第六章 矿井提升系统

第六章矿井提升系统3课时第一节提升容器提升容器按其结构可分类如下：人车矿车翻转式箕斗后壁卸载式箕斗箕斗斜井吊桶凿井时期翻转罐笼普通罐笼罐笼副井翻转式箕斗侧卸式箕斗底卸式箕斗箕斗主井竖井提升容器我国煤矿竖井提升，主井普遍采用底卸式箕斗，副井普遍采用普通罐笼，斜井提升采用后壁卸载式箕斗、矿车和人车。1．箕斗及其装载设备一、竖井箕斗(一)箕斗我国煤矿立井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗，其形式有很多种，过去一些矿井普遍采用扇形闸门底卸式箕斗，现在新建矿井多采用平板闸门底卸式箕斗，这种底卸式箕斗如图1-1所示。箕斗由斗箱4、框架2、连接装置12及闸门5等组成。箕斗的导向装置可以采用钢丝绳罐道，也可以采用钢轨或组合罐道。采用钢丝绳罐道时，除应考虑箕斗本身平衡外，还要考虑装煤后仍维持平衡，所以在斗箱上部装载口处安设了可调节的溜煤板3，以便调节煤堆顶部中心的位置。我国使用的立井单绳箕斗为JL或JLY型；多绳箕斗为JDS、JDSY和JDG型。(二)箕斗装载设备我国过去广泛采用鼓形箕斗装载设备。这种装载设备的最大缺点是洒煤量很大，一般达到提煤量的10‰，有的竟高达40‰，且在装载时不能保证箕斗的装载量。因此新的箕斗装载设备采用预先定量的装载方式，其洒煤量可以大大降低，一般仅为提煤量的1‰，最大不超过3‰。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。目前在新建和改建矿井的设计中已普遍采用定量装载设备。目前国内外广泛采用的定量装载设备有定量斗箱式和定量输送机式两种。图１－２所示为立井箕斗定量斗箱装载设备。图１－３所示为定量输送机装载设备示意图。图1-l单绳立井箕斗1—楔形绳环；2—框架；3—可调节溜煤板；4—斗箱；5—闸门；6—连杆；7—卸载滚轮；8—套管罐耳(用于绳罐道)；9—钢轨罐道罐耳；10—扭转弹簧；11—罩子；12—连接装置图1－2立井箕斗定量斗箱装载设备1一斗箱；2一控制缸；3一拉杆；4一闸门；5一溜槽；6一压磁测重装置；7一箕斗图１－３定量输送机装载设备示意图１－煤仓；２－输送机；３－活动过度溜槽；４－箕斗；５－中间溜槽；６－负荷传感器；７－煤仓闸门二、斜井箕斗斜井箕斗有后壁卸载式(简称后卸式)及翻转式两种形式。煤矿斜井提升主要采用后卸式箕斗。后卸式箕斗构造示意图如图1-4所示。图１－４斜井后卸式箕斗示意图１－斗箱；２－主框；３－扇形闸门；４－前轮；５－后轮；６－卸载滚轮2．罐笼及其承接装置一、普通罐笼图1-5所示为单绳单层普通罐笼结构示意图。罐笼罐体是由横梁7及立柱8组成的金属框架结构，两侧包有钢板。罐体的节点采用铆焊结合的形式。罐体的四角为切角形式，这样既有利于井筒布置，制作又方便。罐笼顶部设有半圆弧形的淋水棚6和可打开的罐盖14，以供运送长材料。罐笼两端装有帘式罐门10。为了将矿车推进罐笼，罐笼底部铺设有轨道11。为了防止提升过程中矿车在罐笼内移动，罐笼底部还装有阻车器及自动开闭装置12。在罐笼上装有罐耳15及橡胶滚轮罐耳5，以使罐笼沿装设在井筒内的罐道运行。在罐笼上部装有动作可靠的防坠器4，以保证生产及升降人员的安全。罐笼通过主拉杆3和双面夹紧楔形环2与提升钢丝绳l相连。为保证矿车能顺利地进出罐笼，在井上及井下装卸载位置设承接装置。标准单绳普通罐笼按固定车箱式矿车名义载重确定为lt、1.5t、3t三种形式，每种又有单层和双层之分。多绳标准单绳普通罐笼与标准单绳普通罐笼结构稍有不同，其不同点为：罐笼自重较大，罐笼中留有添加配重的空间，不装设防坠器；连接装置增设钢丝绳张力平衡装置，用来自动调节各绳张力。图1－5单绳普通罐笼结构图1—提升钢丝绳；2—楔形环；3—主拉杆；4—防坠器；5—橡胶滚轮罐耳；6—淋水棚；7—横梁；8—立柱；9—钢板；l0—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)二、防坠器防坠器是罐笼上的一个重要组成部分，为了保证升降人员的安全。