井筒施工凿井设施选型计算

1、井筒施工凿井设施选型计算Revised by Chen Zhen in 2021第六章井筒施工凿井设施选型计算一、提升设备的选型(一) 井筒基本数据副井井筒设计净直径为10. 5m,井筒深611. 7mo井筒施工采用永久 井塔改造后凿井，凿井天轮平台高度：+15. 5m, +24m、+26.2m,其中提升 天轮、稳绳天轮布置在+26. 2m平台上。(二) 提升设备的选择井筒主、副提升均采用2JKZ-4. 0/15绞车，配一套单钩5. On?吊桶提 升，DX-3m3底卸式吊桶下放混凝土，主、副提升均下放SJZ6. 11型伞钻， 均采用lit钩头装置。详见表6-1提升绞车选型参数表。(三) 主、副

2、提升钢丝绳的选择计算(1) 钢丝绳悬垂长度 Ho=Hh+Hj=611. 7+26. 2+3. 085=640. 985m,取645m；式中：H=h井筒深度mH.井口水平至井架天轮平台悬垂高度m(2) 钩头、滑架、缓冲器重量QfQ】+Qf2109+1923+245=4277 (N)式中：Q1lit钩头及连接装置重量为2109NQ2滑架及缓冲器装置重量1923+245二2168N(3) 终端荷重1) 5n?吊桶提升肝石时：QnFgX G + K= V J+0.9X (1 1/K= ) V丫 = +Q= =9.81X (1690 + 0. 9X5X1600+0. 9X (1-1/2) X5X 100

3、0) + 4277二9.81 X (1690+7200+2250) +4277 =113560 (N)式中：Kc装满系数V吊桶容积Ys松散肝石容重ys水容重Ks 岩石松散系数取 Kn二0. 9V=5m3取 rB=1600kg/m°取 r=1000kg/m35ml座钩式吊桶重量G二1690kg取 Ks=2. 02) 下放SJZ6. 11型伞钻时Q 伞沪Qs：+Q：=103005+4277二 107282 (N) 式中：Qs：SJZ6. 11型伞钻重量为103005NQ2钩头、滑架及缓冲器装置重量4277N3) 3n?底卸式吊桶下放混凝土时Q 吐二g (G+& V Y»

4、 +Q：=9. 81X (1400 + 0.9X3X2675) +4277=88863. 73 (N)式中：G3立方底卸式吊桶自重G二1400kgK.装满系数取時09V 吊桶容积V=3m3yc 混凝土容重取 re=2675kg/m3根据以上计算结果，选择荷重Q。二Q肝二113560 (N)为计算依据。(4) 提升钢丝绳单位长度重量匕(按最大荷载提5n?肝石计算)Ps=110089.Sima Ho113560110x17709.81x7.5 645/9.81=5.78 kg/m式中：钢丝绳公称抗拉强度取6 5=1770Mpama安全系数取ma=7. 5根据计算选18X7+FC-40-1770特型

5、多层股不旋转钢丝绳，其标准每 米重量Psb=6. 24kg/m,钢丝破断力总和Q尸1190624N。（5）钢丝绳安全系数校核 提物时Ma =QdQo+PsbxHoxg1190624113560 +6.24 x 645 x 9.81=7.78 >7. 5符合规定。 提人时按每次提升12人考虑，每人重100kg （带工具）Qr二9.81 X （12X100+1530）+4277二31058. 3 （N）Ma =16.88 >9符合规定。Qd 1190624Qr+Psbx Hoxg 31058 .3+6.24 x 645 x9.81（四）主、副提天轮的选择D260d = 60X40二24

6、00mm （d 为钢丝绳直径）注：煤矿安全规程规定，围抱角小于90°的天轮直径D60do选择天轮为TXG3000/45. 5型，公称直径3000mm，钢丝绳破断拉力总和 1735KN,满足使用要求。（五）主、副提升机的选择（1）提升机滚筒直径DN60d=60X40二2400mm （d 为钢丝绳直径）（2）选定提升机型号考虑到井筒深度，为了提高提升能力以及后期施工的需要，决定选用 2JKZ-4. 0/15新型凿井专用提升机，其主要指标如下：卷筒直径：D二4000mm；卷筒宽度：B尸2650mm；卷筒个数2个；钢丝绳最 大静张力差：Fj二210KN。（3）校验卷筒宽度缠绕层数：n=B/B

7、T=2439. 9/2650=0. 92 （层），需要爬一层钢丝绳。 式中：H提升高度取H二645m；30试验绳长度30米；绳圈间隙，取3；缠绳层数d绳径 d = 40mm；(4) 验算提升机的强度最大静张力验算(按绳端荷重提5n?吊桶时)FQo+PSBXH0Xg=113560+6. 24X645X9. 81=153043N<210000N,符合规定(5) 电动机功率估算式中：V胡一一提升机最大速度V沪6.84m/sH传动效率取ri=0.85提升机配备电机为YR630-12/2X lOOOkw,满足施工需要。二、悬吊设备的选型(-)吊盘悬吊钢丝绳、稳车天轮选择1、悬吊钢丝绳选择吊盘采用二

