完整版教学课件;项目二 井巷掘进辅助设备的使用与维护 ;任务一 提升设备的选型 ;一、提绞设备的任务 提绞设备大多数都用在立井的提升和悬吊工作。凿井提升机用于提升矸石、下放材料和工具、升降人员等。立井施工中，井筒中还有各种辅助设备，如吊盘、安全梯、水泵、各种管路、电缆等，必须用相应的设备——绞车，把它们悬吊起来，并随工作面的推进而移动。;立井施工常分为三个阶段： 在立井施工准备阶段：主要是开凿井颈，提升距离短，提升量小。土、矸的提升，材料的下放，可使用汽车起重机或绞车完成，提升容器可用吊桶，人员的上下利用梯子。 在开凿和砌筑井筒阶段：使用提升机和吊桶提升矸石、运送材料、工具及上下人员，下放混凝土预制块、砖和料石使用下料筐。 在井筒开凿完毕：转入掘进井底车场和大巷时(井筒中悬吊设备已经拆除)，出矸量增加，提升??石、升降入员、材料及设备等任务主要是采用提升机和临时罐笼来完成 ;立井施工准备阶段;开凿和砌筑井筒阶段;开凿和砌筑井筒阶段;l-天轮；2-凿井井架；3-卸矸台；4-排水管；5-井盖门； 6-混凝土搅拌机；7-封口盘；8-混土输送管；9-固定盘； l0-吊桶通过口；11-吊盘上层盘；12-壁座；13-气动绞车；14-吊盘下层盘；15-金属模板；16-吊泵；17-抓岩机； 18-吸水笼头；19-卸矸溜槽；20-溜槽闸门；21-临时轨道；22-矿车；23-通风机；24-空压机房；25-绞车； 26-提升机房；27-风筒；28-滑架保护伞；29-稳绳； 30-提升钩头；31-吊盘裤叉绳；32-喇叭口； 33-吊盘定位丝杠；34-输送混凝土的活节管； 35-压缩空气管；36-吊盘折页；37-分风器；38-风筒卡子；39-挂钩；40-井圈；4l-背板；42-撑柱；43-吊桶;凿井绞车;二、提升容器;2）自翻吊桶 作用：用于井颈或浅井施工时提升土石、人员和物料，也可用于向井下运送混凝土。 结构：它与矸石吊桶的区别是，桶梁在吊桶重心以下位置，用销轴与桶身铰接。在提升过程中，借控制卡2使桶身保持直立状态。卸载时，掀开控制卡，桶身便绕销轴自动翻转而将物料卸出。;3）底卸吊桶 作用：大多数都用在向井下运送混凝土。 结构：它的底部设有闸门6、操作手柄9可将闸门打开，以实现卸载装运过程中，用闭锁装置10将手柄6锁住，以防闸门自开。;底卸吊桶;底卸吊桶;4）吊桶附属装置;1—吊钩；2—保险挡；3、4、5、6、14—锁轴、螺母、平垫、开口销；7—卡环； 8—缓转座环；9—螺母；10—开口销；11—缓转座卡；12—轴承盖； 13—推力轴承；15—套筒连接器；16—弹簧；17—护绳环 ;;（3）缓冲器 作用：当吊桶上行与滑架接触时和下放把滑架置于导向绳末端时，连接装置与滑架、滑架与导向绳固定装置间均会产生较大的冲击力，为了减缓冲击，在连接装置上方和导向绳末端装有缓冲器。 结构：筒形外壳4内有弹簧，压盖3上方装有胶垫2。弹簧可吸收冲击能，胶垫可避免它与滑架刚性接触。;2．下料筐 作用：立井施工期间向井下运送料石及混凝土预制块的专用容器。 优点：装卸方便、 迅速，能保证料 石棱角的完整。 结构：筐底可整 体移开，用定位 体和链环将其与 框架连接。;3．临时罐笼 作用：当立井施工转入井底车场和平巷施工后，出矸量增加，为增 加提升能力，需从 吊桶提升改为罐笼 提升。 结构：由底盘、侧 体、顶盘和悬吊装 置组成。;罐笼;罐笼装卸矿车;1．钢丝绳的结构;2．钢丝绳的分类 ;2．钢丝绳的分类 ;3）按绳股断面形状分 圆形股、异形股绳(有三角形和椭圆形两种 ) ;4．钢丝绳的技术规格及标记方法;四、矿井提升机 ;2．JK型提升机;组成：它主要由电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统和操纵台;2．JK型提升机;2．