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礦井運(yùn)輸與提升豎井單繩提升

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第七章  豎井單繩提升
按用途分主井提升系統(tǒng)和副井提升系統(tǒng)，前者專門提升礦石，后者提升廢石、升降人員、運(yùn)送材料和系統(tǒng)等。
按提升機(jī)類型分單繩提升系統(tǒng)和多繩提升系統(tǒng)。
按井筒傾角分豎井提升系統(tǒng)和斜井提升系統(tǒng)。
按提升容器分罐籠提升系統(tǒng)和箕斗提升系統(tǒng)。
按拖動(dòng)裝置分交流提升系統(tǒng)和直流提升系統(tǒng)。 
按提升系統(tǒng)的平衡分不平衡提升系統(tǒng)和平衡提升系統(tǒng)。 
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礦井提升系統(tǒng)的分類：
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     提升系統(tǒng)的主要作用是在井筒中實(shí)現(xiàn)物流和人流的運(yùn)輸，是聯(lián)系井上、井下的咽喉要道，擔(dān)負(fù)著礦石和廢石的提升、人員和設(shè)備的升降以及材料的下放，提升系統(tǒng)選擇的正確與否直接影響到礦山的生產(chǎn)能力。
第七章   豎井單繩提升
豎井是礦山提升系統(tǒng)的咽喉。
作用：把井下的礦石和廢石經(jīng)井筒提升到地面；下放材料；在地面與井底之間升降人員、設(shè)備等。
豎井提升設(shè)備的主要組成部分是：提升容器，提升鋼絲繩，提升機(jī)，天輪和井架以及裝卸載附屬裝置等。
常用的提升容器是罐籠和箕斗。見圖7-1、圖7-2。
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7.1 概述
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圖7-1  豎井單繩雙罐籠提升設(shè)備示意圖
1—提升機(jī)；2—提升鋼絲繩；3—天輪；4—井架；5—罐籠；6—礦車
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圖7-2  單繩纏繞式箕斗提升系統(tǒng)示意圖
1—提升機(jī)卷筒；2—天輪；3—井架；4—箕斗；5—卸載曲軌；6—地面礦倉(cāng)；7—提升鋼絲繩；8—翻車機(jī)；9—井底礦倉(cāng)；10—給礦機(jī)；11—裝載設(shè)備
礦井提升用的容器是直接裝運(yùn)礦石、廢石、人員、設(shè)備及材料的工具。
金屬礦山采用的提升容器有罐籠、箕斗、礦車、吊桶四種。
豎井提升常用罐籠和箕斗；
斜井提升常用礦車串車和箕斗；
吊桶則僅用于豎井開鑿和井筒延深。
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7.2 提升容器
     罐籠可供提升礦石、廢石、人員、材料和設(shè)備之用。故它既可用于主井提升，也可用于副井提升，是一種多用途提升容器。
     罐籠按層數(shù)分為單層、雙層和多層罐籠。
     與箕斗相比井下及井口不需設(shè)置礦倉(cāng)，井架高度小。其缺點(diǎn)是自重較大，要求的電動(dòng)機(jī)功率較大，能耗較高，效率較低，進(jìn)出車機(jī)械化程度低，勞動(dòng)強(qiáng)度大 。
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7.2.1 罐籠
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（一）罐籠的結(jié)構(gòu)
它由以下主要部分組成。
（1）罐體：用槽鋼或角鋼焊接或鉚接的金屬框架。
