-5.2)×0.921×0.621
+2407×0.4=2514kg=24.6kN
t4阶段等速开始:
F4=1.1×1344+(140-3.75-3-5.2)×0.921×0.621
=1552kg=15.2kN
t4阶段等速终了:
F′4=1.1×1344+(140-3.75-3-5.2-117.05)×0.921×0.621=1485kg=14.5kN
t5阶段减速开始:
F5=1.1×1344+(140-3.75-3-5.2-117.05)×0.921×0.621-2407×0.4=522kg=5.1kN
t5阶段减速终了:
F′5=1.1×1344+(140-3.75-3-5.2-117.05-7.6)×0.921×0.621-2407×0.4=516kg=5.1kN
t6阶段等速开始:
F2=1.1×1344+(140-3.75-3-5.2-117.05-7.6)×0.921×0.621=1479kg=14.5kN
T6阶段等速终了:
F′2=1.1×1344+(140-3.75-3-5.2-117.05-7.6-3)×0.921×0.621=1479kg=14.5kN
T7末减速度阶段:
F′2=1.1×1344+(140-3.75-3-5.2-117.05-7.6-3-04)×0.921×0.621-2407×0.4=515kg=5kN
7.电动机选型
(1)∑FI2tI
∑FI2tI=A+B+C+D+E+F+G
G=5152×1.67=442926
∑FI2tI=A+B+C+D+E+F+G=162632442
(2)等效时间
Td=0.5(5+2+2.6+5+6+1.67)+46.4+
×40=71s
(3)等效力
(4)等效容量
<130kW
目前采用的JR127-8型交流电动机,130kW、380V、723r/min、满足使用要求。
×.1.2盲竖井提升设备
盲竖井为新开拓竖井,承担矿井30m、0m、-40m以及下部521矿体的矿石、废石、人员、设备等混合提升任务。
1.设计依据
盲竖井年提升矿石量:
5万t/a
废石量:
0.75万t/a
井口标高:
+120.00m
井底进出车标高:
-260.00m
提升高度:
Ht=120+260=380m
矿车:
采用0.7m3侧卸式矿车,矿车自重710kg,最大载重1800kg
矿车装满系数:
0.85
矿石、废石散重:
2.0t/m3
最大班下井人员:
30人
罐道形式:
钢轨罐道,采用38kg/m钢轨
工作制度:
每年工作300天,每天三班生产,最大班混合提升时
间不超过6h。
2.选择罐笼,确定提升方式
(1)矿车有效载重Q=0.85×2000×0.7=1190kg
(2)小时提升量
式中:
C—不均衡系数1.25
A1—年提升量
T1—年工作日数
T2—日提升小时数,每班提升矿石、废石按3h
(3)估算一次提升时间(按带平衡锤提升)
估算一次提升时间(按双罐笼提升)
(4)一次需要提升矿车数
平衡锤提升配双层罐笼
单层罐笼双罐笼提升
确定提升方式为-260m中段双罐笼提升,30m、0m、-40m中段单罐笼提升,另一个罐笼空运行,相当于平衡锤。
提升容器采用2#罐笼,自重1988kg,最大载重量2000kg,乘人数8人,罐笼本体外形尺寸(长×宽×高)1800×1300×2800,38kg/m钢轨罐道罐耳。
3.提升系统
(1)防撞挡梁低面高度
Hf=2.8+11=13.8m
式中:
2.8m—罐笼本体高度
11m—过卷高度(包括下长材料预留5m高度)
(2)井架高度(井口至天轮中心)
Hj=13.8+3.2=17m
式中:
3.2m—防撞梁底面至天轮中心高度
(3)井底防撞挡梁高度
Hjf=11-1=10m
式中:
1m—下降容器超前上升容器进入楔形罐道距离
4.钢丝绳选型
(1)钢丝绳悬垂高度
Hx=17+380=397m
(2)终端荷重
矿石:
Q=1988+(710+1190)=3898kg
