第十一章-矿井提升设备

第十一章矿井提升设备21:381第一节概述21:38矿井提升设备的任务和特点：任务:沿井筒提升煤炭（或矿石）、矸石、运送材料、升降人员和设备等。它是矿山大型固定设备之一，是矿山井下生产系统和地面工业广场相联接的枢纽、矿山运输的咽喉。矿井提升设备的特点是：安全性可靠性经济性2矿井提升系统组成：提升容器、提升钢丝绳、提升机、井架（塔）和天轮、装卸载设备及附属装置等矿井提升设备组成。21:383矿井提升系统矿井提升系统的分类⑴按用途分：主井提升设备和副井提升设备⑵按提升容器分：箕斗提升设备、罐笼提升设备、矿车提升设备和吊筒提升设备⑶按提升机类型：缠绕式提升设备和摩擦式提升设备。⑷按井筒倾角分：立井提升设备和斜井提升设备。⑸按拖动装置分：交流拖动提升设备、直流拖动提升设备和液压传动提升设备。21:384常用矿井提升系统常用矿井提升系统主要有两大类：一类是用以提升煤炭（或矿石）的主井箕斗提升系统，另一类是完成其他辅助任务的副井罐笼提升系统。21:385立井单绳缠绕式提升机箕斗提升系统21:38立井多绳摩擦式提升机罐笼提升系统塔式多绳摩擦罐笼提升系统示意图1-主导轮；2-导向轮；3-井塔；4-罐笼；5-提升钢丝绳；6-尾绳21:38多绳摩擦式提升系统有井塔式和落地式两种布置方式。井塔式是把提升机安装在井塔上，其优点是布置紧凑，节省工业广场占地，没有天轮，钢丝绳不在露天中，改善了钢丝绳的工作条件，但需要建造井塔，费用较高。井塔式多绳摩擦提升机21:388塔式摩擦提升机又可分为有导向轮和无导向轮两种。有导向轮：优点——两提升容器的中心距不受摩擦轮直径的限制，不仅可减小井筒断面而且可以加大钢丝绳在摩擦轮上的围包角，增加其提升能力。有导向轮：缺点——钢丝绳产生反向弯曲，影响使用寿命。井塔式多绳摩擦提升机21:389落地式是将提升机安装在地面上，其优点是井架建造费用低，减少了矿井的初期投资，并可提高抗地震灾害能力。过去多采用井塔式，近年来已采用落地式。落地式多绳摩擦提升机21:3810机房直接设在地面上，井架低，投资小，抗震性能好；缺点是钢丝绳暴露在露天，弯曲次数多,影响钢丝绳的工作条件及使用寿命。落地式多绳摩擦提升机特点21:3811多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机相比，其主要优点：①提升高度不受滚筒宽度限制，适用于深井提升；②由于多根钢丝绳共同承受终端载荷，钢丝绳直径变小，故摩擦轮直径显著减小；③在相同提升速度情况下，可以使用转速较高的电动机和较小传动比的减速器；④采用偶数根钢丝绳，且左右捻各半，消除了提升容器在提升过程中的扭转，减小了罐耳和罐道间的摩擦；多绳摩擦与单绳缠绕式的比较21:3812多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机相比，其主要优点是：⑤钢丝绳搭放在摩擦轮上，减少了钢丝绳的弯曲次数，改善了钢丝绳的工作条件，可以提高钢丝绳的使用寿命；⑥多根钢丝绳同时被拉断的可能性极小，提高了安全性。因此，多绳提升罐笼可以不设防坠器。多绳摩擦与单绳缠绕式的比较21:3813主要缺点是：①多根钢丝绳的悬挂、更换、调整、维护检修工作复杂，而且当一根钢丝绳损坏时，需要更换所有钢丝绳；②绳长不能调节，不适应多水平提升，也不适用于凿井。多绳摩擦与单绳缠绕式的比较21:3814箕斗卸载原理21:38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。15罐笼按提升钢丝绳的数目可分为：单绳罐笼和多绳罐笼。单绳罐笼一般用于不超过400米的矿井，多绳罐笼一般用超过350米的矿井。按层数可分为：单层罐笼、双层罐笼和多层罐笼；按所装矿车的名义装载量可分为：1t、1.5t和3t罐笼。