矿井提升系统的设计

矿井提升系统的设计

第一章摘要及矿井提升系统的进展历程及趋势

一、摘要

矿井提升机是矿井运输中的咽喉设施，是井下与地面联系的重要工具，它

的状况如何，直接关系到生产的正常进行和人员平安。国内提升机的设计方法,

主要采纳传统的静态设计法，其基本结构参数往往偏大，设计周期长，很不利于

产品换代和节约材料，由于设计问题，往往消失一些零部件过早失效。因此，传

统提升机的设计方法必定面临着挑战，市场竞争要求设计者采纳现代设计方

法，瞄准国际提升机进展动向，设计出性能优越的新型提升机，以满意矿山行业

的需求。然而在目前缠绕式提升机计算机帮助设计方面,提升机厂家及其讨论

机构还停留在对单个零部件的有限元分析、结构参数优化、以及设施选型设

计计算，对卷筒结构以及提升机主轴装置整体进行优化设计讨论和CAD系统

讨论分析方面还比较欠缺，由于缠绕式提升机主轴装置结构简单、工况多、计

算和绘图量比较大，因此在缠绕式提升机整体CAD的讨论方面亟待突破和完

善。主轴装置是提升机的重要部件,它起着存放钢丝绳、担当提升货荷以及

传递动力的作用;理论和实践表明,卷筒是提升机中比较薄弱的部件;目前对刚

性支轮支承下的筒壳强度的计算方法已有了较为具体的讨论,而弹性支承下

的筒壳及支轮的计算方法还是一个需要进一步讨论的领域。本论文通过对

现有各种筒壳应力计算方法的深化分析,指消失有筒壳应力计算公式存在的

不足，应用系统工程的理论和观点,通过对提升机主轴装置整体的系统分析和

讨论，敏捷采纳弹性基础梁理论、弹性力学的平面应力问题和板壳弯曲理论对

缠绕式提升机的关键零部件筒壳、支轮及主轴的应力和变形进行仔细细致的

理论分析，建立新型弹支卷筒结构的关键零部件筒壳、支轮计算的力学模型,

依据筒壳与支轮的变形谐调条件，进行系统的公式推导,形成了一套比较精确

的应力计算公式。基于软件工程的思想采纳面对对象技术、模块化技术以及

数据库技术等现代设计方法，开发了缠绕式提升机的计算机帮助设计系统，在

原有标准系列产品的基础上，对提升机进行了适应性设计。在提升机CAD系

统的优化模块中，通过多约束的条件，建立了以主轴装置重量最轻和卷筒两支

轮上的应力差最小的多目标函数的数学模型，进而采纳符合工程问题的现代

混合离散变量优化设计方法(MDOD)进行设计,优化主轴装置的结构参数以

及确定支轮的最佳位置，使主轴装置的结构更加合理牢靠。在比较各类专业机

械CAD开发模式优、缺点的基础上，建立钢丝绳、电动机、减速器、联轴器、

轴承、高强度螺栓等数据库，并运用参数化绘图原理,以优化结果作为输入，实

现了缠绕式提升机主轴装置工程图的自动生成。采纳面对对象的VisualBasic

语言，以Windows作为应用平台，并选用AutoCAD作为图形支撑系统，以SQL

server作为底层数据支撑系统。完成了从方案设计到技术设计一体化的CAD

软件的系统集成。软件系统的宿主语言是窗口化设计语言VisualBasic,以

SQLServer为数据库管理系统，它具有开发速度快，软件设计过程可视化、充

分体现现代软件技术等特点。本论文通过对新型弹支卷筒结构缠绕式提升

机主轴装置及其关键零部件的讨论，运用力学和优化理论，建立了计算力学模

型和优化数学模型，提出了适合新型提升机卷筒结构的设计理论和优化方法。

并借助于面对对象设计方法，实现了从方案设计、标准件的选型计算、工程图

纸设计的缠绕式提升机的CAD设计方法的集成与统一,具有较强的适应性。

本论文的完成完善了提升机设计理论,使其设计计算精确、结构合理,产品更

加平安牢靠。同时本论文使提升机在计算机帮助设计方面有了更进一步进展,

大大削减了设计人员的工作量，降低了制造和使用的成本，缩短了新产品的开

发周期，提高了设计效率，在提升机行业有很大的应用推广前景。本论文的讨

论，可广泛地应用于含有筒壳的各类矿山机械、工程机械、建筑机械等的领域

