矿井运输和提升.doc

第七章 矿井运输和提升 矿井运输与提升是煤炭生产过程中必不可少的重要环节。其任务就是把煤炭及矸石从采掘工作面运到地面，把材料及设备运送到井下各工作地点，并且担负矿井上下往返人员的输送。矿井运输与提升的耗电量一般占矿井生产总耗电量的50％。70％，因此，合理地选用这些设备，使之安全可靠、经济地运转，对保证矿井生产安全、降低煤炭的成本都具有重要的意义。 运输和提升方式的选择，主要取决于煤层的埋藏特征、井田的开拓方式、采煤方法及运输工作量的大小。一般矿井井下常用的运输方式有输送机运输和轨道运输，而输送机运输中又分刮板输送机和带式输送机运输两种。在矿井井筒中通常采用绞车提升，在倾角小于25。的斜井及运输量大的大型自动化矿井中亦可采用带式输送机运输。 第一节矿井运输 一、输送机运输 输送机是按确定的路线，用无极挠性构件牵引、承载或在料槽中刮送，连续运送物料和人员的机械。输送机可进行水平、倾斜与弯曲输送，输送线路与输送长度一般是固定的，但工作面用的可弯曲刮板输送机的输送线路与平巷用的可伸缩带式输送机的输送长度随着工作面的推移而变化。输送机主要优点是输送能力大、输送距离长、效率高、工作可靠，以及维护量小，易于实现自动化，还可在输送过程中同时完成几个功能，因此在煤矿井下运输系统中得到广泛使用。 煤矿井下使用的输送机，根据牵引件与承载件的结构特点，主要分为刮板输送机、带 式输送机两大类。 一刮板输送机 刮板输送机是用刮板链牵引，在槽内运送散料的输送机。其特点是结构简单、牢固、装载和卸载高度低，但运行阻力大、易碾碎物料、噪声和能耗大。适用于煤矿井下采、掘工作面，采区平巷，上、下山巷道运送煤炭或矸石，在地面生产系统和选煤厂中也广泛使用。 1．基本结构和工作原理 刮板输送机主要由机头部、机身部、机尾部、刮板链组成，如图71所示。刮板链4绕过机头、机尾链轮，呈闭合环路在槽内运行；将装在中间溜槽中的煤炭运到机头并卸下来，回空链在下槽内返回。机头链轮是由电动机经联轴器或液力偶合器、减速器来驱动的。机尾链轮可以是主动轮，也可以是导向轮。 2．分类 刮板输送机按结构分类有刚性和可弯曲两种形式。刚性输送机多为早期出现的刮板输送机，输送能力小、结构简单、轻便，采用压制中部槽及套筒滚子链或模锻链牵引，一般用于小型煤矿或固定场合。可弯曲输送机多采用矿用圆环链牵引，主要用于移动场合，在煤矿井下采煤工作面中广泛使用，是缓倾斜长壁式采煤工作面主要的煤炭运输设备。按用途分类有工作面刮板输送机、拐角刮板输送机、桥式转载机和仓式刮板输送机。目前刮板输送机输送能力为303 500 t／h，链条速度为0．6～1．58 m／s转载机最高达2．13 m／s，最长运距可达380 m。 3．可弯曲刮板输送机 可弯曲刮板输送机为其相邻中部槽在水平、垂直面内可有限度折曲的刮板输送机，主要用于煤矿井下综采工作面。它除运送煤炭外，还可作为采煤机械的运行轨道、液压支架移动的支点、固定采煤机有链牵引的拉紧装置或无链牵引的齿轨销轨或链轨或固定刨煤机的驱动装置，并兼有清理工作面浮煤，放置电缆、水管、乳化液胶管等功能。一般适用于倾角小于25。的采煤工作面，当煤层倾角大于100时，应采用锚固和防滑装置。可弯曲刮板输送机主要由机头部、机尾部、机身部、刮板链以及辅助部件组成。 1机头部 机头部是刮板输送机的驱动装置、机头架、链轮组件、底座等的总成。有驱动、卸载、连接与支撑机头锚固装置和推移装置，固定采煤机械牵引链的功能。根据卸载方式，可分为端卸式和侧卸式两种。 