第四章_矿井提升设备

第四章矿井提升设备学习目标：掌握矿井提升设备的作用、特点、分类、结构、组成、工作原理及使用情况；掌握提升设备的选型计算；能够维护、检查它们的运行，并能解决运行中遇到的基本问题。重点：掌握单绳缠绕式提升机和多绳摩擦式提升机的结构、组成、性能、特点及工作原理。难点：矿井提升设备的选型计算。学时分配：学习目标、重点与难点本章内容第四节矿井提升机第五节矿井提升机的操作、运转、维护与故障处理第三节提升钢丝绳第二节提升容器第一节矿井提升设备概述第一节矿井提升设备概述一、矿井提升设备的发展概况中国式绞车一、矿井提升设备的发展概况二、矿井提升设备的组成提升机提升容器提升钢丝绳天轮井架或井塔井筒装备装卸载设备矿井提升设备的组成三、矿井提升设备的分类按用途主井提升设备副井提升设备竖井提升设备斜井提升设备三、矿井提升设备的分类缠绕式提升设备摩擦式提升设备按提升机类型三、矿井提升设备的分类三、矿井提升设备的分类14吊桶提升设备矿车提升设备箕斗提升设备罐笼提升设备按提升容器分23三、矿井提升设备的分类按拖动原动机类型交流电动机拖动直流电动机拖动液压拖动四、矿井提升系统的分类主井箕斗提升系统；副井罐笼提升系统；多绳摩擦提升系统；斜井箕斗提升系统；斜井串车提升系统竖井箕斗提升系统示意图1-提升机2-天轮3-井架4-箕斗5-卸载曲轨6-井口煤仓7-钢丝绳8-翻车机9-井底煤仓10-给煤机11-装载设备罐笼提升系统1-提升机2-天轮3-井升架4-普通罐笼5-钢丝绳多绳摩擦式罐笼提升系统示意图1-摩擦轮2-导向轮3、7-罐笼4-井塔5-翻车机6-尾绳8-主绳9-摇台斜井箕斗提升系统示意图1-翻车机峒室；2-井下煤仓；3-装载闸门；4-斜井箕斗；5-井筒；6-栈桥；7-卸载曲轨；8-地面煤仓；9-立柱；10-天轮；11-提升机滚筒；12-提升机房斜井串车提升系统示意图1-提升机；2-钢丝绳；3-天轮；4-井架；5-矿车；6-矿井；7-轨道五、矿井提升设备的要求安全性可靠性经济合理性第二节提升容器一、提升容器概述提升容器是直接用来装运煤炭、矸石、人员、材料和设备的工具。按照用途和结构的不同可分为：箕斗、罐笼、带乘人间的箕斗（乘人间要在上面）、矿车、斜井人车和吊桶六种。1.用途罐笼是一种多用途的提升容器，既可以提升煤炭，也可以提升矸石、人员、材料和设备。大型矿井，罐笼只能用于副井提升。小型矿井，罐笼可用于主井提升，也可用于副井提升。2．分类罐笼有单绳罐笼和多绳罐笼之分，其中，单绳罐笼必须装有可靠的防坠器（包括带乘人间的箕斗）。对于单绳罐笼对于多绳罐笼3．罐笼主要结构单绳lt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-橡胶滚轮罐耳(用于刚性组合罐道)；6-淋水棚；7-横梁；8-立柱；9-钢板；10-罐门；11-轨道；12-阻车器；13-稳罐罐耳；14-罐盖；15-套管罐耳(用于绳罐道)1）罐体2）连接装置《煤矿安全规程》规定。立井提升容器与提升钢丝绳的连接，应采用楔形连接装置。每次更换钢丝绳时，必须对连接装置的主要受力部件进行探伤检验，合格后方可继续使用。楔形连接装置累计使用期限，单绳提升不得超过10年，多绳提升不得超过15年。3）导向装置（即罐道）（1）刚性罐道①木罐道；②组合钢罐道（2）柔性罐道4）罐耳《煤矿安全规程》对提升容器的罐耳在安装时与罐道之间所留间隙作出以下规定：①使用滑动罐耳的刚性罐道每侧不得超过5mm，使用滚轮罐耳的组合钢罐道的滑动罐耳，每侧间隙应保持10～15mm。罐道与罐耳的总间隙超过20mm，必须更换。②钢丝绳罐道的罐耳滑套直径与钢丝绳直径之差不得大于5mm，钢丝绳罐道与滑套的总间隙超过15mm时，必须更换。5）阻车器防止提升过程中矿车跑出罐笼。6）防坠器《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罐笼(包括带乘人间的箕斗)，必须装设可靠的防坠器。