1、矿井运输与提升 绪论斜井提升斜井提升12-1 12-1 概述概述一、斜井串车提升组成：特点：投资小、基建快。四川师范大学四川师范大学类型：1）按使用的提升容器分：单钩串车提升、双钩串车提升2）按车场型式分：甩车场、平车场应用：适用于倾角小于250的小型矿井，其中单钩串车提升适用于年产量小于21万吨的矿井；双钩串车提升适用于年产量小于45万吨的矿井。使用不同的容器（如矿车、人车）可实现提升煤炭、矸石、下放材料、升降人员设备等任务。四川师范大学四川师范大学1.甩车场的单钩串车提升四川师范大学四川师范大学(1)初始加速度a。0.3ms2；(2)车场内速度v。1.5ms；(3)主加、减速度。升降人员时
2、：a10.5ms2，a30.5ms2；升降物料时：煤矿安全规程对升降物料的主加速度和主减速度。无限制，一般可用0.5ms2也可稍大些，但要考虑自然加、减速度问题；(4)摘挂钩时间=20S；(5)电动机换向时间=5S四川师范大学四川师范大学2.甩车场的双钩串车提升四川师范大学四川师范大学3.平车场的双钩串车提升四川师范大学四川师范大学(1)车场中速度v0=1.0ms；(2)摘挂钩时间为25s。四川师范大学四川师范大学二、斜井箕斗提升系统特点：生产能力大，装卸载自动化等优点，但需要安装装卸载设备和煤仓，故投资较大。应用：适用于年产量3060万t，井筒倾角2535的中型矿井。四川师范大学四川师范大学
3、三、胶带输送机提升其生产过程连续，运输量大，并且易于实现自动化，但初期投资较大，一般用于产量在60万t以上，倾角不大于17的斜井中。四川师范大学四川师范大学步骤及计算：一、确定提升矿车数目1.计算提升斜长L甩车场串车提升：平车场串车提升：箕斗提升：kxshLLLLpcshLLLzhshsLLLL井口平车场长度，Lpc=1.5nclc+(79)m，其中nc为串车组矿车数，lc为矿车全长，m；卸载段斜长装载段斜长Lsh井筒斜长，m；Lx甩车场长度，根据设计的甩车场长度及一次提升的串车数决定，Lx一般为2545m，m。Lk串车井口至栈桥停车点的距离，m。一般取Lk=10 20m。12-2 12-2
4、串车提升选型计算串车提升选型计算四川师范大学四川师范大学2.估算提升一次循环时间Tx甩车场的单钩串车提升：HshxxpxxvLvLLT224)2(2式中：vp提升平均速度，m/s。vp=(0.750.9)vm。vm最大提升速度，ms，煤矿安全规程规定，vm5ms；vx甩车场运行速度，ms，vx1.5ms；sh摘挂钩时间，sh=2030S；H提升电动机换向时间，H=5S。四川师范大学四川师范大学平车场的双钩串车提升：ppcpcppcxvLvLLT42式中：vp平均提升速度，一般vp=(0.750.9)vm，ms，L600m时取上限值；vpc平车场内运行速度，一般vpc1.0ms；p平车场摘挂钩时
5、间，p=25S。四川师范大学四川师范大学斜井箕斗提升：pxvLT式中：装卸载时间，Q6t时取8S，当Q6t时取10S；vp平均提升速度，一般vp=(0.750.9)vm，ms，其 中系数的取值方法与斜井串车相同；vm最大提升速度，一般取vm7ms，当铺设固定道床并 采用重轨时，可加大到9ms。四川师范大学四川师范大学3.计算一次提升量m 次，t/3600 tbTAcamrxnf式中：An矿井年产量，t年；c提升不均衡系数，当矿井有两套提升设备时c=1.15，只有一 套提升设备时C=1.25；其他符号意义同立井提升。四川师范大学四川师范大学4.串车组矿车数nc 1mmnc式中：m1单个矿车的载重