2机身部 机身部是输送机的主要运煤部分，它又分为中部标准槽、机头机尾过渡槽、调节槽、连接槽等，是运送煤炭的承载机构。 3机尾部 机尾部是使刮板输送机刮板链返回运行组件的总成。中型、重型和超重型刮板输送机机尾部兼有辅助驱动、连接与支撑机尾锚固装置和推移装置，固定采煤机械牵引链的功能。 4刮板链 刮板链由两条圆环链和每隔一定距离固定于链上的刮板组成。圆环链与刮板之间用连接环将其连接起来。刮板链可分为标准链和调节链两种，起刮煤和导向的作用。 二带式输送机 带式输送机是以无极挠性输送带载运物料的连续输送机。其特点是运行速度高，长度又较长一般为300～400 m，有的可达2 0003 000 m，在同样的运输条件和距离时，可减少设备台数和中间转载次数，故能节省设备和工作人员；此外，带式输送机的运输能力大，运行阻力小，耗电量低约为刮板输送机的1／4--1／5，对煤炭的破碎作用小，噪声低，且安全可靠。其缺点是机身高，不便装载，输送带价格高，强度较低，不耐货载的猛烈冲击，易损坏，一般不能弯曲。它广泛用于煤矿地面、井下和选煤厂中运送物料，采取一定的安全措施后，还可作人员运载工具。带式输送机常以多台串联衔接，构成完整的连续运输系统。 1．工作原理 无极挠性输送带按预定方式缠绕在若干个滚筒间，并使之张紧，再由其中的传动滚筒摩擦驱动，拖动输送带沿着由托辊组成的滚道气垫层或槽盘做连续循环运行。物料在受料点送人输送带，随带位移，至卸料点卸下，实现物料的定距输送。 2．基本结构 带式输送机主要由输送带、驱动装置、制动装置、张紧装置、滚筒、机架、托辊、清扫器、电气控制、安全保护和通信系统等部分组成。 3．分类 1水平弯曲带式输送机 能在水平面内改向折曲输送物料的带式输送机，称为水平弯曲带式输送机。每一折曲处需圆弧过渡，折角不能太大，其结构与常规带式输送机基本相同，只是在折曲处对托辊的安装采取了以下的措施 1托辊组的轴线对过渡圆弧的法线，偏转一定的角度； 2在垂直面上，将托辊组沿过渡圆弧段内侧一端适当抬高，使其向圆弧度外侧倾斜一定角度，以确保输送带与托辊紧贴运行； 3适当增加托辊组的槽角，以减小圆弧过渡段的曲率半径。 2大倾角带式输送机 在倾角为160～250范围内使用的带式输送机，称为大倾角带式输送机。其在结构上采取了以下措施 1输送带的装载断面为深槽形； 2物料装载到输送带上的瞬间，两者间的相对速度接近于零； 3输送带的启动加速度和制动减速度是可控的； 4设置有防止物料自溜、滚落的安全设施。 其他形式的大倾角带式输送机还有压带式，斗式，花纹、裙边挡板式和刮板一带式等 多种形式。 3钢丝绳牵引带式输送机 钢丝绳牵引带式输送机适用于长运距输送的特殊型带式输送机，输送带只装载物料，牵引力全由钢丝绳承受，常用于井下大巷和平硐。由于其装载断面小，钢绳和托轮轮衬磨损严重，因此限制了它的应用。 4管状带式输送机 物料在输送过程中完全处于封闭状态的带式输送机，称为管状带式输送机。其输送带在受料时展开，输送时卷成管状，管截面有圆形和矩形等形状，可实现倾角350和水平弯曲的输送。 5气垫式带式输送机 ． 不用托辊或不用上托辊，将输送带沿着气垫层运行的带式输送机，称为气垫式带式输送机。气垫式带式输送机多用于短运距的物料输送。 6可伸缩带式输送机 由于综采和高档普采机械化的迅速发展，工作面向前推进的速度愈来愈快。这样，拆移工作面运输巷道中运输设备的次数和花费的时间在总生产时间中所占的比重愈来愈大，严重影响了采煤生产力的进一步提高。为了解决这个问题，目前国内外广泛采用可伸缩式带式输送机，来保证生产的持续进行。 