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1、中国矿业大学2009届本科生毕业设计 第25页1 绪论1.1概述矿山提升运输是矿山运输的咽喉，占有重要地位，是井下与地面联系的主要工具。它的主要用途是沿井筒提升有益矿物和矸石，升降人员、设备、下放材料等。矿山运输分为矿物运输和辅助运输。矿物运输的同时，还需要运输矸石，材料，设备和人员，这就是辅助运输，它在矿山生产中占有重要地位，因为矿井每年都有很大的矸石运量，此外材料设备种类规格多，运输地点分散，上下班时要求在短时间内把人员运送到指定地点，这一切都离不开辅助运输。由于运输线路长且由多个环节和各种运输设备配套而成，如果线路的某个环节中断，就会使工作面和其他工作地点的作业陷入停顿，甚至导致全矿停产
2、，因此，运输系统工作的好坏直接关系到矿山生产能否正常进行。所以，有人把矿山运输形象的比作矿山生产的动脉。在矿井生产事故中，运输事故占很大的比例，据统计，有1/4以上的安全事故发生在运输接，因此，安全生产离不开运输的安全。从经济角度看，运输费用在生产成本中占很大比重，因为地面级井下运输设备很多，运输工人和装载工人数几乎占全矿工人的一半。因此，正确配置运输设备及合理组织运输工作，对提高煤的产量、降低生产成本和提高工人劳动生产率有重要作用。矿井运输任务很多，概括起来大致有下列工作：（1）把工作面采下的无聊经由井下巷道及井筒运输提至地面指定地点，如煤矿选煤厂和铁路装车煤仓。（2）把掘进工作面掘下的矸石
3、经由井下巷道及井筒提升至地面矸石山。（3）往返运送人员和矿井生产用的设备、材料等。矿井运输的特点主要有：（1）井下运输设备在巷道中工作，由于受到井下巷道空间的限制，因而运输设备结构应紧凑，尺寸应尽量小。（2）井下运输环节多，运输线路长短不一而且经常变化，水平和倾斜线路交叉相连，同时还有装载、卸载等辅助设备，为了适应各种不用工作条件的需要，矿井运输要求有多种类型。（3）井下运输的流动性强。随着工作面的推进，运输线路需要伸长和缩短，运输设备的工作地点也要随之改变，因此，某些运输设备要便于移动。此外，运输设备在井下工作时，工作条件比较恶劣，在周围环境中往往存在沼气和粉尘，因此，要求井下运输设备要耐腐
4、蚀，耐粉尘，并且具有防爆性。了解矿井运输的特点对于相关的工程技术人员来说是非常重要的，这样才能有的放矢，合理地设计或选择现场适用的运输设备，确保各种设备的合理配套使用和安全使用。辅助运输大部分是通过罐笼来实现，主要应用于矿井提升的副井提升。罐笼分为普通罐笼和翻转罐笼两种，其中普通罐笼应用广泛，而普通罐笼又种类繁多，分为单绳和多绳，单层和多层，矿井应根据需要选择合适的罐笼，从而提高生产效率，降低生产成本，最大程度发挥罐笼的功用。矿山提升设备是矿山较复杂且庞大的机械-点起机组，在工作中一旦发生故障，就会严重影响矿井的正常生产，甚至造成人身伤亡事故。为此，要掌握矿井提升设备的构造、工作原理、性能、设
5、备选择、运转理论等方面的知识，以便于可以合理的选择和维护使用，使其确保高效率和安全可靠的运转。矿井提升设备按照用途可以分为主井提升设备和副井提升设备。主井提升设备主要用于提升有益矿物（如提升煤炭或者矿物）；副井提升设备用于辅助提升（如矸石，升降人员、设备，下放材料等）。按提升容器可以分为箕斗提升设备和罐笼提升设备。按提升机类型可以分为缠绕式提升设备和摩擦式提升设备。按井筒倾角可以分为立井提升设备和斜井提升设备1.2矿井提升设备矿井提升设备主要由提升容器、提升钢丝绳、提升机、天轮、井架、装卸载设备及电气设备等组成。提升容器按用途和结构课分为箕斗、罐笼、矿车、吊桶等。箕斗分为立井箕斗和斜井箕斗，专