7）罐笼承接装置（1）承接梁（2）罐座《煤矿安全规程》规定：升降人员时，严禁使用罐座。（3）摇台防坠器分类制动绳防坠器摩擦式钢轨罐道防坠器摩擦式木罐道防坠器切割式14缓冲机构传动机构抓捕机构开动机构防坠器组成23（3）BF型系列制动绳防坠器11BF系列防坠器布置图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-拉紧装置防坠器开动、传动机构和抓捕器简图1-弹簧；2-滑楔；3-主拉杆；4-横梁；5-连板；6-拨杆；7-制动绳；8-导向套缓冲器l-螺旋杆；2-螺母；3-缓冲绳；4-密封；5-小轴；6-滑块制动绳拉紧装置1-制动绳；2-张紧螺栓；3-张紧螺母；4-压板；5-绳卡；6-角钢；7-可断螺栓；8-固定梁（4）防坠器的基本要求①保证在任何情况下都能平稳可靠地制动住下坠的罐笼。②在制动下坠罐笼时，为了保证人身安全，在最小终端载荷时，制动减速度不大于50m/s2，延续时间不超过0.2～0.5s；在最大终端载荷时，减速度不小于10m/s2。③防坠器动作的空行程时间不大于0.75s。④动作灵活但不能产生误动作。⑤防坠器主要承载零件的安全系数要符合煤矿安全规程规定。⑥防坠器主要受力构件不得用铸钢、铸铁制造；主要锻件应进行超声探伤检查。摇台1-摇臂；2-手把；3-动力缸；4-配重；5-轴；6-摆杆；7-销子；8-滑台（车）；9-摆杆套；10-滚轮支罐机1-液压缸；2-支托装置；3-固定导轨4.副井罐笼选择（1）根据井下运输用的矿车名义载重确定罐笼的吨位。（2）按最大作业班井下工人下井时间不超过40min来确定罐笼层数。（3）罐笼提升最大作业班的净作业时间不应超过5h。（4）要考虑能运送井下设备的最大和最重部件。（5）对混合提升应满足下列要求。①最大作业班工人下井时间不超过40min。②每班提煤和提矸时间均计入1.25的不均衡系数。③总作业时间不应超过5.5h。二、箕斗及相关设备1.用途单一用途提升容器，只用于提升煤炭或矸石（带乘人间箕斗除外）。2.分类1）按卸载方式不同翻转卸载式、侧壁下部卸载式和底部卸载式等。我国煤矿多采用底卸式箕斗（立井）。底卸式箕斗又分扇形闸门和平板闸门两种。我国矿井中多采用平板闸门。翻转箕斗平板闸门优点①井架受力小，②卸载曲轨短，③装煤时撒煤少，④关闭闸门冲击力小⑤动作可靠单绳乘人箕斗单绳立井箕斗1-连接装置；2-罐耳；3-活动溜煤板；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2）按钢丝绳数目不同单绳箕斗，如JL-3。多绳箕斗，如JDS—12/110×4、JDSY—12/110×4、JDG—12/110×4。3.立井箕斗装载设备箕斗装载设备是指从井下煤仓向箕斗装载原煤的中间贮装与计量装置。要求是定量、定时、准确和快速地装载，其体积要小，并适应井下煤尘、水分较大的特点。鼓形装载设备洒煤量大，达到提煤量的10‰定量装载设备洒煤量小，达到提煤量的1‰定量斗箱式和定量运输机式两种。1）定量斗箱式立井箕斗箱式装载设备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2）定量运输机式输送机式装载设备示意图1-煤仓；2-定量输送机；3-活动过渡溜槽；4-箕斗；5-中问榴槽；6-负荷传感器；7-煤仓闸门4.立井箕斗选择①矿井年产量An，t；②矿井深度Hs，m；③提升设备工作制度；④装载高度Hz；⑤卸载高度Hx；⑥煤的散密度γ；1）确定合理的经济速度vm(0.3~0.5)muHzsxHHHH2）估算一次提升循环时间'xT'mxmuHTuuaH-提升高度；a-提升加速度；u-箕斗在卸载曲轨内爬行时间；θ-箕斗装卸载时间。3）确定一次合理提升量'Q''3600fnxnrCCAQTbt4）选择标准箕斗'Q根据计算的值，查箕斗规格表，选择标准箕斗。在不加大提升机规格条件下可优先考虑选用较大容量的箕斗。5）核算箕斗的一班实际提升量QVV-箕斗的有效容积；C-提升不均衡系数；Cf-提升能力富裕系数。