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提升能力核算
1主斜井提升系统能力核算
1.1概况
矿井井下原煤,通过采煤机采煤后,901综采工作面经过刮板机、转载机、破碎机等一系列工作后,通过顺槽皮带和石磨皮带运输到992煤仓,303、304综采工作面以同样的方式运输到892煤仓,然后给煤机通过主井带式输送机运输至主斜井井口。
1.2主要技术参数
主提升强力带式输送机选用DTC140/100/3*900型带式输送机,带宽1400mm,带速4m/s,输送带敷设长度1414m,带强4500kN/m,倾角22.7°,电压10000V,输送能力1000t/h,连接的有三台电机,YB630MZ—4型隔爆型三相异步电动机,电压1000V,功率900kW,转速1485r/min,驱动方式为CST装置驱动,型号为1120k,传递功率为1107kW。
甲带给料机选用GLD2000/7.5/s型,功率7.5kW,电压660V,最大带速0.73m/s,电机选用YBK2—160M—4型,功率7.5kW,电压660/1140V,驱动和设备滚筒为ø319*1100mm。
1.3提升能力核算
1.3.1按原设计能力计算
A=300×Qt/(10^4×K1)
=300×900×16/(10^4×1.5)
=288万(t/a)
式中:
Q—给煤机设备设定的给煤量;按实际最大给煤量取Q=900t/h
t—日提升时间;取t=16h
K1—运输不均匀系数;
不均匀系数是限制粒径与有效粒径的比值,是反映组成土的颗粒均匀程度的一个指标。
不均匀系数一般大于1,愈接近于1,表明土愈均匀。
有效粒径较均匀的石英砂滤料,一般不均匀系数为1.3-1.4,无烟煤不均匀系数如下:
∙无烟煤理化指标:
∙无烟煤滤料分析项目鉴定数据分析项目鉴定数据分析项目鉴定数据
∙无烟煤滤料比重1.57大于1.8g/cm3物质≤3%S含量0.05%
∙无烟煤滤料容重0.947t/m3盐酸可容率0.98%Pb含量0.045%
∙无烟煤滤料破碎率≤0.68%孔隙率51.99%Cu含量0.025%
∙无烟煤滤料磨损率≤0.32%均匀系数K60≤2.0Zn含量0.04%
∙无烟煤滤料灰粉≤1.0%不均匀系数K80≤1.5燃烧值6800Kee/kg
∙无烟煤滤料密度57g/cm3含泥量≤0.52其它重金属含量不超过国家
∙无烟煤滤料固有水份≤1%C含量≤90%无烟煤滤料,无烟煤滤料
取K1=1.5
1.3.2按实测输送量计算
A=3600×300×W×v×t/(10∧7×k)
=3600×300×69.45×4×16/(10∧7×1.5)
=322.56万(t/a)
式中:
W—单位输送机长度上的负载量;
k—运输不均匀系数;取K1=1.5
t—日提升时间;取t=16h
W=Q/(3.6*v)=1000/(3.6×4)=69.45
1000—每小时煤输送量
2副井提升系统能力核算
2.1设计计算的依据
1.矿井设计年产量An=2.4Mt;
2.工作制度:
年工作天数br=300天;每天16小时;
3.矿井斜长L=1238m,倾角θ=23°;
4.矿井服务年限为50.8年;
5.提升方式:
斜井单钩单绳串车提升;
6.型号:
JK—3*2.2型
2.2提升机的主要参数
型
号
滚筒
钢丝绳最大静张力
钢丝
绳最
大静
张力
差
钢
丝
绳
直
径
减速器速比
容绳量
最
提
升
速
度
电
机
功
率
电
机
转
速
机器旋转部分变位质量
质量
传
动
比
JK-
3*2.2
数
量
直径
宽
度
t
t
mm
一
层
二层
三层
m/s
kw
r/min
t
t
个
m
m
13
13
37
20
m
m
m
4
315
750
1
3
2.2
447
887
1378
2.3副井提升能力核算
副井提升能力核算以以下公式计算
3600-Tg-D*TQ
A=300×16×————————————
10^4(RTG/PG+MTC/PC)
式中:
A为副井能力核算;
16为每天三班的实际绞车工作时间。
Tg为每班人员上下井总时间;副井绞车不能坐员工,时间为0。
D为下支架次数;前半年支架运输500多钩,550/12*3*150=0.1。
TQ为每次下其他材料的循环时间,下支架时时间为50min,包括井下停留时间,及空车向上运输时间,即3000s。
R为出矸率,取20%,根据每期综合日报;
PG为每次提矸石重量,6*(1.1*1.35+0.98)=14.8t;
TG为每次提矸石的循环时间,提升矸石时间为25min,包括空车向井下运输时间、井下装矸石时间及向上运输时间,即1500s;
M为吨煤用材料比重5.78%,根据每期综合日报;
PC为每次提升材料重量,6*0.98=5.88t;
TC为每次提升材料的循环时间,提升砂石、水泥、网等材料时间为21min,包括井下停顿时间,向上运空车时间为4min,时间取25min,即1500s;
所以副井提升能力核定为
3600-0.1*3000
A=300×19×———————————————————
10^4*(20%×1500/14.8+5.78%×1500/5)
=95.5万(t/a)
则根据副井提升能力计算的本矿原煤核定产量为
95.5/20%=477.5万吨