JK型提升机; JK型矿井提升机布置示意图 1—盘形制动器； 2—滚筒装置； 3—深度指示器传动装置； 4—牌坊式深度指示器； 5—司机操纵台； 6—司机座椅； 7—润滑油站； 8—减速器； 9—圆盘深度指示器传动装置；10—电动机；1l—弹簧联轴器； 12—测速发电机装置； 13—齿轮联轴器； 14—圆盘式深度指示器； 15—液压站； 16—锁紧器; JK型矿井提升机; JK型矿井提升机;1）主轴装置 作用：是提升机的主要工作和承载部件； 组成：滚筒、主轴和主轴承等； 滚筒：单滚筒和双滚筒。双两个滚筒，右滚筒用切向键固定在主轴上随轴转动或停止，称为固定滚筒，左滚筒通过调绳离合器与主轴连接(工作时)或分开(调绳时)，称为活滚筒。;1-轴承座；2-密封头；3-调绳离合器；4-尼龙套；5-活滚筒； 6-制动盘；7-挡绳板；8-木衬；9-固定滚筒；10-切向键；1l一主轴;2)调绳离合器 调绳原因：在双钩提升中，由于凿井工作面的推移，如不调节绳长，会造成重载容器与空载容器间的相对位置发生偏差（即当重载容器被提升到卸矸台时，而空载容器还未到达工作面)。为使两个容器能在要求的位置上工作而进行的操作称为调绳操作。 对于生产矿井，当提升水平改变或钢丝绳被拉长时，也有必要进行调绳操作。 离合器的作用：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，两个滚筒可以作相对运动。调绳操作的;2)调绳离合器;调绳步骤： (1)将活滚筒上的提升容器提到卸载水平停下，并用制动装置制动住； (2)利用调绳离合器将活滚筒与主轴脱开。此时主轴转动时不再传动活滚筒，因而滚筒上的提升容器位置不再变动； (3)开动提升机将死滚筒上的提升容器下放到要求的位置停下； (4)合上离合器，使活滚筒与主轴连接起来，解除对活滚筒的制动。至此，调绳操作即告完成。 离合器类型：齿轮离合器、蜗轮蜗杆离合器和摩擦离合器。应用最多的是齿轮离合器。;3）制动装置 组成：由制动器和传动机构组成。 类型：按结构分为：盘式闸和块式闸。 按传动所用能源分：油压、压气或弹簧等。 JK型提升机采用油压盘闸制动器，靠弹簧产生的制动力抱闸，靠油压松闸。传动机构为液压传动系统。液压系统主要由液压泵、调压装置和各种控制阀组成，其作用是不一样的情况下产生不同的液压力值控制盘式制动器实现提升机的各种制动。;3）制动装置;3）制动装置;4)深度指示器 ;牌坊式深度指示器;1—底座； 2、4—螺母； 3、5—丝杠； 6—撞块； 7—减速开关； 8—过卷开关； 9—铃锺； 10—铃； 11—蜗杆； 12—蜗轮； 13—限速凸轮盘； 14—限速电阻； 15、16—齿轮副； 17—伞齿轮副； 18—离合器； 19—标尺； 20—导向轴； 21—压板； 22—销子孔;圆盘式深度指示器： 减速器从动轴经过传动装置将主轴的旋转运动传递给发送自整角机，发送自整角机再将信号发给接收自整角机，接收自整角机以发送自整角机的同样速度转动，通过齿轮带动圆盘深度指示盘上的指针转动，从而指示提升容器在井筒中的位置。 ;数字式深度指示器： 是矿井机电一体化专用电子部件，它可方便地与可编程控制器或工作控制计算机等拥有相对应接口的控制装置配套使用，装在司机操纵台上，由六位数字显示器组成，能显示容器所处的位置。 ;数字式深度指示器;数字式深度指示器; 包括：主电机及微机拖动系统。 主电机一般都会采用交流三相绕线式异步电动机，转子回路串电阻调速。使用单电机或双电机拖动。 大型提升机拖动主电机可采用直流电动机，此时要有一套变流设备，如???用交流电动机——直流发电机组或可控硅整流器等提供直流电源 可控硅直流拖动是目前发展的方向，它采用低速直流电动机直接与主轴连接而取消减速器，大大简化了传动部分。; 微机拖动：是提升速度爬行阶段用一个小容量鼠笼型异步电机（容量一般只有主电机容量的5％～10％）拖动，用以获得稳定速度（约0.6 m/s），保证准确停车，或者检修电气设备、验绳、缠绳、换绳、调绳等工作。 