（2）懸掛（連接）裝置：懸掛裝置的用途是將罐籠與鋼絲繩連接起來。 一般采用雙面夾緊自動(dòng)調(diào)位楔形繩卡連接裝置 。
（3）導(dǎo)向裝置（罐耳）：見圖7-4，罐耳有滑動(dòng)的和滾動(dòng)的。罐籠借助罐耳沿著裝在井筒中的罐道運(yùn)行。罐道有木質(zhì)的、鋼軌和型鋼組合的及鋼絲繩的三種。 
（4）罐籠的安全裝置： 目前采用的主要是制動(dòng)繩防墜器。
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圖7-3  單繩單層普通罐籠結(jié)構(gòu)圖
1—提升鋼絲繩；2—雙面夾緊楔形環(huán)；3—主拉桿；4—防墜器；5—橡膠滾輪罐耳；6—淋水棚；7—橫梁；8—立柱；9—鋼板；10—罐門；11—軌道；12—阻車器；13—穩(wěn)罐罐耳；14—罐蓋；15—套管罐耳（用于繩罐道）
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圖7-4(a)  罐道與罐耳
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圖7-4（b）鋼絲繩罐道
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圖7-4（c）鋼絲繩罐道
（4）防墜器
    防墜器是在提升容器因鋼絲繩、連接裝置等斷裂發(fā)生意外時(shí)，能使提升容器立即卡在罐道上而不是墜落的裝置。
    豎井用防墜器一般由開動(dòng)機(jī)構(gòu)、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、抓捕機(jī)構(gòu)和緩沖機(jī)構(gòu)等四個(gè)部分組成。
   根據(jù)防墜器的使用條件和工作原理，防墜器可以分為木罐道切割式防墜器、鋼軌罐道摩擦式防墜器和制動(dòng)繩摩擦式防墜器。 
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圖7-4(e)  防墜器抓捕機(jī)構(gòu)
1—彈簧；2—滑楔；3—主拉桿；4—橫梁；5—連扳；6—拔桿；7—制動(dòng)繩；8—導(dǎo)向套
圖7-4(d)  防墜器抓捕機(jī)構(gòu)
1—錐形杯；2—導(dǎo)向套；3—圓木；4—緩沖繩；5—緩沖器；6—連接器；7—制動(dòng)繩；8—抓捕器；9—罐籠；10—拉緊裝置
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（二）罐籠的承接裝置
      在井底、井口車場(chǎng)及中段車場(chǎng)，為了便于礦車出入罐籠，需設(shè)置罐籠的承接裝置。承接裝置可分為下列三種形式：
（1）承接梁。承接梁是一種最簡(jiǎn)單的承接裝置 
（2）托臺(tái)（罐座）。托臺(tái)是一種利用其活動(dòng)托爪承接罐籠的機(jī)構(gòu)，平時(shí)靠平衡錘使托爪處于打開位置，操縱手柄可使托爪伸出。停罐時(shí)，伸出托爪，再將罐籠下放至托爪上。當(dāng)下放罐籠時(shí)，要求先將罐籠提至某一位置，收回托爪，然后繼續(xù)下放。
 （3）搖臺(tái)。搖臺(tái)是由能繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)鋼臂組成。圖7-5所示。 
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圖7-5(a)  搖臺(tái)
1—鋼臂；2—手把；3—?jiǎng)恿Ω祝?—配重；5—軸；6—擺桿；7—銷子；8—滑車；9—擺桿套；10—滾子
       過去設(shè)計(jì)的礦井，一般井口用罐座，井底用承接梁，中間中段用搖臺(tái)。但在新設(shè)計(jì)的礦井中不采用罐座和承接梁，而采用搖臺(tái)。
（二）罐籠的承接裝置
