1、矿山运输与提升矿山运输与提升XL-1绪论绪论1.1.矿山运输与提升的环节矿山运输与提升的环节矿山企业：内部内部运输运输 与 外部运输外部运输 内部运输：坑内坑内运输运输 与 地面运输地面运输 坑内运输又分为露天开采坑内运输和地下开采坑内运输两类。地下开采坑内运输习惯上又称为矿井提升与运输。本课程讲授的内容为矿井提升与运输本课程讲授的内容为矿井提升与运输 （从阶段运输巷装车点至地面井口）（从阶段运输巷装车点至地面井口）绪论绪论1.矿山运输与提升的环节矿山企业：内部运输 与 外部运输 内部运输：坑内运输 与 地面运输 坑内运输又分为露天开采坑内运输和地下开采坑内运输两类。地下开采坑内运输习惯上又称
2、为矿井提升与运输。本课程讲授的内容为矿井提升与运输本课程讲授的内容为矿井提升与运输 （从阶段运输巷装车点至地面井口）（从阶段运输巷装车点至地面井口）2.矿井提升与运输的任务和地位矿井提升与运输的任务和地位 任务任务：矿石 地位地位：矿山生产的动脉和咽喉矿山生产的动脉和咽喉 废石 从安全生产角度看 材料、设备 从经济角度看 人员 从提高工时利用和劳动能力看绪论绪论3.矿井提升与运输的方式矿井提升与运输的方式 主要运输方式：主要运输方式：（金属和非金属矿山）（金属和非金属矿山）提升方式：提升方式：有轨车辆运输（矿车运输）有轨车辆运输（矿车运输）竖井提升竖井提升 无轨车辆运输（汽车运输）无轨车辆运输
3、（汽车运输）斜井提升斜井提升 皮带运输皮带运输 皮带斜井运输皮带斜井运输 以上运输方式和提升方式的不同组合可形成各种矿山提升与运输系统。以上运输方式和提升方式的不同组合可形成各种矿山提升与运输系统。（因课时有限，课堂重点讲授电机车运输、竖井提升系统）绪论绪论3.矿井提升与运输的方式 主要运输方式：主要运输方式：（金属和非金属矿山）（金属和非金属矿山）提升方式：提升方式：有轨车辆运输（矿车运输）竖井提升 无轨车辆运输（汽车运输）斜井提升 皮带运输 皮带斜井运输 以上运输方式和提升方式的不同组合可形成各种矿山提升与运输系统。以上运输方式和提升方式的不同组合可形成各种矿山提升与运输系统。（因课时有限
4、，课堂重点讲授电机车运输、竖井提升系统）4.矿井提升与运输的特点矿井提升与运输的特点 设备运行空间受到限制，要求它们结构紧凑、外部尺寸（特别是横断设备运行空间受到限制，要求它们结构紧凑、外部尺寸（特别是横断 面尺寸）尽量小；面尺寸）尽量小；环节多、线路长短和条件多样，要求设备有多种类型；环节多、线路长短和条件多样，要求设备有多种类型；工作地点经常变化，要求其中的许多设备应便于移置；工作地点经常变化，要求其中的许多设备应便于移置；设备工作条件比较恶劣，要求设备耐腐蚀、耐粉尘，有易燃易爆气体设备工作条件比较恶劣，要求设备耐腐蚀、耐粉尘，有易燃易爆气体 时，还要具有防爆性能。时，还要具有防爆性能。绪
5、论绪论5.学习本课程的目的学习本课程的目的 掌握掌握矿山运输与提升设备的选型计算和轨道线路设计矿山运输与提升设备的选型计算和轨道线路设计 了解了解矿山运输与提升设备的主要构造、类型、合理使用范围和矿山运输与提升设备的主要构造、类型、合理使用范围和 它们在技术上和使用上的特点，以便正确选择和使用设备它们在技术上和使用上的特点，以便正确选择和使用设备 绪论绪论5.学习本课程的目的 掌握矿山运输与提升设备的选型计算和轨道线路设计 了解矿山运输与提升设备的主要构造、类型、合理使用范围和 它们在技术上和使用上的特点，以便正确选择和使用设备 6.本课程与其它课程的关系本课程与其它课程的关系以矿山方案设计（