6）确定一次提升循环的实际时间xT3000nrxfnQbtHTCCA7）计算实际提升速度u22[()][()]42xxaTuaTuaHu箕斗休止时间表名义装载质量/t＜68～9121620装卸载时间/s810121620三、提升容器的附属装置1.防撞梁及托罐装置防止过卷对策：尽量使过卷事故少发生；一旦发生则控制事故损失为最小。过卷制动保护装置：防止过卷开关、楔形罐道和防撞梁，辅助的装置有托罐装置。《煤矿安全规程》规定：在提升速度大于3m/s的提升系统内，必须设有防撞梁和托罐装置。防撞梁不得兼作他用。防撞梁必须能够挡住过卷后上升的容器或平衡重锤；托罐装置必须能够将撞击防撞梁后再下落的容器或配重托住，并保证其下落的距离不超过0.5m。2.安全门《煤矿安全规程》规定：使用罐笼提升时，井口、井底和中间运输巷的安全门必须与罐位和提升信号联锁。①罐笼到位并发出停车信号后安全门才能打开；②安全门未关闭，发不出停车信号；安全门关闭后，才能发出开车信号；发出开车信号后，安全门打不开。常用的安全门有：手动的、风动的和液动的三种。3.推车装置（了解内容）推车装置是用来将矿车推入罐内，将罐内的矿车顶出罐笼的一种专用设备。目前使用最普遍的有钢丝绳和链条推车机两种，其动力有电动、风动和液动三种第三节提升钢丝绳一、提升钢丝绳概述矿用钢丝绳二、钢丝绳结构矿用提升钢丝绳都是丝股绳结构。股芯可以有不同断面形状的钢丝组成。绳芯有金属绳芯和纤维绳芯两种。钢丝绳结构1-钢丝绳；2-绳股；3-绳芯；4-股心；5-内层钢丝；6-外层钢丝绳芯的作用：①支持绳股，减少钢丝的挤压和变形，降低绳股间钢丝的接触应力。②由于绳芯富于弹性，在钢丝绳弯曲时，允许绳股间和钢丝间有相对移动，以缓和弯曲应力，因而使钢丝绳富有弹性。③贮存润滑油，预防钢丝绳内部钢丝锈蚀并减少钢丝间摩擦。三、钢丝绳分类1.按钢丝在绳中的捻次来分2.按股在绳中的捻向分3.按捻法分（按丝在股中和股在绳中捻向的关系分）(1)一次捻(2)二次捻(3)三次捻(1)左捻绳(2)右捻绳（1)同向捻(顺捻)(2)交叉捻(逆捻)习惯把2、3两种分类方法结合起来，分为右同向捻绳、左同向捻绳、右交叉捻绳和左交叉捻绳4种。钢丝绳和股的捻法选用钢丝绳捻向的原则：捻向与钢丝绳在提升机滚筒上缠绕时的螺旋方向一致，这样钢丝绳在缠绕时就不会松动。4.按钢丝在股中互相接触情况分(1)点接触式(2)线接触式(3)面接触式（a）点接触（b）线接触面接触钢丝绳的断面图应力集中，容易磨损，易断丝，耐疲劳性能差无应力集中，柔软，寿命长，内层钢丝较外层承受的拉力大结构紧密，表面光滑，不易变形，钢丝间接触面积大，刚性强、耐磨损、抗挤压；股内钢丝接触应力小，抗疲劳，寿命长；钢丝绳金属断面系数大，伸长变形小5.按绳股断面形状分(1)圆股绳(2)异形股绳6股19丝；6股37丝强度比同直径圆形股绳高；承压面积大，外层钢丝磨损小；外层钢丝粗，排列方式好，抗挤压性能好圆形股钢丝绳断面图异性股钢丝绳断面图6.特种钢丝绳(1)多层股不旋转钢丝绳(2)密封绳和半密封绳（3）扁钢丝绳多层股不旋转钢丝绳密封钢丝绳扁钢丝绳四、钢丝绳选择①在井筒淋水大，淋水酸碱度高，以及在回风井中，由于腐蚀严重，应选镀锌钢丝绳。②在磨损严重的条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝较粗的三角形绳股钢丝绳。③当弯曲疲劳为主要损坏原因时，应选用线接触式顺捻绳和三角股绳。④提升钢丝绳捻向的选择：多绳摩擦轮提升机采用左右捻各半；单绳缠绕式提升机的钢丝绳捻向与绳在卷筒上缠绕时的螺旋线方向应一致。⑤罐道绳最好用表面光滑、耐磨的密封钢丝绳；尾绳最好用不旋转钢丝绳或扁钢丝绳。⑥用于温度高或有明火的地方，如矸石山等，应选用金属绳芯钢丝绳。《煤矿安全规程》规定，提升装置使用中的钢丝绳做定期检验时，安全系数有下列情况之一，必须更换：①专为升降人员用的小于7；②升降人员和物料用的钢丝：升降人员时小于7；升降物料时小于6；③专为升降物料用和悬挂