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中华人民共和国国家标准
煤矿提升系统工程设计规范
Code for design of coal mine hoisting system engineering
GB/T 51065-2014
主编部门:中国煤炭建设协会
批准部门:中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期:2015年8月1日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
第660号
住房城乡建设部关于发布国家标准《煤矿提升系统工程设计规范》的公告
本规范由我部标准定额研究所组织中国计划出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2014年12月2日
前言
本规范是根据原建设部《关于印发<2006年工程建设标准规范制订、修订计划(第二批>的通知》(建标[2006]136号)的要求,由中国煤炭建设协会勘察设计委员会和中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司会同有关单位共同编制而成的。在本规范编制过程中,编制组进行了广泛调查研究,总结了我国矿井提升工程设计和设备制造经验,借鉴了国外的设计经验,对规范条文反复讨论修改,并广泛征求了有关设计部门、研究部门、高校、制造厂和专家的意见,最后经审查定稿。
本规范共分6章,主要技术内容包括:总则、术语和符号、提升系统机械工艺、电气、建筑、给排水及采暖通风。
本规范由住房城乡建设部负责管理,由中国煤炭建设协会负责具体管理工作,由中国煤炭建设协会勘察设计委员会和中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司负责具体技术内容的解释。本规范在执行过程中,请各单位结合工程实践,认真总结经验,如发现需要修改或补充之处,请将意见和建议寄交中国煤炭建设协会勘察设计委员会和中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司《煤矿提升系统工程设计规范》编制组(地址:北京市安德路67号,邮政编码:100120,传真:62044437,邮箱:ceda@163.com及辽宁省沈阳市沈河区先农坛路12号,邮政编码:110015),以供今后修订时参考。
本规范主编单位、参编单位、主要起草人和主要审查人:
主编单位:中国煤炭建设协会勘察设计委员会
中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司
参编单位:中煤科工集团北京华宇工程有限公司
中煤邯郸设计工程有限责任公司
北京圆之翰煤炭工程设计有限公司
煤炭工业合肥设计研究院
煤炭工业石家庄设计研究院
主要起草人:李洪宇 贺秀莹 李玉瑾 张晓四 马培忠 包勇 赵书忠 要书其 宋中扬 刘建华 张纯全 鲍宇 刘向 张俭 李熙 杨臣 张光伟 张福思 张文魁 张步斌 姚宏 郑孝平 吴旭
主要审查人:曾涛 刘毅 石强 王和德 鲍巍超 魏臻 李同达 何建平 李定明 王荣相 袁国忠 李井民 门小莎 李书兴 孔凡平 张春堂 王连生 严天良 郭崇远 王煜明 张振文
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1 总 则
1.0.1 为贯彻执行国家发展煤炭工业有关法律、法规和方针政策,统一和规范矿井提升系统工程设计,积极应用新技术、新工艺,确保矿井提升系统安全可靠,保障矿井安全生产,做到技术先进和经济合理,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于新建、改建、扩建矿井提升系统的工程设计。
1.0.3 本规范适用于煤矿井上下多绳摩擦式和单绳缠绕式提升系统的工程设计。
1.0.4 矿井提升系统工程设计,应根据矿井设计规模、服务年限和远期规划,正确处理提升能力、装备水平与建设投资的关系,适应矿井提升能力的变化,兼顾企业长远发展。
1.0.5 矿井提升系统工程设计除应符合本规范规定外,尚应符合国家现行有关标准的规定。
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2 术语和符号
2.1 术 语
2.1.1 提升系统 hoist system
由矿井提升机、电动机、天轮或导向轮、井架或井塔、提升容器、钢丝绳、装卸载设备及电气控制设备等提升设施组成的系统。
2.1.2 矿井提升机 mine hoist
安装在地面或井下,采用钢丝绳牵引提升容器完成提升运输任务的机械设备。主要包括单绳缠绕式提升机和多绳摩擦式提升机。
2.1.3 工作制动 service braking
提升机在正常运行过程中实现减速或停车的制动。
2.1.4 安全制动 safety braking
矿井提升机在运行过程中发生非常情况时实现紧急停车的制动。
2.1.5 恒力矩制动 constant torque braking
安全制动时,保持制动力矩恒定的制动方式。
2.1.6 恒减速制动 controlled retardation braking
安全制动时,通过控制系统使制动减速度在各种制动过程中保持恒定的制动方式。
2.1.7 钢丝绳安全系数 safety factor of wire rope
钢丝绳内实测的合格钢丝拉断力总和与其所承受的最大静拉力(包括绳端载荷和钢丝绳自重所引起的静拉力)的比值。
2.1.8 缓冲装置 buffing device
安装在井口或井下,能吸收提升容器过卷和过放时的冲击能量,并对提升容器制动的装置。
2.1.9 托罐装置 cage holder
井口防止提升容器过卷撞击防撞梁后坠落的装置。
2.1.10 装载设备 loading equipment
