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矿山大型设备介绍主讲：杨钊一、提升设备矿井提升设备是联系井下与地面的重要生产设备，在整个矿山生产中占有重要地位。任务主要是提升煤炭和矸石，下放材料，升降人员、设备。提升系统有竖井提升和斜井提升两种，以下针对我矿（竖井）提升设备对大家进行简单介绍。1.提升系统的设备组成1.1提升设备的分类1.2提升机及电控系统1.3提升容器和提升绳1.4装卸载设备和信号系统1.5制动系统和后备保护装置1.1提升设备的分类按用途可分为主井提升设备和副井提升设备。主井提升设备主要用于提升有益矿物（如提升煤炭或矿物）；副井提升设备用于辅助提升（如提升矸石，升降人员、设备，下放材料等）。按提升容器可分为箕斗提升设备和罐笼提升设备。按提升机类型可分为缠绕式和摩擦式提升设备。1.2提升机及电控系统多绳摩擦式提升机的工作原理：多根提升绳搭放在主导轮上，提升容器悬挂在钢丝绳两端。通过主导轮上的摩擦衬垫与钢丝绳之间的摩擦力带动钢丝绳随着主导轮一起转动，从而实现容器的提升和下放运动。为了增大提升绳在主导轮上的围抱角，需要安设导向轮。我矿新井、副井提升机的电控系统均采用中矿传动厂研制的ASCS全数字直流调速系统，主井采用TKD交流电控拖动系统。1.3提升容器和提升绳提升容器按用途和结构可分为：箕斗、罐笼、矿车等。箕斗结构原理立井提煤多采用底卸式，底卸式箕斗分为平板闸门箕斗和扇形闸门箕斗。箕斗卸载原理当箕斗提升至地面煤仓时，卸载滚轮进入井架上的卸载曲轨内，随着箕斗向上提升，滚轮在卸载曲轨作用下向前运动，带动闸门向上打开，开始卸载。在箕斗下放时，以相反的顺序关闭闸门,完成卸煤过程。1.3提升容器和提升绳罐笼的结构原理提升绳绕过楔形绳环，通过调绳油缸与罐笼连接。罐笼是由横梁、垂直立柱等组成，通过铆接和焊接结合成的金属框架结构，周围用不同厚度的钢板包围，罐笼四角为切角型式，这样既有利于井筒布置又制作方便。罐笼顶部有半圆弧形保护伞和可以打开的罐盖，以供运送长材料用，罐两端设有罐门，为了将矿车推进罐笼，罐笼底部铺设轨道，为了防止提升过程中发生跑车事故，应装有阻车器。在罐笼上设有罐耳并使其紧靠在罐道上保证罐笼平稳的沿着罐道运行。罐道可分为刚性和柔性两种，我矿采用柔性罐道即密封钢丝绳罐道。1.3提升容器和提升绳提升钢丝绳钢丝绳按绳股断面形状可分为：圆形股绳和异形股绳两种。异形股钢丝绳又分三角形和椭圆形。椭圆股钢丝绳有支撑面积大、抗磨损性能好等优点，但绳的稳定性差，不适于承受较大的挤压力。这种绳股多用来与其它绳股捻制成多层不旋转钢丝绳。三角股钢丝绳拉伸强度比同直径圆形股绳要高，有承压面积大、外层钢丝磨损小、外层钢丝粗、排列方式好、抗挤压性能好等优点，尤其是缠绕时，过渡比较稳定，寿命比圆形股长。所以我矿提升绳采用三角股干式镀锌钢丝绳。1.4装卸载设备和信号系统立井提升系统中装载设备主要由给煤机和计量斗构成。如煤仓口距离井筒较远时，在给煤机和计量斗之间需设输送机等。我矿主井装载设备由ZLGQ-9型装载计量斗和K4型往复式给煤机构成；新井主提装载设备由ZLQ-16型装载计量斗、SGZ-730/160刮板输送机和K4型往复式给煤机构成。1.4装卸载设备和信号系统立井多水平提升时，需设严密的信号系统，信号系统需具备同水平间井口设备闭锁，以及各水平设备闭锁等功能。我矿副井信号系统为唐山智达有限公司研制的ZBD型PLC可编程提升信号，新井副提信号系统为唐山开诚电气有限公司研制的TPX型PLC可编程提升信号。1.5制动系统和后备保护装置制动系统的机械设备一般由制动器和传动机构组成。制动器是直接作用于提升机制动轮或制动盘上产生制动力矩的部件，分为盘形和块式。传动机构是控制及调节制动力矩的部分，分为油压、压气、弹簧式。我矿五台主提升机制动系统的传动机构均采用的油压源是液压站。液压站在正常制动时，可以产生不同的工作油压，以控制盘形制动器获得不同的制动力矩；在安全制动时，还可以实现二级安全制动。