【采矿课件】第四章矿井提升设备

第四章矿井提升设备第一节概述第二节提升容器第三节井架和天轮第四节提升钢丝绳第五节矿井提升机第六节提升机常见机械故障及排除矿井提升设备的用途、组成及系统分类§4-1概述（二）矿井提升设备的主要组成矿井提升设备的主要组成部分有：提升机、提升容器、井架或井塔、天轮、钢丝绳以及装载和卸载装置。矿井提升设备是矿井运输系统中的咽喉设备，是井下与地面联系的主要工具。用途是：把井下煤和矸石沿井筒提升到地面；下放材料；在地面和井底之间升降人员、设备等。（一）矿井提升设备的用途（三）矿井提升系统根据提升方式的不同，矿井提升系统主要可分为以下几种。1．立井单绳缠绕式箕斗提升系统2．立井单绳缠绕式罐笼提升系统3．立井多绳摩擦式箕斗提升系统4．立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§4-2提升容器按结构我国煤矿竖井，主井普遍采用底卸式箕斗；主斜井多采用后壁卸载式箕斗。罐笼主要用于副井提升。箕斗罐笼矿车人车吊桶竖井箕斗斜井箕斗底卸式箕斗侧卸式箕斗翻转式箕斗后壁卸载式箕斗翻转式箕斗普通罐笼翻转式罐笼提升容器:直接装运煤炭、矸石、人员、材料及设备的工具。。对于罐笼的要求满足在规定时间内升降人员的要求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，自重要轻标准普通罐笼载荷按固定车箱式矿车的名义载重确定为1t、1.5t和3t三种。每种均设有单层和双层普通罐笼。其中1t和1.5t双层普通罐笼用于主井提升时，每层可装一辆矿车，当用于副井提升时，上层罐笼可不装阻车器。3t普通罐笼只考虑作为副井提升容器。一、普通罐笼及其承接装置（一）普通罐笼罐笼是一种多用途提升容器普通罐笼主体是由横梁和立柱组成的金属框架式结构，两侧包有钢板。罐体的节点采用铆焊结合形式，罐体的四角为切角形式。罐笼顶部设有半圆弧形的淋水棚和可以打开的罐盖，以供运送长材料之用。罐笼两端设有帘式罐门。罐笼通过主拉杆和双面夹紧楔形绳环与提升钢丝绳相连。为了矿车推进罐笼，罐笼底部敷设有轨道。为防止提升过程中矿车在罐笼内移动，罐笼底部还装有阻车器及其自动开闭装置。在井筒内装有罐道对罐笼进行导向，并防止罐笼在井筒运动过程中任意摆动。为保证罐笼内的矿车能顺利地出入罐笼，在装卸载位置设有承接装置。由于罐笼不但运送物料而且升降人员，为保证生产和人员的安全，罐笼上部装有动作可靠的防坠器。为了防止提升钢丝绳或连接装置发生断裂时造成提升容器坠落而引起人身伤亡事故，《煤矿安全规程》规定：升降人员或升降人员和物料的单绳提升峨笼（包括带乘人间的箕斗），必须装置可靠的防坠器；倾斜井巷运送人员的车辆上必须装有可靠的防坠器。（二）防坠器作用:在提升钢丝绳或连接装置发生断裂时，防坠器能把罐笼卡在罐道或制动钢丝绳上，或使斜井人车平稳地制动，防止它们坠落井底。对立井防坠器的要求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。防坠器的空行程时间，即从断绳的防坠器发生作用的时间不大于0.25s；在防坠器的两组抓捕器发生制动作用的时间差中，应使罐笼通过的距离（自抓捕器开始工作瞬时算起）不大于0.5m。在制动住下坠的罐笼时，为了保证人身和设备的安全，在最小终端载荷时（空罐只乘一人）制动减速度不应大于50m/s2，延续时间不得超过0.2s～0.5s；在最大终端载荷时（矸石罐）制动减速度不应小于10m/s2；结构简单，动作灵活，便于检查和维护，不误动作，质量要轻；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。为了便于矿车出入罐笼，必须使用罐笼承接装置。承接梁：承接梁结构简单，只用于井底车场，且易发生墩罐事故。（三）承接装置立井用防坠器一般由以下四个部分组成：开动机构、传动机构、抓捕机构和缓冲机构。其工作过程是：罐笼下坠的动作由缓冲机构来吸收。