按罐笼的罐道型式可分为：钢丝绳罐道罐笼和刚性罐道罐笼两种；刚性罐笼又可分为：钢轨罐道和组合钢罐道罐笼的设计应使其结构坚固，重量轻，并能运送井下的大型设备，一般采用普通钢材制作。为减轻罐笼自重，也有采用铝合金和高强度钢材制作罐笼的罐笼及其承接装置21:3816罐笼承接装置21:38171-摇臂；2-手把；3-气缸；4-配重；5-轴；6-摆杆；7-销子；8-滑车；9-摆杆套；10-滚轮罐笼承接装置——摇台罐笼摇台动画21:3818摇台工作原理21:3819导向装置也称罐道。罐道分为刚性罐道和钢丝绳罐道。⑴刚性罐道：刚性罐道有木罐道、钢轨罐道和组合钢罐道。钢轨罐道采用普通重型钢轨做成，侧向刚度小，使容器运行时产生横向摆动，罐耳磨损较大，通常用于提升速度不大，提升量较小的场合。组合罐道采用槽钢和钢板焊成，其优点是侧向抗弯和抗扭刚度大，与胶轮罐耳相配合运行阻力小，因而容器运行平稳，罐耳磨损小，寿命延长。这种罐道主要用于提升速度高、一次提升量大的场合。容器导向装置21:3820⑵钢丝绳罐道钢丝绳罐道与刚性罐道相比，安装工作量小，建设时间短，维护简便，容器运行平稳。因无罐道梁，可适当减小井筒壁厚，通风阻力小；但绳罐道要求容器与井壁之间间隙较大，使井筒净断面增加，且因罐道绳需一定的张紧力而使井架或井塔的荷重增加，井筒不直时不能采用绳罐道。大型矿井每个容器一般采用4～6根罐道绳，小型矿井可采用2～3根罐道绳。罐道绳上端用双楔块固紧式固定装置固定在井架上，下端用重锤拉紧。容器导向装置21:3821提升容器的附属装置1．防坠器⑵对立井防坠器的基本要求必须保证在任何条件下都能制动住下坠的罐笼，动作迅速、平稳、可靠；为保证人身安全；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，制动减速度不小于10m/s2；防坠器动作的空行程时间，即从钢丝绳断裂到防坠器发生作用的时间，应不大于0.25s；结构简单、可靠；各个连接和传动部分，动作灵活，不能产生误动作；新安装或大修后的防坠器，必须进行脱钩试验，合格后方可使用21:3822提升钢丝绳（一）钢丝绳结构钢丝绳是由优质碳素结构钢丝制成，一般直径为0.4～4mm，钢丝的抗拉强度为1370～1960N/mm2；我国立井提升多采用1520N/mm2和1665N/mm2两种抗拉强度的钢丝绳；斜井提升采用1370N/mm2和1520N/mm2两种。21:3823为了增加钢丝绳的抗腐蚀能力，常在钢丝表面镀锌后捻制成绳，称为镀锌绳；未镀锌的称为光面绳。按钢丝的韧性又分为特号、Ⅰ号、Ⅱ号三种。提升物料选特号或Ⅰ号，提升人员必须选用特号韧性钢丝绳芯有金属绳芯、石棉芯、合成纤维芯及有机芯四种，绳芯的作用是：（1）减少钢丝之间的挤压变形和接触应力；（2）使钢丝绳富有弹性，抗冲击和缓和弯曲应（3）贮存润滑油，防止内部锈蚀和减少丝间摩擦。21:38242．按捻向分（1）按由股捻成绳的捻向分左捻钢丝绳，右捻钢丝绳。（2）按捻法分同向捻钢丝绳；交互捻钢丝绳。同向捻钢丝绳比较柔软，表面光滑，与绳轮接触面积大，弯曲应力小，使用寿命较长，断丝易发现，多用作提升绳。这种绳稳定性差．易打结。交互捻特点与之相反，常用作斜井串车提升绳。选用捻向时应使钢丝绳在滚筒上缠绕时的螺旋方向一致，以使缠绕时绳子不会松劲。21:3825按股中钢丝接触情况分类（1）点接触式股内钢丝直径相等，内外各层钢丝之间呈点接触状态，丝间接触应力很高，易磨损，易断丝，耐疲劳性能差。该类型钢丝绳当受到拉伸载荷时，绳内各层钢丝的受力在理论上相等，但在生产中发现这种钢丝绳的缺点是受拉时，钢丝间的点接触处，因应力集中而产生压痕，尤其是钢丝绳受弯曲时，压痕更为严重，因此导致钢丝疲劳断裂而过早损坏，所以点接触钢丝绳使用寿命较短。钢丝绳分类21:3826点接触钢丝绳点接触钢丝绳较柔软，制造也简单，但使用性能不如线接触钢丝绳，更比不上面接触钢丝绳。