6、用于主井提升。图1-1为单绳缠绕式提升机箕斗提升系统立井箕斗多采用底卸式，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。图1-1单绳缠绕式提升机箕斗提升系统1提升机；2天轮；3井架；4箕斗；5卸载曲轨；6煤仓；7钢丝绳；8罐笼；9煤仓；10给煤机；11装在设备立井卸载原理：当箕斗提升至地面煤仓时，卸载滚轮进入安装在井架上的卸载曲轨内，随着箕斗提升，固定在箕斗框架上的小曲轨同时向上运动，则滚轮在卸载曲轨作用下，沿着箕斗框架上的小曲轨向下运动，并转动连杆，使其通过连杆锁角为零的位置后，闸门就借助煤的压力打开，开始
7、卸载。在箕斗下放时，以相反的顺序关闭闸门。平板闸门底卸式箕斗较扇形闸门卸载时井架受力小，卸载曲轨短，装载时撒煤少，且动作可靠。图1-2平板闸门底卸式箕斗1 连接装置；2罐耳；3活动溜槽板；4堆煤线；5斗箱； 6框架；7闸门；8连杆；9滚轮；10曲轴； 11平台；12滚轮；13机械闭锁装置图1-3为竖井普通罐笼提升系统示意图。其中一个罐笼位于井底进行装车，另一个罐笼位于井口出车平台，进行卸车，两条钢丝绳的两端，一端与罐笼相连，另一端绕过井架上的天轮，缠绕并固定在提升机的滚筒上。滚筒旋转即可带动井下的罐笼上升，地面的罐笼下降，使罐笼在井筒中坐上下往复运动，进行提升工作。图1-3竖井普通罐笼提升系统
8、1提升机；2钢丝绳；3天轮；4井架；5普通罐笼；6矿1.3罐笼简介1.3.1罐笼的基本结构罐笼是一个类似于罐的用钢板做成的多用途的提升容器。它既可以提升煤炭和矸石，也可以升降人员、运送物料和设备。罐笼主要用于副井提升，也可以用于小型煤矿的主井提升。在煤矿的提升运输中有非常重要的作用。罐笼按钢丝绳的数目可以分为单绳罐笼和多绳罐笼。按层数可以分为单层罐笼、双层罐笼和多层罐笼。按其所装矿车的名义载重量可以分为1t、1.5t和3t罐笼。图1-2单绳1t普通标准罐笼结构简图1提升钢丝绳；2双面夹紧楔形绳环；3主拉杆；4防坠器；5罐耳；6淋水棚；7横梁；8立柱；9钢板；10罐门；11拐到；12阻车器；13
9、稳罐罐耳；14罐盖；15套管罐耳图1-2单绳1t普通标准罐笼，提升钢丝绳绕过双面夹紧楔形绳环与罐笼的主拉杆连接。罐笼是由横梁、垂直立柱通过铆接和焊接结合成的金属框架结构，周围用不同厚度的钢板包围，罐笼四角为切角形式，这样既有利于井筒布置又制作方便。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，为了将矿车推进罐笼，罐笼底部敷设轨道，为了防止提升过程中发生跑车事故装有阻车器。在罐笼上设有罐耳并使其紧靠在罐道上保证罐笼平稳的沿着罐道运行。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。罐笼上部还设有防坠器（又称为断绳保险器）
10、。罐体是承载的金属结构，是罐笼的重要组成部分，由骨架（横梁7和立柱8组成）、侧板、罐顶、罐底及轨道组成。罐笼顶部设有半圆弧形的淋水棚6和可以打开的罐盖14，以便运送长材料时用。罐笼两端设有帘式罐门10，以保证提升人员时的安全。连接装置是连接提升钢丝绳和提升容器的装置，包括主拉杆、夹板、楔形环等。多绳罐笼与单绳罐笼稍有不同。罐耳与罐道配合使用，使提升容器在井筒中运行稳定，防止发生扭转或者摆动。阻车器防止提升过程中矿车抛出罐笼。防坠器当提升钢丝绳或者连接装置断裂时，防坠器可以使罐笼平稳的支撑在井筒中罐道或者特设的制动绳上，以免罐笼坠入井底。多绳罐笼结构与单绳罐笼稍有不同，它不设防坠器，使用的专用悬
11、挂装置可与数根提升钢丝绳连接并可实现钢丝绳张力的调整。罐笼底部设有尾绳悬挂装置。1.3.2罐笼的优缺点罐笼的设计应使其结构坚固，重量轻，并能运送井下大型设备，一般采用普通钢材只做。为减轻重量，也可以采用铝合金和高强度钢材只做罐笼。提升容器主要是箕斗和罐笼。箕斗的优点是：质量轻，所需的井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。缺点是：井底及井口需要设置煤仓和装卸载设备，只能提升煤炭，不能升降人员、设备和材料，井架较高，需要另设一套辅助提升设备。罐笼的优点是：井底及井口不需要设置煤仓，可以提升煤炭、矸石，下放材料，升降人员和设备，井架较矮，有利于煤炭分类运输。罐笼的缺点是：质量大，所需井