6、，kg。四川师范大学四川师范大学60000)cos)(sin(11gmmnzc5.验算矿车连接器强度为了保证矿车连接器安全，牵引矿车数就有所限制，一般矿车连接器的强度为60000N。因此，连接器强度应满足：若满足要求，说明以上所选矿车数合适；若不满足要求，应提高提升速度，重新选择；若速度无法提高，则说明这种提升已无法满足矿井生产的要求，应改变提升方式。式中：m1、mz1单个矿车的载货量及其自身质量，kg；矿车运行摩擦阻力系数，矿车为滚动轴承取0.015，滑动轴承取0.02；轨道倾角，。四川师范大学四川师范大学二、钢丝绳选择优先选三角股绳或面接触钢丝绳，一般选6股7丝钢丝绳。)cos(sin10
7、11)cos)(sin(206111LmmmnmaBzcp式中：L0钢丝绳的最大长度，m；1容器运行阻力系数，可取0.010.015；2钢丝绳运行时与托辊和底板间的阻力系数，若钢丝绳全部支撑在托辊上，其值为0.150.20；若钢丝绳局部支撑在托辊上，其值为0.250.40；若钢丝绳全部在底板上运行，其值为0.400.60。四川师范大学四川师范大学四川师范大学四川师范大学验算安全系数 规定值)cos(sin)cos)(sin(20111gLmmmgnQpzcp例:某矿井年产量30万吨，井筒斜长600m，井筒倾角a=22，采用甩车场串车提升，串车由6辆一吨固定箱式矿车组成：矿车自重mz1=600k
8、g，载煤重m1=1000kg。甩车场长度Lx=35m，串车在井口栈桥上的运行距离Lk=25m，井口到天轮的斜长为50m。矿车运行阻力系数为0.01，钢丝绳与托辊见得阻力系数取0.2。试选择提升钢丝绳。四川师范大学四川师范大学解：提升斜长钢丝绳的最大长度选用钢丝绳的B=1550N/mm2，67型普通圆股绳。mkgLmmmnmaBzcp/675.1)22cos2.022(sin71010115.61550)22cos01.022(sin)6001000(6)cos(sin1011)cos)(sin(6206111mLLLLkshx6602560035mLL71050660500四川师范大学四川师范
9、大学 5.647.7)22cos2.022(sin7108.9814.1)22cos01.022(sin)6001000(8.96322500)cos(sin)cos)(sin(20111gLmmmgnQpzcp查表，6（7）型钢丝绳的主要规格是：钢丝绳直径d=22.5mm，钢丝直径d=2.4mm；钢丝绳每米重量mP=1.814kg/m；钢丝绳钢丝的极限抗拉强度B=1550kg/mm2,全部钢丝断裂力之和Qp=322500N。验算安全系数符合规程。四川师范大学四川师范大学三、提升机选择1.提升机选型滚筒直径与宽度计算与立井同。规程规定：倾斜井巷中升降人员或升降人员和物料的，缠2层；专为升降物料
10、的，3层。2.验算提升机强度最大静张力双钩提升时最大静张力差)cos(sin)cos)(sin(max2111maxjpzcjFgLmgmmnF)cos(sin)cos(sin)cos)(sin(112111jczcpzcjcFgmngLmgmmnF注：单钩提升时，最大静拉力差Fjc=最大静拉力Fjmax四川师范大学四川师范大学四、提升系统计算1.天轮的选择按照规程选择天轮直径。固定天轮：地面天轮：90时 Dt80d 90时 Dt60d 90时 Dt40d游动天轮：Dt40d 说明：为减少提升机与井口的距离，又保证钢丝绳的内外偏角不超过130，可以采用游动天轮。四川师范大学四川师范大学2.井口