人员:
Q=1988+8×75=2588kg
(3)钢丝绳单重:
选用24NAT6V×30+FC1670型钢丝绳,
φ24mm、φε1.7mmP=2.29kg/m、QP=367.2kN。
(4)校核钢丝绳安全系数
矿石:
人员:
钢丝绳满足要求。
5.提升机选型
卷筒、天轮直径:
Dg=24×60=1440mm
Dg=1.7×900=1530mm
最大静张力:
Fmax=(3898+2.29×397)9.8=4807kgf=47.1kN
最大静张力差:
Fc=710+1190+2.29×380=2770kgf=27.1kN
根据计算,盲竖井提升确定选用2JK-2.5×1.5/11.5A型双卷筒单
绳提升机,主要技术参数如下:
卷筒直径:
Dg=2500mm
卷筒宽度:
B=1500mm
卷筒个数:
2个
天轮直径:
Dt=1600mm
天轮个数:
2个
最大静张力:
Fmax=90kN
最大静张力差:
Fc=55kN
减速器速比:
i=11.5
验算卷筒缠绳宽度(单层缠绕)
卷筒缠绳宽度满足要求。
6.初选电动机
最大提升速度
初选电动机
初选YR4001-6型交流电动机,220kW、6kV、979r/min、GD2=14kgm2
7.提升运动学(采用五阶段速度图)
加速度阶段:
a1=0.6m/s2
加速度阶段时间:
加速度阶段距离:
h1=0.5×6.4×10.7=34.2m
减速度阶段:
a3=0.6m/s2
减速度阶段时间:
减速度阶段距离:
h3=0.5×(6.4+0.5)×9.83=33.9m
爬行速度:
V4=0.5m/s
爬行距离:
h4=2.5m
爬行时间:
末减速度:
a5=0.4m/s2
末减速度时间:
末减速度距离:
h5=0.5×0.5×1.25=0.31m
等速度阶段距离:
h2=380-34.2-33.9-2.5-0.31=309.1m
等速度阶段时间:
休止时间:
人员(8+10)=18s
矿石30s人工推车
设备、材料40s
长材1200s/次
一次纯提升时间:
Tc=10.7+48.3+9.83+5+1.25≈75s
一次全提升时间:
人员Tr=75+18=93s
矿石Tk=75+30=105s
设备、材料Tc=75+40=115s
长材Tcc=780+1200=1980s
爆破材料Tb=75+60=135s
提升运动学见提升速度图。
8.提升能力
提升能力见盲竖井最大班提升时间平衡表。
盲竖井井最大班提升时间平衡表
序号
项目
单位
每班提升量
每次提升量
每班提升次数
一次提升时间(s)
每班提升时间(h-min-s)
1
下井人员
30
8
6
93
0-9-18
2
升井人员
15
8
3
93
0-4-39
技检人员
3
93
0-4-39
3
矿石
t
56
1.19
47
105
1-22-15
4
废石
t
9
1.19
8
105
0-13-50
材料
次
5
115
0-9-35
5
设备
次
2
115
0-3-50
6
爆破材料
次
2
135
0-4-30
7
长材料
次
2
1980
1-6-0
8
其它
10
105
0-17-30
合计
88
3-36-6
9.提升动力学
(1)提升系统变位重量:
罐笼2×1988=3976
矿石1190
矿车710
钢丝绳460×2.29=1053
提升机17430
天轮2×222=444
电动机
25699
提升系统变位质量:
(2)各阶段运动力计算(空罐笼不配车)
加速开始:
F1=1.2×1900+2.29×380+2622×0.6=4723kg
=46.3kN
加速终了:
F2=1.2×1900+2.29(380-2×34.2)+2622×0.6
=4567kg=44.8kN
等速开始:
F3=1.2×1900+2.29(380-2×34.2)=2994kg=29.3kN
等速终了:
F4=1.2×1900+2.29[380-2×(34.2+309.1)]
