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摘 要
該畢業(yè)設(shè)計主要由井底運輸設(shè)備的選型設(shè)計（包括：采煤機的選型、刮板輸送機的選型、轉(zhuǎn)載機的選型、皮帶輸送機的選型、礦用電機車及礦車的選擇和輛數(shù)的確定等）、提升設(shè)備的選型設(shè)計（包括：主井提升系統(tǒng)的選型、副井提升系統(tǒng)的選型等）和流體機械設(shè)備的選型設(shè)計（包括：中央水泵房的布置及排水方案的確定、水泵的選型和泵臺數(shù)的確定；通風(fēng)機房的布置及通風(fēng)機選型和臺數(shù)的確定；壓風(fēng)機房的布置及壓風(fēng)機的選型和臺數(shù)的確定等）。
關(guān)鍵詞：運輸機械設(shè)備 提升機設(shè)備 排水設(shè)備 流體機械設(shè)備
目 錄
摘 要 1
第一章 運輸部分選型計算 2
一、計算條件 2
二、采煤機的選型 2
1、預(yù)選 2
2、驗算 2
三、刮板輸送機的選型 3
1、預(yù)選 3
1-2 SGD-630/180型刮板輸送機參數(shù) 3
2、驗算 3
(1)運輸能力的驗算 3
四、順槽用轉(zhuǎn)載機的選型 7
五、帶式輸送機的選型 7
1、預(yù)選 7
2、驗算 7
六、電機車和礦車的選用 10
1-7 ZK10-9/550型電機車參數(shù) 10
1、確定機車最高牽引礦車數(shù) 10
2、電機車臺數(shù)計算 11
第二章 主立井提升設(shè)備選型計算 13
一、計算條件 13
二、一次提升量的計算 13
1、箕斗的選定 13
2、提升鋼絲繩的選擇 14
3、提升機和天輪的選擇 14
4、提升機與井筒相對位置的計算 15
5、預(yù)選提升電動機 16
6、提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量 17
7、運動學(xué)參數(shù)計算 17
8、動力學(xué)參數(shù)計算 20
9、電動機容量校核 21
10、提升電耗及效率 22
第三章 副立井提升設(shè)備選型計算 23
一、計算條件 23
二、礦用罐籠的選擇及驗算 23
1、選擇提升鋼絲繩和尾繩 24
2、選擇提升機 26
3、井塔高度的確定 27
4、預(yù)選電動機 27
5、提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量 28
6、確定提升加,減速度a1,a3 28
7、運動學(xué)參數(shù)計算 30
8、動力學(xué)參數(shù)計算 30
9、電動機功率校驗 31
10、防滑校驗 31
11、副井作業(yè)平衡表 34
第四章 排水設(shè)備的選型設(shè)計 37
一、計算條件 37
二、預(yù)選水泵的型號與臺數(shù) 37
1、水泵必須的總排水能力 37
2、水泵所須的揚程的估算 37
3、初選水泵 38
三、選擇管路系統(tǒng) 38
1、管路趟數(shù) 38
2、管路材料 38
3、排水管內(nèi)徑 38
4、驗算壁厚 39
5、選擇吸水管徑 39
四、計算管路特性 39
1、管路布置 39
2、估算管路長度 39
3、阻力系數(shù)Rt的計算 39
4、管路特性方程 40
5、繪制管路特性曲線4-2 40
4-2管路特性曲線 41
6、電動機功率 41
7、電耗計算： 42
第五章 通風(fēng)設(shè)備選型 43
一、計算條件 43
二、風(fēng)機選型 43
1、計算風(fēng)源必須產(chǎn)生的風(fēng)量和風(fēng)壓 43
2、選擇風(fēng)機 43
3、確定通風(fēng)機的工礦點 43
4、電動機功率計算 45
第六章 空氣壓縮機的選型設(shè)計 46
一、計算條件 46
二、壓縮空氣站供氣量的確定 46
三、估算空壓機必須的出口壓力 46
四、選擇空壓機的型號和臺數(shù) 47
五、選擇輸氣管管徑 47
六、壓縮空氣站年電耗確定 47
結(jié)束語 48
參考文獻 49
致 謝 51
前 言
本次畢業(yè)設(shè)計可能是我學(xué)生生涯最后的一次學(xué)習(xí)機會，在此首先感謝學(xué)院和指導(dǎo)老師對我設(shè)計的支持和幫助，為我以后的工作打下了一個有益的基礎(chǔ)。
本設(shè)計120萬噸立井開采煤礦固定機械及運輸設(shè)備選型計算 ，內(nèi)容涉及較多，設(shè)計時間較長，是一個設(shè)計的過程，更是一個學(xué)習(xí)的過程。通過前面的實地實習(xí)，在老師的努力下收集到了較為齊全和準確的相關(guān)資料，其中包括了井底運輸機械；主、副井提升設(shè)備及流體機械設(shè)備的了解，為本次設(shè)計打下了一個良好的基礎(chǔ)。同時涉及的參考文獻較多，多數(shù)為十幾年前的老版本，難免存在一些錯誤，還望大家見諒。根據(jù)設(shè)計大綱所要求內(nèi)容，將設(shè)計分為六章，內(nèi)容主要有三部分，第一部分主要是對井底運輸機械選型設(shè)計,內(nèi)容涉及第一章。二到三章為設(shè)計的第二部分，也是本次設(shè)計的核心內(nèi)容，主要是對主、副井的提升系統(tǒng)，選擇合理的提升設(shè)備。最后一部分是流體機械部分的設(shè)計，內(nèi)容涉及第四到六章。整個設(shè)計內(nèi)容可靠、數(shù)據(jù)可信。若存在問題，希望各位評審老師批評指正。
第一章 運輸部分選型計算
一、計算條件
礦井年產(chǎn)量： =120萬噸/年
煤層傾角： 2～4
可采高度： H=3.3 m
原封煤容重： =1.34 t/m3
散煤容重： =1.15t/m3
工作面長度： =150 m
年工作日： =300 天
本礦采用“四六”工作制（三班出煤，一班檢修），每班割煤兩刀（礦井以兩個工作面滿足產(chǎn)量）。
二、采煤機的選型
采煤機是機械化采煤作業(yè)的主要機械設(shè)備,其功能是落煤和裝煤,采煤機械分為采煤機和刨煤機兩大類,目前應(yīng)用最廣泛的采煤機是滾筒采煤機.