中。

二、提升设施进展历程及今后进展趋势

(一)、提升设施的进展历程

科学技术的不断进展，不同时代的各机型技术水平存在明显不同，结构

特点也有很大差异。同样由于各煤矿企业建矿年月的不同，目前不同时代的

各机型都还在使用中，所以对提升设施的进展历程有一全面的了解，对不同

机型的结构特点有肯定的熟识，以便使同学参与工作后对不同的煤T企业的

提升机各类机型不至于太生疏。

1、单绳缠绕式提升机的进展历程

单绳缠绕式提升机从前苏联救济设计生产到以后的自主研制，经过几十

年的进展，也许经受了KJ、JKA、XKT、XKTB、JK、JK/A、JK/E几个典

型机型。

(1)、KJ型矿井提升机。KJ型矿井提升机属仿苏改进型提升机，其性

能参数依据前苏联1952年系列参数标准而定。其结构型式的特点是

①两点支承提升机主轴，主轴承为滑动轴承，需要接特地的润滑站，采

纳稀油润滑。

②主轴装置采纳两个铸铁法兰盘和Q235薄钢板筒壳组成。

③调绳离合器为手动蜗轮蜗杆式。

④制动器为角移式、单缸制动结构，即两副制动器依靠一个制动油缸来

传递制动力。

⑤制动力的调整靠手动杠杆掌握三通阀，由三通阀来掌握制动油缸活塞

的位移来实现，平安制动是通过电磁铁掌握的四通阀实现。

⑥深度指示器采纲牌坊式深度指示器。

⑦减速器采纳渐开线软齿面人字齿轮减速器，减速器轴承为滑动轴承。

(2)JKA型矿井提升机。JKA型矿井提升机是在仿苏KJ系列提升机的

基础上进行局部技术改进形成的，改进部位和内容是

①主轴装置仍采纳铸铁法兰盘。为提高筒壳强度和刚度，采纳了Q235

厚钢板筒壳。

②为了调绳时省力省时，调绳离合器改手动蜗轮蜗杆式为电动蜗轮蜗杆

式。

③制动器由角移式改为综合式，由单缸制动结构改为独立传动的双缸制

纳高一挡的圆弧齿轮减速器。

④减速器在20世纪80年月初改为滑动轴承和滚动轴承两种，可由用户

任选一种。

⑤在20世纪80年月初期液压站改为延时达到。〜10s的电气廷时二级

制动液压站。

⑥对2〜2.5m提升机增加了整体卷筒，与原有的两半卷筒结构，两种结

构可由用户任选。

（5）JK/A型单绳缠绕式矿井提升机。JK/A型系列提升机是在1981年

组织有关人员对国内外提升机做了深化的调查，对国内外提升机的结构、性

能做了全面的分析、对比，对2JK—2.5/20矿井提升机作了全面的重大改进,

在此基础上于1984色2月开头，在现行部标基本参数不变的基础上，开展

了更新系列的设计，1985年开头批量生产。其结构型式的特点是

①主轴与固筒支轮的连接采纳无键连接，卷筒与固筒支轮的连接采纳高

强度螺栓连接，装拆便利。

②卷筒出厂时，带有已加工好螺旋绳槽的筒壳，使钢丝绳排列整齐，运

行平稳，提高钢丝绳使用寿命。同时也带有安装木衬的卷筒，便于月户配用

不同规格的钢丝绳。由用户任选一种。卷筒采纳对开装配式，现场不需进行

焊接，提高了产品质量，缩短了安装周期。

③采纳装配式制动盘，制动盘在出厂时进行精加工，保证了加工质量，

缩短了安装周期。

④主轴承采纳双列向心球面滚子轴承，筒化安装，维护简洁、提高效率,

消退轴向窜动。

⑤调绳离合器采纳径向齿块式调绳离合器，使调绳快速、精确，

提高了作业率，并消退了过去油缸漏油可能污染制动盘的危急。

⑥制动器采纳油缸后置装配式制动器，便于批量生产，并使制动更加平

安牢靠；为阻尼电动机转子惯性、削减对行星齿轮减速器齿面的冲击，在配

用行星齿轮减速器时配有电动机制动器。液压站采纳延时间可达0〜10s的

液压延时二级制动液玉站。

⑦减速器采纳渐开线齿形中硬齿面单斜齿平行轴减速器，或硬齿面行星

齿轮减速器，特殊是行星齿轮减速器，体积小、重量轻、效率高、噪声低。

⑧电机轴联轴器采纳弹性棒销联轴器，其缓冲性好，棒销使用寿命长，

备件易解决，更换便利。

⑨为加强平安爱护性能，增设了机械限速爱护。

⑩深度指示器配有牌坊式深度指示器和由监控器传动的装在三体式操