微机通过蜗杆蜗轮减速器，利用气囊离合器与主电机轴相连。 微机工作时，主电机断电。;四、凿井绞车;JZ型凿井绞车传动系统图 1—电动机；2—弹性联轴节； 3—工作制动器；4—减速器； 5—浮动联轴器；6—中间轴； 7—主轴；8—安全制动器; 2JZ型凿井绞车传动系统图 l—电动机；2—弹性联轴器；3—工作制动闸；4—减速器； 5—主轴；6—安全制动闸； 7—差动轮;1—Ⅰ号滚筒； 2—Ⅰ号制动器； 3—中间轴； 4—浮动联轴器； 5—减速器； 6—工作闸； 7—弹性联轴器； 8—电动机； 9—Ⅱ号滚筒； 10—Ⅱ号制动嚣； 11—排绳器； 12—摩擦离合器； 13、16—传动链； 14—卷绳装置制动嚣； 15—卷绳装置;;JZM摩擦式传动凿井绞车;1）滚筒直径D的确定 与提升机相比，凿井绞车具有提吊能力大、提升速度慢和开动次数少的特点，钢丝绳承受重复弯曲的应力小，因而大大改善了钢丝绳的疲劳条件。《规程》规定，绞车滚筒直径Dj，同钢丝绳直径ds、钢丝绳中最粗钢丝直径δ之比，一定要满足以下关系： Dj≥20d, Dj≥300δ 所选绞车滚筒标准直径应不小于计算结果中的较大值。;2）滚筒宽度的确定 根据滚筒应容纳的钢丝绳长度确定的。选定型号后，一般根据容绳量大于悬吊深度的原则验算宽度。同时，滚筒宽度还一定要保证使钢丝绳偏角不大于1°30′，同时，滚筒边缘高出最外一层钢丝绳的高度，不小于钢丝绳直径的2.5倍。;;;;;;六、提升设备的选型设计;常用的开凿立井的提升方式： 1）一套单钩提升 单钩提升不要求提升机具有调绳装置，地面卸矸和井内装矸互不干扰，因此灵活性大，但当井筒深度、提升速度和吊桶容积与一套双钩提升相同时，其提升能力低于一套双钩提升。因此，一套单钩的提升方式仅适用于井深小于250m、井简直径小于5m的浅井施工。 2）一套双钩提升 比单钩提升能力大，电动机功率和电耗量小，但提升机的购置费用较高，调绳操作频繁，而且摘挂钩和信号工作较复杂，安装、维护费用较大。因此，在深井或井筒直径大于5m并需要改作临时罐笼提升的浅井，可考虑选用一套双钩提升。;3）两套单钩提升 两套单钩提升的特点是在井筒深度相同的条件下，提升能力比一套双钩提升大，而且工作可靠，机动灵活，但较双钩提升方式电耗量大，另外由于多一台提升机，使安装、拆卸及机房基建的工程量增大，运转费用增加。以两套单钩提升代替一套双钩提升，在井筒较浅和较深时都不宜采用，因为井深在200～300m时，虽能提高提升能力，但设备的投资也随之增加，建井准备期相应加长，所以经济上并不合算。而井深在700m以上时，其提升能力大的优点又变得不够明显，是因为一次提升循环时间增加了，而休止时间和吊桶低速运行的时间仍然不变，因此也不宜采用。综合上述分析，两套单钩提升方式适用于井深400～600m，并且应在井筒断面许可的条件才宜采用。;4）一套单钩加一套双钩提升 当井筒断面许可而井深大于600m，或井筒掘砌采用平行作业施工时，为满足对提升能力的要求，宜选用一套单钩加一套双钩的提升方式。显然，这种提升方式占用提升设备多，安装、拆卸和维修工作量大，而且管理复杂，占用人员多，所以仅在大直径、深井施工时方能充分的发挥其优越性。;2．开凿立井的提升与悬吊设备的选型计算 1）矸石吊桶的选择 (1)根据抓岩机生产能力选择 为使抓岩机的生产能力不受提升能力的影响，应保证：;;Ts按下列经验公式估算： ; 将Ts值代入前式计算出VT后，可查相关手册选一相近而稍大的标准容积VTB吊桶。所选标准容积吊桶还要根据井筒布置的可能性检验后，才能最后确定下来。;;2.提升钢丝绳的选择;2）钢丝绳最大静拉力Fzd的计算;(1)钢丝绳的终端载荷mz 式中：mr——提升容器质量，kg； m——提升容器一次提升物料质量，kg。 