1、預(yù)選
根據(jù)所提供的原始數(shù)據(jù)資料中所給的煤層厚度及設(shè)計年產(chǎn)量等信息，可初步選用我國自行生產(chǎn)的MG300-W型雙滾筒采煤機 見圖1-1
基本參數(shù)如下表：
電機功率（kw）
300
適用采高(m)
2.1～3.7m
適用傾角（度）
0～35
截深B(m)
0.63
滾筒直徑（m）
1．6
牽引速度vc (m/min)
0～5.98
1-1 MG300-W型雙滾筒采煤機參數(shù)
2、驗算
（1）理論生產(chǎn)率
=603.30.635.981.3=969.7 t/h
（2）實際生產(chǎn)率Qm= QtK1K2
=969.70.50.6
=290.91 t/h
式中：
K1——與采煤機技術(shù)上的可靠性和完備性有關(guān)的系數(shù)，一般為0.5～0.7。這里取0.5
K2——是考慮由于工作面其他配套設(shè)備的影響、處理頂板事故、勞動組織不周到等原因造成的采煤機被迫停機所占用的時間系數(shù)，一般為0.6～0.65，這里取0.6
（3）設(shè)計小時生產(chǎn)率
=31503.31.340.63/6
=208.9 t/h
式中：——每班工作時間，h
由以上計算可知MG-300W型雙滾筒采煤機符合要求
三、刮板輸送機的選型
刮板輸送機是連續(xù)動作式運輸機械的一種，由于其機身低矮，可以彎曲，運輸能力大，結(jié)構(gòu)強度高，能適應(yīng)采煤工作面較惡劣的工作條件。它除了運煤外，還能給采煤機作運行軌道；作為移置液壓支架的支點；清理工作面的浮煤；懸掛電纜、水罐、乳化液管等。它是緩傾斜長壁采煤工作面唯一的運輸設(shè)備。
1、預(yù)選
根據(jù)MG300-W型雙滾筒采煤機的生產(chǎn)能力可初步選用SGD-630/180型刮板輸送機。見圖1-2
基本參數(shù)如下表：
運輸能力
350 t/h
刮板鏈速
0.92m/s
破斷拉力
850KN
中部槽尺寸
(1500630220)mm
1-2 SGD-630/180型刮板輸送機參數(shù)
2、驗算
(1)運輸能力的驗算
式中：——采煤機的生產(chǎn)能力，t/h
——中部槽具有的裝載斷面面積
——刮板鏈速度，m/s
——采煤機牽引速度，m/min
——裝滿系數(shù)，一般小于1，這里取0.9
——散煤容重，kg/m3
中部槽裝煤的可堆積角按300，散煤密度1150 kg/m3，中部槽的裝煤斷面F，按1-3圖所示的形狀，從幾何關(guān)系可求得：
1-3 中部槽物料斷面圖
由上計算可知,當采煤機的運行方向與刮板鏈運行方向相同時，中部槽的裝煤斷面能夠承受。反之，也然。
（2）運行阻力計算
中部槽單位長度上的裝煤量按鏈速計算，即
煤在槽內(nèi)運行的阻力系數(shù)=0.6，刮板鏈在槽內(nèi)運行的阻力系數(shù)=0.4，計算重、空段的運行阻力。
式中：L——刮板輸送機長度，m
——刮板鏈單位長度的質(zhì)量，kg/m
——傾斜角度
（3）刮板鏈張力計算：
如1-4圖所示，按求出的重段、空段運行總阻力和，然后確定刮板鏈的最小張力點。
按逐點計算法得
2
1
3
4
1-4 雙機頭驅(qū)動刮板輸送機計算圖
因下端有驅(qū)動裝置，故>
上端有驅(qū)動裝置,故>
由0.6-0.4=0.651376-0.416647>0
判定刮板鏈最小張力在“1”點
取最小張力為3000，用逐點計算法求刮板鏈在各點的張力為：
S1=3000 N
S2= S1+=3000+87933=90933 N
S3- S1=0.6-0.4
因此：S3=50765 N
S4- S1 =0.6（+）
因此：S4=63251.4 N
(4)電動機功率計算
重載時的電機功率
空載時的電機功率
電動機軸功率
考慮到采區(qū)特殊情況，很難準確計算額外阻力，所以所選電動機的功率應(yīng)增加15～20%的備用量。
因此配備240KW電動機雙頭驅(qū)動能滿足需要。
（5）刮板鏈安全系數(shù)，查得1864的C級圓環(huán)鏈的破斷拉力為410KN，邊雙鏈負荷分配不均系數(shù)取0.85
經(jīng)以上計算知，所選輸送機適用。
四、順槽用轉(zhuǎn)載機的選型
轉(zhuǎn)載機一般安裝在綜采工作面與順槽的交接處，將工作面刮板輸送機運出的煤轉(zhuǎn)載到帶式輸送機上。
根據(jù)所選用的MG-300W型刮板輸送機的生產(chǎn)能力等相關(guān)整數(shù)可選為SZD-630/75型順槽用轉(zhuǎn)載機。見圖1-5
其基本參數(shù)如下表：
運輸能力(t/h)
450
刮板鏈速（m/s）
0.92
破斷拉力KN
850
規(guī)格（mm）
中部槽尺寸 mm
1500630220
電機功率KW
75
1-5 SZD-630/75型順槽用轉(zhuǎn)載機參數(shù)
五、帶式輸送機的選型
帶式輸送機是以膠帶兼作牽引機構(gòu)和承載機構(gòu)的一種運輸設(shè)備，它在礦井地面和井下運輸中得到極其廣泛的應(yīng)用。