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圖7-5(b)  搖臺(tái)實(shí)景圖
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圖6-5(c)  搖臺(tái)實(shí)景圖
使用鋼絲繩罐道的罐籠，用搖臺(tái)作承接裝置時(shí)，為防止罐籠由于進(jìn)出時(shí)的沖擊擺動(dòng)過大，在井口和井底需專設(shè)一段剛性罐道，利用罐籠上的罐耳進(jìn)行穩(wěn)罐。在中間中段因不能安設(shè)剛性罐道，必須設(shè)置中間中段的穩(wěn)罐裝置。
穩(wěn)罐裝置可采用氣動(dòng)或液動(dòng)專門設(shè)備，當(dāng)罐籠停于中間中段時(shí)，穩(wěn)罐裝置可自動(dòng)伸出凸塊將罐籠抱穩(wěn)。
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（三） 穩(wěn)罐設(shè)備
（一）箕斗
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7.2.2 箕斗及其裝載裝置
箕斗只能用來提升礦石和廢石。當(dāng)一個(gè)礦山須裝設(shè)兩套提升設(shè)備時(shí)，主井一般采用箕斗提升，副井則用罐籠提升。
豎井使用的箕斗按結(jié)構(gòu)不同分為翻轉(zhuǎn)式、底卸式和側(cè)卸式三種。圖7-6為底卸式箕斗。
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圖7-6 單繩箕斗
1-楔形繩環(huán)；2-框架；3-可調(diào)節(jié)溜礦板；4-斗箱；5-閘門；6-連桿；7-卸載滾輪；8-套管罐耳；9-鋼軌罐道罐耳；10-扭轉(zhuǎn)彈簧；11-罩子；12-聯(lián)接裝置
（一）箕斗
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7.2.2 箕斗及其裝載裝置
箕斗只能用來提升礦石和廢石。當(dāng)一個(gè)礦山須裝設(shè)兩套提升設(shè)備時(shí)，主井一般采用箕斗提升，副井則用罐籠提升。
豎井使用的箕斗按結(jié)構(gòu)不同分為翻轉(zhuǎn)式、底卸式和側(cè)卸式三種。圖7-6為底卸式箕斗。
金屬礦山單繩提升一般采用翻轉(zhuǎn)式箕斗，多繩提升一般采用底卸式箕斗。
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7.2.2 箕斗及其裝載裝置
      箕斗裝載裝置是指從井下礦倉(cāng)向箕斗裝載原礦的中間貯裝與計(jì)量裝置，對(duì)裝載裝置的要求是定量、定時(shí)、準(zhǔn)確和快速地裝載。
      目前豎井裝載設(shè)備主要有兩種型式： 
（1）箱式箕斗裝載裝置，見圖7-7；
（2）輸送機(jī)式箕斗裝載裝置，見圖7-8。
（二） 箕斗裝載裝置
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圖7-7  豎井箕斗定量裝載設(shè)備
1—斗箱；2—控制缸；3—拉桿；4—閘門；5—溜槽；6—壓磁測(cè)重裝置；7—箕斗
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圖7-8  定量輸送機(jī)裝載設(shè)備示意圖
1—礦倉(cāng)；2—輸送機(jī)；3—活動(dòng)過渡溜槽；4—箕斗；5—中間溜槽；6—負(fù)荷傳感器；7—礦倉(cāng)閘門
（二） 箕斗裝載裝置
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7.2.2 箕斗及其裝載裝置
      箕斗卸載裝置與箕斗的裝卸方式有關(guān)：翻轉(zhuǎn)式箕斗多采用固定式曲軌卸載，底卸式多采用由汽缸或液壓缸帶動(dòng)的活動(dòng)直軌卸載。