11、相对位置计算（双钩平车场）四川师范大学四川师范大学1）按最小内、外偏角允许值计算最小弦长外偏角内偏角)2(1930122minYasBtgYasBLx)(193012minyastgYasLx式中：s井筒重轨道中心间距，mm。sbc+200 bc矿车最突出部分宽度，mm。B滚筒宽度，mm。a二滚筒间的距离，mm。Y游动天轮的允许游动距离,mm。从天轮的规格中查。四川师范大学四川师范大学单钩提升：2）根据地面具体条件及最小弦长，初步确定提升机至井架中心的水平距离L5。L5不宜过小，一般为2040m。通常将Lxmin计算取整，作为L5。)(193012minYBtgYBLx四川师范大学四川师范大学
12、3）计算井口至井架中心的水平距离Ls 式中：L1井口至阻车器的距离，一般为79米；L2阻车器到摘钩点距离，此值取1.5倍串车组长度，即:L2=1.5nLc,（Lc为一辆矿车的长度）；L4摘钩点到井架中心的水平距离，建议取 L4=(2.54)L5。421LLLLS四川师范大学四川师范大学4）井架高度Hj井架高度要求能够保证:v 摘钩后的矿车通过下放串车的钢丝绳的底部时，绳距地面的高度不得小于2.5米。这点距摘钩点的距离为L3一般L3=4m;v 为了防止矿车在井口出轨掉道，井口处的钢丝绳牵引角b1要小于9。钢丝绳牵引角b1tSjRLLLLhH)()5.2(321)(arctan4211LLLRHt
13、jbh通过点处地面与井口地面标高之差，m。四川师范大学四川师范大学注意：甩车场时井口相对位置的计算在提升机侧与平车场相同。在井口侧串车出井后行走在栈桥上。井架和天轮在栈桥顶端。井口至天轮处的斜长Lxx为：Lxx=Lk+L2+Lg+0.75Rt式中：L1井口到道岔A的距离，一般为1015m;L2道岔A到串车停止时钩头位置的距离，L2=1.5nLc;Lg过卷斜长，规程规定与竖井过卷高度相同。井架高度Hj为:Hj=Lxxsinbq式中:bq栈桥倾角，一般bq=912。相对位置的其他参数计算同前。四川师范大学四川师范大学五、速度图计算 先计算各低速阶段（包括变速阶段）的时间和行程 从总行程中减去各低速
14、阶段的行程得到等速阶段行 程hs。从而求得等速阶段时间ts 把各阶段时间相加得一次提升的循环时间Tx 验算生产力An及富裕系数af四川师范大学四川师范大学斜井平车场提升四川师范大学四川师范大学斜井单钩甩车场提升四川师范大学四川师范大学速度图参数的确定（1）最大提升速度 规程规定：升降人员或用串车升降物料，Vm5m/s。专用人车的运行速度不得超过人车设计的最大允许速度;箕斗升降物料时，Vm7m/s，当铺设固定道床，采用重型钢轨时，Vm 6时，自然加速度均大于0.7m/s2，正常运转中自然加、减速度影响不大。但安全制动时，安全制动减速度要受到限制。（5）摘挂钩时间 甩车场sh=20s，平车场sh=
15、25s。（6）电动机换向时间 H=5s。gmmmnmmnatzczcz)cos(sin)()(111113 四川师范大学四川师范大学六、力图的计算当重车上升X米时，上升侧钢丝绳的静拉力为：提升机的下放侧钢丝绳的静拉力为：双钩提升时，提升机的静阻力：双钩提升时，提升机的拖动力：)cos)(sin()cos)(sin(2111xLgmgmgmnFpzcjs)cos(sin)cos(sin211gxmgmnFpzcjxjxjsjFFF=maFFmaFFjxjsj+=+=四川师范大学四川师范大学单钩提升时，上提重车的前半循环的拖动力：式中：ms上提重串车时，系统的总变位质量。下放空串车的后半循环的拖动
