第六章井筒施工凿井设施选型计算

1、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611.7m。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，配一套单钩5.0m3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11t钩头装置。详见表6-1提升绞车选型参数表。（三）主、副提升钢丝绳的选择计算（1）钢丝绳悬垂长度H0Hsh+Hj611.7+26.2+3.085640.985m，取

2、645m；式中：Hsh井筒深度mHj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Qz=Q1+Q2=2109+1923+245=4277（N）式中：Q111t钩头及连接装置重量为2109NQ2滑架及缓冲器装置重量1923+245=2168N（3）终端荷重1）5m3吊桶提升矸石时：Q矸=g×G + Km·V·g+0.9×(11/Ks ) V·s+Qz =9.81×（16900.9×5×16000.9×(11/2)×5×1000）4277 =9.81×（169072

3、002250）4277=113560（N）式中：Km装满系数 取Km=0.9V 吊桶容积 V=5m3g 松散矸石容重 取rg=1600kg/m3s 水容重 取rs=1000kg/m3Ks 岩石松散系数 取 Ks=2.0G 5m3座钩式吊桶重量 G=1690kg2）下放SJZ6.11型伞钻时Q伞钻=QSZQ2=1030054277=107282（N）式中：QSZSJZ6.11型伞钻重量为103005NQ2钩头、滑架及缓冲器装置重量4277N3）3m3底卸式吊桶下放混凝土时Qdxs=g（GKm·V·g）Q2 =9.81×（14000.9×3×267

4、5）4277=88863.73（N）式中：G3立方底卸式吊桶自重 G=1400kgKm装满系数 取Km=0.9V 吊桶容积 V=3m3g 混凝土容重 取rg=2675kg/m3根据以上计算结果，选择荷重Q0= Q矸= 113560（N）为计算依据。（4） 提升钢丝绳单位长度重量Ps（按最大荷载提5m3矸石计算）kg/m式中：B钢丝绳公称抗拉强度 取B=1770Mpa ma 安全系数 取ma=7.5根据计算选18×7+FC-40-1770特型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Qd=1190624N。（5）钢丝绳安全系数校核 提物时7.5符合规定。

5、 提人时按每次提升12人考虑，每人重100kg（带工具）QR=9.81×(12×100+1530)+4277=31058.3（N）9符合规定。（四）主、副提天轮的选择D60d60×40=2400mm（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D60d。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D60d60×40=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

6、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=4000mm；卷筒宽度：BT=2650mm；卷筒个数2个；钢丝绳最大静张力差：FJ=210KN。（3）校验卷筒宽度缠绕层数：n=B/BT=2439.9/2650=0.92（层），需要爬一层钢丝绳。式中：H提升高度取H=645m； 30试验绳长度30米；绳圈间隙，取3； d 绳径 d = 40mm；n 缠绳层数 （4）验算提升机的强度最大静张力验算（按绳端荷重提5m3吊桶时）Fj=Q0+PSB×H0×g=113560+6.24×645×9.81=153043N<210000N

7、，符合规定（5）电动机功率估算式中：VmB提升机最大速度 VmB=6.84m/s 传动效率 取=0.85提升机配备电机为YR630-12/2×1000kw，满足施工需要。二、悬吊设备的选型（一）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：Q1=438609N，吊盘承受满载砼吊桶重：Q2=93000N，人员重：Q3=13734N，抓岩机重：Q4=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 Q0Q0=1/6（Q1+Q2+Q3+

8、Q4+Q5）=0.1667×（438609+93000+13734+201752+29430）=0.1667×776516129445.22(N)（2）钢丝绳单位长度重量： 式中：B钢丝绳极限抗拉强度，取B=1770Mpa Ma：安全系数，取Ma=6H0：悬吊高度 H0=650m（3）根据计算选: 18×7+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6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 D20d =20×3

9、8=760mm （d钢丝绳直径）选用1.0米单槽悬吊天轮六套。（二）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=79235N，抓头及它重量Q2=22886.73N，钢丝绳悬垂长度按照650m计算。（1）终端荷重 Q0Q0=Q1+Q2=79235+22886.73102121.73 (N)（2）钢丝绳单位长度重量： 式中：B钢丝绳极限抗拉强度，取B=1770Mpa Ma：安全系数，取Ma=6H0：悬吊高度 H0=650m（3）根据计算选:18×7+FC-34-1770钢丝绳，其每米重PSB=4.51kg/m，钢丝破断力总和860893N。