    翻轉(zhuǎn)式箕斗的卸載過程會(huì)在井架上產(chǎn)生大的反作用力，且所需行程較長(zhǎng)，因此，底卸式箕斗在金屬礦山應(yīng)用廣泛。
（三） 箕斗卸礦裝置
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翻轉(zhuǎn)式箕斗卸載                                 底卸式箕斗卸載
平衡錘用于單罐籠或單箕斗提升系統(tǒng)中，其作用是平衡提升載荷，減少提升鋼絲繩對(duì)卷筒的靜拉力差，以減少提升電動(dòng)機(jī)容量。 
平衡錘由框架和放在框架上的若干塊重塊組成。見圖7-9。
平衡錘提升優(yōu)點(diǎn)：要求井筒斷面小，井底及井口設(shè)備簡(jiǎn)單，工作靈活便于多中段提升。 
平衡錘提升缺點(diǎn)：提升高效率低。要達(dá)到與雙容器相等的提升能力，必須加大提升量。 
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7.2.3 平衡錘
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圖7-9  豎井平衡錘
罐籠的優(yōu)點(diǎn)是：
不需設(shè)置井下及井口礦倉(cāng)；
井架高度小；
便于礦石分類運(yùn)輸；
可用于主井或副井提升。
其缺點(diǎn)是：自重較大，因而使提升機(jī)尺寸及電動(dòng)機(jī)功率增大，提升效率也較低。
因此，在大中型礦山中，常把罐籠作為副井提升容器。但在小型礦山中，罐籠常被用作礦石提升容器。
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7.2.4 提升容器的選型
與罐籠相比，箕斗的優(yōu)點(diǎn)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(shí)間少，生產(chǎn)能力大。
其缺點(diǎn)是：
必須設(shè)井下和井口礦倉(cāng)及裝卸載設(shè)備；
井架高度較大；
不能運(yùn)送人員及材料，必須另設(shè)輔助提升設(shè)備。
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7.2.4 提升容器的選型
通常有色金屬礦山日產(chǎn)為700t左右、井深為300m上下時(shí)，多采用罐籠提升；日產(chǎn)超過1000t、井深大于300m時(shí)，多采用箕斗提升。
同時(shí)提升兩種以上礦物時(shí)：
為了分別貯存和運(yùn)輸，以采用罐籠提升為宜；
箕斗提升容易使礦物粉碎，易碎礦物則用罐籠提升較好；
提升方式的選擇與地面生產(chǎn)系統(tǒng)布置有關(guān)，若碎礦部分靠近井口，則用箕斗提升為宜，以減少地面運(yùn)輸環(huán)節(jié)。 
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7.2.4 提升容器的選型
（一） 小時(shí)提升量
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7.2.5 提升容器規(guī)格的選擇
（7-1） 
式中   As——小時(shí)提升量，t/h；
          C——不均衡系數(shù)，箕斗提升時(shí)取1.15；罐籠提升時(shí)，專提礦石取1.2，兼作副井提升取1.25；
       An——礦石年產(chǎn)量，t/a；
       tr——年工作天數(shù)，礦山非連續(xù)工作制時(shí)取tr=306d/a；連續(xù)工作制時(shí)取tr=330d/a；
       ts——每天工作小時(shí)數(shù)（按三班作業(yè)計(jì)），h/d。