16、力：式中：mx下放空串车时系统的总变位质量。为简化计算，不考虑钢丝绳及空、重矿车运行中倾角的变化，全按井筒倾角代入计算。amFFsjs+=amFFxjx四川师范大学四川师范大学连接装置断绳一、常见事故分析与预防1、跑车事故、跑车事故违章操作斜井跑车12-3 12-3 斜巷运输安全斜巷运输安全四川师范大学四川师范大学主要原因：（1）钢丝绳磨损、断丝严重，超过安全规定的规定；（2）钢丝绳锈蚀严重，其强度和韧性降低，未进行及时更换；（3）钢丝绳使用中出现扭曲、打扣、折绳等严重损伤；（4）运行中由于松绳冲击，钢丝绳受到过大的冲击负荷。（5）矿车掉道时硬拉掉道车造成钢丝绳断绳。断绳四川师范大学四川师范大
17、学事故预防：（1）对钢丝绳必须加强管理和维护，并设专人定期检查和试验。（2）绞车操作工要严格执行操作规程，开车前必须认真检查制动装置及其他安全装置，特别注意防止松绳冲击现象。在松绳情况下应先紧一下绳后，再进行下放运行操作；（3）司机、信号工、把钩工要密切配合作业，加强管理；（4）对矿车应经常检查、不符合使用要求的应及时挑出来修理，绝不允许把不合格的矿车投入运行；（5）矿车掉道应立即停车用复轨器复轨，禁止违章操作硬拉掉道的矿车。四川师范大学四川师范大学主要原因：（1）连接装置和矿车检查、检修不及时，使用多年没有做过拉力试验，连接件出现裂纹没有及时发现处理，造成连接装置断裂；（2）使用了其他不合格
18、的物件代替插销，造成连接装置断裂；（3）挂车时，没有按规定挂好保险绳；（4）把钩工操作麻痹大意，插销没有放到位。矿车插销没有防止脱落装置或防止脱落装置失效；（5）轨道铺设质量差，行车中车辆在轨道接口处跳动（或脱轨）引起插销跳动而窜出；（6）绞车制动力矩过小，钢丝绳进行倒绳头作业时，在重载情况下没有保证滚筒上留有3圈钢丝绳；（7）防跑车装置和跑车防护装置没有或失灵，违反了煤矿安全规程中有关规定。连接装置四川师范大学四川师范大学事故预防：（1）对连接装置必须加强管理，设专人定期检查和试验；（2）矿车要设专人检查，至少每2年进行一次2倍于最大静荷重的拉力试验。矿车的连接钩环、插销的安全系数不得小于6
19、；（3）矿车之间的连接、矿车和钢丝绳之间的连接必须使用不能自行脱落的装置；（4）斜巷坡度超过12的串车提升，应按规定加装保险绳；（5）按规程规定要求，在斜巷上部平车场装设阻车器，变坡点处装设挡车装置，上部水平车场变坡点下方约一列车长处装设挡车装置，并严格维护、检修和管理，全斜巷的“一坡三挡”防跑车装置应齐全可靠；（6）钢丝绳进行倒绳头作业时，要保证滚筒上留有3圈钢丝绳，以防止滚筒上绳头抽出等而发生带绳跑车事故。（7）对超长车辆的提升，因保险绳和联接环不够长，必须制定专门措施稳妥联接，以确保斜巷运输安全。（8）井下各类人员必须提高自身安全意识，休息时应避开危险区段。井筒内双层作业时应有措施，没有
20、安全措施不得开工。四川师范大学四川师范大学事故原因：（1）绞车司机在提升的矿车未完全停稳时，擅自离开操作台。离开操作台时，没有闸住保险闸，手动工作闸又处于松闸状态；（2）违反规程规定，在能自动滑行的斜巷停放车辆；（3）违章超挂车，造成绞车超载运行，制动闸控制不住；（4）司机违章放飞车，矿车运行到高速才施闸，压闸过位，造成失控；（5）把钩工推车挂钩前不扳道挡，没有挂钩或没有认真挂好就将矿车从平巷推下斜巷，提升车辆未全部上安全平坡道就提前摘钩；违章操作四川师范大学四川师范大学事故预防：（1）司机必须经过培训，持证上岗，严格执行操作规程，开车前必须认真检查制动装置及其他安全装置；（2）不准不送电松闸