可伸縮帶式輸送機用于綜合機械化采煤工作面的順槽運輸。由于工作面向前推進的速度越來越快，這樣，拆移順槽中運輸設(shè)備的次數(shù)和花費的時間占總生產(chǎn)時間的比重增大，影響采煤生產(chǎn)力提高，所以采用可伸縮輸送機可以大大減少順槽輸送機拆移次數(shù)，充分發(fā)揮綜采設(shè)備的能力。
帶式輸送機主要根據(jù)輸送能力，巷道長度等參數(shù)選擇，然后計算運輸能力及相關(guān)參數(shù)，運行阻力，輸送帶強度，整機牽引力及功率。
1、預(yù)選
根據(jù)刮板輸送機的運輸能力和順槽長度可初步選用SDJ-150型便拆裝式帶式輸送機。見圖1-6
基本參數(shù)如下表：
型號
運輸能力（t/h）
輸送長度（m）
帶寬（mm）
SDJ-150
630
1000
1000
帶速（m/s）
電機功率（kw）
機頭外型尺寸（mm）
1.90
275
475522661615
1-6 SDJ-150型便拆裝式帶式輸送機參數(shù)
2、驗算
（1）輸送帶寬度
按已知條件，取原煤的動堆積角為250；原煤的堆積容度按散煤容重950kg/m3計算，輸送機的工作傾角取00，傾斜系數(shù)為0，選用帶速1.9m/s，為保證給定的運輸能力帶上需具有的堆積橫斷面積為
查《礦山運輸機械》中表（4-12）輸送機的承載托輥槽角為300，物料的動堆積角為250時，帶寬為1000mm的輸送帶上允許物料堆積的橫斷面積為0.11670m2,此值大于計算所需的堆積橫斷面積,據(jù)此選用寬度為1000mm的輸送帶能滿足需要。
經(jīng)如上計算，確定選用帶寬B=1000mm的680S型煤礦用阻燃輸送帶。輸送帶按qd=15kg/m計算。
（2）牽引力及運行功率
參照類似的帶式輸送機，取,.
水平運輸?shù)淖枇ο禂?shù)取0.022，得
本輸送機長1000m，按《礦山運輸機械》中表（4-18）取附加阻力系數(shù)C=1.09，略去特種阻力WT1和WT2，按《礦山運輸機械》中式（4-63）計算，水平運煤的牽引力
由于本機是水平運輸，所以空轉(zhuǎn)功率可不計算，所需電機功率，按水平逐煤某時的牽引力計算，取
輸送機水平運煤的正功率為：
水平運煤的帶式輸送機，按正功率選電動機15%的備用量，因此N=1.15=74KW
所以可選用75KW的DSB-75型隔煤電動機。
（3）輸送帶張力
a、計算輸送機備區(qū)段的運行阻力
按SDJ-150型帶式輸送機的參數(shù)和給定條件，本機只有重段和空段兩個直線區(qū)段，重段和空段的主要阻力按下二式計算
重段:
空段:
b、輸送帶各點的張力
為簡化計算，輸送帶繞徑滾筒的兩項阻力按輸送帶的張力增加5%計算，依逐點計算法得： S2= S1+Wk= S1+4269
S2= S2+W2-3= S2+ 0.05S2= 1.05S1+1.05Wk=1.05S1+4483
S2= S3+WZh=1.05S1+29514
按式列出滿足摩擦牽引力的張力關(guān)系，。由于本機為單滾筒驅(qū)動，取，膠面驅(qū)動滾筒，采區(qū)空氣潮濕，摩擦力備用系數(shù)取，因此代入上式得，S4= 5.34S1,聯(lián)立上式得: S1=6880將S1得值代入上列各關(guān)系式得: S2= 1114.9
S3= 11707
S4=36739
按重段輸送機帶最大允許重度的要求,重段的最小張力點S3,應(yīng)不小于Smin(重段托輥間距)
所以能滿足要求。
（4）輸送帶強度驗算
選用的680S型阻燃輸送帶的拉斷強度為680N/mm。帶寬B=1000mm，可得安全系數(shù)
所以SDJ-150型帶式輸送機符合要求。
六、電機車和礦車的選用
電機車運輸是礦井水平巷道長距離運輸?shù)闹饕绞剑堑V井運輸中極為重要的部分。電機車具有良好的性能，它運行速度快，效率高，維護簡單，運轉(zhuǎn)可靠，成本低，適用于彎道和支線較多的運輸巷道，可以作多種運輸工作。
根據(jù)年產(chǎn)量及給定礦車的軌距可初步選用ZK10-9/550型電機車。見圖1-7
其基本參數(shù)如下表：
電機車粘著質(zhì)量t
軌距
mm
機械傳
動比
制動
方式
速度
km/h
電壓
v
牽引力
N
10
900
6．92
機械
16
550
4330
MGC3.3-9型礦車基本參數(shù)
裝載量（t）
軌距（mm）
允許牽引力N
自重t
3
900
90000
1.32
1-7 ZK10-9/550型電機車參數(shù)
1、確定機車最高牽引礦車數(shù)
（1）按粘著條件計算，取
（2）按牽引力電動機溫升條件計算，查得機車的長時制牽引力Fch=4330N
長時制速度vch=16km/h,取，由于兩個工作面滿足年產(chǎn)量，且Q1= Q2 =Q。列車往返一次運行的時間T，應(yīng)按加權(quán)平均距離來計算。
（3）按制動條件計算，制動空行程時間按t=2s計，實際制動距離為
（4）確定列車組成
由上計算看出，按制動條件求得的礦車數(shù)比另兩個條件算得的礦車數(shù)少，因此列車組成由11輛礦車組成。
2、電機車臺數(shù)計算
（1）一臺機車，在一個工作班內(nèi)能往返運行的次數(shù)Z1
（2）每班需要運送的煤矸石列車數(shù)Zb,Ab=2667t，K1取0.6，n=11,Ag=200t，（Ag為每班外運矸量）