可伸缩带式输送机的机身长度可根据需要进行伸长或缩短，其最大伸长量不应超过电动机的额定功率所允许的长度，最小缩短量可缩到机身不能再缩为止。目前正向大输送能力和大单机长度的方向发展，其输送量已达2 000 t／h，单机铺设长度达3 000 m。 图72可伸缩胶带输送机工作原理 1一卸载端；2一驱动装置；3-一储带装置；4．一拉紧绞车； 卜收放输送带装置；6二一机尾牵引机构；7一机尾；8一输送带 1基本结构 可伸缩带式输送机主要由机头、传动装置、储带装置、收放输送带装置、机身、机尾、输送带和电气控制系统等组成。机身为可伸缩部分，机尾为移动部分，其余为固定部分，不需打基础安装。 2工作原理 如图72所示，运行的输送带在机头部卸载端1换向后，经驱动装置2进入储带装置3的活动小车上的两个滚筒和前端固定架上的两个滚筒，折返4次再回到机头滚筒。储带活动小车在拉紧绞车4的牵引下向右移动，则机尾前移，输送带就重叠4层储存在储带装置之中。如果需要输送带伸长时，则拉紧绞车4松绳，活动小车向左移动。而机尾向后移动，放出输送带。根据缩短的距离，可相应地拆除中间架因转载机前移与带式输送机逐渐重叠达到极限位置。经几次的缩短、储带后，活动小车被拉到最后极限位置，储满一卷100 m输送带。此时，使拉紧绞车4松绳，拆开输送带接头，用收放输送带装置5从储带装置中取出一卷输送带，并将活动小车移到初始位置，最后再将输送带接头接好，为继续缩短带式输送机做好准备，并使输送机正常运行。 3分类 可伸缩带式输送机按其机架结构不同，可分为钢架落地式和绳架吊挂式两种。 ①钢架落地式可伸缩带式输送机 机身由H形支架、纵梁、槽形托辊组等组成。H形支架落在底板上，可做成可调式，通过调节其高度来适应底板起伏的状况。 ②绳架吊挂式可伸缩带式输送机 机身分为钢丝绳吊挂和型钢吊挂两种形式，分别以钢丝绳或钢管、槽钢作为机身骨架。主要由吊架、可调托辊架和吊挂装置等组成，结构简单，不受巷道底板起伏的影响。 三桥式转载机 桥式转载机是机头部与机身前半部被抬高并与可伸缩带式输送机搭接，可以纵向整体移动的刮板输送机。桥式转载机是采煤工作面运输系统中采用的一种中间转载运输设备，安置在采煤工作面的运输巷道中，将刮板输送机运来的煤炭，通过转载机机身的水平段、爬坡段，提升至悬跨在可伸缩带式输送机机尾上方的机头部卸载。 桥式转载机主要由机头部、机身部包括水平承载段、爬坡段和水平搭接段、机尾部及行走部组成。为破碎来自工作面的大块煤炭，在水平段上或机头卸载端下方安装有破碎机。机头部与刮板输送机端卸载机头部基本相同。驱动装置一般为单侧平行布置。大功率驱动时，多用双侧平行布置，以利于机头部的平衡。机头部安装在行走部上，通过转轴可使机头部摆动一定角度，以保证转载机与可伸缩带式输送机不在一条直线上时的正确卸载。机身部的中部槽与配套使用的工作面刮板输送机中部槽结构相同，但宽度较宽。中部槽宽度大于1 m时，多采用准边双链布置形式，以改善刮板的受力状态并使之具有良好运煤效果。为增大货载断面、防止煤炭外溢，便于整体移动，中部槽两侧交错地安装有挡板，底部固定有封底板，形成一个具有不可弯曲的高强度的刚性整体。为了易于置放在工作面刮板输送机机头下部，并且避免过长地伸入采空区，机尾部不设驱动装置。行走部安装在机头部下面，转载机通过行走部与后续输送机搭接。转载机的行走方式有他移式和自移式两种他移式采用拖移千斤顶和液压支柱所组成的拖移装置进行移动；自移式的转载机机身带有履带或轮胎式行走装置，具有灵活、快速移动的特点，多在高产量的综采工作面运煤系统中使用。 