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1、第十章 矿井提升设备,沿井筒提升煤炭和矸石，下放材料，升降人员、设备。是联系井下与地面的“咽喉”设备。 提升设备是较复杂且庞大的机械电气机组，在运行过程中要求具有安全性、可靠性和经济性，在矿山生产的全过程中占有极其重要的地位。,10-1 绪 论,一、矿井提升设备的任务及发展历史,1矿井提升设备的任务,苏联进口仿制苏联自己研制 1953年抚顺重型机器厂制造了我国第一台缠绕式双滚筒提升机。1958年洛阳矿山机器厂设计制造了我国第一台24多绳摩擦式提升机。1971年该厂又新设计制造了JK型新系列单绳缠绕式提升机，与老型号提升机相比较，提升能力平均提高了25。,2矿井提升设备的发展历史,二、矿井提升设
2、备的组成 提升容器、提升钢丝绳、提升机（包括拖动控制系统）、 井架（或井塔）、天轮及装卸载设备等。,三、矿井提升系统 1.竖井单绳缠绕式箕斗提升系统 2.竖井单绳缠绕式罐笼提升系统 3.竖井多绳摩擦式箕斗提升系统 4.竖井多绳摩擦式罐笼提升系统 5.斜井箕斗提升系统 6.斜井串车提升系统,竖井单绳缠绕式箕斗提升系统,竖井单绳缠绕式罐笼提升系统,竖井多绳摩擦式罐笼提升系统,图10-2 塔式多绳摩擦式罐笼提升系统示意图 1-提升机；2-导向轮；3-井塔；4-罐笼；5-提升钢丝绳；6-尾绳,四、矿井提升设备的分类 1.按用途分 (1)主井提升设备:提升有益矿物 (2)副井提升设备。用于辅助提升（如提
3、升矸石，升降人员、设备，下放材料等。）。 2.按提升容器分 箕斗、罐笼、矿车、吊桶提升设备。 3.按提升机类型分 缠绕式提升设备、摩擦式提升设备。 4.按井筒倾角分 立井提升设备、斜井提升设备。,10-2 提升容器,提升容器按其结构分类如下：,分类： 按绳数分：立井单绳罐笼、立井多绳罐笼； 按层数分：单层、双层； 按固定车厢式矿车名义装载质量分：1t、1.5t、3t三种形式。,一、普通罐笼及其承接装置,1.普通罐笼,多用途，要满足各种不同要求。如：在规定时间内升降人员；矿车在罐笼内要稳定；能装载井下使用的大型设备；升降人员的罐笼要设防坠器；罐笼的结构要坚固，自重要轻等，国内外已有铝合金、高强度
4、钢材和复合材料制造的罐笼。,（1）罐笼的主要结构 组成：主体部分、罐耳、连接装置、阻车器、防坠器。 主体部分：由骨架（横梁、立柱）、罐顶、罐底、侧板与轨道。罐笼顶部有半圆弧形淋水棚和可以打开的罐盖，以供运送长材料用。罐两端设有帘式罐门，保证提升人员的安全。 罐耳：使罐笼沿着井筒中的罐道稳定运行，防止容器摆动和扭转。罐道可分为刚性及柔性两种，刚性罐道有钢轨罐道、木罐道及组合罐道三种；柔性罐道即钢丝绳罐道。 连接装置：包括主拉杆、夹板、楔形环等。用以连接提升钢丝绳和罐笼。 阻车器：为了防止提升过程中矿车跑出罐笼，装有阻车器。 防坠器：（又称为断绳保险器）。,2. 多绳标准普通罐笼与单绳结构的不同点
5、 （1）罐笼自重较大； （2）罐笼中留有添加配重的空间； （3）不装设防坠器；连接装置增设钢丝绳张力平衡装置，用来自动调节各绳张力。,2. 防坠器：（又称为断绳保险器） 规定：煤矿安全规程第332条规定：“升降人员或升降人员和物料的单绳提升罐笼（包括带乘人间的箕斗），必须装置可靠的防坠器。” 作用：当提升钢丝绳万一发生断裂后，可使罐笼牢固地支撑在井筒的罐道上，防止罐笼坠落井底造成严重事故。 组成：开动机构、传动机构、抓捕机构、缓冲机构。 分类：按抓捕机构的工作原理分为三类 (1) 切割式 用于木罐道； (2) 摩擦式 用于钢轨罐道； (3) 定点抓捕式 有专用制动绳，用于任何形式的罐道。,技术