=1578kg=15.5kN
减速开始:
F5=1.2×1900+2.29[380-2×(34.2+309.1)]-2622×0.6
=5kg=0.05kN
减速终了:
F6=1.2×1900+2.29[380-2[(34.2+309.1+33.9)]-2622×0.6=-151kg=-1.5kN
爬行开始:
F7=1.2×1900+2.29[380-2(34.2+309.1+33.9)]=1423kg
=13.9kN
爬行终了:
F8=1.2×1900+2.29[380-2(34.2+309.1+33.9+2.5)]=1411kg=13.8kN
停车阶段:
F9-10=1.2×1900-2622×0.4=1231kg=12.1kN
提升动力学见力图。
10.电动机选型
(1)∑FI2tI
∑FI2tI=A+B+C+D+E
E=12312×1.25=1894201
∑FI2tI=A+B+C+D+E=503338619
(2)等效时间
Td=0.5(10.7+4+5+1.25)+49.9+
×30=69.2s
(3)等效力
(4)等效容量
确定采用的JR128-6型交流电动机,215kW、380V、979r/min、
λ=1.8。
(5)校核电动机过载能力:
电动机额定出力
校核过载系数λ/=
<0.85×1.8=1.53
电动机过载能力满足要求
11.钢丝绳偏角
上绳仰角:
28○5′52″
下绳仰角:
32○23′45″
上绳弦长:
33341mm
下绳弦长:
33281mm
×.1.3盲斜井提升设备
盲斜井提升用于将501矿体矿石通过90m、60m中段提至120m中段,然后通过主斜井提升至地面。
目前盲斜井已有一台JT—0.8型绞车,卷筒直径800mm,卷筒宽度600mm、最大静张力1500kN、减速比30,配套电机30kW、380V、975r/min,,最大提升速度1.35m/s。
×.1.1主斜井提升设备校核
1.校核依据
矿井年产量:
5万t/a
井口标高:
+120m
井底标高:
+60m
井筒倾角:
20°
井筒斜长:
175m
废石量:
0.75万t/a
矿车:
采用0.7m3侧卸式矿车,矿车自重710kg,最大载重1800kg
矿车装满系数:
0.85
矿石散重:
2.0t/m3
人车:
XRC10-6/6型,单节头车,头车自重1650kg,乘员10人,确定限乘8人,适用倾角6○~30○,最大速度<4m/s。
最大班下井人员:
30人
斜井提升矿井阻力系数:
容器sin20º+0.01cos20º=0.351
钢丝绳sin20º+0.25cos20º=0.577
车场形式:
井上平车场,井下甩车场
提升方式:
斜井单钩串车提升
工作制度:
每年工作300天,每天三班生产,最大班混合提升时
间不超过6h。
2.一次提升矿车数
(1)矿车有效载重Q=0.85×2000×0.7=1190kg
(2)小时提升量
式中:
C—不均衡系数1.25
A1—年提升量
T1—年工作日数
T2—日工作小时数,每班提升矿石、废石按3h
(3)估算一次提升时间
(4)一次需要提升矿车数
取2辆
(5)按矿车连接器校核一次需要提升矿车数
式中:
6000—矿车钩头拉力kgf
确定暗斜井一次提2辆矿车。
3.提升系统
(1)提升长度L=8+175+4=187m
式中:
8m-上井口至停车点距离
4m—井下甩车道摘挂钩增加距离
(2)钢丝绳偏角
提升系统采用游动天轮,提升钢丝绳偏角能够保证<1○30′
4.钢丝绳选型
(1)终端荷重
矿石:
QZ=2(1190+710)×0.351=1334kg
人员:
Qr=(1650+75×8)×0.577=1298kg
(2)钢丝绳单重
采用16NAT6×19S+FC1570ZS型钢丝绳
直径φ=16mm、丝径φε=1.0mm、单重P=0.921kg/m、钢丝破断拉力Qp=161.5kN。