1.5制动系统和后备保护装置•主井制动系统由B108B型液压站和B135型盘形制动器构成。•副井制动系统由TE162型液压站和K7313型盘形制动器构成。•新井主提制动系统由TE152型液压站和TP1-80型盘形制动器构成。•新井副提制动系统由TE121G型液压站和TP1-80型盘形制动器构成。1.5制动系统和后备保护装置矿井主提升机的后备保护装置应具有：过卷保护、减速功能保护、卡箕斗保护、等速段超速、减速段超速、2米/秒超速保护、深度指示器失效等保护功能。我矿五台提升机均采用的是江苏徐州卓尔电脑公司生产的M12-3B型提升机综合后备保护仪。二、排水设备矿井建设和生产过程中，从各种渠道来的水源源不断地涌入矿井。如果不及时排除，必将影响煤矿的安全和生产。因此，必须安设水泵，把涌入矿井的水及时从井下排至地面。单位时间涌入矿井水仓的矿水总量称为矿井涌水量。通常在雨季和融雪期出现涌水高峰，此期间出现的涌水量为最大涌水量,其他时期的涌水量变化不大，一年内持续时间较长，此期间的涌水量，称为正常涌水量。受地质结构、地理特征、地面积水和开采方法等影响，会造成突然涌水，称为突然涌水量。二、排水设备竖井多水平同时开采时，排水系统形式：1、直接排水系统：如各水平涌水量都很大，各水平可分别设置水仓、泵房和排水装置，将各水平的水直接排至地面。此方案的优点是上、下水平互不干扰，缺点是井筒内管路多。2、集中排水系统：当上水平的涌水量较小时，可将上水平的水下放到下水平，而后由下水平的排水装置直接排至地面。此方案的优点是只需一套排水设备，缺点是上水平的水下放后再上提，损失了位能，增加了电耗。3、分段排水系统：若下水平的水量较小或井过深，则可将下水平的水排至上水平的水仓内，然后集中一起排至地面。二、排水设备用来专门储存矿水的巷道叫水仓。水仓主要有两个作用：一是集中储存矿水,排水设备可以将水从水仓排至地面。为了防止断电或排水设备发生故障被迫停止运行时淹没巷道,主泵房的水仓应有足够大的容积,必须能够容纳8小时的正常涌水量。二是沉淀矿水，为了能把大部分微颗粒沉淀仓底和增大流动时间，水仓巷道长不得小于100米。为了在清理水仓沉淀物的同时，又能保证排水设备正常工作，《规程》规定：水仓必须有一个主仓和一个副仓，以便清理时轮换使用。由于矿水中固体颗粒的沉淀，水仓容量逐渐减少，为了保证水仓的容水能力，容纳涌水高峰的全部矿水，每年雨季到来前，必须彻底清理一次主泵房的水仓。二、排水设备水泵房是专为安装水泵、电机等设备而设置的硐室，大多数主排水泵房布置在井底车场附近的原因是：1.运输巷道的坡度都向井底车场倾斜，便于矿水沿排水沟流向水仓。2.排水设备运输方便。3.靠近井筒，不仅缩短了管路长度节约管材，而且减少了管路弯头损失。4.在井底车场附近，通风条件好，有利于水泵和电机的工作环境。5.水泵房以中央变电所为邻，供电线路短，减少了供电损耗。二、排水设备泵房的排水设备一般由水泵、电动机、启动设备、管路、管路附件和仪表等组成。水泵的分类：二、排水设备在主排水泵中，多采用离心式水泵，多级离心式水泵的转子主要有轴、叶轮、平衡盘、平衡环等零件组成。如下图：二、排水设备离心式水泵的分类和型号：单级泵多级泵（2~13）按叶轮数目分低压泵低于0.2MPa中压泵0.2~1MPa高压泵高于1MPa按产生的扬程分单吸泵双吸泵按叶轮吸入式分窝壳式导叶式按导流形式分离心式水泵的分类二、排水设备离心式水泵的工作原理：任何物体在围绕一旋转中心做旋转运动时都会产生离心力。离心式水泵的叶轮在密封而灌满水的泵体内作高速旋转运动时，由于水产生离心力的作用，叶轮里的水以很快的速度甩向四周，他们具有很大的能量，此时叶轮中心部分（入口处）即成为一个具有真空的低压区，吸水井水面上受大气压的作用，产生压力差，因此吸水井内的水被压入吸水管补充进入叶轮，水便连续不断地从旋转的叶轮接受能量而成为高压水，沿着水管被压送到排水管排出。