提升与运输系统

提升与运输系统

矿井运输和提升的任务就是把煤炭和矸石从采掘工作面运到地面，把材料及设备运送到井下各工作地点，并担负井上下往返人员的输送。

运输和提升方式的选择主要取决于煤层的埋藏特征，井田的开拓方式，采煤方法及运输工作量的大小。

一、井筒提升系统

1、普通罐笼提升系统

普通罐笼提升系统由提升机、提升容器 (罐笼)、井架、天轮、罐道及辅助设备组成。

1)矿井提升机

矿井提升机是矿井提升设备的传动机械，它是把电动机输出的机械能通过提升钢丝绳传送给提升容器以达到提升负载的目的。矿井提升机有单绳缠绕式和多绳摩擦式两类。单绳缠绕式提升机由于受到钢丝直径的限制，提升高度不能太大，否则，会造成提升机滚筒直径过大而大大增加设备的重量;多绳摩擦式提升机的钢丝绳不是缠绕在滚筒上，其提升高度不受滚筒直径和宽度的限制，所以，适用于深井提升。

2)罐笼

罐笼用于竖井内升降人员，提升或下放物料。根据罐笼层数的不同，分为单层和双层两种。在罐笼内设有供矿车停放的轨道和阻止矿车在提升过程中跑出罐笼的阻车器和车挡。为了避免万一钢丝绳断裂造成坠罐事故，罐笼上设有可靠的断绳保险器。一旦钢丝绳拉断，断绳保险器将立即把罐笼卡在罐道上或特制的制动钢丝绳上。

3)罐道

罐道由横截面为矩形的方木、钢轨或钢丝绳沿井筒敷设而成。其作用是使罐笼在井筒中沿一定的轨道运动。避免和减少罐笼在井筒中摆动而发生事故。在罐笼上有罐耳，罐耳沿罐道滑行。

4)罐座与摇台

罐座与摇台的作用是当罐笼在井口或井底出车位置时，将罐笼内部的轨道与车场中的。轨道联系起来，便于矿车进出罐笼。其中，罐座用以支撑罐

笼，使罐笼内外的轨道衔接起来;摇台是当罐笼到达车场位置时，用一段活动轨道搭在罐笼上，以便矿车进出罐笼。

5)天轮与井架

提升机的位置在井筒附近，为了完成提升工作，必须设置支撑钢丝绳的设备井架和在井架上安设的天轮。井架直接建筑在井口，·可以采用木材、金属或钢筋混凝土结构。井架高度一般为20～40m。天轮是起钢丝绳导向作用的。

2.竖井箕斗提升系统

竖井箕斗提升系统与普通罐笼提升系统不同之处，主要在于提升容器及辅助设备。

箕斗是用于直接装载煤炭的提升容器。煤矿中常用的竖井箕斗是底卸式的。底卸式箕斗在井底装载碉室装载，利用控制设备使煤炭自动计量流入箕斗入口。在井口卸载处，通过设在井架上的卸载曲轨的作用，将底部闸门打开，煤从闸门中溜出，卸在井口的地面煤仓中。

箕斗提升，具有提升能力大，容器自重小，效率高，需要井筒断面小，容易实现提升自动化等优点。其缺点是提升多种牌号的煤时有困难，煤的粉碎率高，煤尘多，箕斗提升时容器只能装煤而不能载人、材料和设备。

3．斜井箕斗提升系统

斜井箕斗提升系统与竖井箕斗提升系统相似，但斜井箕斗提升在煤矿中采用后卸式箕斗。由于斜井箕斗是在轨道上运行，故井筒内不需要设罐道。

4.斜井串车提升系统

串车提升是将一组重车在井下挂到钢丝绳上沿井筒提升到地面，摘下绳钓，再挂上一组空车(或材料车)沿井筒下放到井底。考虑到井筒倾角过大时煤易撒落，故斜井串车提升要求井筒倾角一般不大于25。。

5.斜井钢丝绳胶带输送机提升系统

斜井钢丝绳胶带输送机提升系统是以钢丝绳胶带输送机作为主提升设备。钢丝绳胶带输送机具有运输能力大，运行阻力小，运输距离长，运输成本低等特点。它不但能运送煤炭等散集货载，而且也能载人，为运输自动化创造了条件。