井下箕斗装煤设备的统称,包括给煤和计量设备。
2.1.11 跑车防护装置 anti-derailing device
倾斜巷道中车辆断绳、脱钩时,防止跑车的安全装置。
2.1.12 提升机电气传动系统 hoist electric drive system
为使绳端提升容器在各提升水平装、卸载点间按预定速度图运行,用以实现矿井提升机电气化及自动控制而构成的相互关联的一组单元,电气传动系统由提升电动机、电源装置和控制装置三部分组成。
2.1.13 提升机电控系统 hoist electric control system
提升机电气传动系统中的电源装置和控制装置的统称。
2.1.14 运行方式 mode of operation
提升机电控系统具备的各种运行控制功能,通常有全自动、半自动、手动等方式。
2.1.15 全自动控制 automatic control
电控系统根据装、卸载信号由提升机自动完成一次完整提升过程的控制。
2.1.16 半自动控制 semi-automatic control
电控系统根据信号种类通过人工按钮开车,使提升机完成一次完整提升过程的控制。
2.1.17 手动控制 manual control
电控系统根据信号种类通过人工操作主令手柄的速度给定器件控制提升机的运行速度。
2.2 符 号
2.2.1 基本参数:
Ac——自然减速度;
g——重力加速度;
β——井巷倾角;
θ——提升休止时间;
f——绳端载荷的运行阻力系数;
Vmax——最大提升速度;
H——钢丝绳悬挂长度;
Ht——提升高度;
Qp——平衡锤质量;
G——容器质量;
M——物料或最重部件质量;
N——运输车辆质量;
h——防撞梁底面至导向轮层楼板或天轮中心最小距离;
h1——提升容器悬挂装置最大高度;
R——天轮半径。
2.2.2 电动机校核参数:
Fd——等效力;
ΣFi2 ti——i阶段力的平方与该阶段时间乘积之和;
Td——等效时间;
C1——电动机低于额定转速运行时的散热不良系数;
C2——电动机停歇时间的散热不良系数;
Te——额定速度或额定速度以上的运行时间;
Ts——额定速度以下运行时间之和;
Nd——等效容量;
VE——提升电动机的额定转速折算至卷筒圆周的速度;
η——传动效率;
λ——过载系数;
Fmax——力图上的最大运动力;
Fe——电动机额定出力;
λm——电动机过载系数;
λt——特殊力过载系数;
Ft——特殊运动力。
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3 提升系统机械工艺
3.1 一般规定
3.1.1 提升系统应根据矿井设计生产能力、井深、同时生产水平数以及提升设备的装备水平,从安全可靠、技术先进、经济合理、有利于提高矿井建设速度等诸多因素进行方案比较后确定,并应符合下列规定:
1 大型矿井立井主、副井提升设备设置一套或多套,应经技术经济比较后确定,中型矿井立井主、副井提升设备宜各设置一套;
2 对于井深超过700m或生产能力为5.00Mt/a及以上的矿井,提升人员的副立井只有一套提升设备时,宜增加交通罐提升设备;
3 提升系统设备能力应能满足最终水平提升量要求;
4 整体升降大型设备的副立井,宜采用多绳摩擦式提升系统,提升容器的配置形式,应根据井筒断面、辅助提升量以及其他因素通过技术经济比较后确定。
3.1.2 选择井塔式或落地式多绳摩擦式提升方案,应从下列几个因素通过综合比较后确定:
1 所在地的气象、地震烈度、地基承载力等自然条件;
2 有利于工业场地整体布局;
3 对矿井建设总工期的影响程度;
4 有利于生产,方便安装、维护、检修;
5 工程总投资比较。
3.1.3 寒冷地区且井筒淋水较大时,落地式多绳摩擦式提升系统钢丝绳外露部分宜加钢丝绳防寒走廊或采取其他防冻措施,钢丝绳防寒走廊应设人行通道。
3.1.4 井塔或地面提升机房内设两台多绳摩擦式提升机时,提升机宜同层布置。
3.2 提升系统
3.2.1 矿井提升机选型应符合下列要求:
1 多绳摩擦式提升机应按现行国家标准《多绳摩擦式提升机》GB/T 10599的有关规定执行,单绳缠绕式提升机应按现行国家标准《单绳缠绕式矿井提升机》GB/T 20961的有关规定执行;
2 提升机宜按标准参数选取;
3 提升电动机额定功率大于或等于1000kW时宜采用低速直联传动系统;
4 提升机宜选用单电动机拖动,当提升设备某些环节无法满足单机拖动时,直联传动的提升机可选用双机拖动;
5 井下提升机应选用矿用防爆型提升设备;
6 井下提升设备的形式应根据开拓方式、运输特点并结合运行维护条件通过技术经济比较后确定;
7 矿井服务年限内,不宜更换电动机,改、扩建矿井经方案比选后确有必要更换时,宜更换1次。
3.2.2 提升机安全制动系统应符合下列规定:
1 多绳摩擦式提升机制动系统应选用恒减速液压站或具有二级制动功能的恒力矩液压站;
2 提升机制动系统宜选用带有冲击限制功能的液压站;
3 提升机工作制动和安全制动时,所产生的最大制动力矩与实际提升最大静荷重旋转力矩之比不得小于3,二级制动时,第一级制动力矩值应按安全制动减速度要求确定。
3.2.3 提升设备选型时应论证设备最大件整体运输的可行性,当摩擦轮或卷筒不便整体运输时,宜采用剖分式结构。
3.2.4 新设计矿井的主要提升设备,不得使用块式制动系统。
3.2.5 多绳摩擦式提升的摩擦衬垫比压值不宜大于2.0MPa。
3.2.6 提升装置的摩擦轮、卷筒、天轮、导向轮的最小直径与钢丝绳直径之比应符合表3.2.6的规定。
表3.2.6 提升装置的摩擦轮、卷筒、天轮、导向轮的最小直径与钢丝绳直径之比
注:不包括移动式或辅助性的提升机。
3.2.7 各种提升装置的卷筒上缠绕的钢丝绳层数应符合下列规定:
1 立井中升降人员或升降人员和物料的不得超过1层,专为升降物料的不得超过2层;
2 倾斜井巷中升降人员或升降人员和物料的不得超过2层,升降物料的不得超过3层;
3 上述缠绕式提升机采用平行折线绳槽过渡排绳,可按本条第1款、第2款所规定的层数增加1层;
