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第六章 矿井晋升筑造

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第六章 矿井晋升筑造

第六章 矿井晋升筑造

第六章 矿井晋升筑造

  第六章 矿井提升设备的主要结构 与工作原理 第一章 概述 ? 一、矿井提升设备的任务 提升煤炭和矸石,下放材料,升降 人员、设备。 《煤矿安全规程》规定…… 矿井提升设备的特点: (1)涉及人员的生命安全 矿井提升设备的特点: (1)涉及人员的生命安全 (2)机械电气设备设计必须可靠 (3)合理的选择具有经济意义 (一) 立井单绳 缠绕式提升 系统 (二) 多绳摩擦 式提升系统 (三)斜井提升系统 无论何种提升系统,其主要由提升容器 、提升钢丝绳、提升机、井架或井塔、装 卸载设备等组成。 ? ? 矿井提升设备的分类 1、按用途分 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。)。 ? 2、按提升容器分 可分为箕斗提升设备和罐笼提升设备。 ? 3、按提升机类型分 可分为缠绕式提升设备和摩擦式提升 设备。 ? 4、按井筒倾角分 可分为立井提升设备和斜井提升设备。 第二章 提升容器 提升容器按其结构可分类如下: 主井—箕斗 竖井 提升 容器 斜井 副井—罐笼 底卸式箕斗 侧卸式箕斗 翻转式箕斗 普通罐笼 翻转罐笼 凿井时期—吊桶 箕斗 矿车 人车 后壁卸载式箕斗 翻转式箕斗 按用途和结构可分为:箕斗、罐笼、矿车、斜 井人车和吊桶五种。 箕斗 : 分为立井箕斗和斜井箕斗,专用于主提; 罐笼: 既可用于主提,也可用于副提; 矿车 和斜井人车: 斜井提升; 吊桶 : 立井井筒开凿时的提升。 一、普通罐笼 是多用途的提升容器。它可以提升煤炭,也 可以提升矸石,运送人员、材料及设备等。 ? ?既可用于主井,也可用于副井。 ?按提升钢丝绳的数目可分为单绳罐笼和多绳 罐笼。按层数可分为单层罐笼、双层罐笼和多 层罐笼。 ?标准普通罐笼按固定车厢式矿车名义装载质 量确定为1t、1.5t、3t三种形式。 (1)单绳罐笼 如:GLS—1×1/1、GLGY—1×2/2 (2)多绳罐笼 其它符号意义同上。 图1-5 单绳普通罐笼结构图 (一)罐体:罐体由骨架(横梁7和立柱8)、 侧板、罐顶、罐底及轨道等组成。 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,以保证提升人员时的安全。 ? 为了将矿车推进罐笼,罐笼底部铺设有轨 道11。 ? (二)连接装置: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。 (三)罐耳: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。 (四)阻车器: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。 (五)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。江苏金冶冶金装备有限公司” 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。 ? 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。 立井用防坠器组成:一般由开动机构、传 动机构、抓捕机构和缓冲机构四个部分组成。 ? 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。 ? 类型: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。 目前我国新设计的均为制动绳防坠器(图1-6、 7、8),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 BF-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 ?工作 原理: 图1-7 BF-152型制动绳防坠系统布置图 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 二、罐笼承接装置 ?