只要水泵的叶轮不停的旋转，水就源源不断地从低处排到高处，这就是离心式水泵的工作原理。二、排水设备离心式水泵的吸水原理：离心泵产生压力的高低与叶轮直径和转速有关，在相同转速下，叶轮直径大产生的压力就大，反之就小。在相同直径下，转速高的离心泵产生的压力大，反之就小，多段式离心泵随叶轮数量增多而压力增大,离心式水泵在工作时，如果水泵内部能够达到绝对的真空，那么水泵的最大吸上真空度可达10米，但离心式水泵入口处不可能达到压力为零，并且水在经过过滤网、底阀、吸水管和弯头时，会产生一定的压力损失，因此，离心式水泵的最大吸上真空度要小于10米，一般为6米左右。二、排水设备水锤现象及防治当管路中突然关闭（或开启）阀门，或者水泵突然开启或停止时，管路中的流速就会急剧的变化，由于液体的惯性作用，必然引起管中液体压强的上升或下降，伴随而来的有液体的锤击声音，称为水锤现象。通过缓慢关闭阀门；缩短管路长度；在管路上装置空气室；在管路上装置安全阀；在管路上装置调节阀；在条件允许时可取消逆止阀和底阀。可防止水锤现象发生。二、排水设备汽蚀现象及防治离心泵叶轮的入口处压力低于工作水温的饱和压力，会引起一部分液体蒸发（即汽化）。蒸发后的气泡进入压力较高的区域时，受压突然凝结，于是四周的液体就向此处流动补充，造成水力冲击，形成机械剥蚀，同时气泡中混有的活泼气体对金属进行化学腐蚀。金属在机械剥蚀与化学腐蚀的作用下，加速损坏。这种现象叫做汽蚀现象。通过无底阀排水；高水位排水；正压排水。可以防治汽蚀现象发生。二、排水设备排水管路主排水设备必须有工作和备用的水管，其中工作水管的能力，应能配合工作水泵在20小时内排出矿井24小时的正常涌水量。工作和备用水管的总能力，应能配合工作和备用水泵在20小时内，排出矿井24小时的最大涌水量。排水管路安装1、每台水泵应能分别向两条主排水管输水。2、每台水泵排出管上应装设逆止阀和操作闸阀。三、空压设备自然界的空气是可以压缩的，经压缩后压力升高的空气称为压缩空气。在矿山的生产和建设中，压缩空气一种重要的动力源，用于驱动各种风动机械和风动工具，如凿岩机、风镐、气锤、溶液搅拌、喷砂等设备。由于像凿岩机这类风动工具的冲击力强，适用于钻削岩石，而且风动工具结构简单、重量轻、操作方便，尤其在有瓦斯和煤层爆炸危险的矿井里，使用这种动力源比电源更安全可靠。并且在危机时刻还可以作为矿井发生灾害时的应急救助风源。目前矿山采掘、开拓工作已经广泛使用。三、空压设备空气压缩设备是指压缩和输送气体的整套设备。包括空气压缩机（简称空压机）、输气管路和附属设备等。压缩机是一种使气体体积压缩、提高气体的压力并输送气体的机器。压缩机之所以能提高的气体的压力，是借助机械作用增加单位容积内的气体分子数，使分子相互接近的方法来实现的。矿山空压机站的组成矿山空压机站主要包括：空压机、电动机及电控设备、凉水塔、冷却泵站、附属设备（过滤器、风包等）、输气管路等。三、空压设备矿山空压机的分类三、空压设备活塞式空压机活塞式空压机属于容积型往复式，空气的压缩是依靠活塞在汽缸内做往复运动，使气体分子接近从而使气体压力升高。活塞式空压机的结构活塞式空压机是由曲轴、连杆、十字头、活塞杆、汽缸、活塞、吸气阀、排气阀等组成的。活塞式空压机的分类按汽缸中心线位置分为：立式空压机、卧式空压机、角度式空压机三种。三、空压设备活塞式空压机的工作原理电动机带动曲轴以一定的转速旋转时，通过连杆和十字头把转动变为活塞在汽缸内的往复直线运动。当活塞向右运动时，汽缸容积增大，压力降低，当缸体内压力低于大气压时，吸气阀被打开，空气在大气压的作用下进入汽缸，当活塞往左运动时，汽缸容积减小，压力逐渐增加，气体在缸内被压缩，当压力升高到某一额定值时，排气阀打开，压缩空气排出缸体，进入管路。三、空压设备螺杆式空压机螺杆式空压机属于容积型回转式，气体的压缩依靠容积的变化来实现，而容积的变化又是借助压缩机的一对转子在机壳内作回转运动而实现的。螺杆式空压机的特点：1.螺杆空压机具有稳定性高、效率