21、下放矿车，明确放飞车是违章行为；（3）绞车停车时必须保证工作闸和保险闸都处于紧闸状态；（4）司机应熟悉轨道和车场布置，明白矿车的稳定停车位置；（5）把钩工要严格执行操作规程，开车前必须认真检查各防跑车装置和跑车防护装置的安全功能，检查各矿车的连接情况、装载情况、牵引车数，如不符合要求不准发出开车信号；（6）严禁先打开挡车装置后进行挂钩操作，严禁矿车在没有运行到安全停车位置就提前摘钩，严禁在松绳较多的情况下把矿车强行推过变坡点，严禁用不合格的物件代替有保险作用的插销。四川师范大学四川师范大学2.蹬车伤人、行车行人事故【案例1】1978年8月19日，某矿副斜井单钩串车提升。当日对钢丝绳进行调头，绳
22、头用3副绳卡固定在滚筒轮辐上，另一端挂在排绳车组上，然后开车下放排绳车组进行排绳。施工人员为了使滚筒上最初几圈钢丝绳排紧，当滚筒上缠绕的钢丝绳只剩12m时才发出停车信号，司机慌忙实施保险制动，钢丝绳在受到冲击后便缓慢地从滚筒上绳卡中抽出，排绳车组便带绳飞驰而下，造成跑车事故，把井筒内躲避不及的6名工人撞死，并导致1人重伤、3人轻伤。【案例2】1977年11月13日，某矿把钩工陈某违章蹬在矿车上摘钩，由于用力过猛滑到车下，被惯性运行的重车轧死。四川师范大学四川师范大学规程规定：“斜井提升时，严禁蹬钩、行人”。预防措施：v 加强职工安全教育，严禁蹬钩，严禁行车行人，人车必须有跟车人；v 每班运送人
23、员前必须检查人车各部，主要连接装置、保险链、抓捕器、必须先放一次空车，证实巷道和轨道无阻碍危险，方可提升人员。四川师范大学四川师范大学 二、安全保护装置规程：矿井提升装置必须装设防止过卷、过速、过负荷和欠电压、限速、满仓、松绳、深度指示器失效等保险装置。1、防过卷保护装置：当提升容器超过正常终端停止位置(或出车平台)0.5m时，必须自动断电，并能使保险闸发生作用。【危害】拉坏天轮、拉倒井架、拉断钢丝绳造成提升容器坠落或跑车、撞坏井筒设施、甚至造成人员伤亡等重大恶性提升事故。对双滚筒绞车提升时，一钩发生过卷时，另一钩则发生过放。过放则造成墩罐事故。四川师范大学四川师范大学【案例】1987年1月1
24、5日1时15分，某矿风井因维修工用木楔子把桥头防过卷的安全回路中的继电器塞上，造成了桥头过卷保护装置被短接失去保护作用，在司机因班前喝酒开车时睡着后发生了一起过卷坠落事故，造成1人死亡、1人重伤。四川师范大学四川师范大学 2、防过速装置：当提升速度超过最大速度15%时，自动断电，实现安全制动。【危害】超速后，由于速度快，提升系统的惯量就变大，其正常停车或事故停车时都变得更为困难，所需工作制动力矩和紧急制动力矩都要超过设计值，可能使绞车处于失控状态，不但可能造成过卷和墩罐过放等事故，还易造成绞车电动机、减速机等损坏。四川师范大学四川师范大学3、过负荷和欠电压保护装置：在提升机的配电开关上设有过电
25、流和欠电压保护装置，在过负荷或欠电压情况下使配电开关自动跳闸，切断提升电动机电源，实施安全制动。过负荷运行：提升电动机超过额定负载力矩运行。主要原因是提升容器超载或提升容器卡阻。【危害】过负荷运行可使电动机电流超过额定电流，导致电动机和电气设备严重损坏，还使提升钢丝绳受力增大，安全系数降低，也易造成制动力矩不足时，重斗下放事故，影响提升安全。在有微拖装置时，在进入拖动阶段还易造成拖动困难，甚至倒转。四川师范大学四川师范大学欠电压：提升机的电动机电源电压低于额定电压时。【危害】因为转矩是和电压的平方成正比的，欠电压会使电动机所产生的转矩有较大的下降。由于电动机的转矩减小，电动机的转速会下降，转差
26、率就会上升，定子电流和转子电流也就随之上升，效率和功率因数都会降低，同时电动机发热量会增加，必然损坏电动机或电气设备，导致重大事故的发生。四川师范大学四川师范大学4、限速装置：提升速度超过3m/s的提升绞车必须装设限速装置，以保证提升容（或平衡锤）到达终端停止位置时的速度不超过2m/s。【危害】易发生过卷事故而冲坏井筒设施和提升容器，甚至造成人员伤亡等重大恶性事故。【案例】1983年6月19日10时45分，某局基建工程处在一风井施工时发生一起绞车过卷、吊桶坠落事故，造成5人死亡，直接经济损失3.37万元。事故原因：该绞车装有一套电力自动减速装置，绞车本身带有一套凸轮限速装置，但这套保护装置却一
