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Φ10.5m，井筒深。井筒施工采用永久井塔改造后凿井，凿井天轮平台高度：+，+24m、+，其中提升天轮、稳绳天轮布置在+平台上。 （二）提升设备的选择 井筒主、副提升均采用15绞车，配一套单钩吊桶提升，DX-3m3底卸式吊桶下放混凝土，主、副提升均下放型伞钻，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H0＝Hsh+Hj＝++＝，取645m； 式中：Hsh——井筒深度m Hj——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：Q1——11t钩头及连接装置重量为2109N Q2——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·γg+×(1－1/Ks ) V·γs］+Qz
=×（1690＋×5×1600＋×(1－1/2)×5×1000）＋4277
=×（1690＋7200＋2250）＋4277 =113560（N） 式中：Km——装满系数 取Km= V ——吊桶容积 V=5m3 γg ——松散矸石容重 取rg=1600kg/m3 γs —— 水容重 取rs=1000kg/m3 Ks ——岩石松散系数 取 Ks= G ——5m3座钩式吊桶重量 G=1690kg 2）下放型伞钻时 Q伞钻=QSZ＋Q2=103005＋4277=107282（N） 式中：QSZ——型伞钻重量为103005N Q2——钩头、滑架及缓冲器装置重量4277N 3）3m3底卸式吊桶下放混凝土时 Qdxs=g（G＋Km·V·γg）＋Q2 =×（1400＋×3×2675）＋4277 =（N） 式中：G——3立方底卸式吊桶自重 G=1400kg Km——装满系数 取Km= V ——吊桶容积 V=3m3 γg ——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）
78.581.9/6455.781.91770110113560/81.9110＝—＝—σ＝gHomaQoPsBkg/m
式中：бB——钢丝绳公称抗拉强度 取бB=1770Mpa ma—— 安全系数 取ma= 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 ① 提物时 78.781.964524.61135601190624＝＋＝＋＝gHoPsQoQdMaB＞符合规定。
② 提人时 按每次提升12人考虑，每人重100kg（带工具） QR=×(12×100+1530)+4277=（N）
88.1681.964524.63.310581190624＝＋＝ｇ＝＋HoPsQQdMaBR＞9符合规定。
（四）主、副提天轮的选择 D≥60d＝60×40=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D≥60d。 选择天轮为TXG3000/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＝60×40=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，决定选用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=2650=（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； ε——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+×645×=153043N<210000N，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 η——传动效率 取η= 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 Q0 Q0=1/6（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5） =×（438609+93000+13734+201752+29430） =×776516 ＝(N) （2）钢丝绳单位长度重量： 式中：бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa Ma：安全系数，取Ma=6 H0：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=m，钢丝破断力总和1075154N。 （4）钢丝绳安全系数校验 5.665063.581.922.1294451075154..＝＋＝＋＝HoPgQoQdMaSB＞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 =20×38=760mm （d钢丝绳直径） 选用Φ1.0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=，钢丝绳悬垂长度按照650m计算。 （1）终端荷重 Q0 Q0=Q1+Q2==79235+＝ (N) （2）钢丝绳单位长度重量： 式中：бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa Ma：安全系数，取Ma=6 H0：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。 （4）钢丝绳安全系数校验
58.665051.481.973.102121860893..＝＋＝＋＝HoPgQoQdMaSB＞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 D≥20d =20×34=680mm （d钢丝绳直径） 选用Φ1.0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Q1＝441450N，模板增加混凝土重量Q2＝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 Q0 Q0=1/4（Q1+Q2）= 1/4（441450+88290）＝132435(N) （2）钢丝绳单位长度重量： 式中：бB——钢丝绳极限抗拉强度，取бB=1770Mpa Ma：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
39.665063.581.91324351075154..＝＋＝＋＝HoPgQoQdMaSB＞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 D≥20d =20×38=760mm （d钢丝绳直径） 选用Φ1.0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=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。 ○1根据排水量计算管路直径
管路直径：mVdQDg088.03600314.32.66436004＝＝π＝
式中：Q——排水量 取Q=66.2m3/h Vd——排水管内水流速度 取Vd=3m/s 根据计算采用标准管径内径Φ=108mm无缝钢管为排水管路。 ○2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 η——水管效率 取η=— 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Φ108×5，每米重量，敷设长度650米，其重量: Q1=×650=80990(N)； 法兰接头每6米一付，每付重, 其重量: Q2=650÷6×=25601(N) 排水管内水重: Q3=[（）/2]2××650×1000×=48073(N) 卧泵动力电缆一趟，其总重量： Q4=×650×=67591(N) 卡子每3米一付，每付重，其重量： Q5=650÷3×=9926(N) ○1钢丝绳最大悬吊高度 H0=650m
○2终端荷重 Q0（采用2根钢丝绳悬吊）
Q0=1/2（Q1+Q2+Q3+Q4+Q5） =1/2（80990+25601+48073+67591+9926） =(N) ○3钢丝绳单位长度重量：PS
式中：бB—钢丝绳极限抗拉强度， 取бB=1770Mpa Ma：—安全系数， 取Ma=6