      箕斗提升：提一種礦石時(shí)，不超過取19.5h；提兩種礦石時(shí)，取18h；
      罐籠提升：作主井提升時(shí)，取18h；兼作主副井提升時(shí)，取16.5h；只作副井提升時(shí)，一般取15h。
      混合提升：有保護(hù)隔離措施時(shí)，箕斗與罐籠均取18h；無隔離措施時(shí)或不完善時(shí)，按單一提升時(shí)減1.5h考慮。
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（二） 箕斗規(guī)格的選擇
 （1）雙箕斗提升時(shí)一次提升量： 
（7-2） 
（2）單箕斗提升時(shí)一次提升量： 
（7-3） 
式中  H—最大提升高度，m；
         μ—箕斗在卸載曲軌處低速爬行的附加時(shí)間，取=10～15s；
         γ——礦石松散密度（松散容量），t/m3 
            Cm——箕斗裝滿系數(shù)，取Cm=0.85～0.9；
        K1——系數(shù)，其值為3.7～2.7，當(dāng)H＜200m時(shí)取大值，＞600m時(shí)取小值；
        θ——箕斗裝載停歇時(shí)間，見表7-1 ；
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（3）箕斗容積： 
（7-4） 
 Q′——箕斗一次提升量，t。
按V′值，應(yīng)選擇與V′相近的箕斗容積V，然后算出一次有效提升量Q（t）。 
表 7-1  箕斗裝載停歇時(shí)間

箕斗容積(m3)	＜3.1	＜3.1	3.1~5	≤8
漏斗類型
停歇時(shí)間(s)	計(jì)量
8	不計(jì)量
18	計(jì)量
10	計(jì)量
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（二） 箕斗規(guī)格的選擇
     當(dāng)罐籠作為主提升時(shí)，應(yīng)根據(jù)主井提升所用礦車外形尺寸來選擇其規(guī)格，一般選用單層罐籠，僅在產(chǎn)量很大時(shí)，才考慮選用雙層罐籠。概算罐籠所能完成的小時(shí)提升量時(shí)，仍用（7-2）和（7-3）式，此時(shí)式中的μ=0，裝卸礦車停歇時(shí)間見表7-2。
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（三） 罐籠規(guī)格的選擇
表 7-2  裝卸礦車停歇時(shí)間

礦車容積
（m3）	推車方式	單層普通罐籠	單層普通罐籠	單層普通罐籠	雙層普通罐籠	雙層普通罐籠	雙層普通罐籠

礦車容積
（m3）	推車方式	雙面車場(chǎng)	雙面車場(chǎng)	單面車場(chǎng)	雙面車場(chǎng)	雙面車場(chǎng)	單面車場(chǎng)

礦車容積
（m3）	推車方式	單車	雙車	單車	單車	單車	雙車
≤0.75
0.75
1.2~1.6
2~2.5	人力
推車機(jī)
推車機(jī)
推車機(jī)	15
15
15
20	20
20
20	30	65	35
35
35
45	20
20
20
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       同時(shí)應(yīng)注意：
當(dāng)罐籠作為副提升時(shí)，一般應(yīng)根據(jù)副井提升所用礦車外形尺寸來選擇，但根據(jù)安全規(guī)程還應(yīng)保證在45min內(nèi)（特殊情況可按60min考慮）將一班人員升降完畢。升降人員的停歇時(shí)間為：?jiǎn)螌庸藁\取（nr+10）s；雙層罐籠取（nr+25）s，nr為一次乘罐人數(shù)。當(dāng)單面車場(chǎng)無人行繞道時(shí)，停歇時(shí)間應(yīng)增加50%。