纵台上的小丝杠式粗指针指示器及圆盘式精针指示器。

(6)JK/E型单绳缠绕式矿井提升机。JK/E型矿井提升机性能参数完全

符合单绳缠绕式矿井提升机基本参数与尺寸标准，其结构型式的与特点是

①全部采纳硬齿面行星齿轮减速器，体枳小、重量轻、效率高、噪声低。

②减速器配备了专用的润滑站，保证减速器正常运行。

2、多绳摩擦式提升机的进展历程

多绳摩擦式提升机也许经受了DJ、DMT、JKM、JKMA、JKMDA、JKMC、

JKMDC、JKME、JKMDE等几个典型的机型或品种。

(1)JKM型矿井提升机。JKM型矿井提升机性能参数符合多绳摩擦式

提升机基本参数与尺寸标准(GB10599-99)o其结构型式的与特点是

①主轴为两支点，由调心功能的滚动轴承支撑。

②主导轮为全焊接钢结构型。

③摩擦衬垫主要采纳PVC塑料。

④减速器有两种型式：其一为带弹簧基础中心驱动减速器；其二为带两

个高速输入轴的单级侧动式平行轴减速器。

⑤制动系统为盘形制动器，早期的JKM型采纳瓦块式制动系统。

⑥深度指示器为机械牌坊式，带差动调零装置。后期产品增加了新的可

消退滑动、蠕动影响的精针指示系统。

(2)JKMD型多绳摩擦式提升机。JKMD型矿井提升机性能参数符合

多绳摩擦式提升机基本参数与尺寸标准(GB10599-99),其结构型式的与特

点是

①主轴承为加强型，以适应于落地式提升机钢丝绳斜上方的出绳要求。

②摩擦衬垫为双绳槽，可缩短车绳槽对提升时间的影响，并延长衬垫的

使用寿命。

③带有两组天轮装置，而JKM一般带有一组导向轮装置。

（3）III型或IV型直联结构多绳摩擦式提升机。近年来，大型多绳摩擦

式提升机多采纳m型或IV型直联结构多绳摩擦式提升机。in型多绳摩擦式提

升机的性能参数遵循GB10599—99参数标准，其结构特点是

①取消减速器，主轴和电机转子靠锦面过盈连接。

②采纳低速电机，电机转速与卷筒转速相同。

③多采纳恒减速液压制动系统，非传动端装设编码器或测速机，除了主

控用测速机外，还要装设闸控用测速机，用于恒减速制动时的速度反馈。

iv型多绳摩擦式提升机与ni型相比基本相同，不同之处在于以下两个方

面：

①IV型采双电机拖动，设施结构完全对称，两端电机共同驱动一个卷筒,

因此iv型与ni型相比，提升负荷大大增加。

②由于IV型采纳双电机拖动，没有非传动端，往往在电机尾部装设编码

器或测速机。

（二）、矿井提升设施的进展趋势

随着科学技术的进步和采矿工业的进展，矿井提升系统的技术装备先进

性有了大幅提高，其技术进展趋势是朝着大容量、大功率、高效率、高平安

性、高牢靠性、全数字化及综合自动化掌握的方向进展。矿井提升系统在机

械结构、制造工艺、没计理论、设计方法、电气传动、自动掌握、平安监视

及爱护措施等方面都有了很大进展和进步。当今世界范围内运行的提升机，

最大提升速度已达20〜25m/s；一次提升的最大静张力差已达50t；电机功

率已超过5000kW,井深超过2000m（分段提升超过3600m）。曰于高产

高效矿井生产力量的强化和集中化，国外一些矿井采纳了提升机群布置，即

在一个井筒安装有多台提升机，例如，瑞典的基鲁那矿就是在一个矩形提升

塔上安装了12台多绳摩擦式提升机，采纳集中掌握和自动化掌握。

在国内的高产高效矿井中，摩擦式提升机和缠绕式提升机应用比例接近

l:lo摩擦式提升中主绳最多为6绳，摩擦提升机滚筒最大直径为5m,缠绕

式提升机滚筒最大直径为4m,最大提升速度为14m/s,一次提升最大静张

力差为32t。国内也有一些矿井在一个井筒中安装有两台以上的提升机。

从提升机系统方面来讲，较为先进的装备主要表现在以下几个方面：

1、提升容器改进。主井箕斗采纳具有外动力（气动、液动）的侧卸式,

装载采纳定量，同时箕斗采纳轻型材料制成，其自重与原来相比有所减轻。

