矿井运输与提升(第01章 提升容器)

第一章提升容器提升容器按其结构可分类如下：提升容器竖井斜井主井—箕斗底卸式箕斗侧卸式箕斗副井—罐笼凿井时期—吊桶普通罐笼翻转罐笼箕斗后壁卸载式箕斗翻转式箕斗矿车人车翻转式箕斗第一节箕斗及其装载设备一、竖井箕斗箕斗：我国煤矿立井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗。过去一些矿井普遍采用扇形闸门底卸式箕斗，现在新建矿井多采用平板闸门底卸式箕斗，这种底卸式箕斗如图1-1所示。组成：由斗箱4、框架2、连接装置12及闸门5等组成。导向装置：可以采用钢丝绳罐道，也可以采用钢轨或组合罐道。图1-l单绳立井箕斗型号：我国使用的立井单绳箕斗为JL或JLY型；多绳箕斗为JDS、JDSY和JDG型。标准单绳和多绳箕斗主要参数、规格尺寸见表1－1和表1－2。箕斗装载设备过去：采用鼓形箕斗装载设备。缺点是洒煤量很大，一般达到提煤量的10‰，有的竟高达40‰，且在装载时不能保证箕斗的装载量。现在：采用预先定量的装载方式。优点：其洒煤量可以大大降低，一般仅为提煤量的1‰，最大不超过3‰。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。目前在新建和改建矿井的设计中已普遍采用定量装载设备。类型：目前国内外广泛采用的定量装载设备有定量斗箱式和定量输送机式两种。图1-2所示为立井箕斗定量斗箱装载设备。图1-3定量输送机装载设备示意图。图1－2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；7一箕斗图１－３定量输送机装载设备示意图１—煤仓；２—输送机；３—活动过度溜槽；４—箕斗；５—中间溜槽；６—负荷传感器；７—煤仓闸门二、斜井箕斗类型：有后壁卸载式(简称后卸式)及翻转式两种形式。煤矿斜井提升主要采用后卸式箕斗，示意图如图1-4所示。组成：斗箱1与主框2在箕斗中部以铰链连接。斗箱后部安有与其铰接的扇形闸门3，闸门上安有一对卸装滚轮6。斗箱上还安有前后两对车轮，前轮4的轮缘宽；后轮5的轮缘窄。箕斗前后轮缘宽度不一致，目的是当箕斗进入卸载位置时斗箱倾斜，箕斗顺利卸载。图１－４斜井后卸式箕斗示意图１－斗箱；２－主框；３－扇形闸门；４－前轮；５－后轮；６－卸载滚轮第二节罐笼及其承接装置一、普通罐笼图1-5所示为单绳单层普通罐笼结构示意图。结构：罐笼罐体是由横梁7及立柱8组成的金属框架结构，两侧包有钢板。图1－5单绳普通罐笼结构图罐体：罐体的节点采用铆焊结合的形式。罐体的四角为切角形式，这样既有利于井筒布置，制作又方便。罐笼顶部设有半圆弧形的淋水棚6和可打开的罐盖14，以供运送长材料。罐笼两端装有帘式罐门10。为了将矿车推进罐笼，罐笼底部铺设有轨道11。为了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自动开闭装置12。在罐笼上装有罐耳15及橡胶滚轮罐耳5，以使罐笼沿装设在井筒内的罐道运行。在罐笼上部装有动作可靠的防坠器4，以保证生产及升降人员的安全。罐笼通过主拉杆3和双面夹紧楔形环2与提升钢丝绳l相连。为保证矿车能顺利地进出罐笼，在井上及井下装卸载位置设承接装置。类型：标准单绳普通罐笼按固定车箱式矿车名义载重确定为lt、1.5t、3t三种形式，每种又有单层和双层之分。多绳标准单绳普通罐笼与标准单绳普通罐笼结构稍有不同，其不同点为：罐笼自重较大，罐笼中留有添加配重的空间，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。二、防坠器防坠器是罐笼上的一个重要组成部分，为了保证升降人员的安全。《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。”防坠器的作用是：当提升钢丝绳或连接装置断裂时，可以使罐笼平稳地支承到井筒中的罐道或制动绳上，避免罐笼坠入井底，造成重大事故。对于立井防坠器的要求是：(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0.2～0.5s，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。立井用防坠器组成：一般由开动机构、传动机构、抓捕机构和缓冲机构四个部分组成。其工作过程是：当发生断绳时，开动机构动作，通过传动机构传动抓捕机构，抓捕机构把罐笼支承到井筒中的支承物上(罐道或制动绳)，罐笼下坠的动能由缓冲机构来吸收。类型：根据防坠器的使用条件和工作原理，防坠器可以分为木罐道切割式防坠器、钢轨罐道摩擦式防坠器和制动绳摩擦式防坠器。目前我国新设计的均为制动绳防坠器（图1-6、7、8），因为它设有专用的制动钢丝绳，所以可以用于任何形式罐道。实践证明，这种防坠器性能良好，将作为标准防坠器(BF)加以推广。图１－６BF-152型制动绳防坠系统布置图１－锥形杯；２－导向套；３－圆木；４－缓冲绳；５－缓冲器；６－连接器；７－制动绳；８－抓捕器；９－罐笼；10－拉紧装置图１－７BF-152型制动绳防坠系统布置图１－弹簧；２－滑楔；３－主拉杆；４－横梁；５－连板；６－拨杆；７－制动绳；８－导向套；工作原理：图１－８缓冲器１－螺杆；２－螺母；３－缓冲器；４－小轴；５－滑块；６－外壳三、承接装置及稳罐设备(一)承接装置形式：有承接梁、罐座及摇台三种形式。承接梁：是最简单的承接装置，只用于井底车场，且易发生蹲罐事故。罐座：是利用托爪将罐笼托住，故可使罐笼的停车位置准确。摇台：是由能绕转轴转动的两个钢臂组成，如图1-9所示。