6、要求： (1)保证在任何条件下，无论提升速度和终端载荷多大，都能平稳可靠地制动住下坠的罐笼； (2)在制动下坠的罐笼时，为了保证人身和设备的安全，在最小终端载荷时（空罐只乘1人）制动减速度不应大于50m/s2，延续时间不超过0.20.5s，在最大终端载荷时（矸石罐）制动减速度不应小于10m/s2。 (3)结构简单，动作灵活，便于检查和维护，不误动作，重力要轻； (4)防坠器的空行程时间，即从断绳到防坠器发生作用的时间不大于0.25s. (5)防坠器每天要有专人检查，每半年进行一次不脱钩检查性试验，每年进行一次脱钩性试验，对大修后的防坠器或新安装的防坠器必须进行脱钩试验，合格后方可使用。,FLS
7、型制动绳防坠器,防坠器的构造与工作原理 目前我国广泛采用的是制动绳防坠器。其工作原理如下：（以BF-152型制动绳防坠器为例）,（1）布置系统 （2）抓捕机构及其传动装置 （3）缓冲器 （4）制动绳的拉紧装置,（1）布置系统,BF-152型防坠器是标准防坠器的一种，配合1.5t矿车双层双车单绳罐笼作用。 在缓冲器中，制动绳7的上端通过连接器6与缓冲绳4相连，缓冲绳通过装于天轮平台上的缓冲器5，再绕过圆木3而在井架的另一边自由悬垂，绳端用合金浇铸成锥形杯1,以防缓冲绳从缓冲器中全部拔出。制动绳的另一端穿过罐笼9上的抓捕器8伸到井底，用拉紧装置10固定在井底水窝的梁上。抓捕器的开动机构为弹簧1，正
8、常提升时，提升钢丝绳拉起主拉杆3，通过传动横梁4和连板5，使两个拔杆6的外伸端处于最低位置，滑楔2则在最下端位置，发生断绳时，主拉杆3下降，在弹簧1的作用下，拔杆6的外伸端抬起，使滑楔2与制动绳7接触，并挤压制动绳实现定点抓捕，把下坠的罐笼支承到制动绳上；,制动绳在罐笼动能作用下拉动缓冲绳，靠缓冲绳在缓冲器中的弯曲变形和摩擦阻力产生制动力，吸收罐笼下坠的能量，迫使罐笼停住。每个罐笼有两根制动绳，视制动力大小每根制动绳可以与一根或两根缓冲绳相连接，通过调节缓冲绳在缓冲器中的弯曲程度来改变制动力的大小。,3. 承接装置及稳罐设备 （1）承接装置 作用：便于矿车出入罐笼。 分类： 承接梁、罐座、摇台
9、,摇台 由能绕转轴转动的两个钢臂组成，安装在通向罐笼进出口处。 当罐笼停于卸载位置时，动力缸 中的压缩空气排出，装有轨道的钢臂 靠自重绕轴 转动，下落并搭在罐笼底座上，将罐笼内轨道与车场的轨道连接起来。,摇台 摇台的应用范围广，井底、井口及中间水平都可使用，特别是多绳摩擦提升必须使用摇台。由于摇台的调节受摇臂长度的限制，因此对停罐准确性要求较高。,二、箕斗及其装载设备,1. 竖井箕斗,（1）立井箕斗结构原理 立井提煤多采用固定斗箱底卸式，底卸式箕斗分为平板闸门箕斗和扇形闸门箕斗。以单绳立井平板闸门箕斗为例：其结构如图1-1所示，主要由斗箱、框架、连接装置及闸门等组成。,单绳立井平板闸门箕斗,主
10、要由斗箱、框架、连接装置及闸门等组成。,立井箕斗型号意义 （1）立井单绳箕斗,（2）立井多绳箕斗,2. 箕斗的装载设备,（1）定量斗箱式 组成和工作过程,采用预先定量的装载方式，其洒煤量可以大大降低，一般仅为提煤量的 1一3。,优点： 结构简单、环节少、装载时不用其他辅助机械等。,图10-10 立井箕斗定量斗箱装载设备 1-斗箱；2-控制缸；3-拉杆；4-闸门； 5-溜槽；6-压磁测重装置；7-箕斗,定量斗箱式,主要由斗箱、溜槽、闸门、控制缸和测重装置组成。 当箕斗到达井底装煤位置时，通过控制元件开动控制缸2，将闸门4打开，斗箱1中的煤便沿溜槽5全部装入箕斗，利用压磁测重装置6来控制斗箱1中的
11、装煤量。,（2）定量输送机式 组成和工作过程,图10-11 定量输送机装载设备 1-煤仓；2-输送机；3-活动过渡溜槽； 4-箕斗；5-中间溜槽；6-负荷传感器； 7-煤仓闸门,优点 不需在井筒附近开凿较大硐室； 减少装倒次数，因而可减少煤的破碎量； 向箕斗装载均匀，可减少提升钢丝绳的冲击负荷； 装载时间不受煤质变化的影响，有利于实现提升自动化。,三、容器的导向装置,提升容器的导向装置（罐道）可分为刚性和挠性两种。 挠性罐道采用钢丝绳， 刚性罐道一般用钢轨、各种型钢和方木。刚性罐道固定在型钢罐道梁上。以前的提人罐道多用木罐道，木罐道具有变形大、磨损快、易腐烂和提升不平稳等缺点，因此逐渐被钢罐道