所以副井目前的提升能力能够满足年产477.5万吨原煤的需要。
3钢丝绳的安全系数
提升钢丝绳是煤矿提升运输系统的一个重要组成部分,因此,《煤矿安全规程》(以下简称《规程》)对矿井提升钢丝绳有专门规定。
尤其在钢丝绳的安全系数上做了全面的强调,本文仅对斜井提升钢丝绳的安全系数进行定性定量的分析。
3.1提升钢丝绳安全系数的验算
提升钢丝绳在正常工作中,除受到静张力的作用外,其内部还受有弯曲应力、扭转应力、接触应力等力的作用,多种复合应力的作用将大大降低钢丝绳的寿命。
另外,磨损、腐蚀也是降低钢丝绳寿命,影响安全运行的因素。
由于诸多因素的影响,钢丝绳的寿命不能精确计算。
为了保证安全可靠,对钢丝绳的选择验算,均采用安全系数法。
即按钢丝绳的最大静张力并考虑一定的安全系数选择或验算钢丝绳。
3.2钢丝绳最大静张力的计算
=[(25+0.98)×sin23°+6.8*10^-3×1238×sin23°]×9.8
=131.712kN
通过计算,JK-3*2.2型单滚筒单缠绕式提升机,最大静张力为130kN,略小。
最大静张力差
计算:
=[25×sin23°+6.8*10^-3*×1238×sin23°]×9.8
=127.96kN
式中:
G—一次运输一台设备的重量,取25t;
GO—矿车自重,取0.98t;
P—钢丝绳单位长度重量6.8kg/m;
LC—副井斜长,取1238m;
3.3提升钢丝绳安全系数验算
按安全系数法钢丝绳的实际安全系数为
m=Qd/Fjm≥ma(1—1)
式中:
Qd——钢丝绳中所有钢丝的破断力总和(N);
Fjm——钢丝绳所受最大静张力(N);
m——钢丝绳实际的安全系数;
ma——《煤矿安全规程》规定的钢丝绳安全系数,查表l—2。
表l—2提升用钢丝绳的安全系数
若按(1—1)式计算出的m 根据《宁夏宝丰集团马莲台煤矿矿井初步设计说明书》,钢丝绳选用40NAT6V*37s+Fc1770ZS型,钢丝绳技术参数为: 绳径d=40mm,单位长度重量p=6.8kg/m,抗拉强度1770MPa=17700kg/cm²=1.77kg/㎡,最少破断拉力1070kN. m=QP/Fmax=1070/130=8.2>6.5符合《煤矿安全规程》第四百条。 钢丝绳的钢丝有变黑、锈皮、点馈麻坑等损伤时,不得用作升降人员。 钢丝绳锈馈严重,点馈麻坑形成沟纹、外层钢丝松动必须立即更换。 钢丝绳的使用、保管、维护检查试验等遵照《规定》执行。 3.4紧急制动时斜井提升钢丝绳安全系数分析 紧急制动时斜井提升钢丝绳安全系数分析有不同的安全系数,这是由于紧 急制动时提升机突然减速造成。 《煤矿安全规程》对30°以上斜井提升要求侧制动减速度不得超过5m/s2,下放侧不低于1.5m/s2,而对于小于30°斜井提升要求上升侧制动速度不得超过自然减速度,下放侧不低于0.75m/s2,;这样在上升侧提升钢丝绳安全系数大大增大,而在下放侧则大大减少。 4滚筒有关计算 4.1概述 单滚筒提升机只有一个卷筒,一般仅用作单钩提升,如果单滚筒用作双钩提升,则要在一个卷筒上固定两根缠绕方向相反的提升钢丝绳。 提升机运行时,一根钢丝绳在卷筒上缠绕,同时另一根钢丝绳子卷筒上松放。 4.2滚筒直径 Dg≥80d ≥80×40 ≥3200(mm) 式中 d------提升钢丝绳直径,d=40mm JK-3/20型提升机,D=3m,.滚筒直径略小。 4.3滚筒的宽度 Lt+Lm+(3+4)πDg KcπDp 式中: Lm-------定期试验用的钢丝绳长度,一般取30m; 3---------为滚筒上缠绕的三圈摩擦绳; 4---------《煤矿安全规程》规定为每季度将钢丝绳移动1/4圈附加的钢丝绳圈数; ε--------钢丝绳在滚筒上缠绕时钢丝绳间的间隙,滚筒直径Dp=2m,取ε=3mm; Kc---------钢丝绳在滚筒上的缠绕圈数,C26采区主斜井倾角23度,提升长度大于600m,取Kc=3; Dp----------钢丝绳在滚筒上缠绕的平均直径,Dp=2.067m; 于是 1414+30+7π×3.2 3×π×3 =1.83m JK——3/20型单滚筒单缠绕式提升机滚筒宽度2.2m 3结语 本次主要对马莲台煤矿提升机的提升能力核算,我们必须系统的了解矿用提升设备在设计中的各个环节,包括从煤的开采、运输,及提升设备的选型以及强度计算等。 通过计算,对于提升设备的安全运行尤为重要,不仅直接影响整个矿井生产,而且涉及人身安全。 随着工业化的进步及人类价值的重视,矿井提升设备的安全可靠性已经成为提升设备设计思想的重要内容。 参考文献 [1]煤矿安全规程.国家安全生产监督管理总局等[M]煤炭工业出版社,2011.2第1版 [2]马莲台煤矿矿井初步设计说明书.王占明等[M]兰州煤矿设计研究院,2007.10 [3]马莲台煤矿二采区方案设计简要说明[J]煤炭工业合肥研究院,2012.6 [4]集团煤炭生产技术管理中心综合日报[J]宁夏宝丰能源集团有限公司,2012.6.31、2012.7.31、2012.8.26 [5]矿井运输提升.洪晓华主编[M]中国矿业大学出版社,2007年1月第2版
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