使用时绳中钢丝之间易产生滑移，受外力作用时钢丝上同时产生两种形式弯曲应力，即钢丝通过滑轮或卷筒时所产生的一次弯曲应力和由于层间钢丝相互挤压而产生二次弯曲应力。更有甚者，当钢丝由于结构松散发生浮动时，还会产生三次弯曲应力。在使用时钢丝绳的弯曲应力大，耐疲劳性差。21:3827点接触钢丝绳点接触钢丝绳的绳股结构较松散，受力后钢丝间滑动较大，伸长较大，密度系数较小。虽比线接触钢丝绳能承受更大载荷，但寿命较低。随着技术的不断发展，除了小直径(10mm以下)和大直径(60mm以上)以及起重吊装和捆扎等需要考虑操作方便的场合之外，已不再使用这类钢丝绳。21:38283．按股中钢丝接触情况分（2）线接触式多用不同直径的钢丝捻制，在各层间钢丝呈平行状态且为线接触。这种绳无二次弯曲现象，绳结构紧密，金属断面利用系数高，使用寿命长。该种钢丝绳的绳股内各层钢丝等捻距编捻，而内层钢丝和外层钢丝的捻距相等，从而使层间的钢丝互相平行，而呈线接触。21:38293．按股中钢丝接触情况分（3）面接触式结构紧密，表面光滑，与绳轮接触面积大，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，同样绳径下有较大强度；钢丝绳伸长变形小，但柔软性能差。21:3830面接触钢丝绳此类产品属于面接触钢丝绳：股内钢丝间呈面接触状态，钢丝绳金属填充系数大，股结构紧密。钢丝绳在使用时，钢丝之间接触应力小，无二次弯曲应力，钢丝绳与轮槽接触面积大，所以面积钢丝绳耐磨、耐疲劳及抗挤压性能好，不易变形。21:38314．按绳股断面形状分（1）圆股这种绳易制造，价格低，矿井提升应用最多。（2）异形股绳股断面为三角形或椭圆形，强度比圆股绳高，承压面积大，外层钢丝磨损小，抗挤压，寿命长。21:3832钢丝绳类型：四股扇形股钢丝绳产品特点：钢丝之间多为线接触，股在钢丝绳中是螺旋面的接触状态，钢丝绳受力时，钢丝之间股与股之间的接触应力小，其使用寿命相应较长，钢丝交互捻、反拨力较小。主要用途：立井平衡绳、开凿立井提升（建井用）、港口装卸和建筑用塔式起重机、船舶装卸等21:3833立井提升用钢丝绳6Vx37S三角股钢丝绳产品特点：股与股接触点增多，抗挤压性能好，绳与轮槽接触面积增大，耐磨性能好，绳金属断面积增大，拉断和高，制造时采用强有力的预变形和后变形装置，股和绳均达到不松散，一条绳可顶普通钢丝绳（点接触钢丝绳）2-3条使用。主要用途：立井提升，高炉卷扬、露天斜坡卷扬（绞车），立井灌道及索道承重、大型浇铸吊车等21:38345．特种钢丝绳（1）多层股不旋转钢丝绳，这种绳由二层或三层绳股捻成，各层捻向相反，因而克服了钢丝绳的旋转性，适用于作凿井提升绳或生产矿井提升尾绳。21:3835多层股不旋转钢丝绳21:38365．特种钢丝绳（2）密封钢丝绳和半密封钢丝绳。这种绳属于单股结构，最外一层是用异形钢丝彼此互相锁住，它的特点是密实、表面光滑、耐磨和耐腐蚀性好、不旋转、弹性伸长小，但挠性差、制造技术复杂，适用于作罐道绳。密封钢丝绳21:38375．特种钢丝绳（3）扁钢丝绳，适用于作尾绳。扁钢丝绳21:3838多层密封股钢丝绳21:3839选择原则是：绳的捻向与绳在卷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的旋转性给容器导向装置造成磨损，一般选左、右捻各一半。还应考虑如下因素：(1)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；提升钢丝绳选择使用21:3840(2)以磨损为主要损坏原因时，如斜井提升，采区上、下山运输等，应选用外层钢丝绳较粗的钢丝绳。如6×7，6×(19)或三角股等；(3)以弯曲疲劳为主要损坏原因时，应优先选用线接触式或三角股钢丝绳，如6T(25)；6W(19)等；(4)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。提升钢丝绳选