6、矿山规模、开拓系统、采矿方法等）为依据。以矿山方案设计（矿山规模、开拓系统、采矿方法等）为依据。为井巷工程设计（断面、硐室、采场装载等）、地面井口工业为井巷工程设计（断面、硐室、采场装载等）、地面井口工业场地布置提供基础资料。场地布置提供基础资料。绪论绪论7.学习要求与参考书学习要求与参考书 学习要求学习要求：预习、复习、自学 相关知识相关知识：物理学、材料力学、机电等 必读书必读书：矿山运输及提升 黎佩琨 主编 冶金工业出版社 1984 参考书参考书：1.矿山运输与提升钟春晖 主编 化学工业出版社 2009 2.矿山运输与提升庄 严 主编 中国矿业大学出版社 2009 3.采矿设计手册4 矿
7、山机械卷 中国建筑工业出版社 1988 8.矿井提升与运输的过程概述矿井提升与运输的过程概述以电机车牵引矿车运输、罐笼提升系统为例。第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.1轨道结构及轨型选择轨道结构及轨型选择一、轨道结构及轨型选择一、轨道结构及轨型选择 上部建筑上部建筑：钢轨 轨枕 道床 接轨零件 下部建筑下部建筑：巷道底板轨道线路在空间的位置，是用平面图和纵剖面图来表示。平面图表示线路在平面上的位置。（直线方位、曲线参数、及直 线与曲线的连结关系）纵剖面图表示线路的坡度。1.1.钢轨钢轨 钢轨的作用是承受列车负荷并把负荷传给轨枕、道床和底板，形成平滑而坚固的轨道，并引导车辆运行。钢轨的型号钢轨的
8、型号是以每米长度的质量（/m）表示的。第一章第一章 矿井轨道矿井轨道第一章第一章 矿井轨道矿井轨道第一章第一章 矿井轨道矿井轨道第一章第一章 矿井轨道矿井轨道轨型选择轨型选择钢轨型号的选择与运输量、机车质量和矿车容积有关，一般可按下表选择：（这是一个很重要的参考资料）运输量与机车质量、矿车容积、轨距、轨型的一般关系运输量与机车质量、矿车容积、轨距、轨型的一般关系运输量运输量(万千牛/年)机车质量机车质量（吨）矿车容积矿车容积（米3）轨距轨距（毫米）钢轨型号钢轨型号（公斤/米）78.478.4147147294294588588980980196019601.51.5337710101414，1
9、0双机牵引14，10双机牵引0.50.60.61.20.71.21.22.02.04.04.06.06.0600600600600600，762762，900762，9008811111515181824243838注：选择主平硐的运输设备时亦按年运输量选取，并取表中的上限值。注：选择主平硐的运输设备时亦按年运输量选取，并取表中的上限值。第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.1轨道结构及轨型选择轨道结构及轨型选择2.2.轨枕轨枕 轨枕的作用是固定和支承钢轨，使两根钢轨始终保持一定的距离，防止钢轨产生横向和纵向移动，保持轨道的稳定性，并将钢轨的压力较均匀地传递给道床。轨枕轨枕有木质的、钢筋混凝土的和
10、金属的三种。我国矿山运输量不大的矿山多采用木质轨枕；运输量大的矿山和主要运输巷道多采用钢筋混凝土轨枕；目前我国地下矿山不采用金属轨枕。3.3.道床道床 道床的作用是承受轨枕传来的压力，并均匀地分布到轨道的下部建筑上去；道床将轨道的上部建筑和下部建筑连接成一个整体，防止轨道的纵、横向移动，以保持线路纵、横剖面的正常状态。道床材料必须是坚固、不潮解、不存水的。道床材料必须是坚固、不潮解、不存水的。最好的道岔材料是碎石。道床道床铺设时，在水平及倾角10以下的巷道内，轨枕下面的道床厚度不得小于150毫米；在倾角大于10的斜巷（井）内，应在底版上挖轨枕沟，其深度约为轨枕厚的2/3，轨枕下面的道床厚度不得
