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 10-1 绪绪 论论 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252矿井提升设备的发展历史二、矿井提升设备的组成 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（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6-3 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；金属丝股芯，IWS （3）股芯和绳芯股芯由钢丝捻成股时有股芯，由钢丝组成绳芯由股捻成绳时有绳芯分金属芯（钢丝）纤维芯（剑麻、黄麻或有机纤维）绳芯作用：（1）支持绳股，使绳富于弹性减少股间钢丝的接触应力； （2）缓和弯曲应力； （3）储存润滑油，防止绳内钢丝锈蚀按钢丝绳的捻法左捻（S）：按左螺旋方向将股捻成绳右捻（Z）：按右螺旋方向将股捻成绳交互捻：绳中的股的捻向与股中丝的捻向相反同向捻：绳中的股的捻向与股中丝的捻向相同。
2. 钢丝绳的分类、特点及应用（1）分类及特点右交互捻（ZS） 左交互捻（SZ）右同向捻（ZZ） 左。