4 移动式的或辅助性的专为升降物料的(包括矸石山和向天桥上提升等)以及凿井时期专为升降物料的,准许多层缠绕。
3.2.8 立井的天轮、主动摩擦轮、导向轮的直径或缠绕式提升卷筒上绕绳部分的最小直径与钢丝绳中最粗钢丝的直径之比宜符合下列要求:
1 井上提升装置不宜小于1200;
2 井下提升装置不宜小于900。
3.2.9 提升系统设计应符合下列规定:
1 多绳摩擦式提升钢丝绳在摩擦轮上的围包角,井塔式提升不宜大于195°,落地式提升不宜小于180°;
2 缠绕式提升,天轮到卷筒上的钢丝绳最大内、外偏角都不得超过1°30′,单层缠绕时,内偏角应保证不咬绳;
3 多绳摩擦式提升钢丝绳和尾绳单位长度质量差宜小于3%。
3.2.10 提升钢丝绳和尾绳应按国家现行标准《重要用途钢丝绳》GB 8918、《压实股钢丝绳》YB/T 5359和《平衡用扁钢丝绳》GB/T 20119的有关规定选择,并应符合下列规定:
1 钢丝绳安全系数应符合表3.2.10的规定。
表3.2.10 钢丝绳安全系数
2 混合提升指多层罐笼同一次在不同层内提升人员和物料。
3 H为钢丝绳悬挂长度(m)。
2 多绳摩擦式提升钢丝绳应选用左、右对称捻向钢丝绳;当井筒深度大于800m时,宜采用抗扭转钢丝绳。
3 钢丝绳公称抗拉强度宜选用1770MPa及以下规格,选用1770MPa以上规格时,应进行论证。
4 矿井主要提升设备选用圆股钢丝绳时,其结构形式宜选用平行捻钢丝绳。
5 立井缠绕式提升装置宜选用同向捻钢丝绳。
6 尾绳宜选用扁尾绳,当选用圆尾绳时,应采用阻旋转钢丝绳。尾绳可选用AB类镀锌。
7 多绳摩擦式提升尾绳数量不应少于2根。
8 立井提升钢丝绳应选用镀锌钢丝绳。升降人员或升降人员和物料的提升系统宜选用B类镀锌;专用提升物料的提升系统可选用B类或AB类镀锌。
9 多绳摩擦式提升钢丝绳绳芯应涂、浸专用摩擦脂。
3.2.11 提升钢丝绳保护设施应符合下列规定:
1 带尾绳的提升系统,尾绳环上方宜设置尾绳防砸装置;
2 尾绳应设置防扭结挡绳装置,每根尾绳应相互隔开;
3 圆尾绳系统提升容器下部应有可靠自动旋转的尾绳悬挂装置;
4 斜井提升轨道中间应加装钢丝绳托辊,正常段托辊间距不应大于10m,变坡点处应加密,托辊数量应以钢丝绳不贴地运行为准。
3.2.12 提升装置的过卷和过放距离应符合下列规定:
1 立井提升装置的过卷高度和过放距离不得小于表3.2.12-1中所列数值。
表3.2.12-1 立井提升装置的过卷高度和过放距离
提升速度(m/s) | ≤3 | 4 | 6 | 8 | ≥10 |
过卷高度和过放距离(m) | 4.0 | 4.75 | 6.5 | 8.25 | 10 |
2 过卷高度指容器在正常停车位置,容器上盘面至防撞梁底面的距离。
3 过放距离指井下提升容器在正常停车位置时,容器底盘面至防撞梁上表面的距离。
2 斜井上部甩车场过卷距离不得小于表3.2.12-2中所列数值。
表3.2.12-2 斜井上部甩车场过卷距离
2 表中已留有1.5倍的备用系数。
3 过卷距离为串车停车位置钩头至巷道或栈桥铺轨端部车档的距离。
3 立井过放距离内,下放容器宜超前上提容器进入缓冲装置,超前距离不宜小于0.5m。
4 采用罐笼底盘吊装下放长材料方式,其增加的高度应包括在过卷高度和过放距离内。
3.2.13 倾斜井巷提升应设置跑车防护装置,并应符合下列规定:
1 跑车防护装置在串车提升时应为常闭状态,但在人车提升时应为常开状态;
2 跑车防护装置和提升机电控设备间应有电气闭锁;
3 上部平车场接近变坡点1m~2m处应设阻车器;
4 上井口或变坡点向下15m~20m处应设挡车栏;
5 下井口变坡点向上20m~30m处应设挡车栏;
6 挡车栏的电气控制应能满足不同提升种类要求。
3.2.14 立井和倾斜井巷提升系统在提升机进行安全制动时,安全制动减速度应符合下列规定:
1 安全制动减速度应符合表3.2.14的要求。
表3.2.14 安全制动减速度(m/s2)
g——重力加速度(m/s2);
β——井巷倾角(°);
f——绳端载荷的运行阻力系数,可取0.010~0.015。
2 多绳摩擦式提升恒减速制动系统,当恒减速失效转为恒力矩制动时,下放重载制动减速度规定值可由1.5m/s2放宽为1.2m/s2。
3.2.15 立井箕斗提升系统卸载方式应按下列规定选择:
1 箕斗名义载荷小于25t时宜采用曲轨卸载;
2 箕斗名义载荷大于36t时宜采用外动力卸载;
3 箕斗名义载荷为25t~36t时应通过技术经济比较后确定。
3.2.16 立井双容器提升系统,两侧提升容器质量应相等;单容器平衡锤提升系统平衡锤质量应经计算确定。
3.2.17 箕斗、罐笼的选用应符合下列要求:
1 箕斗宜选用已经标准化、系列化的产品,需要特殊制造的大型箕斗,应经过论证确定;
2 副井罐笼提升不宜采用三层以上罐笼。
3.2.18 平衡锤的选择应符合下列要求:
1 平衡锤的总质量应按计算质量配置,总质量应包括框架、首绳和尾绳悬挂装置及罐耳等;
2 平衡锤的配重块,每块质量不宜大于100kg;
3 可调配重的平衡锤应能方便进行移动配重操作;
4 单绳提升乘人平衡锤应装设防坠器。
3.2.19 井口防过卷及井下防过放装置应符合下列要求:
1 提升速度大于3m/s的提升系统必须设防撞梁和托罐装置,防撞梁必须能够挡住过卷后上升的容器或平衡锤;托罐装置应能够将撞击防撞梁后再下落的容器或平衡锤托住,并应保证其下落的距离不超过0.5m。
2 在过卷高度或过放距离内,应安设性能可靠的缓冲装置。缓冲装置应能将全速过卷或过放的容器或平衡锤平稳地停住,并应保证不再反向下滑或反弹。
3 防过卷及防过放采用缓冲托罐装置时,不宜再设置木质楔形罐道。罐笼提升过卷制动减速度宜小于1gm/s2,箕斗提升过卷制动减速度宜小于2gm/s2。
4 选用的缓冲托罐装置应具有良好的恢复功能。
3.2.20 箕斗装卸载设备布置应符合下列要求:
1 立井箕斗卸载扇形闸门完全打开后,其底部与受煤仓口的垂直距离宜为150mm~250mm;
