单绳缠绕式矿井提升机

1. 概述

1.1矿井提升机的介绍

矿山生产的全过程离不开矿山运输和提升工作。因此，运输和提升工作的好坏直接关系到矿山生产能否正常高效进行。如果说运输线路是矿山生产的动脉，那提升设备则是其咽喉，可见其重要性和必要性。提升机是联系井下和地面的主要运输工具，矿井提升工作是整个采矿工程中的重要环节。从地下采出的煤炭、矿石必须提升至地面才有实际应用价值。废石的提升、工作人员、材料及设备的升降等都要靠提升工作来完成。矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，由电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统和操纵台等组成。根据提升机工作原理和结构的不同，矿井提升机分类如图1-1。[16]

图1-1矿井提升机分类

我国目前广泛使用的有单绳缠绕式双圆柱卷筒提升机和多绳摩擦式提升机两种。

根据井筒条件（竖井或斜井）及选用的提升容器和提升机的类型不同，可组成各种不同的矿井提升系统。较常见的有[17]：

⑴竖井单绳缠绕式箕斗提升系统；

⑵竖井单绳缠绕式罐笼提升系统；

⑶竖井多绳摩擦式箕斗提升系统；

⑷竖井多绳摩擦式罐笼提升系统；

⑸斜井箕斗提升系统；

⑹斜井串车提升系统

1.2矿井提升机生产过程简介

矿井提升机是沿井筒提运矿石和废石、升降人员、下放材料和工具的设备。提升容器有罐笼和箕斗。根据井筒倾角的不同,提升容器分为立井用和斜井用两种.立井用提升容器主要是箕斗和罐笼,箕斗分为底卸式、侧卸式和翻转式,罐笼分为普通罐笼和翻转罐笼。斜井箕斗分为翻转式和后壁卸载式两种。罐笼可用来提升矿石、人员、材料与设备等，但是箕斗不能用来提升人员。不同类型矿井提升机的工作方式和工作环境各有所相同，但其根本的工作原理是相似的，矿井提升机提升原理示意图如图1-2所示：

通过滚筒或齿轮的旋转带动皮带或链条升降，从而实现箕斗或罐笼的升降，在井下和地面之间往复运动，进行对煤和人员、货物的运输。[11]

图1-2矿井提升机提升原理示意图

1.3 矿井提升的特点

1.安全性

所谓安全性，就是不能发生突然事故。由于矿井提升设备在矿山生产中所占

的地位十分重要，其运转的安全性，不仅直接影响整个矿井的生产，而且还涉及人员的生命安全。因此各国都对矿井提升设备提出了极严格的要求。在我国这些规定包括在《煤矿安全规程》只中。

2.可靠性

所谓可靠性，是指能够可靠地连续长期运转而不需在短期检修。矿井提升设备所担负的任务十分艰巨，不仅每年要把数十万吨到数百万吨的煤炭和矿石从井下提升到地面，而且还要完成其他辅助工作。一个年产150万吨的矿井，停产一天就要损失大约20万元。因此矿井提升机至少要服务二十年以上而不需大修。

3.经济性

矿井提升设备是矿山大型设备之一，功率大，耗电多，大型矿井提升机的功率超过1000KW。因此矿井提升设备的造价以及运转费用，也就成为影响矿井生产技术经济指标的重要因素之一。

1.4 矿井提升机系统现状

矿井提升机作为矿山企业的关键机电设备，对于矿山的高效，安全生产与经济的运营有极其重要的作用，他不仅装机容量大，是矿山的主要耗电大户，而且他作为一个典型的位势力矩负载，要求其拖动电动机在其机械特性的四个象限频繁周期性地进行启动，制动和方向运行。对其在运行过程中的加速度，减速度以及个运行阶段的行程和最后的停车位置都有精确的要求和严格的限制，因为提升机始终是电力拖动与控制的典型应用装置和研究对象，正确处理好矿井提升机的系统极其自动化问题，对保证矿井的生产，安全和效益具有重要意义。

进入90年代，随着计算机控制技术和电力电子技术的飞速发展，在提升机拖动系统中，采用电动机+可控硅整流+全数字调节+PLC控制+上位机监控控制方式。对于这种控制方式主要有以下几点优点：硬件结构简单，故障点少，可靠性高；可控进度高，工作稳定性好；故障自诊断能力强，大大的降低了使用维护成本；具有较高的可购置性，扩展方便，运行灵活性高。这种提升机控制方式在近几年都在普及，然后由于个别厂家压缩成本，而在保护方面出现了偷工减料的现象，导致安全隐患的存在。

首先第一个隐患就是，测速环节，好多厂家都是用霍尔传感器，好一点的用增量编码器，这种测速方式误差大，受现场环境大，测速不准确，因此保护就不

完全，这个测速环节必须用测速发电机，这样在PLC的程序才能更好的做到与速度有关的保护。

第二隐患就是过分依赖变频器，提升机是煤矿企业的核心设备，而变频器是提升机的核心设备，直接关系生命安全，变频器对环境要求高，而现在煤炭企业的现场环境差是不容忽视的，运营时间长的不免对变频器造成损害，变频器故障，这样就导致了提升机的瘫痪。

另一方面由于煤矿自身管理问题存在以下安全技术缺陷:

1、提升设备的安全保护装置不全。目前矿山使用的提升设备，其安全保护装置普遍不全，其原因主要有：

（1）矿山企业的机电管理人员普遍反映，不知道按规定究竟需要安装哪些安全保护装置；

（2）部分提升设备购置时就未配全保护装置（如：普遍缺少深度指示器失效保护装置）；

（3）部分矿山企业因种种原因有意甩开保护装置（拆除或断线），导致该项保护装置不起作用。

2、设备长期带病运行。金属非金属地下矿山尤其是大量的小型矿山，因技术力量薄弱，设备的选型、安装、调试、维护、管理等均是参照周边同类矿山，因此同类问题往往体现出很强的地域性。这些小型矿山，不知如何维护设备。比较严重的问题有：安全保护装置不起作用，形同虚设；保险闸损坏不及时修复；斜井提升井口不装阻车器；声光信号装置不全；实际提升荷载长期超设备设计能力；斜井人车没有进行定期维护和检验，手动落闸无法实现等，存在严重的安全隐患。

3、带式制动矿用提升绞车广泛用于小型矿山的主提升。近几年的检验中发现，小型金属非金属地下矿山企业普遍采用带式制动矿用提升绞车用于矿山主提升。此外，有不少企业采用卷筒直径≤Φ0.8m的小绞车用于矿山主提升，使用的设备种类五花八门，有调度绞车、建筑卷扬机、电控卷扬机、运输绞车等，这些设备的共同点是工作制动器（常用闸）采用手动带式闸，因无深度指示器，也就没有深度指示器失效保护、过卷保护和开始减速时能自动示警的警铃，由于卷筒直径小，实际使用时卷筒上缠绕钢丝绳的层数难以符合标准要求（标准规定：用于斜井专门升降物料时不得超过3层）。更令人担忧的是，甚至有些矿山将这