一般开动机构和传动机构连在一起；抓捕和缓冲有的联合作用，有的设有专门缓冲机构以限制制动力的大小。发生断绳开动机构动作传动机构抓捕机构支承罐笼到井筒中的支承物上摇台：摇台由安装在通向罐笼进出口处能绕转轴转动的两个钢臂组成。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。固定在轴上的摆杆用销子与活套与轴上的摆杆套相连，摆杆套前部装有滚子。矿车进入罐笼后，压缩空气进入动力缸，推动滑车。滑车推动摆杆套前的滚子，致使轴转动而使钢臂抬起。当动力缸发生故障或因其它原因不能动作时，也可以临时用手把进行人工操作。摇台的应用范围很广，井底、井口和中间水平都可使用，特别是多绳摩擦提升必须使用摇台。罐座：罐座操作较复杂，利用托爪将罐笼托住，使罐笼的停车位置准确，推入矿车时的冲击由托爪承担，但要下放位于井口罐座上的罐笼时，必须先将罐笼提起，托爪靠配重自动收回。（二）箕斗装载设备箕斗装载设备采用预先定量的装载方式，其洒煤量可以大大减少。定量装载方式还能保证提升工作的正常化，有利于实现提升自动化。定量装载设备定量斗箱式定量输送机式导向装置刚性挠性挠性罐道采用钢丝绳刚性罐道一般用钢轨、各种型钢。二、箕斗及其装载设备（一）竖井箕斗我国煤矿竖井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗。箕斗的导向装置可采用钢丝绳罐道，也可以用钢轨或组合罐道。天轮安装在井架上，起支承、引导钢丝绳转向作用。主要有井上固定天轮、凿井及井下固定天轮和游动天轮三种类型。其结构型式有三种类型：§4-3井架与天轮一、井架井架有以下几种类型：金属井架服务年限长、耐火性好、弹性大、能适应提升过程中发生的振动。但成本高、钢材消耗大、易腐蚀。混凝土井架服务年限长、耐火性好、抗振性强、节省钢材。但自重大，施工期长。装配式井架主要用于立井开凿施工井架。二、天轮天轮轮缘的结构对钢丝绳的使用寿命有一定影响，应尽量减轻轮缘的重量。直径4000mm时，采用模压铆接结构；直径3500mm时，采用模压焊接结构；直径小于3000mm时，采用整体铸钢结构。天轮用途：悬吊提升容器并传递动力。当提升绞车运转时通过钢丝绳带动容器沿井筒作上下直线运动。它直接关系到矿并的正常生产、人员的生命安全和运转的经济性，所以钢丝绳是矿山提升设备的一个重要组成部分。§4-4提升钢丝绳一、提升钢丝绳的结构、类型及使用范围钢丝绳是由一定数量的细钢丝捻成股，再用若干股捻成绳。绳的中间夹着纤维绳芯制成。一般由六个绳股组成。绳芯多用抗拉强度大的窨麻、剑麻、马尼拉麻制成，一般由3、4股捻成。采用这种绳芯，可以增加钢丝绳的柔软性，并且可以储存绳油，以便减少钢丝绳在工作时内部钢丝的磨损，并防止（一）钢丝绳的结构生锈；同时绳芯有支承和固定绳股的作用，可以减少股间压力和绳股的变形。另外也有用金属制成的绳芯，与相同断面的纤维绳芯钢丝绳相比，金属绳芯断面内金属面积大、抗破断拉力大，具有耐横向压力大，不易变形等优点。但柔软性差，不耐腐蚀，所以矿井提升多用有纤维芯的钢丝绳。钢丝由于韧性不同而为特号、Ⅰ号和Ⅱ号三种。用于提升人员或人和物混合提升的钢丝绳应用特号钢丝制成的钢丝绳；只作为提升物料用时，才选用Ⅰ号钢丝制成的钢丝绳。钢丝绳的钢丝材料为优质炭素结构钢。抗拉强度为1400～2000兆帕（MPa）。抗拉强度大，绳的直径可以小些。抗拉强度过大，可弯曲性差，易断丝。一般矿井提升多采用抗拉强度为1700兆帕以下的，特别在斜井提升选用丝径较大的钢丝绳时，其抗拉强度以低于1700兆帕（MPa）为好。钢丝的表面有光面的和镀锌的两种。镀锌的优点是可以防止生锈和腐蚀，但镀锌以后钢丝绳强度稍有下降，它常被用于摩擦提升。光面钢丝绳用于缠绕式提升，使用时要定期涂油以防锈蚀。（二）钢丝绳的类型及使用范围1、按钢丝绳的捻法分图4-1钢丝绳的捻法a—交互右捻；b—同向右捻；c—交互左捻；d—同向左捻右捻交互右捻同向右捻丝在股中捻向与股在绳中捻向相反丝在股中捻向与股在绳中捻向相同左捻交互左捻同向左捻当钢丝绳缠绕在卷筒上呈左螺旋时，则选用左捻钢丝绳，反之选用右捻钢丝绳。