副井罐笼不少矿井采纳了非标准、非对称布置，如采纳一个大罐笼、两个小

罐笼的型式。

2、制造工艺提高。提升机中低压及中高压盘形闸及液压站、硬齿面行

星轮传动等的应用，内装同步电机主轴装置的问世等，都充分呈现t!制造工

艺的新成就。

3、综合自动化掌握。随着掌握、计算机、通信、网络等技术的进展，

目前国内外生产的提升机，其掌握、监视及爱护措施已由原来的继电器或半

导体规律单元的技术水平进展到多PLC（可编程序掌握器）、智能仪表的数

字掌握以及上位工控机监控的网络掌握技术水平。网络形式有工业以太网、

现场总线等。

4、全数字化掌握。由于引入了微机掌握系统，随着微机运算速度的提

高、存储器的大容量化、高级专用集成电路的应用以及软、硬件的优化组合,

以一种全新的方式解决了数字掌握的小型化问题，使得全数字化掌握已经成

为电机掌握方式的主流方向。

其次章矿井提升系统的熟识

一、煤矿立井开采运输提升系统的熟识

煤矿立井开采运输系统是一浩大的系统，在这一浩大的系统中，矿井提

升系统占有核心的位置。

（一）、煤炭运输提升系统及矿井提升设施的任务

煤矿运输和提升系统如图所示，从工作面采落的原煤由采煤工作面

的刮板运输机

图矿井提升运输系统示意图

运送到区段运输平巷，身1T献林肺平巷朋前毓春在输机或刮板运输机运

到采区运输上山，经采区运输.匕^的胶情运输机簸送到采区煤仓或经水平集

中胶带运输机运送到井'融莅采微反媚餐嵋簿下部装煤车场装车，

经阶段运输大巷运到井底车场煤仓，最终由主井箕斗提升到地面。犷井生产

所需的人员、设施、材料等由副井罐笼运输到井下车场，之后由运输大巷、

轨道上山、轨道平巷或区段回风平巷运到各牛•产部位。

由上述可知，在立井开采的煤炭矿山，矿井提升设施的任务是沿井筒提

升煤炭、阡石，下放材料，升降人员和设施。

矿井提升是矿井生产运输的最终环节，

是矿山井下生产系统和地面工业广场相连接

的枢纽，是矿山运输的咽喉，在矿井生产

中占有极其重要的地位。

（二）、矿井提升系统及主要组成部分

1、立井单绳缠绕式一般罐笼提升系统

图1-2所示为立并单绳缠绕式一般罐笼

提升系统，其中一个罐笼位于井底装车或上

人等，另一个罐笼位于上井口出车平台卸车

或下人。两条钢丝绳的下端分别与罐笼相连,另一端绕过井架上的天轮正反

向缠绕并固定在提升机的滚筒上，电动机带动滚筒旋转，一根钢丝绳缠到滚

筒，另一根钢丝绳下放，带动井下的罐笼提升，地面的罐笼下降，使罐笼在

井筒中做上下往复运动，通过罐笼实现对人员、物料等的提升或下放。

2、立井单绳缠绕式箕斗提升系统

图1-3所示为单绳缠绕式箕斗提升系统示

意图。处在井底车场的重矿车由推车机推入翻

车机（或称翻笼），把矿车内煤炭卸入井底煤

仓，再经装载设施11把煤炭装入主井井底的

箕斗内。

同时，己提升至井口卸载位置的重箕斗，

通过井架上的卸载曲轨的作用，使箕斗底部的

闸门开启，把煤炭卸入地面煤仓6中。处在

井上、井下的两箕斗分别通过连接装置与两

根提升钢丝绳7连接，两根提升钢丝绳7的另

一端则绕过安装在井架3上的天轮2,以相反

的方向固接在提升机卷筒1上。启动提升机,

一根钢丝绳缠绕到卷筒上，使井底重箕斗向

上运动，同时另一根钢丝绳自卷筒上松放，使井口轻箕斗向下运动，完成提

升煤炭的任务。

3、立井多绳摩擦式提升系统

图l.4a、b所示为多绳摩擦塔式和落地式提升系统示意图。

在图l-4a塔式摩擦提升系统中，主导轮（或称摩擦轮）1安装在提升井

塔上。几根钢丝绳3等距地搭在主导轮的衬垫上，钢丝绳的两端分别与容器

4连接，平衡尾绳6的两端分别与容器的底部相连后自由悬挂在井筒中。电

动机带动主导轮旋转时，通过衬垫与提升钢丝绳间的摩擦力拖动提升容器往

复升降，实现对容器的提升。为增人钢

丝绳在主导轮上的围包角并缩小提升中

心矩，可增设导向轮5。

在图l-4b为落地摩擦提升系统中，

主导轮1安装在地面，天轮起支撑、导

