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-3m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 Hb = H

2、h+H = 611.7+26.2+3.085 = 640.985m,取 645m；式中： Hsh 井筒深度 m H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31 ) 5m 吊桶提升矸石时：Q矸=g X G + Km V 丫 g+0.9 X (1 1/Ks ) V 丫 s +Q =9.81 X ( 1690 + 0.9 X 5X 1600 + 0.9 X (1 1/2) X 5X 1000) + 4

3、277=9.81 X(1690+7200+2250)+4277 =113560( N)式中：Km装满系数取 K=0.9V 吊桶容积V=5m松散矸石容重水容重取 rg=1600kg/m3取 rs=1000kg/m3Ks岩石松散系数g 5m座钩式吊桶重量2)下放SJZ6.11型伞钻时取 Ks=2.0G=1690kgQ伞钻二Qz+ Q=103005+ 4277=107282 ( N) 式中：Qz SJZ6.11型伞钻重量为103005NQ2钩头、滑架及缓冲器装置重量4277N 3) 3m底卸式吊桶下放混凝土时Qxs=g (G+ Km V 丫 g) + Q=9.81 X (1400+ 0.9 X 3X

4、 2675)+ 4277=88863.73 (N)式中：G3立方底卸式吊桶自重K装满系数V 吊桶容积V=3mG=1400kg取 Km=0.93混凝土容重3取 rg=2675kg/m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5m矸石计算)H3560/ 9.81=5.78 kg/mrQo ,Ps=/ g =1伽 b110 1770Ho 6459.81ma9.81 7.5式中：6 b钢丝绳公称抗拉强度取 6 B=1770Mpama安全系数取 ma=7.5根据计算选18 X 7+FC0-1770特型多层股不旋转钢丝绳，其

5、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Ma =QdQo+ Psb Ho1190624113560+ 6.24 645 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)Q=9.81 X (12 X 100+1530)+4277=31058.3 (N)Ma =QdQr+ Psb Ho119062431058.3+ 6.24 645 9.81=16.88 >9符合规定(四) 主、副提天轮的选择D>60d= 60X 40=2400m(d 为钢丝绳直径)注：煤矿安全规程规定，围

6、抱角小于 90°的天轮直径60d。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D>60d= 60X 40=2400m(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=4000m;卷筒宽度：ET=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二B/Bt=2439.9/2650=0.92 (层)，需要爬

7、一层钢丝绳。式中：H提升高度取H=645m 30 试验绳长度30米；e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 5m 吊桶时）Fj =Q+RbXHo Xg= 113560+6.24 X 645X 9.81= 153043N<210000N 符合规定（5）电动机功率估算式中：VmB提升机最大速度 Vm=6.84m/s n传动效率取n =0.85提升机配备电机为YR630-122 xiOOOkw,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，

8、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=438609N吊盘承受满 载砼吊桶重：Q=93000N人员重：Q=13734N抓岩机重：Q=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+Q4+Q5） =0.1667X（438609+93000+13734+201752+2943）0 =0.1667X776516=129445.22（N）（2）钢丝绳单位长度重量：式中：6 b钢丝绳极限抗拉强度，取 6 B=1770MpaMa ：安全系数，取 Ma=6H0:悬吊高度 H0=650m（3）

9、根据计算选 : 18 X 7+F-3C8-1770 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Ma =QdQo+ g Psb. Ho1075154129445.22+ 9.81 5.63 650= 6.5 >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D> 20d =20 x 38=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

10、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Q0q二q+q=79235+22886.73= 102121.73 (N)(2) 钢丝绳单位长度重量：式中：6 b钢丝绳极限抗拉强度，取 6 B=1770MpaMa :安全系数，取Ma=6H):悬吊高度 H0=650m(3) 根据计算选:18 x 7+F-34-1770钢丝绳，其每米重 RB=4.51kg/m , 钢丝破断力总和860893NL(4) 钢丝绳安全系数校验Ma =QdQo+ g Psb. Ho102121.73+6Z 4.51 650 = 3 4 * 658 >6 符合规定(三) 模板悬吊钢丝

11、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Q = 441450N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QoQ=1/4 (Q+Q) = 1/4 (441450+88290 = 132435(N)(2) 钢丝绳单位长度重量：式中：6 b钢丝绳极限抗拉强度，取 6 B=1770MpaMa:安全系数，取Ma=6(3) 根据计算选：18X 7+FC-38-1770钢丝绳，其每米重 RB=5.63kg/m , 钢丝破断力总和10751542(4) 钢丝绳安全系数校验-Qd1075154Ma =6.39 >6符

