矿井运输与提升(第06章 斜井提升)

(二)采用甩车场的双钩串车提升 如图6－l(b)所示，它采用的甩车场形
式与单钩提升系统基本类似，所不同的是： 提升重串车和下放空串车同时进行。
图6-l 采用甩车场的串车提升系统
其速度图如图6—3所示。
提升开始时，空串车停在井口栈桥停车点。 当重串车沿井底甩车场以低速vsc运行时，空串车 沿井筒下放。重串车进入井筒后以最大速度vm运 行。当空串车到达井底甩车场前，提升机以减速 度a3减速到vsc，空串车沿井底甩车场运行。重串 车通过道岔A后，在井口栈桥停车点停车。此时 井底空串车不摘钩。提升机换向，重串车沿井口 甩车场下放，此时空串车又沿井底甩车场向上运 行。重串车停在井口甩车场进行摘挂钩，挂上空 串车后，沿井口甩车场提升到井口栈桥停车点停 车，此时井底空串车又回到井底甩车场，停车后 摘钩挂上重串车，准备开始下一个提升循环。
cos )
(6-7)
式中：n2为串车组矿车数；G为矿车装载量；G0为矿车质 量；a为轨道倾角；w1为矿车沿轨道运行时的阻力系数；
►计算时，若n1<n2则可按n1确定串车数；若n1>n2即 车钩强度不满足要求，则应按n2确定矿车数。
二、钢丝绳、提升机及天轮选择计算特点
斜井提升时钢丝绳的选择计算，详见 式(2-12)和(2-13)。但要注意，若为串车 提升时，该式中Q，Q2均为n辆串车的相应 数值。
L4 )
Rt
（6－12）
式中：Rt为天轮半径； h为矿车过钢丝绳下部处的地面标高
与井口标高之差； L1为井口至阻车器的距离； L2为阻车器到摘钩点距离； L4为摘钩点到井架中心的水平距离。
钢丝绳在井口处的牵引角β1为：
1
arctan
Hj L1 L2
Rt L3
（6－13）
井架高度确定后，计算弦长Lx(提升机 侧)，外偏角α1、内偏角α2、绳弦的仰角 β及钢丝绳在天轮上的围抱角 1 0。
其速度图如图6-2所示。
当全部重串车提过井底甩车场进入井筒后， 加速至最大速度，并以最大速度vm等速运行。在 到达井口停车点前，重串车以减速度a3减速。全 部重串车提过道岔A后停车，重串车停在栈桥停 车点。搬动道岔A后．提升机换向，重串车以低 速沿井口甩车场重车道运行。停车后，重串车摘 钩并挂上空串车。提升机把空串车以低速vsc沿井 口甩车场提过道岔A后在栈桥停车。搬过道岔A， 提升机换向，下放空串车到井底甩车场。空串车 停车后进行摘挂钩，挂上重串车后开始下一提升 循环。整个提升循环包括提升重串车及下放空串 车两部分。
三、斜井带式输送机提升
这种提升方式具有安全可靠、运输量 大等优点，但初期投资较大，设备安装时 间较长，并需安装卸载煤仓等设备。年产 量在60万t以上、倾角小于18０的斜井，只 要技术经济条件合理，可以选用带式输送 机提升方式。
第二节 斜井提升选型计算特点
一、一次提升量或串车数目的确定 (一)一次提升量Q的计算 与立井提升相同，可按下式计算：
双钩提升时的静阻力为两钢丝绳静拉力之差，
即：
Fj Fs Fx
（6－20）
双钩提升时提升拖动力F为：
F Fj ma
（6－21）
式中：m为提升系统的总变位质量
单钩提升时，提升重串车时拖动力F为：
F Fj msa
（6－22）
下放空串车时拖动力F为：
F Fx mx a
（6－23）
式中：ms为提升重串车时提升系统总变位质量；
➢计算出n1后取整数。
2.根据车钩强度计算矿车数
矿车沿倾角为a的轨道向上提升时，串车 产生的总阻力由矿车钩头承担。为保证钩头 强度，所拉矿车数就受到限制。车钩强度一 般为60000N，总阻力与车钩强度满足下式：
n2 (G G0 )g(sin 1 cos ) 60000
n2
(G
60000
G0 )g(sin 1
1000 j
（kW）
（6－25）
式中：kb为功率备用系数；Fs.max为单钩提升上 升端钢丝绳最大静拉力；Fjc为双钩提升两钢丝 绳的最大静拉力差，ηj为减速器传动效率。
第三节 斜井箕斗提升特点
➢对于斜井箕斗提升，其钢丝绳、提升机及天 轮的选择计算与斜井串车提升基本相同。