對(duì)于副井提升，還要根據(jù)提升廢石、下放材料、運(yùn)送設(shè)備的工作量和非固定任務(wù)等作出罐籠每班提升平衡時(shí)間表。若單層罐籠不能滿足升降人員的時(shí)間要求，或輔助工作量大而平衡表的總時(shí)數(shù)超過規(guī)定時(shí)，可考慮采用雙層罐籠。
（三） 罐籠規(guī)格的選擇
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7.3 提升鋼絲繩
      提升鋼絲繩的作用是懸吊提升容器并傳遞提升機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的動(dòng)力，使容器沿井筒做上下直線運(yùn)動(dòng)。鋼絲繩是礦山提升設(shè)備的一個(gè)重要組成部分，它對(duì)礦井提升的安全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)起著重要作用。
    提升鋼絲繩作為一種易損部件和消耗性材料，直接關(guān)系到生產(chǎn)安全。因此鋼絲繩的選用應(yīng)首先考慮產(chǎn)品的使用壽命、安全性和可靠性。
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7.3 提升鋼絲繩
      選用和使用鋼絲繩時(shí)，應(yīng)注意如下問題：
（1）根據(jù)不同的用途、設(shè)備和使用環(huán)境條件，科學(xué)合理地選擇其品種和結(jié)構(gòu)；
（2）選擇綜合力學(xué)性能優(yōu)良和捻制質(zhì)量?jī)?yōu)異的產(chǎn)品，確保其抗拉強(qiáng)度均勻、韌性值高、柔韌性好、捻制均勻、尺寸穩(wěn)定等；
（3）應(yīng)正確裝卸和儲(chǔ)存鋼絲繩；
（4）正確安裝、使用和維護(hù)鋼絲繩。
7.3.1 提升鋼絲繩的結(jié)構(gòu)	
41
7.3 提升鋼絲繩
     鋼絲繩是由若干根鋼絲（直徑在0.4~4mm之間 ）按一定捻向繞股芯捻成股，再由若干股按一定捻向繞繩芯捻制成繩。
     （1）鋼絲
      鋼絲是構(gòu)成繩芯、繩股乃至鋼絲繩的最基本原件，由原料（盤條）經(jīng)冷拉制成。
      按截面形狀可分為圓形和異形鋼絲；按鋼絲繩性能要求可分為重要用途和一般用途鋼絲；按表面狀態(tài)分為光面和鍍鋅鋼絲。
7.3.1 提升鋼絲繩的結(jié)構(gòu)	
42
（2）股
     股是由鋼絲圍繞股芯按照一定的規(guī)則捻制
而成的螺旋狀結(jié)構(gòu)，是構(gòu)成鋼絲繩的單元元件。
     股芯一般由鋼絲、天然纖維或合成纖維構(gòu)成。
（3）繩芯
     繩芯有金屬繩芯、石棉芯、合成纖維芯及有機(jī)芯四種。
     繩芯的作用：① 減少鋼絲之間的擠壓變形和接觸應(yīng)力；
            ② 使鋼絲繩富有彈性，抗沖擊和緩和彎曲應(yīng)力；
            ③ 貯存潤(rùn)滑油，防止內(nèi)部銹蝕和減少絲間摩擦。
單繞繩：由鋼絲直接捻制成繩，沒有繩股，適宜作靜止的拉索 。
雙繞繩：先由絲捻成股，再由股捻成繩，適宜作提升用繩。 
三繞繩：由絲捻成股，由股捻成細(xì)繩，再由細(xì)繩捻成粗繩，多用作鋼索橋梁。 
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（一） 按鋼絲繩繞制次數(shù)分
7.3.2 鋼絲繩的分類	
鋼絲繩按其不同的特征有不同的分類方法。
按由股捻成繩的捻向分
    左螺旋方向捻成的叫左捻鋼絲繩（或S捻）。右螺旋方向捻制的叫右捻鋼絲繩（或Z捻）。 
按捻法分
    絲在股中的捻向與股的繩中的捻向相同的叫同向捻鋼絲繩；兩種捻向相反的叫交互捻鋼絲繩。
    同向捻鋼絲繩比較柔軟，表面光滑，與繩輪接觸面積大，彎曲應(yīng)力小，使用壽命較長(zhǎng)，斷絲易發(fā)現(xiàn)，多用作提升繩。這種繩穩(wěn)定性差，易打結(jié)。