式中：
——運輸不均勻系數(shù)，一般取0.6
——矸石系數(shù)
每班用于運輸煤需機車臺數(shù)為
考慮備用和檢修的機車（當時，）因此，電機車臺數(shù)應(yīng)為4臺。
第二章 主立井提升設(shè)備選型計算
一、計算條件
礦井年產(chǎn)量： =120 萬噸/年
卸載高度:
主井井深
裝載高度:
礦井提升不均衡系數(shù)： C=1.15
年工作日： =300 天
每天凈提升時間： =14 h
礦車型號： MGC3.3-9固定式礦車
礦車自重（kg）
名義載煤量（kg）
容積V(m3)
散煤容重（kg/m3）
13200
3000
3.3
1150
二、一次提升量的計算
1、箕斗的選定
(1)提升高度
(2)經(jīng)濟提升速度
(3)一次提升循環(huán)估算時間
式中：
a----提升加速度,估取a=0.8m/s2
u----箕斗在卸載曲軌內(nèi)爬行時間,取u=10s
-----箕斗裝卸載時間,取=10s
(4)小時提升次數(shù)
(5)小時提升量As
取提升不均衡系數(shù)C=1.15,提升能力富裕系數(shù)Cf=1.20
(6)一次合理提升量
考慮為以后礦井生產(chǎn)能力加大留有余地,由單犟箕斗規(guī)格表1-3中選擇名義裝載重量為60kN的箕斗,其主要技術(shù)規(guī)格如下:
自 重 Qz=5000N
全 高 Hr=9450mm
有效容積 6.6m3
容器間中心距 S=1870mm
實際載重量 Q=1.15106.6=75kN
2、提升鋼絲繩的選擇
(1)鋼絲繩最大懸垂長度Hc
預(yù)估井架高度 Hj=32m, Hc=Hj+H+Hz=32+305+20=357m
(2)估算鋼絲繩每米重力
取鋼絲繩抗拉強度
選取619-1550-40-特-鍍鋅-右交叉捻,其技術(shù)特征為:鋼絲繩直徑d=40mm,繩中最粗鋼絲直徑,鋼絲繩全部鋼絲斷裂力總和Qd=937500N,每米重P=57.17N/m。
(3)鋼絲繩安全系校核
所選鋼絲繩滿足安全要求,合格可用.
3、提升機和天輪的選擇
(1)提升機卷筒直徑
據(jù)此選用2JK-3.5/11.5提升機,其技術(shù)特征為:卷筒直徑D=3.5m,卷筒寬度B=1.7m,許用最大靜張力Fjm=170kN,變位重量Gj=297kN,減速器最大輸出扭矩Mnm=300kN.m,兩卷筒間隙a=140mm,兩卷筒中心距S=1870mm。
(2)實際需要卷筒的容繩寬度
由于
第373條規(guī)定,考慮實地提升速度低于8m/s,取過卷高度Hg=8m。 Hj=Hx+Hr+Hg+=15+9.45+8+=33.76m
確定Hj=35m,與預(yù)估值相差不大,未影響鋼絲繩安全性能,故可用。
(2)計算卷筒中心至井筒中鋼絲繩間的水平距離Ls
(3)計算鋼絲繩弦長Lx
提升機卷筒中心與機房地平高差0.7m,機房地平與井口高差0.5m,取Co=1.2m,則
Lx<60m,故不會引起繩弦強烈跳動,弦長合理。
(4)鋼絲繩最大外偏角
(5)鋼絲繩最大內(nèi)偏角
(6)鋼絲繩下出繩角
5、預(yù)選提升電動機
(1)確定電機額定轉(zhuǎn)數(shù)
考慮到箕斗容積選用較大,故預(yù)定同步轉(zhuǎn)數(shù)=500r/min
(2)預(yù)選電動機功率
由可估定額定轉(zhuǎn)數(shù)=492r/min,則實際最大提升速度
則電動機功率
式中：
K-----礦井阻力系數(shù),箕斗提升時,K=1.15
-----減速器傳動效率,二級傳動=0.85
------動力系數(shù),取=1.2
據(jù)以上計算,選擇YR-800-12/1430繞線型異步電動機,其技術(shù)特征如下:額定功率=800kw,=492r/min,電動機效率,過載能力飛輪慣量GD2=14660N.m2
(3)電動機額定拖動力
6、提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量
(1)電動機轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量
(2)提升機(包括減速器)變位質(zhì)量
(3)天輪變位質(zhì)量
(4)鋼絲繩變位質(zhì)量
(5)容器變位質(zhì)量
(6)荷載變位質(zhì)量
則
7、運動學(xué)參數(shù)計算
(1)主加速度a1確定
按電動機過負荷能力
按減速器允許最大輸出動扭矩
據(jù)以上結(jié)果,為減輕動荷載,提高機械部分和電動機運行的可靠性, a1取值就留有余地,故本設(shè)計取a1=0.8m/s2
(2)減速度a3的確定
為了控制方便和節(jié)能,首先應(yīng)考慮自由滑行方式減速,當a3值偏大(小)時,再考慮電動(機械制動)方式減速。
按自由滑行方式確定的減速度
自由滑行方式a3偏低,故應(yīng)考慮機械制動方式
由此,可確定采用機械制動方式減速,取a3=0.8m/s2
(3)運動學(xué)參數(shù)計算
初加速度
式中：
-------箕斗脫離卸載曲軌時的速度,m/s
-------卸載曲軌長度, =2.35m.
