礦井運輸與提升緒論

1、礦井運輸與提升 中國礦業(yè)大學出版社前言前言20世紀以來，礦產(chǎn)資源被人類持續(xù)、大規(guī)模、掠奪性地開發(fā)，資源枯竭與社會需求的矛盾日顯突出。如何保持礦產(chǎn)資源的可持續(xù)發(fā)展和利用已成為國家層面上的重要課題，而作為礦業(yè)工作者，我們的責任就在于如何更科學、合理、高效地開采礦業(yè)。 采礦工業(yè)是一種最基礎的原材料工業(yè)，在人類現(xiàn)代文明的進程中，采礦業(yè)是最早興起的工業(yè)之一。采礦工程是一個龐大而且復雜的系統(tǒng)工程，牽涉面很廣，綜合性很強。除采礦方法本身以外，它由開拓、運輸提升、供電、排水、充填、供氣、供水和通風系統(tǒng)等8大系統(tǒng)構(gòu)成，缺一不可。采礦生產(chǎn)是從地殼中將可利用物質(zhì)開采出來的行為、過程或作業(yè)，直接為礦物加工工程提供礦石

2、，然后成為能源、冶金、化工、建材等行業(yè)的原料。而要完成這樣一種工程行為，勞動者和管理者必須對采礦工藝流程和支撐采礦工程的相關專業(yè)知識有足夠的了解和掌握。 新編采礦實用技術(shù)叢書(下簡稱叢書)是在原采礦實用技術(shù)叢書的基礎上重新編著的。全書共有11個分冊，即礦床地下開采、礦床露天開采、礦山地壓測試技術(shù)、井巷工程、礦山工程爆破、礦井運輸與提升、礦井通風與防塵、礦山安全工程、礦山工程機械、計算機在礦業(yè)中的應用和礦山安全生產(chǎn)法規(guī)讀本。 礦井運輸與提升是新編采礦實用技術(shù)叢書的一種。 本書內(nèi)容包括井下運輸設備及礦井提升設備兩部分。井下運輸設備主要介紹礦車、電機車、帶式輸送機的類型、基本結(jié)構(gòu)、選型計算、技術(shù)上的

3、使用特點，以及井底車場線路設計等；礦井提升設備部分主要介紹豎井提升設備的構(gòu)造、選型設計、運動學和動力學。 本書圍繞我國礦山建設常用設備進行介紹，盡量參照國內(nèi)最新設計標準，并考慮到當前礦山生產(chǎn)設備的更新?lián)Q代，對涉及內(nèi)容進行了適當充實，使讀者能夠運用最新的相關標準對礦井運輸與提升系統(tǒng)進行計算、設計及設備選型。煤炭煤炭是古代植物埋藏在地下經(jīng)歷了復雜的生物化學和物理化學變化逐漸形成的固體可燃性礦物。是一種固體可燃有機巖，主要由植物遺體經(jīng)生物化學作用，埋藏后再經(jīng)地質(zhì)作用轉(zhuǎn)變而成，俗稱煤炭。煤炭被人們譽為黑色的金子，工業(yè)的食糧，它是十八世紀以來人類世界使用的主要能源之一，進入二十一世紀以來，雖然煤炭的價值

4、大不如從前，但畢竟目前和未來很長的一段時間之內(nèi)煤炭還是我們?nèi)祟惖纳a(chǎn)生活必不可缺的能量來源之一，煤炭的供應也關系到我國的工業(yè)乃至整個社會方方面面的發(fā)展的穩(wěn)定，煤炭的供應安全問題也是我國能源安全中最重要的一環(huán)。根據(jù)成煤的原始物質(zhì)和條件不同，自然界的煤可分為三大類，即腐植煤、殘植煤和腐泥煤。中國是世界上最早利用煤的國家。遼寧省新樂古文化遺址中，就發(fā)現(xiàn)有煤制工藝品，河南鞏義市也發(fā)現(xiàn)有西漢時用煤餅煉鐵的遺址。山海經(jīng)中稱煤為石涅，魏、晉時稱煤為石墨或石炭。明代李時珍的本草綱目首次使用煤這一名稱。希臘和古羅馬也是用煤較早的國家，希臘學者泰奧弗拉斯托斯在公元前約300年著有石史，其中記載有煤的性質(zhì)和產(chǎn)地；古