    交互捻特點(diǎn)與之相反，常用作斜井串車提升繩。
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（二）按捻向分
點(diǎn)接觸型：這是普通鋼絲繩，股內(nèi)鋼絲直徑相等，內(nèi)外各層鋼絲之間呈點(diǎn)接觸狀態(tài)，絲間接觸應(yīng)力很高，易磨損，易斷絲，耐疲勞性能差。 
線接觸型：多用不同直徑的鋼絲捻制，在各層間鋼絲呈平行狀態(tài)且為線接觸，這種鋼絲繩無二次彎曲現(xiàn)象，繩結(jié)構(gòu)緊密，金屬斷面利用系數(shù)高，使用壽命長(zhǎng)。 
面接觸型：將線接觸型的繩股經(jīng)特殊擠壓加工，使鋼絲產(chǎn)生塑性變形而呈面接觸狀態(tài)，然后捻制成繩。
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（三）按股中鋼絲接觸情況分
圓股
    這種鋼絲繩易制造，價(jià)格低，礦井提升應(yīng)用最多。圓股鋼絲繩共有6×7、6×19、6×37、8×19、8×37、18×7、18×19、34×7、35W×7九種類型。
異形股
    繩股斷面為三角形或橢圓形，強(qiáng)度比圓股繩高，承壓面積大，外層鋼絲磨損小，抗擠壓。使用壽命長(zhǎng)。
46
（四）按繩股斷面形狀分
多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩
    這種鋼絲繩具有兩層或三層股，各層繩股在繩中以相反方向捻制。因而繩的旋轉(zhuǎn)性小，多用作尾繩和鑿井提升鋼絲繩。
密封鋼絲繩
    在中心鋼絲繩周圍呈螺旋狀纏繞著一層或多層圓鋼絲，其外面由一層或數(shù)層異形鋼絲捻制而成的鋼絲繩。多用作罐道繩。
扁鋼絲繩
    其斷面形狀為扁矩形，手工編織。這種繩柔軟、運(yùn)行平穩(wěn)，適用于作尾繩，但制造復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，價(jià)格高。
47
（五）特種鋼絲繩
鋼絲繩標(biāo)記代號(hào)

18 NAT 6×19S+NF  1770  SS 189 119 GB8918
48
鋼絲繩直徑18mm
鋼絲繩為光面鋼絲
西魯鋼絲繩+天然纖維芯
鋼絲繩拉伸強(qiáng)度1770MPa
鋼絲繩左同向捻
鋼絲繩最小破斷拉力189kN
單位長(zhǎng)度質(zhì)量為119kg/100m
（一）鋼絲繩的選擇
提升鋼絲繩在使用過程中強(qiáng)度下降的主要因素是磨損、銹蝕和疲勞斷絲，但由于金屬礦山豎井的具體條件不同，起主要作用的因素也不同，因此按其使用條件不同進(jìn)行選擇：
（1）當(dāng)豎井淋水大、酸堿度高和作為出風(fēng)井的井筒時(shí)，為減少銹蝕，以選用鍍鋅鋼絲繩為宜；
（2）在鋼絲繩磨損嚴(yán)重的礦井中，宜選用線接觸、異型股外絲粗，和面接觸鋼絲繩；
49
7.3.3 單繩纏繞式豎井提升鋼絲繩的選擇計(jì)算
（3）以疲勞斷絲為損壞主因時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用異型鋼絲繩或線接觸鋼絲繩（充填式為好）；
（4）一般豎井或斜井箕斗提升用同向捻好；多繩摩擦提升用左右捻各半；斜井串車用交互捻；單繩纏繞多為右旋；
（5）鑿井提升用繩，應(yīng)選用多層股不旋轉(zhuǎn)鋼絲繩，如擠壓嚴(yán)重，可選用金屬繩芯鋼絲繩或面接觸鋼絲繩；
（6）溫度很高或有明火的廢石場(chǎng)等處的提升繩，可選用帶金屬繩芯的鋼絲繩。
選用鋼絲繩的捻向應(yīng)與其在滾筒上纏繞的螺旋線方向一致，使其在纏繞時(shí)不致松動(dòng)。
50
（一）鋼絲繩的選擇
提升鋼絲繩在工作中的受力是非常復(fù)雜的。直至目前，尚無既簡(jiǎn)便又能綜合反映上述應(yīng)力的計(jì)算方法，因此，提升鋼絲繩的計(jì)算仍是按安全規(guī)程規(guī)定，按鋼絲繩最大靜負(fù)荷并采用較大的安全系數(shù)進(jìn)行的。