《煤矿安全规程》第332条规定；“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)，必须装置可靠的防坠器。”防坠器的作用是，当提升钢丝绳或连接装置断裂时，可以使罐笼平稳地支承到井筒中的罐道或制动绳上，避免罐笼坠入井底，造成重大事故。由于防坠器担负的任务重要，在井筒中运转条件较差，而且经常处于备用状态，一旦发生断绳事故又要求其动作灵活可靠，因此设计制造出良好的防坠器、正确地维护和检查以保证防坠器的可靠性是一项十分重要的工作。对于立井防坠器的要求是：(1)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；(2)在制动下坠的罐笼时，为了保证人身和设备的安全，在最小终端载荷时(空罐只乘1人)制动减速度不应大于50m／s2，延续时间不超过0.2～0.5s，在最大终端载荷时(矸石罐)制动减速度不应小于10m／s2；(3)结构简单，动作灵活，便于检查和维护，不误动作，重力要轻；(4)防坠器的空行程时间，即从断绳到防坠器发生作用的时间不大于0.25s；(5)防坠器每天要有专人检查，每半年进行一次不脱钩检查性试验，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，当发生断绳时，开动机构动作，通过传动机构传动抓捕机构，抓捕机构把罐笼支承到井筒中的支承物上(罐道或制动绳)，罐笼下坠的动能由缓冲机构来吸收。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。根据防坠器的使用条件和工作原理，防坠器可以分为木罐道切割式防坠器、钢轨罐道摩擦式防坠器和制动绳摩擦式防坠器。前两种罐道既是罐笼运行的导向装置，又是断绳时防坠的支承物。由于这两种防坠器的制动力不易控制，除在老矿有应用外，已不再推广使用。目前我国新设计的均为制动绳防坠器，因为它设有专用的制动钢丝绳，所以可以用于任何形式罐道。实践证明，这种防坠器性能良好，将作为标准防坠器(BF)加以推广。图1-6所示是BF-152型制动绳防坠器系统布置图，图1-7所示是防坠器抓捕机构示意图，图1-8所示是缓冲器示意图。图１－６BF-152型制动绳防坠系统布置图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－拉紧装置图１－７BF-152型防坠器抓捕机构示意图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；图１－８缓冲器１－螺杆；２－螺母；３－缓冲器；４－小轴；５－滑块；６－外壳BF-152型防坠器是标准防坠器的一种，配合l.5t矿车双层双车单绳罐笼作用。在缓冲器中，制动绳7的上端通过连接器6与缓冲绳4相连，缓冲绳通过装于天轮平台上的缓冲器5，再绕过圆木3而在井架的另一边自由悬垂，绳端用合金浇铸成锥形杯1，以防缓冲绳从缓冲器中全部拔出。制动绳的另一端穿过罐笼9上的抓捕器8伸到井底，用拉紧装置l0固定在井底水窝的梁上。抓捕器的开动机构为弹簧1，正常提升时，提升钢丝绳拉起主拉杆3，通过传动横梁4和连板5，使两个拔杆6的外伸端处于最低位置，滑楔2则在最下端位置，发生断绳时，主拉杆3下降。在弹簧l的作用下，拔杆6的外伸端抬起，使滑楔2与制动绳7接触，并挤压制动绳实现定点抓捕，把下坠的罐笼支承到制动绳上；制动绳在罐笼动能作用下拉动缓冲绳，靠缓冲绳在缓冲器中的弯曲变形和摩擦阻力产生制动力，吸收罐笼下坠的能量，迫使罐笼停住。每个罐笼有两根制动绳，视制动力大小每根制动绳可以与一根或两根缓冲绳相连接，通过调节缓冲绳在缓冲器中的弯曲程度来改变制动力的大小。三、承接装置及稳罐设备(一)承接装置为了便于矿车出入罐笼，必须使用罐笼承接装置，罐笼的承接装置有承接梁、罐座及摇台三种形式。承接梁是最简单的承接装置，只用于井底车场，且易发生蹴罐事故。