12、和钢丝绳罐道所代替。 钢罐道的形式有钢轨罐道和用型钢焊接而成的矩形组合罐道。钢轨罐道的主要缺点是侧向刚度小，易造成容器横向摆动，刚性罐耳磨损太大，所以钢轨罐道一般用于提升速度和终端载荷都不大的提升容器。,图10-12 组合罐道与橡胶罐耳配合示意图 1-罐道梁；2-罐道；3-橡胶滚轮罐耳；4-罐耳支座,（1）刚性组合罐道 刚性组合罐道的截面是空心矩形，一般由槽钢焊接而成。国外也有采用整体轧制型钢的。 优点是侧向弯曲和扭转强度大，罐道刚性强，可配合使用摩擦系数小的橡胶滚动罐耳（由一个端面橡胶滚轮和两个侧面橡胶滚轮组成一组橡胶滚轮罐耳）。这种罐道使容器运行平稳，罐道与罐耳磨损小，因此服务年限长。近年
13、来国内外使用这种罐道的矿井逐渐增多，尤其是在终端负荷和提升速度都很大时，使用这种罐道更为合适。,（2）钢丝绳罐道 优点：钢丝绳罐道与刚性罐道相比具有安装工作量小、建设时间短、维护简便、高速运行平稳、无罐道梁可适当减小井壁厚度、通风阻力小等优点。 应用：使用钢丝绳罐道时，容器之间及容器与井壁之间的间隙要求较大，因此就必须增大井筒净断面积，且使井塔或井架的荷重增大，这些都限制了钢丝绳罐道的使用。特别是当地压较大，井筒垂直中心线发生错动，甚至井筒发生弯曲时，不能采用钢丝绳罐道，此时应采用刚性罐道。 要求：每个容器一般采用四根罐道绳。罐道绳应采用刚性大、耐磨和防腐性强的钢丝绳，因此使用密封式（锁股）钢
14、丝绳较好。也可以采用三角股和普通圆股钢丝绳。罐道绳上端用双楔块固紧式固定装置固定在井架上，下端采用连接装置和重锤拉紧。拉紧重锤的重力根据煤矿安全规程规定：每100m钢丝绳的张紧力不得小于10000N。为避免绳罐道共振，每个重锤的重力不必相同，各钢丝绳罐道张紧力差不得小于5。内侧张紧力大，外侧张紧力小。,10-3 井架与天轮,一、井架,(1)木井架 用于服务年限较短(68年)、产量较低的小型矿井。,作用：支持天轮和承受全部提升重物、固定罐道和卸栽曲轨、架设普通罐笼的停罐装置(罐座或摇台)等。,井架有以下几种类型：,(1)金属井架,使用较广泛，服务年限较长、耐火性好、弹性大、能够适应提升过程中发生
15、的振动。但成本较高、钢材消耗量大、容易腐蚀，必须注意保护，每年重新油漆1次。,(2)混凝土井架 优点是节省钢材，服务年限长、耐火性好、抗振性强。缺点是自重大，必须加强基础，因而成本高，施工期长。多绳摩擦式提升常采用钢筋混凝土井塔。,(3)装配式井架 用钢管和槽钢装配而成，主要用于立井开凿施工井架。其优点是便于运输和拆装。,结构型式有三种类型： 直径4000 mm时，采用模压铆接结构； 直径3500 mm时，采用模压焊接结构； 直径小于3000 mm时，采用整体铸钢结构。,二、天轮,作用：安装在井架上，起支承、引导钢丝绳转向作用。,类型：井上固定天轮、凿井及井下固定天轮和游动天轮三种类型。,6-
16、3 提升钢丝绳,6-3 提升钢丝绳,作用：悬吊提升容器并传递动力。,一、钢丝绳的结构、类型、特性及应用,图10-14 提升钢丝绳的结构 1-股芯；2-内层钢丝；3-外层钢丝； 4-绳芯；5-绳股,（1）钢丝 优质炭素结构钢冷拔而成，一般直径 为0.44。我国多用抗拉强度为 15501700Mpa两种。,组成：钢丝股+绳芯（纤维绳芯、金属绳芯）。,1钢丝绳的结构,（2）钢丝绳表面 光面和镀锌两种。 钢丝的表面状态标记代号为： 光面钢丝，NAT；,据钢丝韧性可分为特号、I号和号三种，提升矿物用的钢丝绳可以选用特号或I号钢丝来制造，提升人员用的钢丝绳只允许用特号钢丝来制造。,A级， ZAA； AB级，ZAB； B级， ZBB。,镀锌钢丝,金属绳芯的特点： 与相同断面的纤维绳芯相比，金属断面大，抗破断能力大，具有耐横向压力大，不易变形等优点。但其柔软性差，不耐腐蚀。 绳芯的标记代号： 纤维芯（天然或合成的），FC；天然纤维芯，NF；合成纤维芯，SF；金属丝绳芯，IWR；金属丝