向，同时调整围包角和提升中心距作用。

a）井塔式

图1-4

1一士乌裕。一孑裕a一熄升悯纣阑

其工作原理与塔式摩擦提升机相同。

二、矿井提升设施的结构熟识

（一）、矿井提升设施的特点

矿井提升设施具有如下的特点：

1、矿井提升设施是矿山最简单且浩大的机电设施，担负着煤炭、物料、

人员和设施的提升和下放任务，工作任务繁重，工作中一旦发生故障不仅影

响到矿井的生产，而且涉及到人员的生命平安。因此矿井提升设施的平安性

极为重要，对其生产的平安性要求极为严格。

2、矿井提升设施是周期动作式输送设施，运输距离短且高速运行，工

作中需频繁起动停止和换向，工作条件恶劣，其机械电气设施工作必需牢靠。

3、提升设施是一大型的综合机械一电气设施，其成本和耗电量较高，

所以，合理选择、正确使用和维护具有重要的经济意义。

（二）、提升设施的分类

提升设施可依据其用途、设施类型及工作条件进行分类。

1、按提升设施的用途分类

按提升设施的用途有主井提升设施一特地提升煤炭或砰石；副井提升设

施一提升肝石，下放材料，升降人员及设施等帮助提升。

2、按提升容器型式分类

按提升容器型式有箕斗提升设施，用于主井提升；罐笼提升设施，用于

副井提升，对于小型矿井也可用作主井提升。

3、按提升机工作形式分类

按提升机工作类型有缠绕式提升机和摩擦式提升机。缠绕式提升又可分

为单绳缠绕和多绳缠绕提升机；摩擦式提升机可分为塔式摩擦提升机和落地

摩擦提升机。

4、按井筒倾角分类

按井筒倾角有立井提升设施和斜井提升设施。

5、按拖动装置的类型分类

按拖动装置的类型有沟通拖动提升设施和直流拖动提升设施。

（三）、矿井提升设施的主要组成

矿井提升设施的主要组成部分是：提升容器、提升钢丝绳、提升机（包

括拖动掌握系统）、操控系统、制动系统、润滑系统、井架（或井塔）、天

轮及井上下装卸载设施等。

1、单绳缠绕式提升设施的组成

图1-5所示为单绳双

滚筒缠绕式提升机布置

图，由左至右依次为操纵

掌握台、电气掌握柜、牌

坊式深度指示器、提升机

滚筒、钢丝绳、制动闸盘、

国1-5电维双渗筒缅密•我根

液压泵站、主轴、轴承架、

联轴器、减速器等组成。图示左滚筒为下出绳，右滚筒为下出绳，提升机顺

时针旋转，左滚筒缠绳，左提升容器提升，右滚筒放绳，右提升容器下降，

提升机循环往复工作，实现提升工作。

2、多绳摩擦式提升设施的组成

图1-6所示为落地式多绳摩擦提

升机布置示意图，由左至右依次为电

气掌握柜、操纵掌握台、牌坊式深度

指示器、提升机摩擦滚筒、钢丝绳、

制动闸盘、液压泵站、轴承架、联轴

器、减速器、电机制动器、拖动电动

Ia1“菠Hh全制

机等组成。提升机摩擦滚筒回转，通

过滚筒与钢丝绳间的摩擦力带动钢丝绳提升或下降，从而带动绳端提升容器

的升降，提升机循环往复工作，实现提升工作。

第三章提升箕斗的使用与维护

矿井提升箕斗是煤矿主井用提升容器，用来直接装盛煤炭，完成煤炭的

井上下提升的运输生产。由于现代化矿井煤炭产量都已很大，主井箕斗提升

运量大，工作压力大，其平安运行是保证矿井提升运输生产的重要环节。

一、立井箕斗

箕斗是有益矿物或肝石的提升容器，依据卸载方式的不同，箕斗有翻转

式、侧壁下部卸载式和底卸式三种，现在我们我国新建矿井多采纳三板闸门

底卸式箕斗。

箕斗的导向装置可以采纳钢丝绳罐道，也可以采纳钢轨或组合罐道。采

纳钢丝绳罐道时，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整的溜煤板3,以便调整煤堆顶部中心

的位置。

我们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。

平板闸门底卸式箕斗如图2-8所示，由斗箱4、框架2、连接装置12及

闸门5等组成。采纳曲轨连杆下开折页平板闸门的结构形式。其卸载过程是:

当箕斗提到地面煤仓时，井架上的卸载曲轨使连杆6转动轴上的滚轮7沿箕

斗框架上的曲轨运动，滚轮7通过连杆的锁角等于零的位置后，闸门5就借

助于煤的压力打开而卸载，在箕斗下放时，以相反的过程关闭箕斗闸门。

这种闸门与老式扇形闸门相比有以下优点：

1、闸门结构简洁、严密。

2、关闭门的冲击力小。

3、卸载时洒煤少。

4、由于闸门是向上关闭的，对箕

斗存煤有向上捞回的趋势，故当煤未卸

完（煤仓已满）时产生卡箕斗而造成断

绳坠落事故的可能性小。

5、箕斗卸载时闸门开启主要借助

煤的压力，因而传递到卸载曲轨上的力

较小，改善了井架受力状态。

6、过卷时闸门拧开后，即使脱离

卸载曲轨，也不会自动关闭，因此可以

缩短卸载曲轨的长度。

这种闸门的缺点主要是：箕斗运行

过程中由于煤重力作用，使闸门处于被

迫打开的状态。因此箕斗必需装设牢靠

的闭锁装置（两个防止闸门自动打开的

扭转弹簧10）。假如闭锁装置失灵，

闸门就可能会在井筒中自行打开，打开

的箕斗闸门将会撞坏罐道、罐道梁及其图2-8单绳立井箕斗

他设施，因此必需常常仔细检查闭锁1一楔形绳环2—框架3—可调整溜煤板4一斗箱

5一闸门6—连杆7—卸载滚轮8—套管罐耳（用于绳罐道）

装置。9一钢轨罐道雁耳10一扭转弹彼11一年子12—连接装置

为克服平板闸门底卸式箕斗的缺点和提高箕斗一次提升容量，可采纳插

板式和带圆板闸门的底卸式箕斗，由专设的卸载站和外设气缸来开闭闸门，

有以下优点

1、在重力作用下不会自行打开，既使打开，也不会超出箕斗平面投影

尺寸，不会产生严峻事故。

2、结构简洁、结实、重量轻，箕斗上易损件少。

3、不用卸载导轨，箕斗爬行阶段时间短，井架受力好。

插板式和带圆板闸门的底卸式箕斗缺点：设专用气缸，箕斗与煤仓之间

有间隙，闸门开启行程大、开闭时间长。

二、箕斗装载设施

（一）、定量输送机装载设施

采纳箕斗提升时，必需在井底设置装载设施，我们我国新的箕斗装载设

施采纳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

l%0o,最大不过3%。。定量装载方式有利于实现提升自动化、提高生产率，

保证提升正常进行。

目前国内外广泛采纳的定量装载设施有定量输送机式和定量斗箱式两

种。图2-9所示为定量输送机装载设施示意图。输送机2安装在称重装置（负

荷传感器）6±o在给箕斗装载前，输送机2先以0.15〜0.3m/s的速度通过

煤仓闸门7向自身胶带面装煤，当装煤量达到规定重力时，由负荷传感器发

出信号，煤仓闸门7关闭，输送机停止运行，等待给箕斗装载。待空箕斗到

达装煤位置时，输送机以0.9〜1.2m/s的速度开动，将胶带上的煤全部快速

装入箕斗，完成一次装载过程。定量输送机装载设施的优点是：

1、不需在井筒四周开凿较大的胴室，基建费用低，工程期短。

2、削减装倒次数，因而可削减煤的破裂量。

3、输送机向箕二-连续匀速装载，装载量匀称，可削减提升钢丝绳的冲

击负荷。

4、装载时间不受煤质变化的影响，有利于实现提升自动化。

5

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图2-9定量输送机装载设施不意图

7T*i!i\\

1一煤仓2—输送机3—活动过渡溜槽4一箕斗5一中间溜槽6一负荷传感器

11^III)1

（二）、定量斗箱装载设施

图2-10所示为定量斗箱装载设施示意图。这种装

II

载设施主要由斗箱、溜槽、闸门、Ji_m

掌握缸和测重装置等组成。在给箕斗装载前，由图2」。立井箕斗定量斗箱装载设施