11、小于50毫米。第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.1轨道结构及轨型选择轨道结构及轨型选择4.4.接轨零件接轨零件 接轨零件的用途是在纵向把钢轨接在一起，并将钢轨固定在轨枕上。钢轨之间的联接是用鱼尾板和螺栓钢轨之间的联接是用鱼尾板和螺栓。（架线式电机车牵引时保证导电措施）钢轨和轨枕的联结：木质轨枕是通过道钉钉入轨枕后用钉头将钢轨紧紧压在钢轨和轨枕的联结：木质轨枕是通过道钉钉入轨枕后用钉头将钢轨紧紧压在 轨枕上面轨枕上面。钢筋混凝土轨枕钢筋混凝土轨枕一般一般是通过螺栓和压板将钢轨紧紧压在是通过螺栓和压板将钢轨紧紧压在 轨枕上面。轨枕上面。二、轨距二、轨距直线轨道直线轨道上两钢轨轨顶头上两钢轨轨顶头内
12、侧内侧之间的距离称为轨距。之间的距离称为轨距。我国矿山井下的标准轨距为600600、762762和900900毫米三种。铺轨时允许实际轨距较标准轨距大4毫米或小2毫米。例如600+4-2(594+2-4)第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.1轨道结构及轨型选择轨道结构及轨型选择三、线路坡度三、线路坡度线路的坡度是线路纵剖面上两点的高差与其距离之比，线路的坡度是线路纵剖面上两点的高差与其距离之比，通常以千分数表示通常以千分数表示（铁路线路）。线路坡度是一个很重要的线路参数，在后面讲的线路设计中，我们可以利用线路坡度来控制矿车运行状态。井下运输线路的坡度一般为井下运输线路的坡度一般为3 3 1010
13、 ，太大、太小都不好。太大、太小都不好。最理想的最理想的井下运输线路坡度是等阻坡度。井下运输线路坡度是等阻坡度。（与矿车运行阻力和空、重车 重力之比有关，一般4 左右）在设计在设计井下主要运输线路时，一般按井下主要运输线路时，一般按3 3的坡度考虑。的坡度考虑。（提示：井巷基建对掘时的排水问题）第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.2 弯曲轨道弯曲轨道 车辆在弯曲轨道上运行时，会产生一些特殊问题；为保障安全运行，须采取一些措施。一、最小弯道半径一、最小弯道半径 车辆在弯道上运行时，由于离心力作用和轮缘与轨道间的阻力作用，增加了车辆运行的困难。离心力和弯道阻力的大小与车辆运行速度、弯道半径和车辆轴离
14、心力和弯道阻力的大小与车辆运行速度、弯道半径和车辆轴距等因素有关。因此，最小弯道半径应根据车辆的速度和轴距大距等因素有关。因此，最小弯道半径应根据车辆的速度和轴距大小来确定。小来确定。当转角小于当转角小于9090时，两轴车辆的运行速度小于时，两轴车辆的运行速度小于1.51.5米米/秒，秒，最小弯道半径不得小于轴距的最小弯道半径不得小于轴距的7 7倍；倍；运行速度大于运行速度大于1.51.5米米/秒，秒，最小弯道半径不得小于轴距的最小弯道半径不得小于轴距的1010倍；倍；运行速度大于运行速度大于3.53.5米米/秒，秒，最小弯道半径不得小于轴距的最小弯道半径不得小于轴距的1515倍；倍；当转角大
15、于当转角大于9090时，最小弯道半径均按大于轴距的时，最小弯道半径均按大于轴距的10151015倍考虑。倍考虑。第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.2 弯曲轨道弯曲轨道二、轨距加宽二、轨距加宽 在弯道上运行的车辆呈弦一样摆布在弯道上。由于车轴是固定在车架上的，不可能与弯道半径取得一致方向，所以容易发生轨头将车轮轮缘卡住以及阻力和摩擦剧烈增加的问题。为克服这些问题，必须在弯道处将轨距适当加宽。显然，轨距加宽值与显然，轨距加宽值与弯道半径弯道半径和和车辆轴距车辆轴距有关。有关。轨距加宽值轨距加宽值可按式可按式 S=0.18SS=0.18Sz z2 2/R/R 计算；一般以数表的形式给出。计算；一般以