8、层盘，八根绳悬吊，考虑实际使用情况，按照六根绳悬吊 计算选择钢丝绳。选用二台HZ-6抓岩机，吊盘自重：Q严438609N,吊盘承 受满载栓吊桶重：Q2=93000N,人员重：Q3=13734N,抓岩机重:Q汙201752N,水箱及水重：Q5=29430N»钢丝绳悬垂长度按照650m计算。(1) 终端荷重QoQo=l/6 (Q1+Q2+Q3+Q4+Q5)=0. 1667X (438609+93000+13734+201752+29430)=0. 1667X776516= 129445. 22 (N)(2) 钢丝绳单位长度重量：式中：5钢丝绳极限抗拉强度，取<5 5=1770Mpa

9、Ma：安全系数，取血二6Ho：悬吊高度Ho二650m(3) 根据计算选:18X7+FC-38-1770钢丝绳，其每米重PSB=5. 63kg/m, 钢丝破断力总和1075154N。(4) 钢丝绳安全系数校验"片养=而Vr&m符合规定3、稳车选择根据单根钢丝绳最大荷重165345N,选用JZ-25/1300型稳车6台4、悬吊天轮选择DM20d =20X 38二760mm （d 钢丝绳直径）选用1.0米单槽悬吊天轮六套。(-)抓岩机悬吊钢丝绳、稳车天轮选择1、悬吊钢丝绳选择选用2台HZ-6型中心回转抓岩机，机重Q1=79235X,抓头及它重量Q2=22886. 73N,钢丝绳悬垂

10、长度按照650m计算。(1) 终端荷重QoQo二Q】+Q：=79235+22886. 73 = 102121. 73 (N)(2) 钢丝绳单位长度重量：式中：齢钢丝绳极限抗拉强度，取6B=1770MpaMa：安全系数，取血二6Ho：悬吊高度H。二650m(3) 根据计算选:18X7+FC-34-1770钢丝绳，其每米重Psb二4. 51kg/m,钢丝破断力总和860893No(4) 钢丝绳安全系数校验=6.58 >6符合规定“=勉剛_Qo+g x Psb.x Ho 102121 .73+9.81x4.51x6503、稳车选择根据钢丝绳最大荷重115828X,选用JZ-16/800A型稳车

11、2台4、悬吊天轮选择DN20d =20 X 34=680mm (d 钢丝绳直径)选用1.0米单槽重型悬吊天轮。（三）模板悬吊钢丝绳、稳车天轮选择1、悬吊钢丝绳选择取最大模板直径12. 5m,模板自重Q441450N,模板增加混凝土重量Q：=88290N；钢丝绳悬垂长度按照650m计算，共计四个稳车悬吊。（1）终端荷重QoQo二1/4 （Qi+Q：） = 1/4 （441450+88290） =132435（N）（2）钢丝绳单位长度重量：式中：升钢丝绳极限抗拉强度，取6 5=1770MpaMa：安全系数，取血二6（3）根据计算选:18X7+FC-38-1770钢丝绳，其每米重Psb=5. 63k

12、g/m,钢丝破断力总和 1075154N。（4）钢丝绳安全系数校验Ma =QdQo+g x Psb. x Ho1075154132435 +9.81x5.63 x 650=639 >6符合规定3、稳车选择根据钢丝绳最大荷重168335X,选用JZ-25/1300A型稳车4台4、悬吊天轮选择D220d =20X 38=760mm （d 钢丝绳直径）选用1.0米单槽悬吊天轮三套。（四）排水管悬吊钢丝绳、稳车天轮选择1、凿井期间如果涌水量小于10m'/h,则用吊桶附带排水；如果涌水量 大于10m3/h,采用博山泵厂DC50-80X11型高扬程卧泵排水，流量 Q二66.2n?/h,扬程H

13、二803米，卧泵和水箱放置在吊盘上层盘，井筒内排水管 和电缆用钢丝绳悬吊。迎头用BQF-50/25风动潜水泵将水排至吊盘水箱， 由卧泵排至地面。 根据排水量计算管路直径管路直径:Dg =4Qn V67-36OOI 4-66.2#3.1433600=0.088 7M式中：Q排水量取Q二66. 2m7hVd排水管内水流速度取Vd二3m/s根据计算采用标准管径内径=108mni无缝钢管为排水管路。 计算水泵扬程(近似计算)式中：ht吸水高度取hi=2mh：排水高度取h2=650mH 水管效率取H =0. 9 (0. 870. 95)DC50-80X11型卧泵设计扬程为803米能满足施工排水要求。2.