10、（4）钢丝绳安全系数校验6符合规定3、稳车选择根据钢丝绳最大荷重115828N，选用JZ-16/800A型稳车2台4、悬吊天轮选择 D20d =20×34=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Q1441450N，模板增加混凝土重量Q288290N；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 Q0Q0=1/4（Q1+Q2）= 1/4（441450+88290）132435(N)（2）钢丝绳单位长度重量： 式中：B钢丝绳极限抗拉强度，取B=1770Mpa Ma

11、：安全系数，取Ma=6（3）根据计算选: 18×7+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6符合规定3、稳车选择根据钢丝绳最大荷重168335N，选用JZ-25/1300A型稳车4台4、悬吊天轮选择 D20d =20×38=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10m3/h，则用吊桶附带排水；如果涌水量大于10m3/h，采用博山泵厂DC50-80×11型高扬程卧泵排水，流量Q=66.2m3/h，扬程H=8

12、03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：式中：Q排水量 取Q=66.2m3/hVd排水管内水流速度 取Vd=3m/s根据计算采用标准管径内径=108mm无缝钢管为排水管路。计算水泵扬程（近似计算） 式中：h1吸水高度 取h1=2m h2排水高度 取h2=650m 水管效率 取=0.9(0.870.95)DC50-80×11型卧泵设计扬程为803米能满足施工排水要求。2悬吊钢丝绳选择排水管108×5，每米重量124.6N，敷设长度650米，其重量:

13、Q1=124.6×650=80990(N)； 法兰接头每6米一付，每付重236.32N, 其重量:Q2=650÷6×236.32=25601(N)排水管内水重:Q3=（0.108-0.01）/22×3.14×650×1000×9.81=48073(N) 卧泵动力电缆一趟，其总重量：Q4=10.6×650×9.81=67591(N)卡子每3米一付，每付重45.81N，其重量：Q5=650÷3×45.81=9926(N) 钢丝绳最大悬吊高度 H0=650m终端荷重 Q0（采用2根钢丝绳悬吊

14、）Q0=1/2（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5） =1/2（80990+25601+48073+67591+9926） =116090.5(N)钢丝绳单位长度重量：PS式中：B钢丝绳极限抗拉强度， 取B=1770Mpa Ma：安全系数， 取Ma=6悬吊高度： H0=650m根据计算选用18×7+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=964816N。钢丝绳安全系数校验6符合规定3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 D20d=20×36=720mm（d

15、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Q1=9810N，可乘15人，每人均700N其重量Q2=70×15=10500N （1）终端荷重 Q0Q0=Q1+Q2=9810+10500=20310 (N)（2）钢丝绳单位长度重量： 式中：B钢丝绳极限抗拉强度，取B=1770Mpa Ma：安全系数，取Ma=9H0：悬吊高度 H0=650m（3）根据计算选: 18×7+FC-22-1770-特型多层股不旋转钢丝绳，其每米重PSB=1.89/m，钢丝破断力总和360523N（4）钢丝绳安

16、全系数校验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 D20d =20×22=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219×6无缝钢管，供水管为57×5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219×6，每米重量309.21N，敷设长度630米，其重量: Q1=309.21×630=194802.3(N)；供水管57×5，每米重量62.88N，敷设长度630

17、米，其重量: Q2=62.88×630=39614(N)；供水管内水重:Q3=（0.057-0.010）/22×3.14×630×1000×9.81=10717(N)卡子每6米一付，每付重78.48N，其重量：Q4=630×78.48/6=8240.4(N) 钢丝绳最大悬吊高度 H0=650m终端荷重 Q0（采用2根钢丝绳悬吊）Q0=1/2（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5） =1/2（194802.3+39614+10717+8240.4） =126686.85(N)钢丝绳单位长度重量：PS式中：B钢丝绳极限抗拉强度， 取B=1770M

18、pa Ma：安全系数， 取Ma=5悬吊高度： H0=650m根据计算选用18×7+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=860893N。钢丝绳安全系数校验5符合规定3稳车选择根据钢丝绳最大荷重155445N，选用JZ16/800型稳车两台4悬吊天轮的选择天轮直径： D20d=20×34=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U3×25+1×10电缆，其重量Q1=2.422×650×9.81=15443.9N；卡子每6米一付，每付重27.49N，其重量：Q2=650÷6×27.49=2978(N)（1）终端荷重 Q0Q0=Q1+Q2=15443.9+2978=18421.9(N)（2）钢丝绳单位长度重量： 式中：B钢丝绳极限抗拉强度，取B=1770Mpa Ma：安全系数，取Ma=6H0：悬吊高度 H0=650m（3）根据计算选: 18×7+FC-18-1770-特型多层股不旋转钢丝绳，其每米重PSB=1.264kg/m，钢丝破断力总和234917N（4）钢丝绳安