初加速時間
主加速時間
主加速行程
減速時間
減速行程
爬行行程
式中：
-------爬行距離,取=3m
--------爬行速度, =0.5m/s
等速行程
等速時間
箕斗卸載休止時間由表5-1查得6t箕斗
一次提升循環(huán)時間
(4)提升能力校核
實際年提升能力
實際提升富裕能力較大,故在施工投產(chǎn)時可考慮采用自由滑行減速方式以及將爬行距離加大到.使操作更簡化方便。
8、動力學(xué)參數(shù)計算
初加速開始
初加速終了
主加速開始
主加速終了
等速開始
等速終了
減速階段由于采用機械制動方式,電動機已斷電,故不計入.
爬行開始
爬行終了
提升速度圖及力圖
9、電動機容量校核
(1)等效時間Td之計算
(2)等效力Fd
(3)電動機等效功率
(4)工作過負荷校驗
式中:
--------力圖中最大拖動力=142925N
則
(5)特殊過負荷(調(diào)節(jié)繩長時)
式中------調(diào)節(jié)繩長時特殊提升力,取動力系數(shù)
由此
從以上校核結(jié)果可知,預(yù)選之電動機可用。
10、提升電耗及效率
(1)
(2)一次提升電耗
(3)噸煤電耗
(4)一次提升有益電耗
(5)提升效率
第三章 副立井提升設(shè)備選型計算
一、計算條件
副井井深： H=280m
最大班下井人數(shù)：
每班提矸量：
每班下材料設(shè)備次數(shù)：
每班下炸藥次數(shù)：
每班保健車次數(shù)：
運送最重件：
礦車型號： MGC3.3-9固定式礦車
礦車自重（t）
名義載煤量（t）
容積（m3）
矸石容重（t/m3）
1.32
3
3.3
1.74
二、礦用罐籠的選擇及驗算
根據(jù)所給條件初選罐籠GDG3/9/1/1
最多乘人數(shù)為33人,單車,自重=66200N,罐籠全高Hr=4820mm
(1)計算經(jīng)濟速度
式中H為提升高度,=0, =0
(2)一次提升循環(huán)時間估算
初估加速度a取為0.8m/s,休止時間取27S,取10s
運輸人員總時間
(3)每班下材料設(shè)備時間（下放材料設(shè)備的速度取與提矸速度相同）
式中：——下放材料設(shè)備的休止時間，一般取2min
(4)、每班運送炸藥時間（?。?
式中：——運送炸藥的休止時間，一般取4min
(5)每班下保健車所用時間（?。?
（6）副井最大班作業(yè)時間
規(guī)定最大班作業(yè)時間>5h
所以所選罐籠滿足要求。
1、選擇提升鋼絲繩和尾繩
副井提升作業(yè)復(fù)雜多變,通常以提升矸石為準來選擇鋼絲繩,但在選繩后,應(yīng)對提人時的安全系數(shù)進行驗算,以保證安全,在升降大型設(shè)備時,需據(jù)具體情況進行核算,提出安全措施后,方可進行。
一次提矸量
一次人員量
提升高度 H=450m
尾繩環(huán)高度
初估井塔高
鋼繩最大懸垂長度
主鋼絲繩安全系數(shù)
升降物料時
升降人員時
擬務(wù)虛繩摩擦提升機,主繩根數(shù)鋼絲抗拉強度對于摩擦提升采用為宜.由此估算主繩每米重力P’
據(jù)此,選擇6△(30)-1550-22-特-鍍鋅-順捻鋼絲繩作主繩,左,右捻各二根.其單繩每米重P=19.37N/m,直徑d=22mm,繩中最粗鋼絲直徑,全部鋼絲拉斷力之和Qd=332500N。
尾繩數(shù)一般取主數(shù)的二分之一,且盡量選配等重尾繩。本設(shè)計中尾繩數(shù)n2=n1/2=2,則尾繩每米重
據(jù)此,選847-8815扁鋼繩二根,其單繩每米重q=37.90N/m.尾繩稍輕于主繩.