16、数表的形式给出。加宽轨距时，加宽轨距时，外轨不动外轨不动，只将内轨向弯道曲线中心方向移动一个轨距加宽，只将内轨向弯道曲线中心方向移动一个轨距加宽值。值。轨距加宽是在与曲线段两端相衔接的直线段内进行的，在整个曲线段内应轨距加宽是在与曲线段两端相衔接的直线段内进行的，在整个曲线段内应保持规定的加宽值。保持规定的加宽值。轨距加宽递减距离一般按轨距加宽值的轨距加宽递减距离一般按轨距加宽值的100300100300倍计算。倍计算。轨距加宽值见下表轨距加宽值见下表第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.2 弯曲轨道弯曲轨道轨距加宽值轨距加宽值(mm)第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.2 弯曲轨道弯曲轨道三、外轨
17、抬高三、外轨抬高车辆在弯道上运行时，由于离心力的作用，使车轮轮缘压向外轨，加剧了轮缘和钢轨的磨损，并使运行阻力增加，严重时将发生翻车事故。为消除为消除离心力的上述影响，应将弯道外轨抬高，使车辆在弯道运行时，离心力和离心力的上述影响，应将弯道外轨抬高，使车辆在弯道运行时，离心力和矿车重力的合力垂直轨面。矿车重力的合力垂直轨面。根据力学原理，外轨抬高值外轨抬高值可按下式计算：h=Sh=Sg gv v2 2/(gR)/(gR)(mm)(mm)式中：Sg轨距，mm；v 车辆过弯道的速度，m/s；R 弯道半径，m；g 重力加速度，m/s2。外轨抬高的方法是增加外轨下面的道床厚度。外轨抬高的方法是增加外轨
18、下面的道床厚度。在整个弯道内保持计算的外轨抬高值；在铺设与弯道外轨两端衔接的在整个弯道内保持计算的外轨抬高值；在铺设与弯道外轨两端衔接的 直线段钢轨时，应将它作成直线段钢轨时，应将它作成3 310 10 的下坡的下坡。外轨抬高递减段一般按外轨抬高值的外轨抬高递减段一般按外轨抬高值的100300100300倍计算。倍计算。第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.2 弯曲轨道弯曲轨道外轨抬高值外轨抬高值(mm)第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.2 弯曲轨道弯曲轨道四、轨道间距加宽及巷道加宽四、轨道间距加宽及巷道加宽当车辆在弯道上运行时，车厢中心线的两端点就凸出轨道中心线之外，其偏倚量为1 1；车厢中心线
19、中点就凸出轨道中心线之内，其偏倚量为2 2。根据几何关系推导，并略去高次微小量，可得：1 1=(L=(L2 2-S-Sz z2 2)/(8R)(mm)/(8R)(mm)2=S=Sz z2 2/(8R)(mm)/(8R)(mm)式中：Sz轴距，mm；L车厢长度，mm；R 弯道半径，mm.弯道段巷道断面的有关尺寸是在直线段巷道断面设计的基础上进行弯道段巷道断面的有关尺寸是在直线段巷道断面设计的基础上进行 修正：修正：1 1为外侧线路中心线与巷道外侧支护间的计算加宽值；为外侧线路中心线与巷道外侧支护间的计算加宽值；2 2为内侧线路中心线与巷道内侧支护间的计算加宽值；为内侧线路中心线与巷道内侧支护间的
20、计算加宽值；1 1+2 2为两线路中心线间距的计算加宽值。为两线路中心线间距的计算加宽值。（单轨巷道无此值）当采用机车运输时，双线弯道的外侧、中间和内侧的加宽值，可不当采用机车运输时，双线弯道的外侧、中间和内侧的加宽值，可不 经计算而分别加宽经计算而分别加宽300300、300300及及100100毫米。毫米。第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.3 道岔道岔一、道岔的构造与型号一、道岔的构造与型号以单开道岔为例，道岔的结构如图。11尖轨尖轨 22基本轨基本轨 33转辙器转辙器44辙岔辙岔 55过渡轨过渡轨 66护轮轨护轮轨单开道岔基本结构参数：单开道岔基本结构参数：aa道岔起点到道岔起点到O O