2 立井箕斗装载时,箕斗受煤口与装载设备下口的垂直距离宜为150mm~250mm;
3 装载设备应装设与箕斗荷载质量相适应的定重装置;
4 给煤装置的能力应与箕斗的提煤量及提升循环时间相适应。
3.2.21 立井罐笼提升,井口、井底连接处的布置应满足下列要求:
1 井上、下套架应便于长材料下井和更换罐笼,长材料下放可采用穿罐笼吊挂在罐底下放;
2 采用双层罐笼时,宜在同一水平进出车,双层罐笼同时上、下人员时,井上、下套架两端宜设置人行平台或地道;
3 井口、井底宜采用推爪可进罐笼实现矿车进出车的操车设备;
4 当井筒较深、大件较重时,应对钢丝绳弹性变形引起的对罐平层高度进行计算,并应采取措施方便井下进出车;
5 立井罐笼用摇台的摇尖应能灵活转动,不得阻碍罐笼通过。
3.3 提升设备选型计算
3.3.1 主井提升设备能力计算应符合下列规定:
1 每年按330d生产,每天净提升作业时间为18h;
2 提升不均衡系数,有井底煤仓时可取1.10,无井底煤仓时可取1.20;
3 主提升设备应留有10%~20%的富余能力。
3.3.2 副井提升设备能力计算应符合下列规定:
1 最大班工人下井时间,立井不应超过30min,斜井不应超过45min。
2 最大班作业时间应按4.5h计算。
3 人员、矸石、支护材料及其他作业时间应按下列规定计算:
1)升降工人时重合率可按1.6倍~1.8倍选取,全综采矿井取大值,升降其他人员时间,应按升降工人时间的20%计算;
2)提升矸石应按日出矸石量的35%计算;
3)下放支护材料应按日需要量的35%计算;
4)其他作业宜按5次~10次选取,并可按提升矸石时间计算其他作业时间。
4 提升设备及罐笼应能满足运送井下设备的最重或最大部件,液压支架宜整体运输。
5 专用于提升矸石的设备能力应计入1.2的不均衡系数;每天作业时间应按16h计算。
3.3.3 混合提升设备能力计算应符合下列规定:
1 最大班工人下井时间,立井不宜超过30min,斜井不宜超过45min;
2 最大班作业时间应按5.5h计算;
3 每班提煤、提矸应计入1.25的不均衡系数;
4 提升设备应能满足运送井下设备最重或最大部件;
5 人员、矸石、支护材料及其他作业时间可按本规范第3.3.2条第3款的规定执行。
3.3.4 采区轨道上、下山提升设备能力计算应符合下列规定:
1 专用提煤系统的提升作业时间每班应按4.5h计算;
2 混合提升作业时间每班应按5.5h计算;
3 最大班运送工人时间不宜超过45min;
4 人员、矸石、支护材料及其他作业时间可按本规范第3.3.2条第3款的规定执行;
5 提升设备应能满足采掘设备的最重或最大部件运输;
6 提煤或提矸的不均衡系数应取1.25;
7 单钩提升上提、下放时间可重合计算。
3.3.5 由两段及以上提升构成的接力提升系统,应分别计算各分系统提升能力,并应以最小的分系统能力作为提升系统能力。
3.3.6 提升容器在井口、井底同时作业时的休止时间应按现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215的有关要求选取,并应符合下列规定:
1 箕斗提煤的休止时间:标称容量6t及以下箕斗宜为8s;8t~9t箕斗宜为10s;12t~30t箕斗可按每吨1s计算;30t以上的箕斗宜按有关设备部件环节联动时间计算确定;在缺乏计算数值或实测数据时,30t以上箕斗每增加1t可按0.5s~0.8s计算。
2 采用罐笼升降无轨胶轮车的矿井,无轨胶轮车由一个水平进出车,且无锁罐装置,单层单车罐笼宜按60s,双层双车宜按120s并增加10s~15s的罐笼换层时间;有锁罐装置应经计算确定。
3.3.7 立井提升设备运行加、减速度和最大提升速度应符合下列规定:
1 升降物料时,多绳摩擦式提升的加、减速度最大不得超过1.2m/s2;单绳缠绕式提升的加、减速度最大不得超过1.0m/s2,并且最大提升速度不得超过用下式所求的数值:
式中:Vx——最大提升速度(m/s);
Ht——提升高度(m)。
2 罐笼升降人员时,加、减速度最大不得超过0.75m/s2;最大提升速度不得超过用下式所求的数值,且最大不得超过12m/s:
式中:Vmax——最大提升速度(m/s);
Ht——提升高度(m)。
3 加、减速度变化率可按0.3m/s3~0.5m/s3选取。
3.3.8 斜井提升设备的最大运行速度和最大加、减速度应符合下列规定:
1 升降人员时的速度不得超过5m/s,且不得超过人车设计的最大允许速度,升降人员时的加速度和减速度不得超过0.5m/s2;
2 用矿车升降物料时的速度不得超过5m/s,加速度和减速度不宜超过0.6m/s2;
3 用箕斗提煤时,速度不得超过7m/s,当铺设固定道床并采用大于或等于38kg/m的钢轨时,速度不得超过9m/s,提升加速度和减速度可按0.4m/s2~0.6m/s2选取;
4 斜井甩车场的加速度和减速度可按0.2m/s2~0.3m/s2选取,甩车速度可按1.5m/s计算。
3.3.9 提升设备钢丝绳的最大静张力、最大静张力差应按下列条件计算:
1 双罐笼提升系统升降大型设备、空罐侧需配重时,配重质量宜为大型设备和运输车辆质量和的50%。
2 平衡锤提升系统的平衡锤质量应按下式计算:
式中:Qp——平衡锤质量(kg);
G——容器质量(kg);
M——物料或最重部件质量(kg);
N——运输车辆质量(kg)。
3 采用固定配重的平衡锤提升系统应一次配足平衡锤质量,不得通过调整平衡锤配重降低最大静张力差。
4 有变坡段的斜井井筒,应分别计算重车在各变坡段的最大静张力和最大静张力差。
5 斜井串车提升终端荷重不得大于矿车连接器的允许最大拉力。
3.3.10 提升运动学计算应符合下列规定:
1 立井箕斗曲轨卸载的提升系统宜采用六阶段速度图,箕斗滚轮进出曲轨时的速度不得大于1.5m/s,外动力卸载的箕斗可采用三阶段速度图;
2 立井罐笼提升系统宜采用五阶段速度图;
3 斜井提升速度图应按具体提升条件确定;