桥式转载机的输送能力大于与之相配套的工作面可弯曲刮板输送机，其槽宽和链速大于工作面刮板输送机20％以上。20世纪90年代，其装机功率已达2147 kW，输送能力达3 000 t／h，1 250 mm槽宽和2．13 m／s链速已有使用。中国生产的桥式转载机最大装机功率为2110 kW，输送能力为2 000 t／h，槽宽1 100 mm，链速1．4 m／s。 二、轨道运输 一轨道 1．轨道的组成结构 轨道由道砟、轨枕、钢轨及连接零件等组成，如图73所示。 图73轨道 1一轨道中心线；卜钢轨；3一轨枕；4_垫板；5一道钉；6_一道砟 轨道铺设的好坏，是矿车能否正常行驶的关键。轨道线路应力求平直，拐弯处的曲率半径在可能情况下应尽量取得大一些，铺设必须牢固而稳定。 1道砟 道砟是铺在路基上的碎石子，其作用是承受和分布轨枕上的压力，不使轨枕移动，减少车辆行驶的冲击和调节钢轨面的高度。道砟材料用坚硬的碎石块，一般块度不超过40mm。道砟铺设厚度，在坡度小于100的巷道，不应小于10 cm；在坡度100以上的巷道，道砟的厚度不应大于5 cm。为了稳定轨枕，在底板上还应挖槽沟，其深度约为轨枕厚度的2／3。 2轨枕 轨枕是用来承受钢轨的压力，并将压力传递到道砟上去，同时保持两条钢轨的轨距，防止轨道移动的。轨枕铺设在道砟里。 3钢轨及轨距 两条钢轨内侧的间距称为轨距。根据车辆运行速度、流量及载重量可选用不同质量的钢轨和不同尺寸的轨距。我国小型矿井的主要运输巷道用600 mm轨距，配置ll--18 kg/m的钢轨；大、中型矿井的主要运输巷道常用900 mm轨距，配置18--30kg／m的钢轨。为了减少巷道工程量和减少施工、生产换轨的工作量，今后要设计和发展使用600 mm轨距的大型矿车和机车，轨道运输将考虑全部采用600 mm轨距。 2.轨道线路 根据运输量的大小，巷道内可铺设单轨或双轨线路。在双轨线路中，每一条线路规定有一定的行车方向。一般条件下，机车运行的轨道应有3‰～5‰的坡度，使重车下坡运行，以减小重车运行时的功率消耗，并有利于排出井下流水。 线路的错车处以及交叉和分支的地方，需要设置道岔，道岔有单开道岔、对称道岔、渡线道岔3种类型，各类道岔的形式如图74所示。 任何线路系统都是由直线和连接直线的连接部分组成连接部分是曲线或曲线与道岔的组合。矿井轨道线路中采用的曲线都是圆曲线，其曲率半径的确定与车辆运行速度和车辆的轴距有关，井下常用的曲率半径有6 m，9 m，12 m，15m，20 m，25 m等几种。 二矿车 矿车是由机车或绞车牵引，运送煤炭、矸石、器材、设备和人员的车辆。矿车主要用于矿井井下巷道、井筒以及地面的轨道运输，是煤矿中用量最大、应用最广的一种运输设备。常用轨距为600 mm，762mm，900mm。 矿车按用途分为运送煤炭和矸石的矿车、运送人员的人车、运送材料和设备的专用车辆；按卸载方式分为固定车箱式矿车、翻斗式矿车、底卸式矿车、侧卸式矿车等。 图75固定车箱式矿车 l一车箱；2一连接器；3一缓冲器； 4_轮对；5一车架 固定车箱式矿车坚固耐用，自重轻，目前常用的容积为1．1 m3，1．7 m3，3．3 m3三种，是井下应用最广泛的一种矿车，它依靠专用卸载设备卸载，由车箱、车架、轮对、缓冲器及连接器等部件组成，如图75所示。车箱与车架固定联结，车箱是承受货载的箱体，由低碳钢板焊接而成，车架是矿车的基础构件，由两根纵梁和横梁构成框架，能承受牵引力。缓冲器装在车架两端，用以缓和两矿车之间的冲击力。缓冲器分为刚性缓冲器和弹簧缓冲器。刚性缓冲器结构简单，但缓冲效果不佳，易使车架遭受破坏而缩短矿车寿命，仅适用于小型矿车。