煤仓给煤机先将斗箱1装满，

其装载量由压磁测重装置6来掌握，当

箕斗到达井底装煤位置时，通过掌握元

件开动掌握缸2,将闸门4打开，斗箱1

中的煤便沿溜槽5全部装入箕斗，完成

一次装载过程。

定量斗箱装载设施具有结构简洁、环节少、装载时不用其他帮助机械等

优点，在我们我国已定为标准装载设施。

定量斗箱装载设施存在的不足是：

1、需要在井筒四周开凿较大的洞室，基建费用高，工程期长。

2、装倒次数多，碎煤量大。

3、由于瞬时装载量大，对钢丝绳冲击负荷较大。

4、装载时间随煤质和水分的不同而变化。

（三）、提升容器改进

1、箕斗卸载方式的改进

主井箕斗采纳具有外动力（气动、液动）的侧卸式，使结构简洁，不会

自行打开，减小卸载时对井架的受力和冲击，同时有利于缩短提升循环时间,

有利于使箕斗容量加大。

2、提升容器采纳轻型材料

减轻提升容器的自身质量，可直接增加一次提升有益货载。其方法是采

纳铝合金提升容器，甚至采纳塑料提升容器。铝合金的重度只是碳素钢的

35%,且刚度和抗腐蚀性均高于碳素结构钢Q235,实践证明采用铝合金制造

的罐笼比碳素结构钢制造的猫笼重量可下降40%,箕斗的重量下降50%,在

不转变提升机提升力量的前提下，每次提升有益货载可增加60%。铝合金提

升容器的使用寿命也有大幅提高，其综合经济效益要比传统提升容器好很

多。

第四章提升机的使用

一、缠绕式提升机的结构和使用维护

（一）、矿井提升机类型

依据矿井提升机工作原理和结构的不同，可分为如下类型：

「单卷筒

单绳缠绕式提升

「单绳缠绕J可分别单卷筒

机是较早,缠绕提升机YJ双卷筒消失的一种

多绳缠绕一布雷尔式

提升机。矿井提升机＜此种提升机

「塔式

‘单绳摩擦＜

工作牢一落地式靠，结构简

摩擦提升机《

1塔式

洁，但仅.多绳摩擦Y适用于浅井

1落地式

及中等深度的矿井，

且终端载荷不能太大。对于深井且终端载荷较大时，提升钢丝绳和提升机卷

筒的直径很大，从而造成体积浩大，重力大增，使得提升钢丝绳和提升机在

制造、运输和使用上都有诸多不便。因此在肯定程度上限制了单绳缠绕式提

升机在深井条件下的使用。

摩擦提升机的消失及其进展在肯定程度上解决了单绳缠绕式提升机在

深井条件下所消失的问题。但是，摩擦提升一般均采纳尾绳平衡，以减小两

端张力差，提高运行的牢靠性。因此，在容器与提升钢丝绳连接处的钢丝绳

断面上，静应力将随容器的位置变化而变化。当容器位于井口卸载位置时，

尾绳的全部重力及容器的重力均作用在该断面上；当容器抵达井底装载位置

前，该断面仅承受容器的重力。也就是说，在整个提升过程中，与容器连接

处的提升钢丝绳断面中要承受一个静应力变化，矿井越深，静应力的波动值

越大。使用阅历证明：为了保证提升钢丝绳的必要使用寿命，在提升钢丝绳

任意断面处的应力波动值一般不应大于165N/mm2,否则会影响其使用寿

命。因此，摩擦提升在深井的使用亦受到肯定的限制。

（二）缠绕式提升机主要结构和工作原理

1、单绳缠绕式提升机主要结构组成和工作原理

（1）单绳缠绕式提升机分类。

单绳缠绕式提升机在我们我国矿山中使用较为普遍，主要以JK型为主,

是一种圆柱形卷筒提升机，依据卷筒的数目不同，单绳缠绕式提升机可分为

双卷筒和单卷筒两种。

（2）单绳缠绕式双卷筒提升机组成及工作原理。

单绳缠绕式双卷筒提升机就是在提升机主轴上装置两个卷筒，图4-1所

示为单绳双卷筒缠绕式提升机总体布置示意图。两个卷筒中的一个卷筒通过

楔形键或热装与主轴固接在一起，称为固定卷筒；另一个卷筒滑装在主轴上,