4 提升速度图宜采用变加、减速度的S形曲线。
3.3.11 提升运行井筒阻力系数宜采用下列数值:
1 立井箕斗提升为1.15;
2 立井罐笼提升为1.20;
3 斜井提升为1.10。
3.3.12 井下防撞梁顶面距尾绳环底部的距离可取6m~9m。
3.3.13 提升机安全制动时全部机械减速度计算应符合下列规定:
1 提升机安全制动时,安全制动减速度应满足本规范第3.2.14条的要求;
2 多绳摩擦式提升钢丝绳滑动极限减速度应采用张力比滑动极限法计算,且各种提升载荷和状态的安全制动减速度不得大于钢丝绳滑动极限减速度;
3 落地式多绳摩擦式提升钢丝绳滑动极限减速度计算,摩擦轮两侧钢丝绳静张力和变位质量计算应计入上、下钢丝绳弦长部分质量的影响;
4 多绳摩擦式提升钢丝绳与摩擦轮间摩擦系数的取值不得大于0.25;
5 安全制动减速度应计入提升钢丝绳和尾绳质量差所引起的不平衡重,且不平衡重量应计入重载侧。
3.3.14 提升设备的传动效率宜按制造厂提供的数据计算,在设备没有给定值时,可采用下列数值:
1 直联传动为0.98;
2 行星齿轮减速器传动为0.92;
3 平行轴减速器传动为0.85~0.90。
3.3.15 提升机电动机应按电动机发热条件和过载能力校验,并应符合下列规定:
1 提升系统等效力应按下式计算:
式中:Fd——等效力(N);
∑F2iti——主阶段力的平方与该阶段时间乘积之和(N2s);
Td——等效时间(s)。
2 等效时间应按下式计算:
式中:C1——电动机低于额定转速运行时的散热不良系数,有强迫通风时取1.00,无强迫通风时取0.50;
Ts——额定速度以下的运行时间之和(s);
Te——额定速度或额定速度以上的运行时间(s);
C2——电动机停歇时间的散热不良系数,有强迫通风时取1.00,无强迫通风时取0.33;
θ——提升休止时间(s)。
3 等效容量应按下式计算:
式中:Nd——等效容量(kW);
VE——提升电动机的额定转速折算至卷筒圆周的速度(m/s);
η——传动效率。
4 电动机容量储备系数宜按1.05~1.1选取。 5 电力电子调速方式电动机的过载能力应按下式校验:
式中:λ——过载系数;
Fmax——力图上的最大运动力(N);
Fe——电动机额定出力(N);
λm——电动机过载系数。
6 电力电子调速方式电动机特殊力的过载能力应按下式校验:
式中:λt——特殊力过载系数;
Ft——特殊运动力(N)。
7 采用弱磁调速(恒功率调速),在计算电机等效功率和校验电机过载能力时,应计入电机磁通变化产生的影响。
3.4 提升工艺布置
3.4.1 井塔式多绳摩擦式提升设备布置应符合下列规定:
1 井塔平面尺寸应根据设备的布置形式,吊装方式,运行、维护及检修条件等因素确定。
2 多绳摩擦式提升井塔防撞梁底面至导向轮层楼板的最小距离宜符合下式要求:
式中:h——防撞梁底面至导向轮层楼板的最小距离(m);
1.1——悬挂装置高度系数;
h1——提升容器悬挂装置最大高度(m)。
3 提升机和电动机的突出部分与墙的净距不宜小于1.2m,当采用直联悬挂式电动机时,应留有电动机的安装与检修空间。
4 同层布置两台提升机时,应符合下列要求:
1)平行布置闸座基础之间的净距应满足液压管路布置要求;
2)应分别设置封闭的操纵室。
5 带减速器传动的提升机,其润滑站及水冷却系统宜布置在导向轮层或夹层。
6 用于电动机冷却的通风机宜布置在导向轮层或下面其他层,且通风机引起的噪声不应干扰司机操作。
7 导向轮宜布置在该层楼板上面,且导向轮轮缘距地面不宜小于50mm。
8 导向轮及导向轮层的钢丝绳宜设置防护装置,并应方便检修、验绳。
9 提升机及电动机宜设置活动防护栏杆。
10 摩擦轮车槽装置下方应设站人平台,距摩擦轮不宜小于1.7m,站人平台应设有护栏及方便维修人员上下的爬梯。
3.4.2 井塔式多绳摩擦式提升设备的吊装方式应符合下列规定:
1 宜采用井塔内吊装孔方式;
2 起重机主钩极限位置应能满足最大件设备在吊装孔中的位置;
3 吊装设备与吊装孔边缘的最小间距不宜小于100mm;
4 井塔各层吊装孔应设置有足够刚度的活动盖板。
3.4.3 井塔式多绳摩擦式提升起重设备的布置方式应符合下列规定:
1 起重机设备应满足提升机设备的起吊、安装、检修要求。
2 当起重机主梁底面跨越电梯曳引机控制柜时,其净距不应小于500mm。
3 应设置方便起重机维护的检修爬梯。
4 井塔式多绳摩擦式提升机主机层至起重机轨面的高度不应小于表3.4.3规定的数值,当需跨越设备吊装时,轨面高度应经计算确定。
表3.4.3 井塔式多绳摩擦式提升机主机层至起重机轨面高度(m)
摩擦轮直径 | 3.25及以下 | 3.5~4.0 | 4.5及以上 |
轨面高度 | 7.0 | 7.5 | 8.0 |
5 起重机上部最突出部位与井塔土建结构的最小距离不得小于250mm,并应满足设备检修空间的要求。
3.4.4 井塔电梯布置方式应符合下列规定:
1 电梯井道宜布置在井塔一角;
2 从井塔底层起,电梯井道每层应开门;
3 电梯井道各层厅门与设备、护栏及土建结构的距离不得小于2m;
4 曳引机及电控部分不宜设封闭式机房;
5 应设置通向机房的爬梯或楼梯。
3.4.5 地面提升设备布置应符合下列规定:
1 提升机房的结构形式应根据提升设备的形式,吊装方式,运行、维护及检修条件等因素确定,电动机不带管道通风的提升机房宜采用单层结构;带管道通风的宜采用双层结构。
2 井架防撞梁底面至天轮中心的距离宜符合下式要求:
式中:h——防撞梁底面至天轮中心的最小距离(m);
1.2——悬挂装置高度系数;
h1——提升容器悬挂装置最大高度(m);
R——天轮半径(m)。
3 提升机和电动机的突出部分与墙的净距不得小于1.2m,当采用直联悬挂式电动机时,应留有电动机的安装与检修空间。
4 双层结构的提升机房,液压站与提升机应同层布置,并应方便观察、维护和检修。
5 提升系统布置两台提升机时,应满足下列要求:
1)提升设备的布置形式应根据矿井总平面和井架结构形式通过技术经济比较后确定,当工业场地条件允许时,大型提升机宜采用异侧布置;
2)提升机同侧布置且在同一提升机房时,应分别设置封闭的操纵室;
3)有条件时,服务于两个井筒的提升机可在一个提升机房内垂直布置;
4)同侧双层结构提升机房,提升机宜同层布置。
6 用于冷却电动机的通风机宜布置在下层或放在室外,通风机引起的噪声不应干扰司机操作。
7 钢丝绳出绳孔应挂帘封闭,并应设爬梯及站人平台。
8 落地式多绳摩擦式提升两组天轮之间的垂直中心距不得小于天轮直径加1.0m,且上、下天轮钢丝绳弦长最小距离不得小于0.5m。
9 提升机及电动机宜设置护栏。
10 提升机房应有不少于2个通向室外的出口。
3.4.6 地面提升设备的吊装方式应符合下列规定:
1 双层结构提升机房设备的吊装宜采用室内吊装孔方式;
2 吊装孔宜布置在室内一角,且起重机主钩极限位置应能满足设备最大件吊装;
3 吊装设备与吊装孔边缘的最小间距不宜小于100mm;
4 吊装孔应设置有足够刚度的活动盖板。
3.4.7 地面提升机房起重设备的布置方式应符合下列规定:
1 起重设备应能满足提升机设备的起吊、安装和检修要求。
2 落地式多绳摩擦式提升机房起重机主梁与提升机主轴应平行布置,单绳缠绕式提升机房起重机主梁与提升机主轴宜垂直布置。当起重机大车行走至极限位置,主梁底面高出钢丝绳相应位置不应少于100mm,并应按此条件确定起重机轨面高度。
3 应设置爬梯方便起重机检修。
4 起重机上部最突出部位与土建结构的最小距离应能满足设备安装、检修空间要求。
3.4.8 斜井提升地面车场布置应按下列要求确定:
1 车场形式应根据矿井地形、地貌特征以及总平面布置确定。
2 甩车场串车提升宜采用下列条件:
1)井口栈桥倾角宜采用8°~10°;
2)井口至岔尖距离,单钩提升宜取15m~18m,双钩提升宜取20m;
3)停车线宜为串车长度的1.2倍;
4)过卷距离宜按本规范表3.2.12-2的数值选取。
3 平车场串车提升宜采用下列条件计算:
1)井口至摘钩点距离宜按2倍的串车组长度再增加1m~2m;
2)串车组牵引角(停车点矿车钩头至天轮的钢丝绳仰角)宜小于20°;
3)摘钩点至天轮钢丝绳的悬垂重量不宜小于天轮至提升机卷筒钢丝绳的悬垂重量,不满足要求时,天轮至提升机卷筒之间宜设置钢丝绳托架;
4)斜井升降特大型设备时,井口宜设单开道岔。
3.4.9 提升设备的各种管线敷设应符合下列规定:
1 单层地面及井下提升机房的管线敷设宜设管沟,管沟应设盖板。
2 地面双层结构提升机房及井塔,管线在楼板上方敷设时,应能方便行人且不影响设备维护检修,必要时应加防护装置;在楼板下方敷设应有固定管线装置,穿楼板管线应加保护套管。
3 各种阀门设置应能方便操作,必要时应加防护装置。
3.4.10 井下提升机的设备布置应符合下列规定:
1 提升机硐室大小应根据提升设备的形式,运行、维护及检修条件等因素确定;
2 提升机和电动机的突出部分与墙壁的净距不得小于1.0m,当受硐室宽度限制时,电动机可在壁龛安装,壁龛体积应满足最小通道及安装要求;
3 液压提升机宜将供油泵站与主机分设硐室布置,并应符合噪声规定及通风要求;
4 提升机运搬通道、检修场地应根据现场实际情况确定。
3.5 辅助设备
3.5.1 提升机房和井塔的起重机应按下列条件选用:
1 起重机的选择应满足起重工作环境条件、止点的位置以及起重设备制造、安装的要求;
2 起重量宜根据提升机设备安装时的最大件质量确定;
3 电动起重机应选用机房地面按钮控制;
4 井塔式多绳摩擦式提升机,采用塔内吊装时,宜选用电动超卷扬起重机;
5 地面提升机房起重机当起重量小于或等于20t时,宜选用手动,大于25t时宜选用电动;
6 井下提升设备宜采用起重梁;
7 起重机的尺寸和性能参数应根据其工作性质及特点确定,起重机整机工作级别可采用A1~A3,大钩起升速度宜为0.3m/min~3.0m/min。
3.5.2 井塔式多绳摩擦式提升,塔内应设置电梯,电梯宜选用载重量为500kg~1000kg的乘客电梯,运行速度宜选用1.0m/s~2.0m/s。电梯的层、站数应根据井塔的层数确定。
3.5.3 提升机主电机需要管道通风冷却时,冷却系统应符合下列要求:
1 根据电动机需要的风量和风压选用通风机;
2 进入电动机的冷却空气应经过除尘净化,除尘净化设备宜设在通风机进风口前,通风机进风口应采取挡雨措施;
3 冷却用通风机宜采用变频调速。
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4 电 气
4.1 负荷分级和供电电源
4.1.1 矿井提升机的电力负荷等级划分应符合下列规定:
1 经常升降人员的立井提升机、暗立井提升机应为一级负荷;
2 除一级负荷外的主井和副井提升机应为二级负荷;
3 除一、二级负荷外的其他提升机应为三级负荷;
4 提升机的控制装置、维持提升机运行的辅助用电设备负荷等级应与提升机主回路用电设备的负荷等级相同。
4.1.2 提升机供电电源应符合下列规定:
1 一级负荷的提升机应由双电源供电;
2 主井和副井提升机设备房(井塔)宜由直接从变电所馈出的两回专用线路供电,提升设备房的其中一回电源线路亦可引自另一邻近提升设备房的配电装置。
4.2 电气传动系统
4.2.1 电气传动系统电源装置的选择应符合下列规定:
1 提升机电力传动系统的选择,应依据电网容量,电动机容量,生产环节重要程度,系统的先进性、可靠性和产品价格,作业环境等因素,通过技术经济比较后确定;
2 提升机宜采用电力电子变流器作为电源装置的电气传动系统;
3 电动机额定功率为2000kW及以上时,宜采用交流变频传动。
4.2.2 提升机电气传动系统应符合下列要求:
1 应具有四象限运行功能;
2 应设有行程控制器和行程显示器,根据提升速度图准确实现提升速度和位置的设定和调节;
3 应设有完善的保护和闭锁,超速、井筒终端减速区限速保护、过卷和过放等重要保护装置应各自按冗余原则设置,应具有故障显示、诊断功能;