这主要是为了避免钢丝绳松捻。目前提升机滚筒多为右旋缠绕，所以随之多选用右捻钢丝绳。同向捻的钢丝绳较柔软、表面光滑、耐弯曲、耐疲劳、使用寿命长，所以立井以及斜井箕斗提升多用。但同向捻有它的缺点，即悬挂困难，容易松散和卷成环状，甚至可能打结，所以在斜井串车提升中需要经常摘挂钩。在钢丝绳有自由端的情况下，多选用结构较稳定的交互捻钢丝绳。缠绕方法与特点（1）点接触钢丝绳绳6x7股（1+6）绳纤维芯绳6x19股（1+6+12）绳纤维芯绳6x37股（1+6+12+18）绳纤维芯2、按股内丝与丝的接触形式分点接触钢丝绳其股内各层钢丝捻距不等，各层丝之间呈点接触。绳6x19股（1+6+12）绳纤维芯点接触钢丝绳股特点：造价较低，钢丝间接触应力大，在钢丝绳经过滚筒和天轮时，钢丝受到二次弯曲、拉伸和横向挤压，受力情况复杂，所以使用寿命较短。（2）线接触钢丝绳西鲁式绳6x19股（1+9+9)绳纤维芯瓦林吞绳6W(19)股(1+6+6/6)绳纤维芯填充式绳6T(25)股(1+6+6+12)绳纤维芯西瓦西（混合式）绳6XW(36)股(1+6+7/7+14)绳纤维芯绳6T(25)股（1+6+6+12）绳纤维芯填充式线接触钢丝绳股特点：绳股各层由不同直径的钢丝捻成，层间钢丝呈线型接触。6股25丝填充式钢丝绳的股，钢丝绳工作时应力降低，耐疲劳好，结构紧密，金属断面利用系数较高，比普通钢丝绳寿命增长0.75倍。（3）面接触钢丝绳。钢丝经加工压制制成特殊形状后捻成，呈面接触。这种钢丝绳具有结构紧密、间隙小、不易变形、股内丝与丝接触面积大、刚性强和更耐磨损等优点。3、按绳股的断面形状分（1）圆形股：我国使用最多为圆形股。（2）异形股：三角股，椭圆股。异形股钢丝绳较圆形股钢丝绳增加了支承面积，因而可以减小钢丝的磨损，增加使用寿命。缺点是结构较复杂，一般用于深井及摩擦轮提升。4、其他不旋转（多层股）钢丝绳，其各相邻层股的捻向相反。特点是受终端载荷后旋转较小，适于作尾绳和凿井时不用罐道的吊桶提升使用，也可作钢丝绳罐道。密封（锁股）钢丝绳，特点为钢丝密度大，刚性大，耐磨，但检查内部困难。它适于用立井罐道和架空索道承载索。扁钢丝绳，它受载荷后也不旋转，主要作尾绳用。（一）钢丝绳的选择１钢丝绳选择原则：使用条件和钢丝绳的特点。应考虑使用寿命长、维护方便，供应充足，价格便宜等因素。总之要达到安全、经济、合理的目的。斜井提升钢丝绳常与地面摩擦。为了抗磨损和腐蚀，应当选用绳股表层钢丝直径较粗、有纤维芯的6股7丝钢丝绳，或线接触的西鲁式6股19丝钢丝绳。立井提升要求钢丝绳具有韧性好、强度高、耐疲劳、抗腐蚀等特点，因此（单绳或多绳摩擦轮提升）最好选用三角股钢丝绳。在井筒淋水大，水的酸碱度较高且处于出风井中的提升钢丝绳，因腐蚀严重应选用镀锌钢丝绳。用于高温和有明火的地方，如煤矿矸石山等，应选用金属绳芯钢丝绳。罐道绳最好用半密封钢丝绳或三角股绳。二、提升钢丝绳到选择、维护、检验2捻向选择原则：我国提升钢丝绳多用同向捻绳，绳的捻向与绳在滚筒上的缠绕螺旋线方向一致。我国单绳缠绕式提升机多为右螺旋缠绕，故应选右捻绳，目的是防止钢丝绳松捻。多绳摩擦提升为了克服绳在工作中的旋转给容器导向装置造成磨损，一般选左、右捻各一半。（二）维护1、必须符合规定的绳轮直径和绳径比，以减小其弯曲应力；2、绳槽直径要符合要求，以减小其挤压应力和接触应力；3、缠绕式提升机用钢丝绳必须定期涂油润滑，润滑油要符合钢丝绳制造厂提出的要求；摩擦提升用钢丝绳只能涂专用的钢丝绳油；润滑油要求黏性好、抗振动、淋水不易冲掉；要有较好的黏温性，低温不硬化，高温不流失；要有良好的防锈性、润滑性；5、钢丝绳的运送、存放和悬挂都应严格按技术要求做；6、对提升钢丝绳必须每天以0.3m/s的速度进行认真检查，并记录断丝情况。对于升降人员或升降人员和物料的钢丝绳同一捻距内断丝面积同钢丝总面积之比达5%时；对于