弹簧缓冲器一般只能缓冲碰撞冲击，不能缓冲牵引冲击。而单杆或双杆式弹簧缓冲器既可缓冲碰撞冲击，也可缓冲牵引冲击。将矿车连接成车组并传递牵引力的连接器应有足够的可靠性，且操作简单，以保证矿车编组和分解时的安全。 翻斗式矿车由V形或U形断面车箱、手动或脚踏连杆、翻转轨、车架等组成。车箱依靠重载重心与空载重心的转换进行翻转卸载与恢复原位，如图76所示。常用的翻斗式矿车容积为0．6--1．7 m3。 侧卸式矿车由一侧或两侧的活动侧门、拉杆、卸载曲轨、翻转车箱等组成。在行驶中借用卸载站的卸载曲轨打开一侧或两侧卸载门进行卸载，如图77所示。常用的容积为2．2--5．5 m。 图76翻斗式矿车 1一车箱；2一翻转轨；3一车架 图77侧卸式矿车 1一卸载曲轨；2一侧门；3一拉杆 底卸式矿车由车箱、翼板、活动车底组成，有整体车底底卸式、两段车底纵向底卸式和两段车底横向底卸式。卸载时，矿车在行驶中，带翼板的车箱在托轮组上运行，活动车底沿卸载曲轨逐渐打开卸载，然后又在行驶中逐渐关闭，如图78所示。常用的容积为3．3～5.5 m3。使用大型矿车是矿井窄轨运输的发展方向。 图78底卸式矿车与卸载坑 1一底卸式矿车；2_卸载曲轨；3一托轮组；4一翼板 三电机车 电机车是以电力为动力，由牵引电动机驱动车轮的机车。煤矿用电机车是窄轨机车，作为运输车辆的牵引设备，电机车的爬坡能力强线路坡度可达30‰，效率较高，无废气及噪声污染环境。 图79矿用窄轨直流电机车外形 rzK型架线式电机车；b-一xK型蓄电池式电机车 1．矿用电机车的分类 矿用电机车按其供电方式可分为架线式电机车和蓄电池式电机车两大类，如图79所示。架线式电机车的型号主要有ZK型，蓄电池式电机车主要有XK型。 矿用电机车按其黏着质量不同可分为2 t，2．5 t，3 t，6 t，7 t，8 t，10 t，14 t，20 t等几种。一般蓄电池电机车的黏着质量不超过8 t。电机车的黏着质量越大，牵引力也越大。国外主要产煤国家，井下电机车黏着质量在25 t以下，个别大型矿井使用25～50 t的电机车。 2．矿用电机车的结构与工作原理 矿用电机车的结构，一般可分为机械和电气设备两大部分，如图7一lO所示。其机械构件包括车架、车轮、轴承和轴承箱、弹簧托架、制动系统、加砂系统、齿轮传动装置及连接缓冲装置等；其电气设备包括牵引电动机、控制器、自动开关、启动电阻、集电弓、照明系统及电流表等。 蓄电池及架线式电机车都是靠直流串激电动机所产生的旋转力矩，通过减速齿轮传给主动轴车轮，并作用于轨道上，推动或牵引列车运行的。 三、辅助运输 辅助运输是指除了煤以外的一切材料、设备和人员的运输。其特点是运输类型多、运送去向多、巷道条件多样。 现代化矿井的辅助运输工作量很大，一个综采工作面的设备有100 t以上，每采完一个工作面就需转移一次，并且巷道支护材料和井下使用的机电设备，随机械化程度的提高而增加，对于大型矿井来说，矸石的运量也相当可观。因此，辅助运输的机械化和采、掘、运的机械化同样重要，否则全员效率无法提高。根据辅助运输的特点，目前主要使用的设备有绞车钢丝绳牵引运输、单轨吊车、卡轨车、齿轨机车、无轨运输车、单绳索道等。 一钢丝绳牵引运输 1．钢丝绳牵引运输的方式及其适用条件 钢丝绳牵引运输，是以绞车为动力装置，通过钢丝绳牵引矿车或其他运输机器，进行运输作业的一种运输方式。 钢丝绳运输，按其牵引方式分为单绳运输、双绳运输、首尾绳运输和无极绳运输等。 单绳运输是用一台单滚筒绞车，通过钢丝绳牵引矿车组，沿倾斜向上运行，如图7一lla所示，向下靠矿车的自重溜放。