胶带输送机向上运送煤炭时，最大倾角一般不大于18。。

二、大巷运输系统

我国各类矿井的大巷一般采用矿车运输，少数大中型矿井的大巷用胶带输送机运煤，而歼石、物料仍采用矿车运输。下面分别介绍各种运输方式采用的设备、特点及适用条件。

1.大巷运输采用的设备

1)轨道运输采用的设备

矿车运输是煤矿中使用很广泛的一种运输方式。矿车运输的基本设备是轨道、矿车和牵引设备。

井下大巷中辅设的轨道通常是窄轨，其轨距有60Omm和9OOmm两种;矿车通常有11固定式、1.5t固定式，3t底卸式，5t底卸式等;牵引设备一般低瓦斯矿井大巷运输采用架线电机车，高瓦斯矿井采用矿用安全型蓄电池电机车，有瓦斯喷出或有煤和瓦斯突出危险矿井的进风道(距采煤工作面50m以外)，使用防爆型蓄电池电机车。

2)大巷用胶带输送机

大巷中常用的胶带输送机主要有以下列几种类型:

(1)绳架式胶带输送机这种胶带输送机的主要特点是机身结构用两根纵向平行布置的钢丝绳为机架，机身吊挂在巷道支架上，机身高度可以调节。

(2)嵌钢丝绳芯胶带输送机这种胶带输送机是用钢丝绳芯胶带代替普通胶带。由于胶带的强度大，因此，铺设距离长，从而实现长距离无转载运输，而且运输能力大。

(3)钢丝绳胶带输送机这种胶带输送机是以钢丝绳作为牵引机构，而胶带只起承载作用，不受牵引力。胶带是靠胶带上的耳槽搭在两条钢丝绳上。当钢丝绳运动时胶带靠耳槽与钢丝绳之间的摩擦力而被拖动，同钢丝绳一起运动。因而，它具有胶带寿命长，运输能力大，运输阻力小，运输距离长等优点。

2.各种运输方式的特点及适用条件

大巷运煤采用矿车或胶带输送机各有不同的特点。采用矿车运输可统一解决煤、矸、物料和人员的运输问题，能适应矿车两翼生产的不均衡性，且

能满足井下不同煤种的分采分运的要求。对巷道弯曲没有多大限制。运煤过程中产生的煤尘较少，对通风安全较为有利。另外，长距离运输没有什么困难。采用胶带输送机运煤时为连续运输，运量大、效率高，易于实现自动化，对巷道坡度没有严格要求，但要求巷道直。其设备能力要考虑两翼产量分配不均的因素和每一翼运输的不均衡系数，因而每一翼设备应留有较大的富余能力。这样可能使设备利用不够充分。另外，为了解决辅助运输问题，还需要另开一条轨道辅助运输大巷。

国外大巷采用胶带运输得到较大的发展。德国井下矿车运输约占70%，胶带运输约占30%。他们认为，井田面积在lOkm，以下宜用胶带运输，3Okm4以上宜用矿车运输，10～3Okm2的矿井要求做具体分析。沈阳煤矿设计院通过对国内一些矿井大巷运输方式的调查分析，主要对3t底卸式矿车与钢芯胶带输送机的基建费和生产经营费的分析比较，得出当矿井一翼年产量为15O万t，运输距离在3km以内时，采用胶带运输优越;运输距离大于3km，采用矿车运输优越的结论。矿车运输适用于运输距离长，拐弯多，不同煤种分运等条件。胶带运输则适用于运量大，煤不分运，巷道直等条件。

三、上(下)山运输系统

1.上(下)山运输设备的选择

采区运输上(下)山是为采区内工作面出煤服务的。其设备的生产能力应大于同时生产的工作面生产能力的总和。在设计和选择采区上 (下)山的运输设备时，机采按工作面的设备能力计算，炮采按采区日产量乘以1.5的运输不均衡系数以及每班运煤时间为5～6h计算。