矸石吊桶提升时容器质量： 式中 mT——吊桶的质量，kg； mg——钩头与连接装置的质量，kg； mh——滑架的质量，kg； mch ——缓冲器的质量，kg。;矸石吊桶提升时物料质量： 式中 0.9——吊桶的装满系数； VTB——所选标准吊桶的容积，m3； ρg——矸石松散密度，kg/m3； ρsh——水的密度，kg/m3； ks——矸石松散系数，取ks =1.8～2.0。;临时罐笼时容器质量： 式中 mgl——罐笼质量，kg， mkc——矿车质量，kg； z——罐笼中矿车数，个。 临时罐笼时物料质量： 式中 Vk——矿车容积，m3； km——矿车装满系数。;(2)钢丝绳最大悬垂长度Hc 式中 Hsh——井筒深度，m； Hj——井口水平至井架天轮平台的垂直高度，m。 在实际计算时Hc之值可取比计算值稍大的整数。; (3)钢丝绳每米质量q的计算 ;(4)钢丝绳安全系数校核 因为所选标准钢丝绳每米的质量，比计算值有所增加，使钢丝绳质量增大，所以此时钢丝绳的安全系数是否仍符合《煤矿安全规程》的规定，应按下式校核。 式中：Fd——初选钢丝绳钢丝破断拉力的总和，N， qB——初选钢丝绳的每米质量，kg/m。;3．提升机的选择 建井用的提升机，应根据井筒开凿，巷道开拓，井筒安装等不同时期的提升方式及提升量做出合理的选择。从井筒施工角度看，吊桶提升可以用单钩提升，也可用双钩提升。单钩提升时，既可选用单滚筒提升机，也可选用双滚筒提升机(只用一个滚筒)。从巷道施工看，由于使用临时罐笼提升，一般都会采用双钩提升，所以应选用双滚筒提升机。由上述分析可知，建井提升机以选用单绳缠绕式双滚筒提升机为宜，它能够完全满足不同时期提升方式的要求。;1）滚筒直径D的确定 滚筒直径的大小应以减小钢丝绳的弯曲应力，改善其疲劳受力状态为原则。《煤矿安全规程》对凿井提升机滚筒直径做了如下规定： 式中 D——提升机滚简直径，mm； d——钢丝绳直径，mm； δ——钢丝绳中最粗钢丝的直径，mm。 根据计算结果，按其中大值在提升机规格表中选出相近而较大的标准滚筒直径D，则初步确定了提升机的型号。;2）校验滚筒宽度B 滚筒宽度应容纳缠绕在滚筒表面的全部钢丝绳，这些钢丝绳由以下几部分所组成： (1)等于提升高度H的钢丝绳长度。 (2)供试验用的备用钢丝绳长度。《煤矿安全规程》规定，升降人员或升降人员和物料用的钢丝绳每半年试验一次。依据使用年限，一般取30m。 (3)为减少绳头在滚筒固定处的张力，《煤矿安全规程》规定，滚筒上经常留缠3圈摩擦圈。 (4)《煤矿安全规程》规定，在多层绳缠绕时，为避免由下层转到上层时总在同一段发生咬绳现象，每季度应错动1/4圈，若钢丝绳以三年使用期计算，则应留三圈错绳圈。;提升机滚筒应有的宽度(单绳缠绕式提升机)： 单层缠绕时： 式中：H——最大提升高度，m， D——滚筒的标准直径，m， d——钢丝绳直径，mm； ε——钢丝绳绳圈之间的间距，一般取2～3mm。;多层缠绕时： 式中 k——钢丝绳在滚筒上的缠绕层数，《煤矿安全规程》规定，在建井期间准许缠绕2层； DP——平均缠绕直径，mm。 计算出的滚筒宽度B，如超过了所选提升机的标准宽度，应另选宽度更大的提升机。;3）验算提升机的强度 验算提升机的强度包括验算最大静张力Fj和最大静张力差Fjc两项内容. 最大静张力Fj是指重载容器在井底刚被提起时，提升钢丝绳悬垂段与天轮相切点的张力，是提升机主轴和滚筒承受扭矩和弯矩所允许的拉力。 最大静拉力差Fjc是指双钩提升系统中重载容器刚离开井底，空载容器处于井口卸载位置时，两条提升钢丝绳在它们与天轮相切点的拉力差。该值不应超过提升机减速器可承受的扭矩，即提升机规格中所列最大静拉力差。;验算公式如下：

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