这种方式的适用条件是能依靠矿车组的重力向下溜放，因此只能用于有一定坡度的斜巷。 双绳运输是用一台双滚筒绞车，每个滚筒各牵引一组矿车，钢丝绳在两个滚筒上的缠绕 方向相反，绞车旋转时，一组矿车被牵引向上运行，另一组靠自重向下溜放，如图7一llb 所示。适用条件与单绳运输相同，其运输能力几乎比单绳多一倍。由于两组矿车的自重得到 平衡，故双绳运输所需牵引功率小。 图711钢丝绳运输方式 首尾绳运输是用两台单滚筒绞车，各在线路一端，分别向两个方向牵引矿车，如图7一llc所示，它使用在坡度不长或起伏的巷道，以及矿车组不能靠自重拖带钢丝绳向下溜放的巷道内，也可以用一台双滚筒绞车安装在线路一端，另一端用一个导向绳轮，如图7一lld所示。 无极绳运输是用一台摩擦轮绞车，装在线路一端，另一端用一个导向绳轮，钢丝绳接成封闭环并被张紧。依靠摩擦轮与钢丝绳之间的摩擦力驱动钢丝绳连续运转，两股绳各在一条轨道上，从线路两端间隔一定距离分别向绳上挂一辆空、重车进行连续运输，到位后摘下矿车，如图7一lle所示。 2．运输绞车 运输绞车是钢丝绳牵引运输的动力装置。按牵引钢丝绳的方式可分为缠绕式绞车和摩擦轮绞车两种。缠绕式绞车是钢丝绳的一端固定在绞车的缠绳滚筒内，另一端与被牵引的矿车组连接，滚筒转动时，牵引绳向滚筒上缠绕，牵引矿车组运行。摩擦轮绞车多用于无极绳运输系统中，是一种简单而经济的运输方式。 二单轨吊车 单轨吊车是用一条吊挂在巷道上空的特别工字钢作轨道，由具有各种功能的吊挂车辆简称功能吊车连成一个车组，用牵引设备牵引沿轨道运行。功能吊车按用途可分为牵引吊车、制动吊车、承载吊车、连接吊车、乘人吊车、起重吊车等。功能吊车的结构除行走轮和车架外，按用途不同有各种功能装置。单轨吊车按使用的牵引设备可分为两种一种是用绞车作为动能装置，通过钢丝绳牵引；另一种是用机车牵引。 单轨吊车可用于水平和倾斜巷道，不仅在平面上拐900。弯，也可用于平巷和斜巷的连续不转载运输。因此它可以进行从采区车场直到工作面不转载的辅助运输，甚至能用于把主要运输大巷和采区巷道连在一起的辅助运输作业。 三卡轨车 卡轨车是一套设备系统的总称，是窄轨铁路运输的一种发展。它与一般窄轨铁路运输的主要区别是，使用的车辆除承重行走车轮之外，还装有卡轨轮，使车辆在运行中不会掉道。这对辅助运输很重要，因为装运很重的机械设备一经掉道，是很危险的，在井下也是难于处理的。 卡轨车的轨道铺在底板上，不给支架增加负担，可以运输重设备，而且在运行中不会摇摆。卡轨车的牵引方式像单轨吊车一样，可以在水平、倾斜和拐900弯的巷道中不转载连续运行，也能在巷道底板有起伏的条件下运行。但在底板松软和经常有积水的巷道中不宜采用卡轨车。 四单绳索道 单绳索道在我国煤矿中俗称“猴车”，是一种简易有效的辅助运输设备。这种索道可以装成多种形式，图712所示为其中的一种。用电动机带动的摩擦轮为驱动装置。循环运行的钢丝绳以无极绳运输的方式，将挂在钢丝绳上的运载物运向两端。钢丝绳用托绳轮承托。驱动装置按具体情况安装在上、下两端皆可。在弯曲巷道部分需用导向轮给钢丝绳导向。 图712单绳索道’ 1一张紧装置；2_牵引钢丝绳；3一载货吊具；4-托绳轮；5一单人吊座；6__驱动装置 五无轨运输车 目前，我国煤矿辅助运输机械化的发展较快，以单轨吊为龙头，带动了其他4种类型的产品研制和开发。这4种产品是钢丝绳卡轨车、内燃机车卡轨车、蓄电池胶套轮车、柴油机胶轮运输车。它们在煤矿井下发挥了很大的作用，显示了较好的经济效益。 