开采缓斜及倾斜煤层的矿井，其上 (下)山的运输设备应根据采区运输量，上(下)山角度和运输设备的性能，选用胶带输送机 (常用吊挂式)，刮板输送机，启溜运输，车或无极绳运输。

采区辅助运输量相对于煤炭的运输来说是比较小的，而且货源不同，运输设备也有所区别。矸石常用矿车装运，某些设备或材料要用平板车运送，而人员需要乘专用的人车上下。目前，采区辅助运输一般采用串车的运输方式。

2.采区上 (下)山煤炭运输方式的特点及适用条件

采区上(下)山煤炭运输方式的特点及适用条件见表2-1

3.辅助运输方式的特点及适用条件

当运煤上山选用输送机或自溜运输时；轨道上山应设置绞车；当上山用矿车运煤时，可采用煤、矸石、材料混合提升。

采区上、下山一般采用人车运送人员;当倾角小于25°，距离比较长时，可考虑采用吊挂乘人器或助行器。

采用钢丝绳胶带输送机运煤的采区也可以利用钢丝绳胶带输送机兼作运送人员，并应遵守有关规定。如果矸石及材料运输选用单轨吊车运输，可同时用作运送人员。

表2-1煤炭运输方式的特点及适用条件

辅助运输方式的特点及适用条件见表2-2。

4.区段运输系统

区段巷道包括区段回风平巷、运输平巷、集中平巷和区段石门。区段回风平巷中一般铺设轨道，与轨道上山（下山）构成系统。采用矿车或平板车担负工作面所需设备、材料等的运送任务。

表2-2 辅助运输方式的特点及适用条件

区段运输平巷主要担负吧工作面煤炭运送到运输上（下）山中的任务，一般采用输送机运输；小型矿井可采用矿井，以绞车牵引。条件适合时也可用小型蓄电池机车牵引，综合机械化采煤面采用转载机和胶带输送机运输。

各种运输方式的特点及适用条件前已述及，不再赘述。

第二节矿井通风系统

煤矿生产是地下作业，自然条件比较复杂，只有少数井巷与地面相通，故必须借助于

扇风机或自然风压对矿井进行通风。矿井通风的基本任务是:

(1)供给井下人员足够的新鲜空气;

(2)把井下的有害气体及矿尘稀释到安全浓度以下，并排出矿井;

(3)保证井下有适宜的气候条件(即适宜的温度、湿度及风速)，以利于工人

劳动和

机器运转。

因此，矿井通风为保证矿井的安全生产创造了良好的气候条件，对提高劳动生产率和

保证人身安全，具有十分重要的意义。

一、矿井通风方法

1.矿井通风压力和通风阻力

1)矿井通风压力

我们知道空气从气压高的地方流向气压低的地方，由此而产生的气流就是风。矿井内

空气流动的原理与此相同，它是利用扇风机或利用矿井内部和外部的温度差，在矿井风流

的起点和终点造成压力差，迫使地面空气(新鲜风流)由迸风井流入井下，经采掘工作面

再由出风井排出(污浊风流)。

由此可知，要使矿井内空气流动，在巷道和井筒的起点和终点要形成压力差。

空气流

动的方向总是从压力高的地方向压力低的地方流动。由矿井扇风机或自然因素造成的压力

差就叫做通风压力，又称风压。它是用来克服空气在流动过程中，由于巷道和其他障碍物

的摩擦、阻挡、冲击所产生的阻力。

2)矿井通风阻力

矿井通风压力是用来克服矿井通风阻力的。通风压力与通风阻力相当于作用力与反作

用力。即两者数值相等、方向相反，所以，通风阻力的大小就是通风需要风压的大小。

空气在井下流动遇到的阻力有:

(1)摩擦阻力。它是空气沿井巷流动时，与井巷壁面摩擦，空气分子之间相互碰撞而

产生的阻力，它与巷道断面大小，巷道壁光滑程度、巷道长度、支架形式以及风速有关。

摩擦阻力的大小可以按下式计算:

2

Q R h T T =

（2-1）

式中 T h ——井巷摩擦阻力，Pa ；

T R ——摩擦风阻，82/m s N ∙

Q ——井巷中流过的风量，s m /3 （2）局部阻力。 它是空气流经井巷突然扩大，突然缩小，急转弯等局部地点，因冲击与涡流等原因造成的阻力。局部阻力的大小按下式计算：