5、羅馬大約在2000年前已開始用煤加熱。 我國煤炭行業(yè)經(jīng)濟運行情況 2015年，受煤炭需求大幅度下降、國內(nèi)產(chǎn)能嚴重過剩及進口總量依然較大的影響，全國煤炭市場供大于求的問題突出，庫存居高不下，價格大幅下滑，我國煤炭工業(yè)的原煤產(chǎn)量、進出口數(shù)量、煤炭銷量、運量、價格、投資和經(jīng)濟效益等指標均呈現(xiàn)下行趨勢。 2015年全國原煤產(chǎn)量完成37.5億噸，同比下降3.3%。2015年末，秦皇島港5500大卡市場動力煤平倉均價370元/噸，比年初降低155元/噸，下降29.5%，已跌至2004年水平。與此同時，煤炭庫存到2015年末仍然超過3億噸，比年初增加1443萬噸，增長16.7%。2015年，全國大型煤炭企業(yè)

6、主營業(yè)務收入2.43萬億元，同比下降19.3%。 以2015年為節(jié)點的“十二五”，是煤炭工業(yè)經(jīng)歷的不平凡的5年。盡管如此，面對錯綜復雜的國內(nèi)外宏觀經(jīng)濟形勢，煤炭行業(yè)堅持以提升煤炭工業(yè)發(fā)展的科學化水平為主攻方向，深化煤炭市場化改革，依靠創(chuàng)新驅(qū)動，加快了產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和轉(zhuǎn)型發(fā)展。 我國煤炭行業(yè)安全生產(chǎn)情況 2015年，煤礦安全生產(chǎn)形勢明顯好轉(zhuǎn)，實現(xiàn)了事故總量、較大事故、重特大事故“三個大幅下降”。全國煤礦共發(fā)生352起事故、死亡598人，事故起數(shù)和死亡人員比2014年同期分別下降30.85%和35.77%，煤礦百萬噸死亡率降為0.159，為歷史最好水平。煤礦已連續(xù)36個月未發(fā)生特別重大事故。2015

7、年，全國煤礦共發(fā)生一次3人以上的頂板事故6起，分別是：3月13日，四川省廣安市鄰水縣四海鄉(xiāng)煤礦發(fā)生頂板事故，造成4人死亡。5月11日，云南省曲靖市沾益縣大海煤礦發(fā)生頂板事故，造成5人死亡。5月26日，遼寧阜新礦業(yè)集團公司艾友煤礦發(fā)生頂板事故，造成4人死亡。6月21日，陜西省陽泉市運裕煤礦發(fā)生頂板事故，造成4人死亡。7月20日，山西省潞安礦業(yè)集團蒲縣常興煤業(yè)有限公司發(fā)生頂板事故，造成3人死亡。9月6日，福建三明市將樂縣石林煤礦發(fā)生頂板事故，造成3人死亡?；仡櫧陙砣珖l(fā)生頂板事故的情況：2013年頂板事故共發(fā)生274起，死亡325人；2014年頂板事故共發(fā)生196起，死亡292人；2015年，

8、全國煤礦頂板事故共發(fā)生134起，死亡171人；占全部事故死亡人員的28.59%。可以看出，近三年全國頂板事故隨著煤礦支護改革、科技進步、采掘機械化發(fā)展和管理水平的提高而呈現(xiàn)大幅度下降趨勢。緒論 礦井運輸?shù)牡匚慌c作用 礦井運輸?shù)娜蝿?、特點和系統(tǒng)布置 井下運輸設備的類型及特點 礦井提升的地位與作用 礦井提升系統(tǒng)的組成與工作原理礦井運輸?shù)牡匚慌c作用1.煤炭生產(chǎn)過程中包括采,裝,運,支四大環(huán)節(jié)礦井運輸是煤 生產(chǎn)過程中非常重要和不可缺少的環(huán)節(jié)。有人把礦井運 輸形象地比喻為礦山生產(chǎn)的動脈2.主要運輸:對煤炭的礦物運輸工作稱為主要運輸 輔助運輸:服務于煤礦生產(chǎn)的其他運輸工作稱為輔助運輸 ， 包括矸石、材料、