在井底、中间水平及井口车场为了便于矿车出 入罐笼,需设置承接装置。 ? 形式: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, 且易发生蹲罐事故。 罐座:是利用托爪将罐笼托住,故可使罐笼 的停车位置准确。 ? 摇台:是由能绕转轴转动的两个钢臂组成, 如图所示。它安装在通向罐笼进出口处。 ? 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 摇台工作原理: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。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。 ? 三、箕斗 箕斗是提升煤炭、矿石或矸石的提升容器。 根据其卸载方式可分为翻转式、侧卸式及底卸式。 ? 由斗箱4、框架2、连接装置12及闸门5等组成。 我国煤矿立井广泛采用固定斗箱底卸式箕斗。 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 卸式箕斗如图所示。 ?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。 图1-l单绳立井箕斗 型号: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。标准单 绳和多绳箕斗主要参数、规格尺寸见表1-1 和表1-2。 ? ? 箕斗装载设备 过去:采用鼓形箕斗装载设备。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。 现在:采用预先定量的装载方式。优点: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。 ? 类型: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所示为立井箕斗定量斗箱装载设备。 图2定量输送机装载设备示意图。 图1 立井箕斗定量斗 箱装载设备 1—斗箱;2—控制缸; 3—拉杆;4—闸门; 5—溜槽;6—压磁测重 装置;7一箕斗 图2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 第三节 提升钢丝绳 提升钢丝绳是矿井提升设备的一个 重要组成部分,提升钢丝绳选择是否合 理是关系到提升设备安全可靠性和经济 性的重要环节,应引起足够的重视。 一、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 各部分名称如图所示。 绳芯的作用是支持绳股,使钢丝绳富于弹性,并 可贮存润滑油,防止钢丝锈蚀。 直径从0.4~4mm不等, 常用钢丝的抗拉强度: 1550N/mm2和1700 N/mm2 绳芯的结构和作用: 1)结构:钢丝捻成绳股时,有股芯,股芯由不同截面 形状的钢丝组成,在由股捻制成绳时要有绳芯,绳 芯由金属绳芯和纤维绳芯,金属绳芯由钢丝制成, 纤维绳芯由创麻、黄麻等制成。 2)作用: ? a 支持绳股,保持钢丝绳的截面形状,减少钢丝的 挤压和变形,减少绳段间钢丝的接触应力。 ? b 绳芯富于弹性,在钢丝绳弯曲时,允许绳段间和 钢丝间有相对移动,以缓和弯曲应力,使钢丝富有 韧性。 ? c 贮存润滑油,预防钢丝内部锈蚀,减少钢丝间的 摩擦。戈培油 。 二、分类及特点 (一)按股在绳中的捻向来分 左捻(S捻) 右捻(Z捻) 依绳股在绳中的捻向来分,有:左 捻钢丝绳 , 即股在绳中以左螺旋方向捻 绕;右捻钢丝绳,即股在绳中以右螺旋 方向捻绕。 (二)按丝在股中和股在绳中的捻向关系分 交互捻 同向捻 ?依钢丝在股中和股在绳中捻向的关系分,有 :同向捻(顺捻)钢丝绳,即股和绳的捻制方 向相同;交叉捻(逆捻)钢丝绳,即股和绳的 捻制方向相反。 习惯上又把以上两种分类方法结合起来, 分为右同向捻、左同向捻、右交叉捻、左交 叉捻四种。 (三)依钢丝在股中的接触情况分 钢丝在绳股中的接触形式有点接触、线接触 和面接触三种。 点接触式钢丝绳,股中内外层钢丝以等捻角不 等捻距(跨越捻)来捻制,一般以相同直径的钢丝 来制造,钢丝间呈点接触状态,如图(a)所示。 ? 线接触式钢丝绳,股中内外层钢丝以等捻距不 等捻角(等距离)来捻制,一般以不同直径的钢丝 来制造,线间呈线接触状态,如图(b)所示。 ? 绳股中钢丝接触情况 面接触式钢丝绳:为了改善丝间的接触状态, 将线接触式钢丝绳的绳股经特殊碾压加工,使钢 丝产生塑性变形,形成钢丝间呈面接触状态,然 后再捻制成绳,称为面接触式钢丝绳,所有线接 触钢丝绳均可制成面接触式钢丝绳。 ? (四)依绳股断面形状分 有圆股绳(如图(a)~(g))、三角形绳和椭圆股绳 如图(h)。 (五)按绳中股数和股中丝数分 在钢丝绳直径相同的情况下,丝数越多, 钢丝的直径就越小,钢丝绳也就比较柔软, 但不耐磨。 (六)按韧性分 有特号、Ⅰ号、Ⅱ号三种。提物可用特 号和Ⅰ号,提人必须用特号。 (七)特种钢丝绳 多层股不旋转钢丝绳,如图(c)所示。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。 ? 密封钢丝绳和半密封钢丝绳,如图(e),(f) 所示。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。 图所示为各种不同类型的钢丝绳.。 提升钢丝绳选择使用 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; (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。 第四节 矿井提升机 矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分,由电动机 、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统 和操纵台等组成。 我国目前广泛使用的提升机可 分为两大类:单绳缠绕式提升 机和多绳摩擦式提升机。 一、单绳缠绕式提升机 单绳缠绕式提升机的工作原理:把钢丝绳的一 端固定到提升机的滚筒上,另一端饶过井架上的天 轮悬挂提升容器。这样,利用滚筒转动方向不同, 将钢丝绳缠上或松放,以完成提升或下放容器的工 作。 按滚筒数目不同,单绳缠绕式提升机有单滚筒 和双滚筒提升机两种。双滚筒提升机在主轴上装有 两个滚筒,其中一个与主轴用键固定连接,称为固 定滚筒或死滚筒;另一个滚筒滑装在主轴上,通过 调绳离合器与主轴连接,称为游动滚筒或活滚筒。 将两个滚筒做成这种结构的目的,是为了在需要调 绳及更换提升水平时,两个滚筒可以有相对运动。 单滚筒提升机只有一个滚筒,一般用于单钩提升。 (一)主轴装置 (1)作用 1)缠绕提升钢丝绳; 2)承受各种正常载荷,并将载荷经轴承传给基础; 3)承受在各种紧急事故下所造成的非常载荷;(一 般要求在非常载荷作用下,主轴装置的各部分不应有残余变 形。) 4)当更换提升水平时,调节钢丝绳的长度(仅限双 滚筒提升机)。 (2)结构 主轴装置包括滚筒、主轴、主轴承及调绳离合器(双滚 筒特有)等。 滚筒的筒壳通过轮辐、轮毂用键和轴固定(固定滚筒), 筒壳外边一般均设有木衬,木衬上车有螺旋导槽,以便使钢丝 绳在滚筒上作规则排列,并减少钢丝绳的磨损。2m单滚筒只有 一个制动盘,而单滚筒2.5m则有两个制动盘。当单滚筒作双钩 提升,左侧钢丝绳为下边出绳,右侧钢丝绳为上边出绳。单钩 提升时为上边出绳,单滚筒由于调绳不方便,为此做成双滚筒 。双滚筒的左滚筒通过调绳离合器与主轴连接。 提升绞车主轴装置 t523盘型制动器 配套减速机 JK2[1][1].5卷扬机全景 JK2[1][1].5卷扬机低压控制柜 JK2[1][1].5卷扬机电阻柜 JK2[1][1].5卷扬机卷筒 JK2[1][1].5卷扬机控制台 (二)调绳离合器 1)作用 使活滚筒与主轴连接或脱开,以便在调节绳长 或更换提升水平时,使活滚筒与死滚筒有相对运动。 2)种类 调绳离合器可分三种即齿轮离合器、摩擦离合 器、蜗轮蜗杆离合器。JK型提升机采用齿轮离合器。 3)齿轮离合器 在正常工作时,齿轮6与内齿圈8相啮合,滚筒随主轴一起 转动。调绳时打开离合器,齿轮6与内齿圈8脱开,主轴转动而 游动滚筒不动。 b、控制系统: 离合器打开:压力油→ K 管→n→m→s→r(压力油 将活塞销顶起,活塞销下端离开轮毂凹槽,解除闭锁, 同时使 r 的空间与 j 孔相通)→j→i→h→g→f→e→离合 油缸左腔; 离合油缸右腔→d→c→b→a→L管→油池。缸体带动 外齿轮向左移动,直到与内齿圈脱开。 离合器合上:压力油→L管→a→b→c→d→离合油缸 右腔; 离合油缸左腔 →e→f→g→h→i→j→p→q→s→m→n→K管→油池。 