通过离合器与主轴连接，称之为游动卷简。该提升机主要由主轴装置、动力

装置、制动系统、深度指示器、操纵系统、润滑系统等组成。

其工作原理是：将两根提升钢丝绳的一端以相反的方向分别缠绕并固定

在提升机的两个卷筒上；另一端绕过井架上的天轮分别与两个提升容器连

接。这样，通过电动机转变卷筒的转动方向，可将提升钢丝绳分别在两个卷

筒上缠绕和松放，以达到提升或下放容器的目的，完成提升任务。

单绳双卷筒提升机的优点是：在矿井生产过程中提升钢丝绳在终端载荷

作用下产生弹性伸长，或在多水平提升中提升水平的转换，需要两人卷筒之

间能够相对转动以调整绳长，使得两个容器分别对准井口和井底水平。此外

双卷筒容绳量大，终端载荷大，生产率较高，适合较高生产量且较深矿井。

但结构简单浩大。

(3)单绳单卷筒提升机组成及工作原理。

单绳单卷筒提升机结构组成与双卷筒的差别就是主轴装置上只有一个

卷筒，将钢丝绳的一端固定于卷筒的一侧，另一端悬挂提升容器，卷筒做不

同方向转动时.，钢丝绳在卷筒上做缠绕或松放，实现提升容器在井筒中的升

降，达到提升运输的目的。假如单卷筒提升机用作双钩提升，则要在一个卷

筒上固定两根缠绕方向相反的提升钢丝绳，提升机运行时，一根钢丝绳向卷

筒的一侧上缠绕，同时，另一根钢丝绳自卷筒的另一侧上松放，实现两提升

容器的上提和下放。反向旋转则提升容器运行方向互换。

单绳单卷筒提升机的优点是：卷筒容绳表面得到了充分的采用，从而使

得提升机的体积和重力较小，结构简洁。其缺点是：用作双钩提升时，两个

容器在井口和井底水平的位置不易调整。由于这种提升机只有一个卷筒，容

绳量小，适用于井深狡浅且提升力量较小的场合。

图47双卷筒提升机总体布置示意图

I一主轴装设2一径向齿块离合器3—多水平深度指示器传动装置4一左轴承座5一盘形制动喘

6—液压站7一操作台8一粗针指示器9一精针指示器10—牌坊式深度指示器11一右轴承座

12—测速发电机13、15—联轴器14一减速器16—电动机17—微拖装置18—锁紧器19一润滑站

2、单绳单卷筒提升机主轴装置

图4-2单绳单滚筒提升机主轴装置

1一固定滚筒2—主轴3—轴承座底架4一轴承座I5—联接轴6—压板7一两半轴瓦8—固定左支轮

9一轴板10—浏衬11—固定右支轮】2—制动席13—轴承座II14—轴克15—压绳板

图4-2所示为JK系列单绳单卷筒提升机主轴装置示意图。固定卷筒1

的右侧上焊接制动盘12,其内侧通过焊接形式连接并支承到左右辐板9上，

卷筒表面敷设工业塑料衬层。辐板9通过高强度精制协作螺栓连接到左右固

定支轮8、11上，固定左支轮8通过两半轴瓦（QT700-2）7滑装于主轴2

上，固定右支轮11与主轴做过盈联结，通过过盈装配力传递扭矩，整个主

轴装置由左右两个双列向心滚子轴承支承于左右轴承座底架3上。辐板侧面

设有压绳板I5o

3、单绳双卷筒提升机主轴装置

（1）单绳双卷筒提升机主轴装置

图4-3所示为JK系列单绳双筒提升机主轴装置结构图，图4-4为其外形

图。单绳双卷筒提升机主轴装置主要由固定卷筒13和游动卷筒7、同定左支

轮10和固定右支轮14、液压调绳离合器4、分体游动支轮5、主轴2、两半

轴瓦6和12、塑衬8、轴承座3和15、轴承座底架I和H、压绳板17等组

成。卷筒为焊接结构，其上焊有制动盘，内部两侧焊接并支承到辐板上，辐

板由高强度螺栓与支轮联接，固定卷筒的右支轮通过过盈协作支承在主轴

上

，

并通

过过

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