14、 悬吊钢丝绳选择排水管0108X5,每米重量124. 6N,敷设长度650米，其重量:Qi=124. 6 X 650=80990 (N)；法兰接头每6米一付，每付重236. 32N,其重量：Q：二650*6X236. 32=25601 (N)排水管内水重：Q3= (0. 108-0.01) /22 X 3.14 X 650 X1000 X 9. 81=48073 (N)卧泵动力电缆一趟，其总重量：Q,=10. 6X650X9. 81=67591 (N)卡子每3米一付，每付重45. 81N,其重量：Q5=6504-3 X45. 81=9926(N) 钢丝绳最大悬吊高度H。二650m 终端荷重Q。

15、(采用2根钢丝绳悬吊)Qo 1 / 2 (Q1+Q2+Q3+Q1+Q5)=1/2 (80990+25601+48073+67591+9926) =116090. 5 (N) 钢丝绳单位长度重量：Ps式中：6 b钢丝绳极限抗拉强度，取6 B=1770MpaMa：安全系数，取血二6悬吊高度：Ho二650m 根据计算选用18X7+FC-36-1770型多层股不旋转钢丝绳2根，其每米 重量Psb=5. 05kg/m,钢丝破断力总和Qd二964816'。 钢丝绳安全系数校验Ma =； =_ %4小"_ _ =6.51 >6 符合规定Qo+g x Psb. x Ho 116090

16、.5+9.81 x 5.05 x 6503. 稳车选择根据钢丝绳最大荷重148292N,选用JZ-16/800A型稳车两台4. 悬吊天轮的选择天轮直径D220d=20X36=720mm （d钢丝绳直径）,选用直径1.0米双槽悬吊天轮一套，能满足要求。（五）安全梯悬吊钢丝绳、稳车天轮选择1、悬吊钢丝绳选择安全梯为金属结构，其重量Q产9810N,可乘15人，每人均700N其重 量 Q2=70X15=10500N（1）终端荷重QoQo二Q】+Q：二9810+10500二20310 （X）（2）钢丝绳单位长度重量：式中：5钢丝绳极限抗拉强度，取6 5=1770MpaMa：安全系数，取血二9Ho：悬吊高

17、度H。二650m（3）根据计算选：18X7+FC-22-1770-特型多层股不旋转钢丝绳，其每米重Psb二1. 89 kg/m,钢丝破断力总和360523N（4）钢丝绳安全系数校验Ma =00+g x Psb. X Ho36052320310 +9.81 x1.89 x 650=11.1 >9符合规定3、稳车选择根据钢丝绳最大荷重32362N,选用JZA5/1000型专用安全梯稳车一 台。4、悬吊天轮选择DM20d 二20X22二440mm (d 钢丝绳直径)选用1.0米单槽悬吊天轮。(六) 压风供水管悬吊钢丝绳、稳车天轮选择1、悬吊钢丝绳选择压风管为*219X6无缝钢管，供水管为t)5

18、7X5供水管，悬垂长度钢 丝绳按照650米考虑，管路按630米考虑。压风管219X6,每米重量309. 21X,敷设长度630米，其重量：Qi=309. 21 X 630=194802. 3 (N)；供水管57X5,每米重量62. 88N,敷设长度630米，其重量：Q：=62. 88X630二39614(N)；供水管内水重：Q3= (0. 057-0.010) /22X 3. 14X630X 1000X9. 81=10717 (N)卡子每6米一付，每付重78. 48N,其重量：Q,=630 X 78. 48/6二8240. 4 (N) 钢丝绳最大悬吊高度Ho二650m 终端荷重Q。(采用2根钢

19、丝绳悬吊)Qo-1/2 (Q1+Q2+Q30+Q5)=1/2 (194802. 3+39614+10717+8240. 4)=126686. 85 (N) 钢丝绳单位长度重量：Ps式中：6 b钢丝绳极限抗拉强度，取6尸1770MpaMa：安全系数，取辰=5悬吊高度：Ho二650m 根据计算选用18X7+FC-34-1770型钢丝绳2根，其每米重量Psb=4. 51kg/m,钢丝破断力总和 Qd二860893N。 钢丝绳安全系数校验Ma =0Qo +g x Psb. x Ho860893126686 .85+9.81x4.51x650=5.54 >5符合规定3. 稳车选择根据钢丝绳最大荷重

20、155445N,选用JZ16/800型稳车两台4. 悬吊天轮的选择天轮直径：D220d=20X34=680mm （d钢丝绳直径），选用直径1.0米双槽重型悬吊天轮，能满足要求。（七）放炮电缆悬吊钢丝绳、稳车天轮选择1、悬吊钢丝绳选择放炮电缆单独悬吊，选用U3X25+1X10电缆，其重量Qr=2. 422X650X9. 81=15443. 9N；卡子每 6 米一付，每付重 27. 49N,其重 量：Q2=6504-6X27. 49=2978 (N)（1）终端荷重QoQo二Q】+Qkl5443. 9+2978=18421. 9 (N)（2）钢丝绳单位长度重量：式中：钢丝绳极限抗拉强度，取6尸1770MpaMa：安全系数，取血二6Ho：悬吊高度Ho二650m（3）根据计算选：18X7+FC-18-1770-特型多层股不旋转钢丝绳，其 每米重Ps尸L 264kg/m,钢丝破断力总和234917N（4）钢丝绳安