27、直没有投入使用。最终因司机误操作，设备本身没有限速保护，在减速点没有减速，全速通过停车点上行，造成过卷断绳，吊桶坠落。四川师范大学四川师范大学5、满仓保护：箕斗提升时，当煤仓装满后，能自动断电和报警。【危害】满仓后若再继续卸煤，势必造成箕斗内的煤不能自流。这样当箕斗下放时，由于卸载口有煤阻塞，使箕斗卸载闸门不易缩回而将箕斗卡在卸载曲轨中，从而使绞车提升时，因箕斗卡阻而出现松绳，此时若煤仓放煤，煤往下降，箕斗就有可能解除卡阻而突然下降，松弛了的钢丝绳在巨大的冲击力作用下破断，箕斗坠井，砸坏井筒设施，造成重大恶性提升事故。四川师范大学四川师范大学6、松绳保护装置：在钢丝绳松弛时能自动断电和报警。【
28、危害】当提升容器卡阻等原因而使提升容器和提升机运行速度不一致时，会使提升钢丝绳松弛，松弛后常伴有钢丝绳的扭结，当钢丝绳松到一定程度时，若提升容器突然下落，则钢丝绳在巨大的冲击作用下会破断，从而造成提升容器坠井的恶性事故。【案例】某矿主井提钩时，由于南箕斗被满仓煤挡住不动，北箕斗上提，因而造成南钩余绳33m。之后被挡住的南箕斗因卸煤突然下坠，箕斗以重力加速度向下坠落，将钢丝绳拉断，箕斗坠井。四川师范大学四川师范大学7、深度指示器失效保护装置：当深度指示器失效时，能自动断电，实施安全制动。【危害】若在提升机运行过程中，由于断轴，脱销等故障使深度指示器不转，不但司机看不到提升容器在井筒中的真实位置，
29、而且提升机不能按设定的行程进行减速和进行限速、过速保护，使安全保护装置失灵，会发生严重的过卷事故，造成设备损坏或人员伤亡。四川师范大学四川师范大学8、闸瓦磨损保护装置：当闸间隙超过规定值时，能自动报警或自动断电。【危害】闸瓦磨损后间隙过大，会使制动的时间加长，使制动力降低，会造成严重的跑车或坠箕斗(罐)事故。9、减速功能失效保护：当提升机减速功能失效时，能自动断电，实施安全制动。四川师范大学四川师范大学后备保护装置四川师范大学四川师范大学功能：1）井深值、速度值显示2）等速段超速保护3）减速段超速保护 4）爬行区限速保护 5）过卷保护及多次过卷保护（无次数限制）6）减速点后备保护 7）卡箕斗保
30、护及功能的取消 8）深度指示器失效保护 9）故障状态记忆（故障时间记忆）10）提升方向指示、提升方向记忆11）提升勾数记忆12）联、脱机选择13）自检功能14）中文液晶显示屏功能四川师范大学四川师范大学三、斜井串车提升跑车防护装置规程：在井巷内安设能够将运行中断绳、脱钩的车辆阻止住的跑车防护装置；在各车场安设能够防止带绳车辆误入非运行车场或区段的挡车装置在上部平车场入口安设能够控制车辆进入摘挂钩地点的阻车器；在变坡点处安没能够阻止未连挂的车辆滑入斜巷的挡车装置；在变坡点下方略大于列车长度的地点，应设置能够防止未连挂的车辆继续往下跑的挡车装置；在各车场安设甩车时能报警的信号装置。上述阻车器和挡车装置必须经常关闭，放车时方准打开。四川师范大学四川师范大学常见的放跑车装置1）碰爪式跑车防护装置四川师范大学四川师范大学2）摆杆式跑车防护装置四川师范大学四川师范大学3）光电控制跑车防护装置四川师范大学四川师范大学常见的挡车装置1）简易手动挡车装置四川师范大学四川师范大学2）电动挡车装置四川师范大学四川师范大学四川师范大学四川师范大学一坡三一坡三档防跑车装置示意图 四川师范大学四川师范大学