2Q R h PT PT =

(2-2)

式中 PT h ——巷道局部阻力，Pa ；

PT R ——局部风阻，82/m s N ∙；

Q ——井巷中流过的风量，s m /3

在矿井通风系统中，通风阻力越大，矿井扇风机的电能消耗也越大。因此，在矿井生产过程中要尽量降低通风阻力，降低通风阻力有以下措施: (1)扩大巷道断面，特别是主要进、回风巷道;

(2)尽可能缩短风流长度;

(3)减少摩擦阻力系数。应尽量使巷道周壁光滑，主要巷道应采用混凝土或料石砌之而成，或用光爆锚喷支护等;

(4)减少局部阻力。例如减少巷道急转弯，巷道断面突然扩大、缩小等，尽量避免在主要巷道内任意长期堆积杂物，停放矿车等。

2.自然通风

凡是利用自然条件产生的通风压力 (自然风压)促使空气在井下巷道内流动的通风方

法，"称为自然通风。自然风流的产生主要是由于地面温度变化，"使进、出矿井的空气温

度不同而造成的。

图2-1为自然通风的示意图。在冬季，井外温度低于井内温度，空气柱1-1的密度

比空气柱3-2的密度大。由于空气柱重量不同，井下1处的空气压力大于井内2处的空气压力，形成压差。于是冷空气从井口1处进入井内，流向2处，最后从井口3处排出;到了夏季，井内

图2-1自然通风示意图

气温比井外低，空气就从井口3处进入井内，从井口1处排出。这种自然通风的风流很弱，且不稳定，甚至有时无风。所以，只在山区小煤矿或小煤窑建井初期采用。

3.机械通风

1)扇风机的类别

机械通风使用的扇风机，按其服务范围可分为主要扇风机 (简称主扇)和局部扇风机 (简称局扇)。

主要扇风机按其构造可分为离心式和轴流式两类。

离心式扇风机的原理是扇风机运转时，动轮叶片之间的空气随旋转产生的离心力被甩入螺形外壳，并从扩散器排出。

轴流式扇风机的原理是扇风机运转时，空气沿着扇风机轴的方向进入集风口，并被向前推动经扩散器排出。

离心式扇风机的风压高，噪音小，运转特性曲线平稳，但体积较大;轴流式扇风机便于调节风量和风压，体积小，但噪音大，构造复杂，较难维护。

2)矿井主扇的工作方式

矿井主扇的工作方式有抽出式通风和压入式通风两种。

拙出式通风是把扇风机安设在出风井口。当扇风机运转时，风硐中的空气稀薄，造成低于大气压的负压，迫使空气从进风井口流入井下，再由出风井口排出。抽出式通风的矿井，井下任何一点的空气压力都小于井外同标高的大气压力。因此，抽出式通风又叫做负压通风。

压入式通风是把扇风机安设在进风井口。当扇风机运转时，把地面空气压入井内，迫使空气从出风井排出。压入式通风的矿井，井下任何一点的空气压力均比地面同一标高的大气压力大，因此，压入式通风又叫正压通风。

在抽出式通风的矿井中，一旦扇风机停止运转，井下空气的压力会稍微提高，可抑制采空区及巷道顶部积聚的瓦斯向巷道涌出，对保护矿井安全是有利的;而压入式通风与抽出式通风相反，一旦主扇停止运转，井下空气压力将降低，这时可能导致采空区瓦斯大量涌出，便安全受到戚胁。所以，高瓦斯矿井一般都采用抽出式通风。

3)矿井通风方式

煤矿进风井种出风井的相互位置关系称为矿井通风方式。一般可分为三种基本类型:

(1)中失式。中央式又分为中央并列式和中央分列式两种。

中央并列式是进风井和出风井大致并列在井田的中央(一般相距30一

5Om)，利用主、

副井筒兼做出、进风井，如图2-2所示。

图2-2 中央并列式

中央分列式(又称中央边界式)是进风井位于井田中央，出风井位于井田浅部边界沿走向的中央，如图2-3所示。

(2)对角式。对角式又可分为两翼对角式和分区对角式两种

图2-3 中央分列式

两翼对角式是进风井位于井田走向的中央，出风井(两个)位于井田沿倾斜的浅部，

在走向两翼边界附近，如图2-4所示。

图2-4 两翼对角式

分区对角式是进风井位于井田走向的中提，采第一水平时在每个采区的上部，均开掘

一个出风井。

(3)混合式。混合式是中央式和对角式所组成的一种综合通风方式。

二、掘进通风方法

煤矿的掘进通风，主要以局扇为动力，导风设施是风筒。风筒有由胶皮、帆布、塑料等

材料制成的柔性风筒和由铁皮制成的金属风筒。

掘进通风方法有三种:压入式通风，如图2-5a所示;抽出式通风，如图2-5b 所示;混合式通风，如图2-5c、d所示。

压入式通风是用局扇把新鲜风流通过风筒送到掘进工作面，回风由巷道直接排出，这种方法的优点是从风筒吹出的风流清洗工作的能力强，通过局扇的风流为新鲜风，比较安全;可以使用较轻便的柔性风筒。它的缺点是炮烟沿巷道流动需要很长的时间才能排除干净，巷道越长，排除炮烟的时间越长。

抽出式通风恰恰和压入式通风相反，新鲜风流沿巷道流入工作面，而回风经风筒由局扇排出。但抽出式通风只有在风筒吸风口距工作面很近时才有效，否则由于风流短路，工作面得不到良好的通风。抽出式通风的回风要通过局扇，故安全性低，且不能使用柔性风筒。

混合式通风是上述两种通风方法的混合使用，所以它兼有压入式和抽出式通风的优点，但它需要两套通风设备，同时回风也要通过局扇。

通过以上分析可以看出，压入式通风是最安全的通风方法。因此，在有瓦斯涌出的地点，掘进巷道必须采用压入式通风。混合式通风应用在大断面，无瓦斯涌出的长距离掘进巷道。

图 2-5 掘进通风-意图

三、矿井通风管理

为了使风流按拟定的路线流动，保证各工作地点的有效风量，必须在某些巷道中设置相应的通风构筑物，以便对风流进行控制。通风构筑物因其用途不同，可分为:

1.风墙

风墙分临时性风墙和永久性风墙两种。临时性风墙一般用帆布、木材等材料修筑;永久性风墙用砖、料石或水泥等材料修筑。为了便于检查密闭区内的气体成分及密闭区内发火时便于灌浆灭火，风墙上应设观测孔和注浆孔，并设有放水管。

2.风门

风门是既能切断风流、又能行人和通车的通风构筑物。

风门有木制的、铁制的和木板包铁皮等几种，目前一般采用木制风门。

风门的开启方向应逆着风流，保证风门受压和门框接触严实。为了减少风门开启时漏

风，每处风门至少要设有两道门，其间距为:通车时不得小于一列车的长度;行人时不得

小于5m，禁止两道风门同时开启。

风门按其开启方式可分为人力开启和自动开启两种。

3.风桥

风桥是用来隔开两支互相交叉的进、回风流的构筑物。

根据风桥的结构特点不同，可分为钢筒风桥、混凝土风桥和绕道式风桥。一般在服务年限短，通风量为10 m3/s以下时，采用铁筒式风桥;在服务年限较长，通风量大于20m3/s时，采用绕道式风桥。

4.反风装置

当矿井的进风井口、井筒、井底车场附近一旦发生火灾或瓦斯、煤尘爆炸时，为了防止火焰向采区蔓延，有害气体随风流进采掘工作面，危及井下人员安全，有时需要返风，即立刻改变风流的方向。图2-6为抽出式通风，轴流式扇风机反风道布置示意图。

（b）

图2-6 反风道布置图

图2-6a为正常工作时反风门1和2的位置，扇风机由井下吸风，然后排至大气。若将反风门1、2改变位置，如图2-6b所示。这时虽然通过扇风机的风流方向没有改变，但扇风机将由地面吸入的新鲜风流压入井下，使井下的风流改变方向。