12、合规定Qo+ g Psb. Ho 132435+9.81 5.63 650> 符口规定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D>20d =20X38=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 10nVh，则用吊桶附带排水；如果涌水量 大于10nVh ,采用博山泵厂DC50-80X 1 1型高扬程卧泵排水，流量 Q=66.2nVh，扬程H=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

13、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:4QDg =Vn Vd 36004 66.2'3.14 3 3600= 0.088m式中：Q排水量取Q=66.2nVhVd排水管内水流速度取Vd=3m/s根据计算采用标准管径内径 = 08mn无缝钢管为排水管路。计算水泵扬程(近似计算)式中：hi吸水高度取hi=2mh2排水高度取h2=650mn水管效率取n =0.9(0.87 0.95)DC50-80 X 1 1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 108X5 ,每米重量124.6N，敷设长度 650米，其重量Q=124.6 X 6

14、50=80990(N);法兰接头每6米一付，每付重236.32N,其重量：Q=650 + 6X 236.32= 25601(N)排水管内水重：2Q= (0.108-0.01 ) /2 X 3.14 X 650X 1000X 9.81 = 48073(N)卧泵动力电缆一趟，其总重量：Q=10.6 X 650 X 9.81=67591(N)卡子每3米一付，每付重45.81N，其重量：Q=650 + 3X 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)Q=1/2 (Q+Q+Q+Q+Q)=1/2(80990+25601+48073+67591+992

15、6= 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Ma=6悬吊高度： H o=65Om根据计算选用18X 7+FG36-1770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Ma =QdQo + g Psb.Ho964816116090.5+9.81 5.05 650= 6.51 > 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D> 20d=20 «=72

16、0mmd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=9810N可乘15人，每人均700N其重量Q=70X 15=10500N(1) 终端荷重Q0Q二Q+Q=9810+10500=20310 (N)(2) 钢丝绳单位长度重量：式中：6 b钢丝绳极限抗拉强度，取 6 B=1770MpaMa:安全系数，取Ma=9H):悬吊高度 H0=650m(3) 根据计算选：18 X 7+F22-1770-特型多层股不旋转钢丝绳，其每米重Rb=1.89 kg/m,钢丝破断力总和360523N(4) 钢丝绳安全系数

17、校验Qd360523Ma = Qo+ g Psb. Ho = 20310 + 9.877.89 650 =11.1 > 9 符合规定3、稳车选择根据钢丝绳最大荷重32362N选用JZA 5/1000型专用安全梯稳车一台。4、悬吊天轮选择D> 20d =20 x 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© 219X6无缝钢管，供水管为© 57 X5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 309.21N,敷设长度 630

18、米，其重量：Q1=309.21x630=194802.3(N)；供水管 57 X5,每米重量 62.88N,敷设长度 630米，其重量：Q2=62.88x630=39614(N)；供水管内水重 ：Q3= (0.057-0.010 ) /2 2x3.14x630x1000x9.81=10717(N)卡子每6米一付，每付重78.48N,其重量：Q4=630x 78.48/6=8240.4(N)(0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(

19、N)03 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 Ma=5悬吊高度： H 0=650m04 根据计算选用 18x7+FC-34-1770 型钢丝绳 2 根, 其每米重量PSB=4 . 5 1 kg/m ,钢丝破断力总和 Qd=860893N。钢丝绳安全系数校验Ma =QdQo+ g Psb. Ho126686.85：60；爲 650>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：D> 20d=20 34=680m(d钢丝绳直径)，选用直径1.0米

20、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 X 25+1 X 1(电缆，其重量Q=2.422 X650X 9.81=15443.9N;卡子每 6 米一付，每付重 27.49N,其重量：Q=650 + 6X 27.49= 2978(N)(1) 终端荷重Q0Q=Q+Q=15443.9+2978=18421.9(N)(2) 钢丝绳单位长度重量：式中：6 b钢丝绳极限抗拉强度，取 6 B=1770MpaMa:安全系数，取Ma=6H0:悬吊高度 H0=650m(3) 根据计算选：18 X 7+FC8-1770-特型多层股不旋转钢丝绳，其每米重RB=1.264kg/m，钢丝破断力总和 234917N(4) 钢丝绳安全系数校验Ma =QdQo + g Psb. Ho18421.9 + 9341；264 650 7 >6 符合规定3、稳车选择根据钢丝绳最大荷重26482N选用JZ 5/