它安装在通向罐笼进出口处。图1－9摇台１—钢臂；2—手把；3动力缸；4—配重；5—轴；6—摆杆7—销子；8—滑车；9—摆杆套；10—滚子摇台工作原理：当罐笼停于卸载位置时，动力缸3中的压缩空气排出，装有轨道的钢臂1靠自重绕轴5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。矿车进入罐笼后，压缩空气进人动力缸3，推动滑车8。滑车8推动摆杆套9前的滚子10，致使轴5转动而使钢臂抬起。当动力缸发生故障或因其他原因不能动作时，也可以临时用手把2进行人工操作。此时要将销子7去掉，并使配重部分4的重力大于钢臂部分的重力。这时钢臂1的下落靠手把2转动轴5，抬起靠配重4实现。(二)稳罐设备使用钢丝绳罐道的罐笼，用摇台作承接装最时，为防止罐笼由于进出时的冲击摆动过大，在井口和井底专设一段刚性罐道，利用罐笼上的稳罐罐耳进行稳罐。在中间水平因不能安设刚性罐道，必须设置中间水平的稳罐装置。稳罐装置可采用气动或液动专门设备，当罐笼停于中间水平时，稳罐装置可自动伸出凸块将罐笼抱稳。第三节容器的导向装置提升容器在井筒内运行需设导向装置，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。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。一、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。其主要优点是：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。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。二、钢丝绳罐道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。但使用钢丝绳罐道时，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。第四节竖井提升容器的选择一、提升容器的比较及其应用范围提升容器主要是底卸式箕斗和普通罐笼。箕斗的优点是：质量轻，所需井筒断面积小，装卸载可自动化，且时间短，提升能力大。箕斗的缺点是：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。选择箕斗还是选择罐笼，需要根据多方面的技术、经济指标来确定。箕斗与罐笼相比优点：①自重小。②占井筒断面小。③不缺点：用途单一，不能运送人员、材料和设备，且井上下需设煤仓，必须置辅助运输设备。罐笼优点是：多用途，且不需设置井口及井底煤仓，井架高度小，便于多品质煤分类作为提升容器，选择箕斗还是罐笼，需要进行技术经济比较才能确定，一般年产量在45t以上的立井，应考虑采用两套提升设备，用箕斗提煤，用罐笼作辅助提升。年产量小的，②从煤质品种考虑，如枣庄有一个矿，它的一个采区煤煤质特别好，非常适合作化工原料，它用罐笼作主提，装成100kg③提升设备位于出风井，还是入风井，以及矿井自动化程度等要求。二、主井箕斗规格的选择进行提升设备选型设计时，矿井年产量An和矿井深度Hs为已知条件。当提升容器的类型确定后，还要选择容器的规格。在提升任务确定之后，选择提升容器的规格有两种情况：一是选择较大规格的容器，一次提升量较大，则提升次数少。这样，因为一次提升量较大，所需的提升钢丝绳直径和提升机直径较大，因而初期投资较多。但提升次数较少，运转费用较少。二是选择较小规格的容器，情况和上述的相反，因而初期投资较少，而运转费用则较多。选择原则：一次合理提升量应该使得初期投资费和运转费的加权平均总和最小。为了确定一次合理提升量，从而选择标准的提升容器，可按以下步骤计算：(1)确定合理的经济速度Vj式中：H为提升高度，m,H=HZ+HS+HX。(2)估算一次提升循环时间式中：a为提升加速度，一般a=0.8m/s2；μ为箕斗低速爬行时间，一般取μ=10s；θ为箕斗装卸载休止时间，一般取θ=10s。HVj)5.0~3.0(XTaVVHTjjX（1-1）（1-2）(3)计算小时提升量As式中：C为提升不均衡系数；对箕斗C=1.15，罐笼C=1.2，兼作C=1.25；An为矿井设计年产量；af为提升富裕系数；ts为提升设备每天工作小时数，一般为14h；br为提升设备每年工作日数，一般为300天。(4)计算小时提升次数ns)/(httbACaAsrnfsXsTn3600（1-4）（1-3）(5)计算一次合理提升量(6)计算一次实际提升量式中：为煤的松散容重，V为标准箕斗的有效容积。sSnAQVQ（1-6）（1-5）三、副井罐笼的选择副井罐笼规格的选择按如下规定确定：(1)根据井下运输使用的矿车名义载重量(主井为箕斗提升时按辅助运输矿车名义载重量)确定罐笼的吨位；(2)根据运送最大班下井工人的时间不超过40min或每班总作业时间是否超过5h来确定罐笼的层数。一般应先考虑单层罐笼，不满足要求时再选择双层罐笼。罐笼的选择还应考虑如下规定：(1)升降工人的时间，按运送最大班下井工人时间的1.5倍计算；(2)升降其他人员的时间，按升降工人时间的20％计算。升降人员的休止时间按下列规定取值：单层罐笼每次升降5人及以下时，休止时间为20s，超过5人，每增加1人增加ls；双层罐笼升降人员，如两层同时进出人员，休止时间比单层增加2s信号联系时间。当人员只从一个平台选出罐笼时，休止时间比单层增加一倍，另外增加6s换置罐笼时间；(3)普通罐笼进出材料车和平板车休止时间为40～60s；(4)提升矸石量按日出矸