井架高度Hj，按下式计算：
提升机选型计算原则上与立井相似， 只是提升机强度验算公式有所不同。
若为串车提升，可按下式验算提升机最 大静拉力Fjmax：
Fj max n(G G0 )g(sin 1 cos ) pL(sin 2 cos )（6－8）
式中：w2为钢丝绳运行时的阻力系数； 若为串车提升，可按下式验算提升机最大 静拉力差Fjc ：
Fjmax n(G G0 )g(sin 1 cos ) pL(sin 2 cos )
nG0 (sin 1 cos )
（6－9）
为了减少提升机与井口间的距离，且保
证钢丝绳的内外偏角不超过1030’，斜井串车
提升可以采用游动天轮。
三、井口相对位置的计算 (一)双钩平车场 双钩平车场井口相对位置示意图如图6-5。
(一)采用甩车场的单钩串车提升
采用甩车场的单钩串车提升如图6－ 1(a)所示，在井底及井口均设甩车道。
提升开始时，重车在井底车场沿重车 甩车道运行。由于甩车道的坡度是变化的， 而且又是弯道，为了防止矿车掉道，要求 初始加速度a0≤0.3m/s2；速度vm≤1.5 m/s。
图6-l 采用甩车场的串车提升系统
a3z
n(G0 G) n(G0 G) Gt
(sin
2
cos )g
（6－17）
五、动力学计算
重车上升时钢丝绳的静拉力Fs为：
F1 n(G0 G)(sin 1 cos )g p(L x)(sin 2 cos )（6－18）
空串车下放端钢丝绳的静拉力Fx为：
Fx nG0 (sin 1 cos )g px(sin 2 cos ) （6－19）
(二)甩车场
在提升机侧与平车场相同，在井口侧串 车出井筒后运行在栈桥上，井架和天轮在栈 桥顶端，井口至天轮处的斜长Lxc为：
Lxc Lk L2 Lg 0.75Rt
（6－14）
式中：Lk为井口到道岔A的距离；L2为道岔A到 串车停止时钩头位置的距离；Lg为过卷距离。
则井架高度Hj为：
H j Lkxc sin q
H j Li sin
（6－26）
式中：α为井架上基本轨道倾角； Lj为井架斜长。
井架斜长Lj为： L j Lx Lr Lg 0.75Rt（6－27）
式中：Lx为箕斗卸载点距井口距离；Lr为箕斗总 长度；Lg为过卷距离；Rt为天轮半径。
两天轮间距s取为与井筒中轨道中心距相
等，即：
S bc 0.2
第六章 斜井提升
第一节 概 述
斜井提升有斜井串车、斜井箕斗及斜井胶带 输送机等三种提升方式。
一、斜井串车提升
斜井串车提升有单钩及双钩之分。按车场形 式不同又分为采用甩车场的串车提升及采用平车 场的串车提升。
斜井串车提升具有投资少和建井速度快的优 点。采用单钩串车提升时，井筒断面较小、建井 工程量少，更能节约初期投资。但单钩串车提升 能力较低，故年产量较大时(大于21万t)，宜采 用双钩串车提升。
➢ 按外偏角小于1°30′计算最小弦长Lxmin
Lx min
2B S a 2 tan1.5
y
19(2B
S
a
y)
（6－10）
式中：S为井筒中轨道中心间距；B为提 升机卷筒宽度；α为两卷筒之间的距离；y为 游动天轮的游动距离。
➢按内偏小于1°30′计算最小弦长Lxmin
Lxmin
S a y 2 tan1.5
（6－15）
式中：βq为楼桥倾角。
四、速度图计算
串车提升速度图的计算按图6－2，6－ 3或6－4进行。先计算各低速阶段的时间和 行程。在低速阶段加速度a0<0.3m/s2。从总 行程中减去各低速阶段的行程，得到等速 阶段行程h2，进而求得等速阶段时间t2。把 各阶段时间相加得一次提升循环时间TX 。 然后验算生产力An及提升富裕系数αf。
Tx
L 2Lpc vp
2Lpc v pc
p
(6-5)
式中：L为提升斜长； Lpc为井口平车场的长度； Lsc为甩车场长度；Vp为平均速度； vpc为串车在平车场运行速度； θp为平车场摘挂钩时间；
(三)串车数的确定
1．根据一次提升量Q计算串车数
Q
n1 G （辆）
(6-6)
式中：Q为一次提升量； G为矿车装载量；
单钩：
Tx
2(L 2Lsc ) vp