考慮到△=4p-2q=419.37-237.9=1.68N/m
而且,故可視為等重尾繩,以下即按等重尾繩系統(tǒng)計算。
主繩安全系數(shù)校驗
提矸時
提人時
2、選擇提升機
考慮塔式井架,不設(shè)導(dǎo)向輪,這樣按<煤礦安全規(guī)程>有關(guān)規(guī)定,提升機卷筒直徑應(yīng)符合下列條件
由此可選JKM-1.85/4(Ⅱ)型塔式多繩摩擦提升機,其技術(shù)技術(shù)特征為摩擦輪直徑D=1.85m
設(shè)計最大鋼絲繩靜張力
設(shè)計最大鋼絲繩靜張力差
減速器傳動比
減速器最大輸出扭矩
提升機(包括減速器)變位重力Gj=77.8kN
以提矸作業(yè)為準,難處提升機強度。
最大靜張力
最大靜張力差
和的實際值均小于設(shè)計值,強度校驗合格.
摩擦輪襯墊比壓pb的校核
上升側(cè)靜張力
下降側(cè)靜張力
對于副井,可能性有提矸與下料石同時作業(yè)的情況,經(jīng)計算此時比壓,同樣小于的允許值,襯墊合格可用。
由以上校驗說明,所選JKM-1.85/4(Ⅱ)型摩擦提升機可用。
3、井塔高度的確定
由上結(jié)果可定=22m
式中 ------容器全高, =4.82m
------過卷高度,根據(jù)<煤礦安全規(guī)程>規(guī)定,該系統(tǒng)最大提升速度.按插值計算其過卷高度不得小于8.06m,考慮防撞梁位置,定=10m。
4、預(yù)選電動機
計算經(jīng)濟速度
電動機轉(zhuǎn)數(shù)
取電動機同步轉(zhuǎn)數(shù),此時相應(yīng)最大提升速度為
按提矸作業(yè)預(yù)選電動機功率
式中 K-----礦井阻力系數(shù),對罐籠提升取K=1.2;
p-----動力系數(shù),對于罐籠提升取p=1.4;
-----傳動效率,一級減速=0.92.
根據(jù)和可選JR630-12/1430型電動機,其技術(shù)特征如下:
額定功率
額定轉(zhuǎn)數(shù)
過負荷系數(shù)
轉(zhuǎn)子飛輪力矩
電機效率
電動機作用于卷筒圓周上的額定拖動力
5、提升系統(tǒng)總變位質(zhì)量
電動機轉(zhuǎn)子變位重力
提升矸石時總變位質(zhì)量(一車矸石,下放一個空礦車)
升降人員時(上提33人,下放側(cè)為空罐)
6、確定提升加,減速度a1,a3
(1)升降人員
<煤礦安全進規(guī)程>規(guī)定,立井中升降人員用罐籠的加速度,減速度均不得超過0.75m/s2
(2)升降物料(以提升矸石為準)時, a1受三個條件限制
按減速器允許最大輸出扭矩
式中-------電動機轉(zhuǎn)子變位質(zhì)量,
按充分利用電動機過負荷能力
按動防滑條件(提升開始)
式中：
由此可知:
式中:
0.1Q——— 一側(cè)礦井阻力
為留有安全余度,可定提矸與升降人員時加速度相同,即
(3)減速度之確定
由于副井作業(yè)種類多,荷載變動大,為便于控制取.不作業(yè)時,減速方式也不相同(提矸時需電動方式,而提人時可能需采用機械制動方式) 。
在下放重載時,為保證,仍來,需采用電氣制動,為此副井交流提升設(shè)備通常配有動力制動裝置。
7、運動學(xué)參數(shù)計算
對于提矸,升降人員及下放材料等作業(yè),由于前定,以及vm均為相同數(shù)值,因而運動參數(shù)除休止時間值外,都為相同數(shù)值。
對于3t一車異側(cè)進出車標準罐籠,提矸與下放料石時=15s;升降人員時規(guī)定5人以下20s,每增1人加1s,29人=44s;下放材料與升降設(shè)備時,其休止時間視具體情況另行規(guī)定。
副井罐籠提升,通常采用五階段速度圖.取爬行速度則運動學(xué)參數(shù)計算結(jié)果如下:
加速階段:
等速階段:
減速階段:
爬行階段:
一次提升循環(huán)時間
提矸
升降人員
8、動力學(xué)參數(shù)計算
對電動機負荷而言,通常副井以提矸作業(yè)為大。
副井提升采用摩擦提升，力圖為殂力平衡系統(tǒng)，每一階段初始和終了的力是相等的。
加速階段
等速階段
減速階段
爬行階段
9、電動機功率校驗
(1)等效時間
(2)等效力
(3)等效功率
電動機功率富裕系數(shù)為1.21.,可用.
(4)正常過負荷校驗
提矸時最大拖動力
摩擦提升不允許采用罐座,故不進行特殊過負荷校驗。
由此可知所選電動機能滿足工作要求。
10、防滑校驗
(1)靜防滑驗算
要求靜防滑安全系數(shù)
提升重載時
上升側(cè)鋼絲繩靜張力：
下降側(cè)鋼絲繩靜張力：
提矸時
提人時
下降側(cè)鋼絲繩靜張力:下料石
下人
上升側(cè)鋼絲繩靜張力:下料石
下人
下放料石時
下放人員時
(2)動防滑驗算
要求動防滑安全系數(shù)
提升作業(yè);考慮提矸和提人,加速段防滑最不利
上升側(cè)靜阻力
下降側(cè)靜阻力
上升側(cè)變位質(zhì)量
下降側(cè)變位質(zhì)量
將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入上式,結(jié)果為：
提矸
提人
下放作業(yè),考慮下放料石和人員,減速段防滑最不利
下降側(cè)靜阻力
上升側(cè)靜阻力
下降側(cè)變位質(zhì)量
上升側(cè)變位質(zhì)量
將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入上式,結(jié)果為：
下放料石
下放人員
(3)緊急制動防滑驗算
最不利情況是下放重載(料石或人員)時發(fā)生了緊急制動,<煤礦安全規(guī)程>規(guī)定,任何情況不得超過滑動極限.因此,將動防滑安全系數(shù)放寬到1.提升矸石及人員的情況,不會造成危險滑動,所以主要對下放料石及人員進行驗算。
提升機的制動力矩,副井一般均按提矸作業(yè)成績時來設(shè)計及配置.按<煤礦安全規(guī)程>規(guī)定,應(yīng)不小于提矸時最大靜力矩的3倍。
也即
按此值調(diào)整好的制動器,在下放料石或人員時產(chǎn)生的緊急制動減速度分別是
將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入上式,結(jié)果為：
下放料石:1.81m/s2
下放人員:2.34 m/s2
式中------系統(tǒng)總變位質(zhì)量：
下料石時=44540kg
下人員時=39907kg
由此可知上放料石及人員時,防滑安全系數(shù)的數(shù)值
代入上式得：
下料石時:1.12
下人員時:1.04
式中各量之值可見上述.