(3)校核钢丝绳安全系数
矿石:
人员:
钢丝绳满足要求。
5.提升设备校核
卷筒及天轮直径:
Dg=60×16=960>800mm
Dg=900×1.0=900>800mm
最大静张力:
Fmax=1344+0.921×175×0.577=1437kgf=14.1kN
最大静张力差:
同最大静张力
目前JT—0.8型矿井绞车不能满足使用要求,重新选择JTK—1200/1028型绞车,主要技术参数如下:
卷筒直径:
Dg=1200mm
卷筒宽度:
B=1000mm
卷筒个数:
1个
天轮直径:
Dt=1000mm采用游动天轮
天轮个数:
1个
最大静张力:
Fmax=25kN
减速器速比:
i=28
配套电机:
YR280S-6型,75kW、380V、975r/min
提升速度;2.2m/s
验算卷筒缠绳宽度(双层缠绕)
卷筒缠绳宽度满足要求。
6.电动机校核
电动机满足要求。
×.2通风设备选型
本矿采用两翼对角抽出式通风系统,由主斜井进风,通过盲斜井、盲竖井进入各生产中段,再经天井进入采矿工作面,污风由回风天井经东风井、西风井排出地表。
×.2.1东风井通风设备选型
1.设计依据
风量Q=16m3/s负压H=171Pa。
2、通风机必须的能力
风量:
Q=16×1.15=18.4m3/s;
负压:
H=171+150=321Pa。
式中:
1.15—漏风系数
150Pa—附加阻力损失
根据计算,选用K40-6-№12型轴流通风机一台,电动机为内装式。
该型号通风机可露天安装,反风方式为反转反风,反风量达正风量60%以上。
考虑通风机运行可靠性,另备一台同型号电机。
3.通风机工况点
Q=18.4m3/s、H=321Pa、η=80%、α=+2°、n=980r/min。
4.电动机功率
采用两台Y160L-6型电动机,一台工作,一台备用,11kW、380V、
980r/min。
×.2.2西风井通风设备选型
1.设计依据
风量Q=24.5m3/s负压H=394Pa。
2、通风机必须的能力
风量:
Q=24.5×1.15=28.2m3/s;
负压:
H=394+200=594Pa。
式中:
1.15—漏风系数
200Pa—附加阻力损失
根据计算,选用K54-6-№16型轴流通风机一台,电动机为内装式。
该型号通风机可露天安装,反风方式为反转反风,反风量达正风量60%以上。
考虑通风机运行可靠性,另备一台同型号电机。
3.通风机工况点
Q=28.2m3/s、H=594Pa、η=76%、α=-5°、n=980r/min。
4.电动机功率
采用两台Y225M-6型电动机,一台工作,一台备用,30kW、380V、
980r/min。
×.3排水设备选型
本矿井下设三座排水泵站,分别位于-260m中段,-40m中段,+120m中段车场附近,排水总系统由以下子系统构成:
-260m泵站通过盲竖井将本中段涌水排至+120m水仓;
-40m泵站通过盲竖井将本中段涌水排至+120m水仓;
+120m泵站通过主斜井将全矿涌水排至地面蓄水池。
×.3.1-260m泵站排水设备选型
1.设计依据
井口标高:
+120m
井底标高:
-260m
正常涌水量:
150m3/d
最大涌水量:
300m3/d
2.水泵必须能力
正常涌水量:
Q=150/20=7.5m3/h
最大涌水量:
Q=300/20=15m3/h
H=1.1(120+260+4)≈422m
选用DG46-50×9型水泵三台,Q=46m3/h,H=450m,η=63%,n=2950r/min。
正常、最大涌水量时一台工作,一台备用,一台检修;
3.排水管路
1)排水管直径
盲竖井井筒内设置两趟排水管路,一趟工作,一趟备用,采用φ108×6无缝钢管。
4.电动机选型
由于排水扬程422m,工况点右移,对应流量
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