斜井箕斗提升设计.doc

xxx铁矿斜井箕斗提升可行性方案研究
斜井提升在我国中小型矿井中应用极其广泛。采用斜井开拓具有初期投资少、建井快、投产早、地面布置简单等优点。但一般斜井提升能力小，钢丝绳磨损快，井筒维护费用高。
斜井提升方式大致可分为三种：
（1）斜井串车提升：分单钩与双钩两种。单钩提升井筒断面小，投资少，可用于多水平提升，但产量小，电耗大，矿车易跑偏掉道，多用于产量小于20万t；双钩串车提升则相反。串车提升斜井倾角一般小于25°。
（2）斜井箕斗提升：与串车提升相比，提升能力变大，又容易实现自动化，且安全性能搞，但需有装卸设备，投资较大，开拓工程量大，适合于倾角为25°---30°的斜井中。
（3）胶带机提升：与箕斗提升相比，提升能力更大，取消了摘挂钩放矿等环节，有效提高了劳动生产效率，同但与此同时，投资成本太高维护费用也很高，安装较繁琐。
xxx铁矿于1970年建成至今已有40多年，作为一个年产18万t的中、小型矿井，自从1998年从露天转为地下采矿起，一直使用斜井串车提升，但多年以来串车提升一直存在着一个通病，那就是提升能力差，随着开采深度的逐渐增加，串车提升能力差的问题日益凸显，为解决串车提升能力差的问题，我们设计一套斜井箕斗提升，随着果岭以及龙山零星采矿点的结束，未来xxx铁矿的产量将集中于煤炭冲、禁冲采区，现以煤炭冲、禁冲采区深部铁矿的开采为例。煤炭冲210斜井目前已安装猴车，如此该井已经无法提供矿石废石的提升，猴车安装完成后，煤炭冲采区所有矿石都将由龙南230斜井提升，提升循环时间大大增加提升效率降低，为此我们必须在煤炭冲、禁冲采区设计一个提升能力大的箕斗斜井。
1.斜井箕斗的提升要求及特点
斜井箕斗提升主要用于大、中型矿山。斜井倾角一般为30°～40°。箕斗斜井的布置及对斜井的技术要求可参照串车斜井的有关规定，同时，还应考虑箕斗斜井提升的下述特殊要求：
（1）矿石块度大、生产规模大的矿山，为了延长箕斗的使用寿命，增大箕斗提升能力，一般应设置地下破碎站。
（2）箕斗井不得兼作入风井。
（3）线路布置：双箕斗斜井一般铺设双道。只有一个开采水平时可布置单道或三根轨，并在井筒中设双道错车。
（4）提升车场线路型式：在装载点多、运输线路短的条件下，装卸处为双线；或只用单线车场，在装载点处只安装一个漏斗闸门，可减少装载点处的硐室工程量。
（5）箕斗斜井应设置相应的硐室，如装载设备硐室、矿仓、信号硐室、避人硐室、洒矿清理巷道及水窝泵房地面设置卸载架、井口受煤装置及地面转运设施或轨道线路等，井口建筑为井架式。
通过之前的地质报告以及钻孔等资料分析，煤炭冲禁冲采区深部铁矿的分布、储量以及品位等，在-100m以上矿石较可靠，无论平均厚度，还是矿石品位以及矿石的连续性等都适合开采，目前煤炭冲采区矿石主要集中在+120、+90、+47等，禁冲等采区所采矿石的主要集中在+10 和+40 中段。根据目前的采矿的进度以及较低的回采率逐渐向下回采已成为必然趋势，设立提升能力大的斜井箕
2. 箕斗的选型
本次设计在煤炭冲采区240标高处建立主斜井从+240水平直接开拓至-100水平，副斜井为煤炭冲210，其中主斜井为箕斗提升负责整个矿石的提升任务（主斜井井口标高为+240m井口坐标为（4533.89），Y（11399.90）斜井井筒方位角为218度,倾角为28度），副斜井为串车提升负责整个人员的上下,(副斜井井口标高为+210m，井口坐标为X(3067.36),Y(8450.04)斜井井筒方位角为248度,倾角为27)。
1. 斜井箕斗提升选型计算
（1） 计算小时提升量As，（t/h）

（式1）
其中：C为不均衡系数
A为年提升量
为日工作小时数
为年工作日数

xxx铁矿煤炭冲、禁冲采区年提升矿石约为12W吨左右，废石为6W吨左右，总计18W吨，一年工作日数为300天，日工作小时数为16.5小时，分为三班采矿。(不均衡系数取1.15)

=41.8t/h
（2） 计算一次提升循环近似时间T，（s）

（式2）

式中：θ为装卸载休止时间；
为提升斜长；
Vp为平均速度。

考虑到xxx铁矿固有的环境成本,以及向箕斗装矿等问题，必须设立矿仓，装矿路线为放矿漏斗-----矿车-----堆矿仓----箕斗放矿漏斗-----斜井箕斗。矿仓设置在-100至---- -80之间采用两头窄中间宽的形式，使用漏斗放矿，矿石采用震动或者重力搬运。
提升长度包括井筒斜长和井口卸矿点以及井底至装矿点的距离，其距离分别为7254m，30m，30m。总共784m。