21、点的距离点的距离 bb道岔终点到道岔终点到O O点的距离点的距离 辙岔角辙岔角第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.3 道岔道岔一、道岔的构造与型号一、道岔的构造与型号通常用辙岔角的半角正切值的两倍表示道岔型号M，即：M=2tan(/2)井下线路常用的道岔型号有井下线路常用的道岔型号有1/3、1/4、1/5三种，三种，特殊情况下也有用特殊情况下也有用1/2、1/6的。的。道岔的选择：根据通过的电机车质量和运行速度选用道岔的型号。道岔的选择：根据通过的电机车质量和运行速度选用道岔的型号。二、道岔的类型二、道岔的类型道岔的类型很多，一般可分为单开道岔单开道岔(左开或右开)对称道岔对称道岔 渡线道岔渡线
22、道岔(左开或右开)菱形道岔菱形道岔道岔的标号是用轨距、轨型、道岔型号及曲线半径等表示。道岔的标号是用轨距、轨型、道岔型号及曲线半径等表示。如：如：6241/412右（左）右（左）表示是600轨距，24公斤轨型，1/4道岔型 号，曲线半径为12米的右（左）开道岔。第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.3 道岔道岔 道岔尺寸道岔尺寸道岔的选择：轨距、轨型与所联接轨道相同；道岔型号按通过车辆规格、道岔的选择：轨距、轨型与所联接轨道相同；道岔型号按通过车辆规格、平均运行速度等查表选定；曲线半径按弯曲轨道要求确定。平均运行速度等查表选定；曲线半径按弯曲轨道要求确定。第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.4 线路
23、分岔联接点的平面布置和计算线路分岔联接点的平面布置和计算线路设计是矿山设计的重要内容之一，目的是确定可行的线路布置。（即线路的平面定位）轨道线路是由直线段和联接它们的结合部分组成。所谓结合部分就是曲线段及道岔的组合。（即以直线段为主，各直线段之间由结合部分联接起来）一、弯道的表示一、弯道的表示弯道特征参数：曲线中心 O 曲线半径 R 中心角（即转角）曲线长 K 切线长 T曲线长 K=R/180切线长 T=Rtan(/2)第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.4 线路分岔联接点的平面布置和计算线路分岔联接点的平面布置和计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算1.单向分
24、岔点联接单向分岔点联接任务：任务：从一条线路上分出一条与主线路成角的分支线路。实现的方式：实现的方式：单开道岔+曲线已知的参数：已知的参数：道岔参数a、b、曲线半径R 转角 插入直线段d求解的参数：求解的参数：曲线段转角1 曲线段切线长T 道岔起点到分支线路与主线路设计交点的距离m 分支线路直线段起点到 分支线路与主线路设计交点的距离n闭合约束：无闭合约束：无第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.4 线路分岔联接点的平面布置和计算线路分岔联接点的平面布置和计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算2.双线单向联接双线单向联接任务：任务：用单开道岔使双轨线路过渡成单轨线