9、設備和人員的運輸1.礦井運輸?shù)娜蝿眨?）把工作面采下的煤經(jīng)由井下巷道及井筒運輸提至地面指定地點，如煤礦選煤廠和鐵路裝車煤倉（2）把掘進工作面采掘的矸石經(jīng)由井下巷道及井筒運輸提升至地面矸石山（3）承擔往返運送人員和礦井生產(chǎn)用的設備、材料 礦井運輸?shù)娜蝿?、特點和系統(tǒng)布置2. 礦井運輸?shù)奶攸c（1）井下運輸設備在巷道中工作，受井下巷道空間的限制，因而運輸設備結(jié)構(gòu)應緊湊，尺寸盡量?。?）井下運輸環(huán)節(jié)多，運輸線路長短不一且經(jīng)常變化，水平和傾斜線路交叉相連，同時還有裝載、卸載等輔助設備。為了適應各種不同工作條件的需要，要求礦井運輸設備有多種類型（3）井下運輸?shù)牧鲃有詮?。隨著工作面的推進，運輸線路和設備需要伸

10、長和縮短，運輸設備的工作地點也要隨之改變。因此要求工作面和采區(qū)巷道的運輸設備必須便于拆裝和移置（4）運輸設備在井下工作時，工作條件比較惡劣，在周圍環(huán)節(jié)中往往存在沼氣和粉塵。因此，要求井下運輸設備具有耐腐蝕、防塵以及防爆安全性能礦井運輸?shù)娜蝿?、特點和系統(tǒng)布置3.礦井運輸系統(tǒng)布置礦井運輸主要包括采掘工作面、采區(qū)巷道、主要平項、井底車場以及從井口到地面鐵路裝車站等各環(huán)節(jié)，一般分為地面運輸系統(tǒng)和井下運輸系統(tǒng)地面運輸系統(tǒng)主要包括提升井口、井口煤倉、選洗煤廠到地面鐵路裝車站等環(huán)節(jié)，其運輸設備主要是帶式輸送機和電機車運輸井下運輸系統(tǒng)主要取決于礦井開拓方式、煤層傾角及采煤方法等因素，其中以煤層傾角的影響最大礦

11、井運輸?shù)娜蝿铡⑻攸c和系統(tǒng)布置910811井下運輸設備的類型及特點1.按運輸設備的運行方式分類（1）連續(xù)運行式運輸設備：如刮板輸送機、帶式輸送機、螺旋輸送機、振動輸送機、斗式提升機等。這一類設備特點如下： 整機長度與運輸距離相等 運輸能力與運輸距離無關 一經(jīng)開動就連續(xù)運行，不需要操作控制（2）往返運行式運輸設備：設備主要指軌道車輛和無軌車輛，又稱為車輛運行。這一類設備特點如下： 車輛在運行區(qū)間內(nèi)，作往返式周期運行 運行過程中需要操作控制 運輸能力與運輸距離有關，車速不變時成反比井下運輸設備的類型及特點2.按運輸設備的牽引原理分類（1）鏈嚙合索引：使用牽引構(gòu)件為鏈條，煤礦應用的主要是刮板輸送機（2

12、）繞性體摩擦牽引：使用牽引構(gòu)件為有輸送帶和鋼絲繩，煤礦應用的有帶式 輸送機和無極繩絞車（3）車輪黏著牽引：使用牽引構(gòu)件為車輪與軌道，煤礦運輸機械中主要是機車 車輛運輸和無軌車輛運輸（4）鋼絲繩纏繞牽引：主要是指各種有極繩牽引絞車井下運輸設備的類型及特點3.礦用輔助操車設備在車輛運輸中，常用的操車設備主要有以下類型： 翻車機：為固定車廂式礦車卸載用的設備 推車機：推動礦車進翻車機或提升罐籠內(nèi)的輔助設備，按不同工作需要， 有多種形式 調(diào)度絞車：在短距離內(nèi)牽引礦車組慢速運行的設備 阻車器：在軌道線路上組織礦車前進的裝置 煤礦井下在條件適合時，也可采用水力或風力運輸。水力運輸分無壓力水運輸和管道水力運