從以上三項防滑驗算結(jié)果可知,正常作業(yè)的靜,動防滑安全系數(shù)均符合規(guī)定要求。而下放料石及人員作業(yè)時,緊急制動的防滑安全系數(shù)雖大于1,但過于逼近滑動極限。因而,仍應(yīng)考慮采用二級制動,以確保防滑安全性。
11、副井作業(yè)平衡表
(1)最大班下井工人時間
規(guī)定
每班下放工人次數(shù)取整14次
下放工人時間
式中--------升降人員一次提升循環(huán)時間,前述=106.4s
一般設(shè)計中, 符合規(guī)定.不過在此之外,還應(yīng)考慮50%的提升人員和20%的其它人員升降次數(shù).
提升人員時間:225人,6.8次取整為7次,12.4min
其它人員時間: 90人,2.72次取整為3次,4.96min
(2)班提升矸石時間
已知一次提矸量為5.74t,則每班提矸次
已知每次提矸循環(huán)時間
T
(3)、每班下材料設(shè)備時間（下放材料設(shè)備的速度取與提矸速度相同些單位）
式中：——下放材料設(shè)備的休止時間，一般取2min
(4)、每班運送炸藥時間（取）
式中：——運送炸藥的休止時間，一般取4min
(5)、每班下保健車所用時間（?。?
副井最大班凈作業(yè)時間平衡表
順
序
提升項目
單
位
每班
提升量
每次
提升量
每班提
升次數(shù)
一次提升
時間（s）
每班作業(yè)
時間（min）
備注
1
下放工人
人
450
33
14
106.4
24.8
24.8<60min
2
上提工人
人
225
33
7
106.4
12.4
3
其它人員
人
90
33
3
106.4
4.96
4
提升矸石
t
200
5.74
35
73.4
42.82
5
運送材料
次
30
170
85
6
運送炸藥
次
1
382.5
6.4
7
下保健車
次
2
198.4
6.6
8
其它時間
次
10
73.4
12.3
總作業(yè)時間
195.28
195.28=3.25h<5h
第四章 排水設(shè)備的選型設(shè)計
煤礦主要排水設(shè)備必須有工作、備用和檢修水泵。其中工作水泵的能力，應(yīng)能在20h內(nèi)派出24h的正常用水量；備用水泵的能力應(yīng)小于工作水泵能力的70%，并且工作和備用水泵的總能力，應(yīng)能在20h內(nèi)排出礦井24h的最大用水量；檢修水泵的能力應(yīng)不小于工作水泵的能力的25%。
一、計算條件
礦井產(chǎn)量： 120萬噸
瓦斯含量： 較高
排水高度： = 280m
正常涌水量：
最大涌水量：
礦水容重：
供電電壓：
礦水PH值： 中 性
最大涌期：
二、預(yù)選水泵的型號與臺數(shù)
1、水泵必須的總排水能力
正常涌水時期
最大涌水時期
2、水泵所須的揚程的估算
式中：
HC——測地高度，測定高度一般等于排水高度再增加4米
——管路效率，當管路架設(shè)在立井時，=（0.9～0.89）
3、初選水泵
從泵產(chǎn)品目錄（見《流體機械》附錄）中選取D450-606型號泵，其額定流量Q=450m/h,額定楊程He=360m. 單級揚程Hi=60,效率則水泵級數(shù)：
級
因此，預(yù)選水泵型號為D450-60×6型。
根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，當qz>50m3/h 時，若工作的水泵臺數(shù)為n1，則備用水泵的臺數(shù)n2’=0.7n1和n2’’=1.2qmax（Q為泵的舊管工況流量，求得工況點前可用額定流量預(yù)選）兩個計算值中取較大值，然后再偏上取值，檢修水泵的臺數(shù)n3=0.25 n1偏上取值。
工作泵臺數(shù)
備用泵臺數(shù)：
檢修泵臺數(shù)：
因此，共選擇三臺泵。
三、選擇管路系統(tǒng)
1、管路趟數(shù)
根據(jù)泵的總臺數(shù)，從減小能耗的角度可采用典型的三泵兩趟管路系統(tǒng)，一條管路工作，一條管路備用，正常涌水時，一臺泵向一趟管路供水，最大涌水時，只要兩臺泵同時工作就能達到20h內(nèi)排出24h的最大涌水量。從而可知每趟管內(nèi)流量Qg等于泵的流量
2、管路材料
因為排水管是沿斜井敷設(shè),所以規(guī)定采用無縫鋼管。
3、排水管內(nèi)徑
從《流體機械》附錄2預(yù)選Ф325×13鋼管，則排水管內(nèi)徑：
dP=325-2×13=299mm
4、驗算壁厚
因此，所選壁厚合適。
5、選擇吸水管徑
根據(jù)選擇的排水管直徑，吸水管徑選用Ф3518無縫鋼管。
驗算流速
四、計算管路特性
1、管路布置
4-1管路布置圖
如右圖4-1
2、估算管路長度
排水管長度可估算為
取，吸水管長度可估算為。
3、阻力系數(shù)Rt的計算
沿程阻力系數(shù)，吸、排水管分別為:
局部阻力系數(shù)，對于吸、排水管路附件其阻力系數(shù)分別列于下表
排水管
名稱
數(shù)量
系數(shù)
90°彎頭
4
0.294×4=1.47
30°彎頭
2
0.294×2/3=0.196