4Lsc vsc
2sc
2H
双钩：
(6-3)
Tx
L 2Lsc vp
4Lsc vsc
2sc
2H
(6-4)
式中：L为提升斜长；Lsh为井筒斜长； Lsc为甩车场长度；Vp为平均速度； vsc为甩车场运行速度； θH为提升电动机换向时间；
3．采用平车场的串车提升
二、斜井箕斗提升
斜井箕斗提升具有生产能力大、装卸载 自动化等优点，但需安设装卸载设备和煤仓， 故较串车提升投资大、设备安装时间长。此 外，为了解决矸石、材料设备和人员的运送 问题，还需设一套副井提升设备。因此产量 较小的斜井多采用串车提升。但年产量在 30～60万t的斜井，倾角在20０～35０时可考虑 采用斜井箕斗提升。斜井箕斗多采用双钩提 升系统，斜井箕斗提升速度图与立井箕斗提 升速度图相仿，这里不再介绍。
19(S
a
y)
（6－11）
►井架高度要求能保证：
(1)摘钩后的矿车通过下放串车的钢丝 绳的下部时，钢丝绳距地面的高度不得小 于2.5m。这点距离摘钩点的距离为L3，一 般取L3=4m；
(2)为了防止矿车在井口出轨掉道，井 口处的钢丝绳牵引角要小于9Biblioteka Baidu。
按第一项要求井架高度Hj为：
H
j
(2.5 h)(L1 L2 L1 L2 L3
(m) (6－28)
式中：bc为箕斗的最突出部分宽度。
提升机侧的弦长、偏角及仰角等计算与串 车相同。
斜井箕斗提升速度图与立井箕斗相似，仅 卸载曲轨内行程较长，此外，因受《煤矿安全 规程》限制，最大提升速度较低。
Q ca f AnTx (t) 3.6brts
(6-1)
式中：An为矿井年产量；
c为提升不均衡系数；
Tx为估算的一次提升循环时间。
(二)一次提升循环时间Tx的估算
1．斜井箕斗提升
Tx
Lx v
(s)
(6-2)
式中：θ为装卸载休止时间； Lx为卸载煤仓斜长； Vp为平均速度。
2.采用甩车场的串车提升
(三)采用平车场的双钩串车提升
平车场一般用于双钩串车提升，如图6－4。 提升开始时，在井口平车场空车线上的空串 车，由井口推车器向下推送。同时井底重串车向 上提升，此时加速度为a0,速度为vpc≤1.0m/s。 当全部重串车进入井筒后，提升机加速到最大速 度并以等速运行。重串车行至井口，而空串车行 至井底时，提升速度减至vpc,,空、重串车以速度 vpc在井下和井上车场运行，最后减速停车。井口 平车场内重串车在重车线上借助惯性继续前进， 当钩头行到摘挂钩位置时迅速将钩头摘下，并挂 上空串车，与此同时井下也进行摘挂钩工作。
mx为下放空串车时提升系统总变位质量。
► 斜井串车提升的力图可按上述公式计算。 计算时要考虑斜井坡度的变化。
电动机功率可按最大静拉力或最大静拉力差 估算：
对于单钩提升电动机，功率P为：
P kb Fs max vm
1000 j
（kW）
（6－24）
对于双钩提升电动机，功率P为：
P kb Fjcvm
➢ 在斜井提升中，空串车下放时，加速度 a1应小于空串车的自然加速度a1z，否则下放 端钢丝绳呈松弛状态，待再次拉紧时将产生 冲击力,对钢丝绳极为不利。空串车的自然加 速度a1z应按下式计算：
a1t
nG0 nG0 Gt
(sin
2 cos )g
（6－16）
式中：Gt为天轮的变位质量。
➢ 重串车上提时，减速度a3也不能过大， 否则在将要停车前，上升端钢丝绳将松 弛．上升的串车组将越过钢丝绳，将绳压坏 或发生矿车掉道事故，还可能使上升串车因 重力作用再次下降，这时钢丝绳又将受到冲 击力，有将钢丝绳拉断的危险。为避免上述 现象发生，要求减速度a3小于自然减速度a3z。 自然减速度按下式计算：
《煤矿安全规程》对斜井提升最大速度的规 定：
(1)升降人员或升降物料的，vm≤5 m/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；
(2)箕斗升降物料时，vm≤7 m/s。当铺设 固定道床且采用重型钢轨时,vm≤9 m/s；
(3)倾斜巷道升降人员时，其加速度和减 速度都不得超过0.5 m/s2。