第二节矿井提升 矿井提升设备的作用是沿井筒提升煤炭和矸石，升降人员、物料及设备。它是联系地面和井下的“咽喉”，它在整个矿井生产系统中占有重要的地位。 一、矿井提升系统 矿井提升系统主要由矿井提升机、提升容器、提升钢丝绳、井架、天轮、井筒装备及装卸载附属设备等组成。 矿井提升系统有不同的分类，按井筒的倾角可分为立井提升系统和斜井提升系统。 一立井提升系统 立井提升系统是垂直井筒所使用的提升设备，提升容器多采用立井箕斗或普通罐笼。 1．立井箕斗提升系统 立井箕斗提升系统如图713所示。煤炭通过矿车运到井底车场的翻车硐室，卸入井底煤仓9内，通过装载设备装入位于井底的箕斗4，同时位于井口的另一个箕斗通过卸载曲轨5使其卸载闸门打开，将煤炭卸人井口煤仓6中。上、下两个箕斗分别与两根钢丝绳7连接，两根钢丝绳绕过井架3上的天轮2后，以相反的方向缠于提升机卷筒1上，当提升机运转时，钢丝绳一上一下往返提升箕斗和下放箕斗，完成提升煤炭的任务。 图713立井箕斗提升系统 l一提升机卷筒；2一天轮；3一井架；4_一箕斗；5一卸载曲轨；6_一井口煤仓； 7_钢丝绳；8_翻车机；9_-井底煤仓；lo_-给煤机；11二装载设备 2．立井普通罐笼提升系统 立井普通罐笼提升系统如图714所示。其中一个罐笼5位于井底车场水平，另一个罐笼5位于井口出车平台。提升钢丝绳2一端与罐笼相连，另一端绕过天轮3缠绕并固定在提升机卷筒1上，当电动机带动提升机卷筒旋转时，井下的罐笼上升，井上的罐笼下降，使罐笼在井筒中沿罐道做上下往复运行，进行提升。 立井普通罐笼提升系统与上述立井箕斗提升系统不同之处是所采用的提升容器不同，所以两种系统装、卸载的方法也不同，因此，立井普通罐笼提升系统多用于辅助提升，如提升矸石、升降人员和设备、下放材料等。在一些小型煤矿立井普通罐笼也用于提升煤炭。由于运行环节较复杂，参与人员较多，不宜实现自动化提升。 图7一14立井普通罐笼提升系统 l一提升机卷筒；2_钢丝绳；3一天轮；4_井架；5一罐笼；6_-井筒；7一井架斜撑 二斜井提升系统 斜井提升系统是井筒倾角小于900的矿井所使用的提升设备，提升容器多用斜井箕斗或矿车。 1．斜井箕斗提升系统 斜井箕斗提升系统如图715所示。井下煤车将煤通过翻笼硐室1中的翻车机卸人井下煤仓2，操纵装载闸门3，可将煤装入斜井箕斗4中；另一个箕斗则在地面栈桥6上，通过卸载曲轨7将闸门打开，将煤卸人地面煤仓8中。钢丝绳经过天轮10与卷筒连接，带动箕斗在井筒5中往复运动，进行提升。 2．斜井串车提升系统 斜井串车提升系统可作为主井提升，也可作为辅助提升。在上下物料时，多采用矿车和运料车作为提升容器，在上下人员时可将串车摘掉，挂上人车运送人员。从图716所示可看出，它与斜井箕斗提升基本一样，所不同的是它以矿车作为提升容器，矿车在井下装满车后，拉到斜井口后转为地面水平轨道，人工摘钩后转入道岔，再挂空车或料车等待下井。有单钩和双钩之分。按车场形式的不同，又分甩车场和平车场。平车场一般用双钩串车提升。 图715斜井箕斗提升系统 1一翻笼硐室；2一井下煤仓；3一装载闸门；4_一斜井箕斗；5一井筒；6．一栈桥； 7一卸载曲轨；8一地面煤仓；9__立柱；lo_-天轮；11一提升机卷筒；12__提升机房 图716斜井串车提升系统 1一提升机卷筒；2-钢丝绳；3一天轮；4_井架5一矿车；6__矿井；7一轨道 二、矿井提升机 提升机是矿井提升系统的主要组成部分，供缠绕钢丝绳、传递动力，以完成提升和下放提升容器的任务。 目前我国生产和使用的提升机分为两大类单绳缠绕式和多绳摩擦式。 1．