4 应具有功能完善的闸控系统和安全电路,作用于紧急制动的闸控电路和安全电路应按冗余原则设置,超速等重要保护项目及应急操作开关均应分别接入不同的安全电路。
4.2.3 矿井主要提升机的运:行方式宜符合下列规定:
1 主井提升机宜具有手动、半自动、全自动、应急、检修等运行方式;
2 副井提升机宜具有手动、半自动、应急、检修等运行方式;
3 井下提升设备宜根据提升工艺要求,具备相应的半自动、手动、检修等运行方式。
4.2.4 提升机电控系统设保护和联锁应符合现行国家标准《矿山电力设计规范》GB 50070的有关规定。
4.2.5 提升机电控系统应具有与矿井综合自动化系统联网通信功能。
4.3 电气设备布置
4.3.1 井塔式多绳摩擦式提升机电气设备布置应充分利用井塔各层空间,按照功率流的顺序由下至上依次布置。
4.3.2 落地式多绳摩擦式提升机或单绳缠绕式提升机电气设备宜与主机在同一建筑联合布置,并可设与主机室分隔开的配电室及操纵室。
4.3.3 操作台和提升信号显示装置宜布置在提升机附近;控制装置宜与提升机同层安装,设备外廓与旋转机械突出部位的距离不宜小于2m,与非旋转机械突出部位的距离不宜小于1.5m。
4.3.4 地面提升机的电气设备布置应符合下列规定:
1 20kV及以下配电、控制设备以及变压器的安装应符合现行国家标准《20kV及以下变电所设计规范》GB 50053和《低压配电设计规范》GB 50054的有关规定;
2 开启式电气设备应设置带门的栅栏保护或设置在单独的房间内;
3 变流设备的安装应防止对操作和设备运行环境产生较大的噪声影响和电磁干扰;
4 当同一井塔或机房内安装两台提升机时,两套电控设备的安装位置应明显分开;
5 外循环冷却系统设备宜单独设置在冷却设备间内。
4.3.5 井下提升机的电气设备布置应符合现行国家标准《煤矿井下供配电设计规范》GB 50417的有关规定,并应符合下列规定:
1 提升机电气设备宜与主机在同一硐室联合布置,当受条件限制时,电气设备可布置在独立硐室内;
2 提升机电气设备不宜与其他电气设备混合安装。
4.4 电缆选择及敷设
4.4.1 提升设备电力电缆型式与截面选择、电缆敷设应按现行国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217的有关规定执行。
4.4.2 井下提升设备电力电缆型式与截面选择、电缆敷设除应满足现行国家标准《电力工程电缆设计规范》GB 50217的有关规定外,尚应符合下列规定:
1 井下提升设备应选择煤矿用钢带铠装聚氯乙稀绝缘电缆或煤矿用钢带铠装交联聚乙稀绝缘电缆;
2 井下电缆敷设应符合现行国家标准《煤矿井下供配电设计规范》GB 50417的有关规定;
3 井筒和巷道内垂直敷设的电缆支架间距不宜大于6m,水平敷设的电缆支架间距不宜大于3m;
4 机电硐室内高低压电缆敷设宜采用井巷壁上吊挂敷设方式。
4.5 提升信号与通信
4.5.1 提升信号装置及通信设备应符合现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215的有关规定。
4.5.2 提升信号应包括工作、检修、紧急停车信号及直通电话。
4.5.3 提升信号装置应设专用电源,信号电源电压不应大于127V,并应采用不接地系统。
4.5.4 立井提升除应设置常用信号装置外,还应设置备用信号装置,备用信号电源应采用专用电源线路,电源要求与常用信号装置相同。
4.5.5 信号装置应兼备声光信号、提升钩数记忆、显示和信号的存储等功能。
4.5.6 提升信号装置应具备信号发送程序闭锁与提升机电控回路闭锁功能。
4.5.7 在同一大厅安装两台提升机时,两套提升信号音响应有区别。
4.5.8 提升信号装置应采用可编程序控制器(PLC)控制系统,并应有与提升机电控系统通信的接口。
4.5.9 主井提升信号装置应符合下列规定:
1 工作信号应具有自动发送和手动发送功能;
2 当有溜煤嘴时,应设置溜煤嘴正常位置指示灯及防撞闭锁;
3 当设置自动信号时,信号回路应与装卸载设备联锁;
4 应设置停车及装、卸载指示灯;
5 井底及井口煤仓应设煤位信号,当采用自动信号时,应与提升信号回路联锁;
6 大型箕斗宜设箕斗卸空信号,并应与提升信号联锁;
7 开车信号应为保留式信号。
4.5.10 副井提升信号装置应符合下列规定:
1 副井双容器提升的工作信号应经井口转发,井底及中间水平应能向提升机司机直发紧急停车信号;
2 开车信号应为保留式信号,并应设置提人、提物及检修指示;
3 井口、井底及中间水平的井口安全门与提升信号应设闭锁装置,只有安全门关闭后方能发出开车信号,并在发出开车信号后,未发出停车信号前,应不能用手动方式打开安全门;
4 应设置摇台(锁罐装置)正常位置指示灯及防撞闭锁。
4.5.11 提升机房应设行政电话、调度电话,司机与井口及井下各水平信号工应有对讲通话装置,并应设检修对讲通信装置。
4.6 照 明
4.6.1 地面提升机房照明应采用双电源。
4.6.2 各类地面提升建筑物照明应符合下列规定:
1 操纵室照明的照度不应低于200lx,其他设备层不应低于100lx;
2 主机房重要的工作地点应有局部照明;
3 各电气设备层应设检修用照明插座;
4 主机房、配电室及操纵室应设应急照明。
4.7 防雷与接地
4.7.1 提升井塔、井架及机房等建筑物的防雷设计,应符合现行国家标准《建筑物防雷设计规范》GB 50057和《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343的有关规定。
4.7.2 提升井塔、井架及机房等建(构)筑物应设防直击雷设施。
4.7.3 电气设备的接地应符合现行国家标准《煤矿井下供配电设计规范》GB 50417和《交流电气装置的接地设计规范》GB/T 50065的有关规定。
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5 建 筑