提升速度如下（表1）
鉴于xxx铁矿斜井断面小，为确保箕斗在运行过程中的安全性，这里我们选择3.5m/s的速度。
斜井提升最大速度

提升项目
最大提升速度m/s
斜长〈300
斜长〉300

斜井箕斗提升

5m/s

7m/s

（表1）
休止时间包括:卸载时间,装矿时间，以及调车时间，其中卸载时间为（10s），装矿时间（因使用漏斗放矿时间约为250s）。

（式3）

= 698s
一次提升循环所需时间为11.6钟左右。

（3）计算小时提升数ns

=5.1次

故1小时内提升次数为5次，

（4）箕斗一次提升升量Q（kg）

由公式 （式4）

带入得=8.2
（5） 计算箕斗容积，（m3）
其中：Cm装满系数，取0.65--0.85
Γ为松散矿石密度(取2.3kg/m3)

(式5)

（6） 选定箕斗标准容积Vr，（m3）见表2

表1
通过表2我们选择斗容为4.85的箕斗,长宽高分别为，6880、1700、1600。轨距为1600mm，卸载方式为后卸式箕斗，箕斗质量为3480kg。
（7） 计算箕斗有效载重量 （t）

(式6)
= =11.1t
=8.2t
（8） 计算钢丝绳每米质量Ps，（kg/m）。

（式7）

其中：f1=0.01-0.015，f2=0.1.-0.20，Qj为箕斗自重，m为安全系数（作855m。 为钢丝绳抗拉强度（由于钢丝绳强度没有特定的计算公式只能根据经验公式大致算出抗拉强度的大小）对于井深超过700m的斜井钢丝绳的抗拉强度约为应大于1800Mpa，该井深为815m，钢丝绳抗拉强度选择1850Mpa。其中Qp为提升矿石总质量和提升箕斗总重量之和。
代入数据得：

=3.2kg/m
通过对每米钢丝绳的质量进行选型，我们选择钢丝绳：选三角股钢丝绳，型号为：p为3.58kg/m。钢丝总断面积为376.92m㎡ 的直径为29/mm，在σ＝1850N/mm2（其钢丝破断拉力总和Q断＝679kN。)

（9） 核验钢丝绳实际安全系数，使。
(式 8)

= 8.15≥8
所以钢丝绳实际安全系数符合安全要求
（11） 单箕斗提升时平衡锤质量Qch，（kg）计算。

（式9）
=0.5*9.3+3.48
= 8.13kg
（12） 计算最大静拉力Fj，（N）。
提升时，
Fj=[(11.1+3.48)(sin28+0.015cos28)+3.58*784（sin28+0.15cos28）]9.8
=85182N
下放时，
Fj=[(11.6+3.48)(sin27-0.015cos27)+3.58*855sin27-0.15cos27）]9.8
=73421N

（13）选择提升机及天轮。
1. 确定提升机卷筒直径Dj（mm）：
（式10）
提升钢丝绳直径dx为29mm，则 = 29*80=2320mm
2. 确定卷筒宽度B（mm）：
初步选择单绳缠绕式多层缠绕单卷筒提升机，则其计算公式为
(式11)
（式12）
Lj—提升长度，m；
La—试验长度，取La=30m；
Dp—钢丝绳平均缠绕直径，mm；
—钢丝圈间隙，=2~3mm；
n—钢丝绳缠绕圈数；
—摩擦圈数。
算出B =1289mm
通过对计算参数直径为2500，宽度为1500，最大静张力差88.6选型我们选择GKT2x2.5x1.5-20型
表3-2 GKT2x2.5x1.5-20 单绳缠绕式单卷筒提升机参数

型号
卷筒
钢丝绳
个数
直径/mm
宽度/mm
钢丝绳最大静张力
钢丝绳最大静张力差/t
最大直径/mm
破断拉力总和/t
GKT2x2.5x1.5-20
1
2500
1500
88.26
53.94
31
66.2

3、天轮的选择根据公式
天轮DL≥80dx=80*29= 2320mm
通过选型得

（15）预选电动机功率，（KW）。
① 计算电动机功率
提升重车时：
（式3-12）
下放重车时：
（式3-13）
式中： N’—预选电动机的功率，kw；
Kb—电动机功率备用系数，取Kb=1.2；
η—传动效率，一级传动取η=0.9；二级传动取η=0.85。V取3.5m/s
由上面计算可知，提升重车时Fc为86.7kw，下放重车时Fc为74.5kw；电动机功率备用系数为1.2；传动效率，二级传动取η=0.85。
提升重车时：

下放重车时：
② 预选电动机型号
选择JRQ-146-4三相绕线转子异步电动机，其主要参数如表:
JRQ-146-4三相绕线转子异步电动机主要技术数据
型号
额定功率（kW）
额定电压（V）
额定电流（A）
额定转速r/min
重量（kg）
最大转矩
外形尺寸（mm）
额定转矩
长
宽
高
JRQ-146-4
430
3000
100
1500
2900
1.8
2105
1395
1270

表

- 7 -