12、筒断面积大，装卸载不能自动化，而且时间较长，生产效率较低。选择箕斗还是罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。一般可以根据矿井的年产量来确定：年产量45万t以上可选用箕斗做为主提升设备，罐笼作为辅助提升设备；年产量小于45万t时，则选用罐笼作为主提升设备，而且同时完成辅助提升任务。1.4钢丝绳钢丝绳是提升系统不可缺少的重要部分。钢丝绳钢丝为优质碳素结构钢，一般直径为0.44mm。矿井提升抗拉强度一般采用1700Mpa以下的。钢丝绳表面有光面和镀锌（常用于摩擦提升）两种。绳芯分为金属芯和纤维芯。纤维绳芯的作用：（1）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
13、丝锈蚀。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，不易变形等特点。但其柔软性差，不耐腐蚀。1.4.1钢丝绳的分类、特点及应用 按钢丝绳的捻法分可分为右交互捻（ZS）、左交互捻（SZ）、右同向捻（ZZ）、左同向捻（SS）四种。标记代号中，第一个字母表示钢丝绳的捻向；第二个字母表示股的捻向；“Z”表示右捻向，“S”表示左捻向。左捻：按左螺旋方向将股捻成绳。右捻：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。特点：同向捻钢丝绳柔软，表面光滑，接触面积大，应力小，使用寿命长，绳有断丝时，断丝头部会
14、翘起便于发现，所以矿井提升多用同向捻钢丝绳。但同向捻钢丝绳有较大的恢复力，稳定性较差，易打结。交互捻钢丝绳的结构稳定 按钢丝在股中互相接触情况分（1）点接触钢丝绳 股中各层钢丝捻距不等，钢丝间呈点接触状态。这种钢丝绳造价较低，但钢丝间接触应力大，特别是钢丝绳在绕过滚筒和天轮时，钢丝有应力集中和二次弯曲现象，所以寿命较短。（2）线接触钢丝绳 股中各层钢丝以等捻距捻制，钢丝间呈线接触状态。这种钢丝绳工作时应力降低，耐疲劳性能好，结构紧密，无二次弯曲现象，寿命较长。（3）面接触钢丝绳 它是将线接触钢丝绳股进行特殊碾压加工，使钢丝产生塑性变形而呈棉接触状态，然后再捻制成绳的。面接触钢丝绳具有结构紧密，
15、表面光滑，不易变形，钢丝间接触面积大，刚性强和耐磨损等优点。 按绳股断面形状分（1）圆形股绳 绳股断面为圆形。这种绳易于制造，价格低，是矿井提升应用最多的一种钢丝绳。（2）异形股绳 绳股断面形状有三角形和椭圆形两种。三角股钢丝绳：强度比同直径圆形股绳要高，承压面积大，外层钢丝磨损小；外层钢丝粗，排列方式好，抗挤压性能好，尤其是在多层缠绕时，过渡比较稳定；寿命比圆形股长。椭圆股钢丝绳：支撑面积大、抗磨损性能好，但绳的稳定性差，不适于承受较大的挤压力。这种绳股多用来与其它绳股捻制成多层不旋转钢丝绳1.4.2钢丝绳结构选择（1）对于单绳缠绕式提升，一般宜选用光面右同向捻、断面形状为圆形股或三角股、接触形式为点或线接触的钢丝绳；对于矿井淋水大，水的酸碱度高，以及在出风井中，由于腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳。（2）在磨损严重的条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝尽可能粗的钢丝绳；斜井串车提升时，宜采用交互捻钢丝绳。 （3）对于多绳摩擦提升，一般应选用镀锌、同向捻(左右捻各半)的钢丝绳，断面形状最好是三角股。（4）罐道绳最好用半密封钢丝绳