5.1 一般规定
5.1.1 提升建(构)筑物的设计应符合国家现行有关标准的规定,并应根据提升系统特点确定建筑方案,不得随意扩大面积和体积。
5.1.2 建筑设计应具备近期实测地形图、地震、气象和相应阶段的工程地质、水文地质等原始资料。
5.1.3 提升建(构)筑物安全等级的划分应符合现行国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068的有关规定。
5.1.4 提升建(构)筑物抗震设防分类的划分应符合现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223的有关规定。建(构)筑物的抗震设计应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011和《构筑物抗震设计规范》GB 50191的有关规定。
5.1.5 提升建(构)筑物的耐火等级应符合现行国家标准《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215的有关规定。
5.1.6 提升建筑物外观应与工业场地各建筑物的色彩协调,并应立面简洁、层次分明,经常有人工作的室内应进行装修。
5.2 提升建筑物和构筑物
5.2.1 落地式多绳摩擦式提升井架宜采用钢结构型式,双斜撑或单斜撑井架应通过技术经济比较后确定。井架的设计应符合现行国家标准《矿山井架设计规范》GB 50385的有关规定。
5.2.2 井塔宜采用钢筋混凝土结构,当井塔有特殊要求时也可采用钢结构。
5.2.3 地面提升机房宜采用钢筋混凝土结构或钢结构。
5.2.4 根据施工条件和进度,井塔、井架设计可兼作凿井用。
5.2.5 提升设备基础宜采用混凝土整体式基础,并应进行强度计算和倾覆、滑移验算。
5.2.6 落地式多绳摩擦式提升井架当设钢丝绳防寒廊时,应将井架全封闭,并应留有便于更换天轮的设施和通道。
5.3 提升建筑物设施
5.3.1 井塔主机层或下一层、二层应设置卫生间,地面提升机房有条件的也可设置卫生间。
5.3.2 井塔内除设电梯外,还应设有人员上下的梯子间。
5.3.3 井塔、地面提升机房室内外噪声源较大,影响提升机操作运行时,应采取降噪措施。
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6 给排水及采暖通风
6.1 给 排 水
6.1.1 地面提升机房可按地面工业建筑设置必要的生产、生活给排水系统,可不设置室内消防给水。
6.1.2 井塔式多绳摩擦式提升应在提升机主机层和有较多电器设备的楼层设消防给水,充实水柱应按10m,当两股水柱同时到达时,每股水量应按5L/s。井塔内可不设自动喷水灭火系统。
6.1.3 井塔给水方式宜采用管网给水。当管网水压不能满足井塔给水要求时,可单独设局部加压设备。给水加压设备宜采用自动控制系统,可不设备用。
6.1.4 井塔或地面提升机房应按现行国家标准《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140的有关规定配备建筑灭火器。
6.1.5 井塔的排水管材宜选用钢管或塑料管,采用钢管应在接入排水管网前采取消能措施,采用塑料管应在立管中采取消能措施。
6.2 采暖和通风
6.2.1 采暖地区的室内采暖温度应符合下列规定:
1 井塔和地面提升机房的主机层应为16℃~18℃;
2 其他各层(间)应为10℃。
6.2.2 采用钢丝绳防寒走廊的落地多绳摩擦式提升系统,防寒走廊采暖温度可按5℃。
6.2.3 地面提升机房采暖热媒宜采用热水,提升井塔热媒宜采用蒸汽,饱和蒸汽压力应小于或等于0.2MPa。
6.2.4 采暖散热器可根据各层的系统压力及使用功能选用不同的散热器或暖风机。
6.2.5 发热量较大的电气间应设机械通风,并宜设置空气调节装置。
本规范用词说明
1 为便于在执行本规范条文时区别对待,对要求严格程度不同的用词说明如下:
1)表示很严格,非这样做不可的:
正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”;
2)表示严格,在正常情况下均应这样做的:
正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”;
3)表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的:
正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”;
4)表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”。
2 条文中指明应按其他有关标准执行的写法为:“应符合……的规定”或“应按……执行”。
引用标准名录
《建筑抗震设计规范》GB 50011
《20kV及以下变电所设计规范》GB 50053
《低压配电设计规范》GB 50054
《建筑物防雷设计规范》GB 50057
《交流电气装置的接地设计规范》GB/T 50065
《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068
《矿山电力设计规范》GB 50070
《建筑灭火器配置设计规范》GB 50140
《构筑物抗震设计规范》GB 50191
《煤炭工业矿井设计规范》GB 50215
《电力工程电缆设计规范》GB 50217
《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB 50343
《矿山井架设计规范》GB 50385
《煤矿井下供配电设计规范》GB 50417
《重要用途钢丝绳》GB 8918
《多绳摩擦式提升机》GB/T 10599
《平衡用扁钢丝绳》GB/T 20119
《单绳缠绕式矿井提升机》GB/T 20961
《压实股钢丝绳》YB/T 5359