13、輸。礦井提升的地位與作用 礦井提升設備是沿井筒提升煤炭、矸石，升降人員和設備，下放材料的大型機械設備，是礦山井下生產(chǎn)系統(tǒng)與地面工業(yè)廣場相連接的樞紐，也是礦山運輸?shù)摹把屎怼薄Ｒ虼说V井替身設備在礦山生產(chǎn)的全過程中占有極其重要的地位。提升技術(shù)裝備的要求：安全性、可靠性、經(jīng)濟性國內(nèi)外先進裝備的技術(shù)指標 最大速度達25m/s；一次提升量達700噸；電機單機容量已超過10000kw，井深超過2000m（分段提升超過3600m）。 其中國內(nèi)最大18m/s.一次提升量達45噸。礦井提升系統(tǒng)的組成與工作原理1.礦井提升設備的主要組成部分：提升容器、鋼繩、提升機（卷筒）、天輪、井架和裝載附屬裝置。礦井提升系統(tǒng)的組

14、成與工作原理2.常見的提升系統(tǒng)：（1）豎井單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)（2）豎井單繩纏繞式罐籠提升系統(tǒng)（3）豎井多繩摩擦式箕斗提升系統(tǒng)（4）豎井多繩摩擦式罐籠提升系統(tǒng)（5）斜井箕斗提升系統(tǒng)（6）斜井串車提升系統(tǒng)豎井單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)示意圖豎井單繩纏繞式罐籠提升系統(tǒng)示意圖多繩摩擦式罐籠提升系統(tǒng)示意圖與罐籠比較，箕斗的優(yōu)點是：自重?。痪矓嗝嫘?；無需增加井筒斷面與罐籠比較，箕斗的優(yōu)點是：自重??；井筒斷面??；無需增加井筒斷面就能在井下使用大型礦車；裝卸載時間少，生產(chǎn)能力大，就能在井下使用大型礦車；裝卸載時間少，生產(chǎn)能力大，缺點是：必須設井下和井口礦倉及裝卸載設備；井架高度較大；不能運缺點是：必須設井下

15、和井口礦倉及裝卸載設備；井架高度較大；不能運送人員及材料，必須另設鋪助提升設備。送人員及材料，必須另設鋪助提升設備。罐籠的優(yōu)點是：不需設井下及井口礦倉；井架高度??；便于礦石分類運罐籠的優(yōu)點是：不需設井下及井口礦倉；井架高度小；便于礦石分類運輸；可用于主井或副井提升。輸；可用于主井或副井提升。缺點是：自重較大，因而使提升機尺寸及電動機功率增大，效率較低。缺點是：自重較大，因而使提升機尺寸及電動機功率增大，效率較低。因此，在大中型礦山中，常把罐籠作為輔助提升容器，但在小型礦山因此，在大中型礦山中，常把罐籠作為輔助提升容器，但在小型礦山中，罐籠就常用作礦石提升容器中，罐籠就常用作礦石提升容器罐籠箕斗

16、與單繩提升機比較，多繩提升機的優(yōu)點是：與單繩提升機比較，多繩提升機的優(yōu)點是： (1)因為鋼繩不是纏繞在卷筒上，而是搭在主導輪(卷筒)上，所以提升高度不受卷筒容繩量的限制，特別適合于深井提升； (2)由于載荷是由數(shù)根鋼繩承擔，所以提升鋼繩直徑比相同載荷下的單繩提升的小;主導輪直徑也較小，因此，在相同提升載荷下，多繩提升機具有體積小、重量輕，節(jié)省材料，容易制造、安裝和運輸方便等特點； (3)由于多繩提升機的運動質(zhì)量小，故提升電動機的容量和電耗就相應減小 (4)在卡罐和過卷時有打滑的可能性，可以避免斷繩事故的發(fā)生； (5)提升設備的安全性高(因為繩數(shù)多，同時斷繩的可能性很小)，可以不設斷繩保險器； (6)當采用數(shù)目相同的左捻和右捻鋼繩時可以消除由于鋼繩松捻而形成的容器罐耳對罐道的作用壓力，從而減小容器的運行阻力和罐道的磨損。