直流三通
3
0.7×3=2.1
閘閥
2
0.26×2=0.52
止回閥
1
1.7
擴大管
1
0.5
吸水管
名稱
數(shù)量
系數(shù)
底閥
1
3.7
90°彎頭
1
0.294
收縮管
1
0.1
=4.094
管路阻力系數(shù)
4、管路特性方程
5、繪制管路特性曲線4-2
確定工況點，根據(jù)新、舊管特性方程，取六個流量值得相應(yīng)的損失，如下表
50
100
150
200
250
300
284. 1
284．3
284．8
285．4
286．1
287．1
284．2
284．6
285．0
286．3
287．6
289．2
校驗計算：
（1） 由舊管工況點驗算排水時間，正常涌水時，若采用水泵排水，則
4-2管路特性曲線
:最大涌水量
最大涌水時，采用3泵2管排水，并聯(lián)等效管的總損失系數(shù)為
實際工作時，只要3臺水泵同時工作即能完成在20h內(nèi)排出24H的最大涌出量
5、計算允許的吸水高度
取 又查的則吸水高度
帶入數(shù)據(jù)得：
6、電動機功率
為了確保運行可靠。電動機功率應(yīng)由新管應(yīng)由新管工況點確定，其計算公式如下：
=1.1200=220kW
式中：——電動機容量富裕系數(shù)，一般當水泵軸功率大于10 kW.取=1.1，當水泵的軸功率10~100 kW時，取=1.1~1.2
7、電耗計算：
（1）全年排水電耗
(2)噸水電耗校驗
第五章 通風(fēng)設(shè)備選型
一、計算條件
礦井風(fēng)量：
初期負壓：
末期負壓：
二、風(fēng)機選型
1、計算風(fēng)源必須產(chǎn)生的風(fēng)量和風(fēng)壓
風(fēng)機應(yīng)產(chǎn)生的風(fēng)量
式中：
Qo——井下所需風(fēng)量
K——漏風(fēng)系數(shù)，取1.5
通風(fēng)機需要的風(fēng)壓
式中：
——各輔助裝置的壓力損失之和，可取=100~200Pa有消聲器時另加50~80 Pa
2、選擇風(fēng)機
根據(jù)查《礦山固定機械手冊》中70B2軸流式通風(fēng)機性能表，可初步選擇70B2-21No24D型軸流式通風(fēng)機，n=600rpm。
3、確定通風(fēng)機的工礦點
（1）后期工礦點
通風(fēng)網(wǎng)路阻力系數(shù)
通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線方程：
計算數(shù)據(jù)如下表：
0
19
38
57
76
95
114
133
152
171
190
0
54
216.3
486.7
865.2
1351.9
1946.7
2649.6
3460.7
4380
5407.4
如5-1圖所示，按上表作礦井通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線與通風(fēng)機性能曲線交于點，此點即通風(fēng)機后期工礦點。
5-1 通風(fēng)通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線與通風(fēng)機性能曲線圖
（2）初期工礦點
通風(fēng)網(wǎng)路阻力系數(shù)
通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線方程
計算數(shù)據(jù)如下表
0
25
50
75
100
125
150
171
180
0
75.2
300.9
677.1
1203.8
1881
2708.6
3520
3900
在上圖通風(fēng)通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線與通風(fēng)機性能曲線圖中按上表作通風(fēng)網(wǎng)路特性曲線與通風(fēng)機性能曲線交于點，此點即通風(fēng)機初期工礦點。
4、電動機功率計算
末期電動機功率
式中:
K-----電動機能力備用系數(shù),一般采用1.15
----軸流式通風(fēng)機靜壓效率.
----機械傳動效率,用聯(lián)軸傳動時取0.98
初期電動機功率
通風(fēng)機選型計算結(jié)果
名稱及單位
葉輪直徑
m
葉片安裝角
（度）
轉(zhuǎn)速
rpm
風(fēng)量
m3/s
靜壓
Pa
效率
%
電動機功率
KW
初期
2.4
37.5
600
171
3520
59
1072
末期
2.4
40
600
171
4380
65
1205
第六章 空氣壓縮機的選型設(shè)計
一、計算條件
型號
YT-30
03-11
HP2-5
IR-50
名稱
鑿巖機
風(fēng)鎬
噴射機
鍛釬機
耗氣量（m3/min）
2.9
1
6
3-4
工作壓力
5大氣壓
4大氣壓
6大氣壓
5-7大氣壓
數(shù)量
6
4
2
1
礦井管路系統(tǒng)如圖6-1，東西兩翼風(fēng)動工具相同。
6-1礦井管路系統(tǒng)圖
二、壓縮空氣站供氣量的確定
式中