缸体带动外齿轮向右移动,直到与内齿圈啮合。 注意:连锁阀的阀体固定在外齿轮的侧面,阀中的 活塞销靠弹簧的作用插在轮毂的凹槽中,可以防止提升 机在运转中离合器齿轮因震动等原因自动脱开。 (三)减速器 JK系列提升机采用圆弧齿轮减速器,速比为11.5、20、30 。 (四)联轴器 电动机与减速器输入轴间的连接采用蛇形弹簧联轴器。由 于蛇形弹簧的作用,减少了在启动、减速和制动过程中齿轮的 冲击和振动。 二、多绳摩擦式提升机 (一)概述 1、组成及工作原理 钢丝绳不是缠绕在滚筒上,而是搭放在摩擦轮上,两 端各悬挂一个提升容器。当电动机带动摩擦轮转动时,借 助于安装在摩擦轮上的衬垫和钢丝绳之间的摩擦力,传动 钢丝绳完成提升或下放任务。 2、种类 可分为井塔式和落地式两种。 3、多绳摩擦式提升机与单绳缠绕式提升机相比 优点: (1)适用于深井提升 (2)摩擦轮直径小 (3)可使用转速高电机和传动比小的减速器 (4)偶数根钢丝绳左右捻各半 (5)提高了钢丝绳的使用寿命 (6)可不设防坠器 缺点: (1)当一根钢丝绳损坏时,需要换所有的钢丝绳 (2)绳长不能调节,不适应多水平提升,不适用凿井。 (二)JKM型多绳摩擦式提升机 由电动机、联轴器、减速器、主轴装置、制动系统、深 度指示器、车槽装置等组成。 1、主轴装置 2、减速器 3、车槽装置 三、深度指示器 深度指示器是矿井提升机的一个重要附属装置。它的作用 是: 1、指示提升容器在井筒的位置; 2、容器接近井口停车位置发出减速信号; 3、过卷保护; 4、减速阶段通过限速装置进行限速保护等。 目前我国提升机应用较多的是圆盘式深度指示器和牌坊式 深度指示器。 (一)牌坊式深度指示器 牌坊式深度指示器主要由传动轴、直齿轮、锥齿轮、直立的 丝杠、梯形螺母、支柱、标尺等组成。 在提升机工作时,其主轴带动深度指示器上的传动轴,直齿 轮,锥齿轮带动两个直立的丝杠以相反方向旋转,利用支柱分 别限制装在丝杠上的梯形螺母旋转,因两个丝杠都是右螺纹, 故迫使两个螺母,只能沿支柱作上、下相反方向的移动,从而 指示出井筒中两容器一个向上,另一个向下的位置。 在两支柱上固定着的标尺上,用缩小的比例根据矿井的具体 情况,刻着与井筒深度或坑道长度相适应的刻度,当装有指针 的梯形螺母移动时,则指明了提升容器在井筒的位置。 特点:优点是指示清楚、直观、工作可靠;缺点是不够精确。 (二)圆盘式深度指示器 圆盘式深度指示器由发送部分和接收部分组成,其原 理是传动轴经齿轮传动,将提升机旋转运动传给发送自整角 机,该自整角机再将信号传给圆盘式深度指示器上的接收自 整角机,二者组成电轴,实现同步联系,从而达到指示器位 置的目的。深度指示盘装于司机台上,有粗针和精针两个指 针,精针只在容器接近井口时才转动,以便指示精确的停车 位置。 深度指示器上还配有连击铃,当提升机减速开始时,此 铃发出声响,提醒司机作减速操纵。 特点:圆盘式深度指示器结构简单,使用可靠,精度 高,易实现自动化,但直观性差。 (三)多绳摩擦式提升机深度指示器 在工作过程中钢丝绳不可避免地会产生蠕动和滑动。这 就使深度指示器的指针与提升容器在井筒上的位置不能很好地 对应。 因此,多绳摩擦式提升机深度指示器需要设置调零机构。 (三)制动系统 作用:1、正常停车 2、工作制动 3、安全制动 4、双滚筒提升机在更换水平、调节绳长或更换钢丝绳 时,能闸住游动滚筒。 制动系统由制动器和传动机构组成。制动器是直接作用于 制动轮或制动盘上产生制动力矩的部分,分为盘式和块式;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。 JK型提升机采用的是液压站与盘式制动器配合构成的盘式 制动系统。 1、盘式制动器 (1)结构 (2)工作原理:1)松闸;2)抱闸 2、液压站 (1)作用 1)在工作制动时,产生不同的工作油压,以控制盘式 制动器获得不同的制动力矩; 2)在安全制动时,实现二级安全制动; 3)控制调绳装置 (2)工作原理:图6—14 1)工作制动 2)安全制动 3)调绳 第六章 矿井提升设备_冶金/矿山/地质_工程科技_专业资料。第六章 矿井提升设备的主要结构 与工作原理 第一章 概述 ? 一、矿井提升设备的任务 提升煤炭和矸石,下放材料,升降 人员、设备。 《煤矿安全规程》规定…… 矿井提升设备的特点: (1)涉及

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