罐座是利用托爪将罐笼托住，故可使罐笼的停车位置准确。过去设计的矿车，一般井口用罐座，井底用承接梁，中间水平用摇台。但在新设计的矿井中不采用罐座和承接梁，而采用摇台。摇台是由能绕转轴转动的两个钢臂组成，如图1-9所示。它安装在通向罐笼进出口处。当罐笼停于卸载位置时，动力缸3中的压缩空气排出，装有轨道的钢臂1靠自重绕轴5转动，下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5上的摆杆6用销子与活套在轴5上的摆杆套9相连，摆杆套9前部装有滚子10。矿车进入罐笼后，压缩空气进人动力缸3，推动滑车8。滑车8推动摆杆套9前的滚子10，致使轴5转动而使钢臂抬起。当动力缸发生故障或因其他原因不能动作时，也可以临时用手把2进行人工操作。此时要将销子7去掉，并使配重部分4的重力大于钢臂部分的重力。这时钢臂1的下落靠手把2转动轴5，抬起靠配重4实现。图1－9摇台１—钢臂；2—手把；3动力缸；4—配重；5—轴；6—摆杆；7—销子；8—滑车；9—摆杆套；10—滚子摇台的应用范围广，井底、井口及中间水平都可使用，特别是多绳摩擦提升必须使用摇台。由于摇台的调节受摇臂长度的限制，因此对停罐准确性要求较高，这是摇台的不足之处。(二)稳罐设备使用钢丝绳罐道的罐笼，用摇台作承接装最时，为防止罐笼由于进出时的冲击摆动过大，在井口和井底专设一段刚性罐道，利用罐笼上的稳罐罐耳进行稳罐。在中间水平因不能安设刚性罐道，必须设置中间水平的稳罐装置。稳罐装置可采用气动或液动专门设备，当罐笼停于中间水平时，稳罐装置可自动伸出凸块将罐笼抱稳。3．容器的导向装置提升容器在井筒内运行需设导向装置，提升容器的导向装置(罐道)可分为刚性和挠性两种。挠性罐道采用钢丝绳，刚性罐道一般用钢轨、各种型钢和方木。刚性罐道固定在型钢罐道梁上。以前的提人罐道多用木罐道，木罐道具有变形大、磨损快、易腐烂和提升不平稳等缺点，因此逐渐被钢罐道和钢丝绳罐道所代替。钢罐道的形式有钢轨罐道和用型钢焊接而成的矩形组合罐遭。钢轨罐道的主要缺点是侧向刚度小，易造成容器横向摆动，刚性罐耳磨损太大，所以钢轨罐道一般用于提升速度和终端载荷都不大的提升容器。一、刚性组合罐道刚性组合罐道的截面是空心矩形，一般由槽钢焊接而成。国外也有采用整体轧制型钢的。其主要优点是侧向弯曲和扭转强度大，罐道刚性强，可配合使用摩擦系数小的橡胶滚动罐耳(由一个端面橡胶滚轮和两个侧面橡胶滚轮组成一组橡胶滚轮罐耳)。这种罐遭使容器运行平稳，罐道与罐耳磨损小，因此服务年限长。近年来国内外使用这种罐道的矿井逐渐增多，尤其是在终端负荷和提升速度都很大时，使用这种罐道更为合适。二、钢丝绳罐道钢丝绳罐道与刚性罐道相比具有安装工作量小、建设时间短、维护简便、高速运行平稳、无罐道梁可适当减小井壁厚度、通风阻力小等优点。但使用钢丝绳罐道时，容器之间及容器与井壁之间的间隙要求较大，因此就必须增大井筒净断面积，且使井塔或井架的荷重增大，这些都限制了钢丝绳罐道的使用。特别是当地压较大，井筒垂直中心线发生错动．甚至井筒发生弯曲时，不能采用钢丝绳罐道，此时应采用刚性罐道。第二节提升钢丝绳1．提升钢丝绳的结构、分类和选择使用一、提升钢丝绳的结构矿用提升钢丝绳都是丝→股→绳结构，即先由钢丝捻成绳股，再由绳股捻成绳，提升钢丝绳各部分名称如图2-1所示。制造提升钢丝绳的钢丝是由优质碳素结构圆钢冷拔而成的.在由钢丝捻成股时有一个股芯，在由股捻成绳时有一个绳芯。股芯一般为钢丝，绳芯有金属绳芯和纤维绳芯两种，前者由钢丝组成，后者可用剑麻、黄麻或有机纤维制成。绳芯的作用是支持绳股，使绳富于弹性，并可贮存润滑油，防止内部钢丝腐蚀生锈。二、提升钢丝绳的分类提升钢丝绳有很多种，结构不同,性能也不相同。根据不同的特点有不同的分类方法，实际上都是从不同的角度来说明钢丝绳的结构特点，了解这些特点，对于认识不同钢丝绳的性能，正确选图2-1提升钢丝绳结构图择和合理使用钢丝绳都是有益的。图2-2所示为各种不同类型的钢丝绳。(1)依绳股在绳中的捻向来分