单绳缠绕式提升机 单绳缠绕式提升机按其滚筒数目不同，可分为双滚筒和单滚筒两种。双滚筒提升机在主轴上装有两个滚筒，每个滚筒上固定一根钢丝绳，两根钢丝绳按相反方向缠于滚筒表面，当两滚筒向同一方向旋转时，两绳一缠一放，使绳端容器上下运动，完成升降货载的任务。在提升机运转过程中，有时要更换提升水平、调节绳长，更换和悬挂钢丝绳等，因此，将两滚筒之一用专门的离合装置与主轴活动安装，称之为活动滚筒；另一滚筒则用键与主轴固定在一起，称为固定滚筒，这样即可实现两滚筒产生相对转动。 图717 多绳摩擦 提升工作原理图 l一摩擦传动绳轮；2，9_-保险楔； 3一连接装置；4一罐耳； 5一提升容器；6--罐道； 7，lO一尾绳；8一主绳； 1l一导向轮 2．多绳摩擦式提升机 随着矿井开采深度的增加和一次提升量的加大，若采用单绳缠绕式提升，一方面钢丝绳要加粗，另一方面滚筒的直径和宽度也随之增大，从而使基建费用增加，并带来制造、使用和维护上的一系列困难。由于生产需要，迫使人们研制成摩擦提升机。最初使用的是单绳摩擦提升机，只有一根钢丝绳搭过主导轮，这样虽然解决了滚筒宽度的问题，但滚筒直径更大了，因此单绳摩擦提升机已停止生产。目前，广泛使用的是多绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机是把钢丝绳搭在滚筒上，如图717所示，电动机带动滚筒旋转时，利用钢丝绳与固定在滚筒上的摩擦衬块之间的摩擦力达到提升机工作的目的。由于钢丝绳数较多一般为4根或6根所以每根钢丝绳的直径可以大大减小，所以提升高度不受滚筒直径和宽度的限制，能适合深井提升，而且安全可靠。 三、矿井提升容器 矿井提升容器是用来运载煤炭、矸石、人员、材料和设备等的用具。目前我国各煤矿所使用的提升容器主要有罐笼、箕斗、矿车和吊桶4种。立井提升常用普通罐笼和底卸箕斗，斜井提升则常用矿车和斜井箕斗，吊桶仅用于开凿立井和延深井筒。 1．罐笼 罐笼是一种多用途的提升容器，既可以提升煤炭和矿石，也可以提升矸石、升降人员、运送材料和设备。在大型矿井中，罐笼一般用于辅助提升，承担除煤炭以外的其他提升任务；对于中、小型矿井，也可用于提升煤炭。 罐笼按配合使用的提升机不同分为单绳罐笼和多绳罐笼，按罐笼的层数可分为单层罐笼和多层罐笼，按导向装置不同分为绳罐道罐笼和刚性罐道罐笼。我国煤矿常用的罐笼按装载的固定式矿车的名义载重量确定为l t，1．5 t和3 t。每种均设有单绳和多绳，单层和双层，绳罐道和刚性罐道等。根据以上划分可以组合成多种规格的罐笼，以满足不同矿井提升的需要。 2．箕斗 箕斗是提升煤炭或矸石的专用提升容器。按提升物料的不同，分为提煤箕斗和矸石箕斗两类，提煤箕斗主要用在年产量30万t以上的煤矿，矸石箕斗主要用在煤矿的排矸系统中。按井筒倾角不同，可分为立井箕斗和斜井箕斗；根据卸载方式的不同，分为翻转式箕斗和底卸式箕斗；根据提升机的不同，又分为单绳和多绳两个系列。 四、提升钢丝绳 提升钢丝绳又称主绳，是矿井提升系统中的重要组成部分，它起到连接提升容器和提升机，并传递动力的作用。钢丝绳都是由一定数目的钢丝先捻成绳股，再由若干绳股沿着一个含油的纤维绳芯捻制而成。 钢丝材料为优质碳素结构钢，钢丝的直径为一般为0．4～4．0 mm，直径过细的钢丝易于磨损和腐蚀，过粗则难以保证理想的抗拉强度和抗弯疲劳性能。钢丝的极限抗拉强度通常为1 400～200 MPa。立井提升常选用抗拉强度为l 5501 700 MPa的钢丝绳，斜井提升常选用抗拉强度为1 400～1 550 MPa的钢丝绳。