【采矿课件】第四章矿井提升设备

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
捻 丝在股中捻向与股在绳中捻向相反 同向右捻 丝在股中捻向与股在绳中捻向相同
以便减少钢丝绳在工作时内部钢丝的磨损，并防止
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。
二、天轮
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：
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。
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。
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。
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；
（三）承接装置
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。
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。
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。
天轮
§4-4 提升钢丝绳
一、提升钢丝绳的结构、类型及使用范围
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。
（一）钢丝绳的结构
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，
（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。
（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
提升容器: 直 接装运煤炭、矸石、人员、材料
及设备的工具。
底卸式箕斗
箕斗
竖井箕斗
侧卸式箕斗 翻转式箕斗 后壁卸载式箕斗
按 矿车
结 构
人车
吊桶
罐笼
斜井箕斗
翻转式箕斗
普通罐笼 翻转式罐笼
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。
一、普通罐笼及其承接装置
左捻
交互左捻 同向左捻
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
缠绕方法与特点
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。
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：
发生断绳 开动机构动作 传动机构 支承罐笼到井筒中的支承物上
抓捕机构
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。
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。
二、提升钢丝绳到选择、维护、检验
（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。
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。
防坠器每天要有专人检查，每半年进行一次不脱钩检查
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。
（二）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。
定量斗箱式 定量输送机式 刚性 刚性罐道一般用钢轨、各种型钢。 挠性 挠性罐道采用钢丝绳
§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。
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。
2、按股内丝与丝的接触形式分 （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
绳6x19 股（1+6+12）绳纤维芯 点接触钢丝绳股 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。
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。
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。
（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。