25、路实现的方式：实现的方式：单开道岔+曲线已知的参数：已知的参数：平行线路中心线之间的距离S 道岔参数a、b、曲线半径R求解的参数：求解的参数：曲线段切线长T 插入直线段d 道岔起点到双轨线路起点的距离L闭合约束：有闭合约束：有第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.4 线路分岔联接点的平面布置和计算线路分岔联接点的平面布置和计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算3.双线对称联接双线对称联接任务：任务：用对称道岔使双轨线路过渡成单轨线路实现的方式：实现的方式：对称道岔+曲线已知的参数：已知的参数：平行线路中心线之间的距离S 道岔参数a、b、曲线半径R求解的参数：求解的
26、参数：曲线段切线长T 插入直线段d 道岔起点到双轨线路起点的距离L闭合约束：有闭合约束：有第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.4 线路分岔联接点的平面布置和计算线路分岔联接点的平面布置和计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算4.三角岔道联接三角岔道联接任务：任务：与主线路成角的分支线路与主线路双向联接。实现的方式：实现的方式：右单开道岔+左单开道岔+曲线段+对称道岔已知的参数：已知的参数：分支线路与主线路的夹角 道岔参数a1、b1、1、a2、b2、2、a3、b3、3 曲线半径R 插入直线段长度d1、d2、d4求解的参数：求解的参数：d3，5，6 L1，L2，L
27、m1,n1,T1，m2,n2,T2 闭合约束：有闭合约束：有第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.4 线路分岔联接点的平面布置和计算线路分岔联接点的平面布置和计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算5.线路平移的联接线路平移的联接任务：任务：直线线路横向平移一定距离实现的方式：实现的方式：用两个反向曲线段+一段直线已知的参数：已知的参数：线路平移距离S 曲线半径R 插入直线段长度dSz+2倍鱼尾板长求解的参数：求解的参数：曲线段转角闭合约束：有闭合无约束闭合约束：有闭合无约束第一章第一章 矿井轨道矿井轨道1.4 线路分岔联接点的平面布置和计算线路分岔联接点的平面布置
28、和计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算二、线路分岔联接点的平面布置与计算6.分岔平移联接分岔平移联接任务：任务：从一条直线分出一条与主线平行的线路实现的方式：实现的方式：单开道岔+两段反曲线段+插入直线段已知的参数：已知的参数：平行线路中心距S 曲线半径R 道岔尺寸a、b、插入直线段d1、d2Sz+2倍鱼尾板长求解的参数：求解的参数：转角闭合约束：有闭合无约束闭合约束：有闭合无约束第一章第一章 矿井轨道矿井轨道思考题思考题1.轨道由哪几部分组成？如何选择轨型？轨道由哪几部分组成？如何选择轨型？2.什么是轨距？矿山井下常用的三种轨距分别是多少？什么是轨距？矿山井下常用的三种轨距分别是多少？3.
29、什么是线路坡度？什么是线路坡度？4.为什么要规定最小弯道半径？最小弯道半径与哪些因素有关？为什么要规定最小弯道半径？最小弯道半径与哪些因素有关？5.为什么要在弯道处将轨距适当加宽？为什么要在弯道处将轨距适当加宽？6.为什么要在弯道处将外轨抬高？为什么要在弯道处将外轨抬高？7.矿山井下轨道常用的道岔型号有哪几种？矿山井下轨道常用的道岔型号有哪几种？8.矿山井下轨道常用的道岔类型有哪几种？各有何特点？矿山井下轨道常用的道岔类型有哪几种？各有何特点？9.道岔标号一般包含哪些参数？道岔标号一般包含哪些参数？10.常见的线路分岔联接形式有哪几种？如何进行线路分岔联接点的平面布常见的线路分岔联接形式有哪几种？如何进行线路分岔联接点的平面布置和计算？置和计算？