安全規(guī)程規(guī)定：鋼絲繩的安全系數(shù)，即鋼絲繩內(nèi)所有鋼絲破斷力之和與鋼絲繩最大靜負(fù)荷（包括繩的自重）之比。
51
（二）鋼絲繩的計(jì)算
安全規(guī)程規(guī)定提升鋼絲繩的安全系數(shù)為：
單繩提升時(shí)：
專門提人時(shí)不應(yīng)小于 9 ；同時(shí)提人和物料時(shí)，提物料不應(yīng)小于7.5，提人不應(yīng)小于 9 ；專提物料時(shí)不應(yīng)小于6.5。
多繩摩擦式提升鋼絲繩：
專門提人時(shí)不應(yīng)小于 8 ；同時(shí)提人和物料時(shí)，提物料不應(yīng)小于7.5，提人不應(yīng)小于 8 ；專提物料時(shí)不應(yīng)小于 7 ；作罐道或防撞繩用時(shí)不應(yīng)小于 6 。
52
（二）鋼絲繩的計(jì)算
53
       如圖7-10所示，鋼繩的最大靜負(fù)荷在A點(diǎn)，其值為：
圖7-10  鋼絲繩計(jì)算圖
（7-5） 
H0—鋼繩的最大懸垂長(zhǎng)度，m；
對(duì)于罐籠提升： 
對(duì)于箕斗提升：
       hja井架高度，在井架高度未確定之前，計(jì)算時(shí)可采用：罐籠提升取15～25m；箕斗提升取30～35m；
       hZ箕斗裝載高度，取20～30m 。
（二）鋼絲繩的計(jì)算
54
γ為鋼絲繩的平均密度，一般取0.09N/cm3。
σb為鋼絲繩的抗拉強(qiáng)度，一般取170000N/m2。
（7-6） 
（二）鋼絲繩的計(jì)算
55
鋼絲繩安全系數(shù)驗(yàn)證公式
Qd—所選標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩的所有鋼絲破斷力之和，N。
       根據(jù)p′值，從綱絲繩規(guī)格表中選擇與p′值靠近的標(biāo)準(zhǔn)鋼絲繩，查出它的每米重量，然后驗(yàn)算安全系數(shù)。
7.4  礦井提升機(jī)及天輪
礦井提升機(jī)
纏繞式提升機(jī)
單繩纏繞
單卷筒
可分離單卷筒
雙卷筒
多繩纏繞
摩擦式提升機(jī)
單繩摩擦
塔式
落地式
多繩摩擦
塔式
落地式
56
根據(jù)礦井提升機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)的不同，可分為如下類型：
工作原理
將兩根提升鋼絲繩的一端以相反的方向分別纏繞并固定在提升機(jī)的兩個(gè)卷筒上；另一端繞過井架上的天輪與兩個(gè)提升容器連接。
當(dāng)卷筒由電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)以不同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可將提升鋼絲繩分別在兩個(gè)卷筒上纏繞和放松，以達(dá)到提升或下放容器，完成提升任務(wù)的目的。
57
一、繩纏繞式提升機(jī)
單繩纏繞式提升機(jī)可分為單卷筒和雙卷筒兩種。
單卷筒提升機(jī)：一般用于產(chǎn)量較小的斜井或開鑿井筒時(shí)作單鉤提升。
雙卷筒提升機(jī) ：一般用于雙鉤提升。兩個(gè)卷筒與軸的連接方式不同：其中一個(gè)卷筒通過楔鍵或熱裝與主軸固接在一起，稱為固定卷筒，又稱為死卷筒；另一個(gè)卷筒滑裝在主軸上，通過離合器與主軸連接，故稱之為游動(dòng)卷筒，又稱為活卷筒。
JK型雙卷筒提升機(jī)主要由主軸裝置、制動(dòng)裝置、減速器和聯(lián)軸器、深度指示器等組成。如圖7-11所示。
58
一、單繩纏繞式提升機(jī)
59
圖7-11  JK型雙筒提升機(jī)示意圖
1—卷筒；2—主軸；3—調(diào)繩裝置；4—主軸承；5—潤(rùn)滑油站；6—圓盤深度指示器傳動(dòng)裝置；7—彈簧聯(lián)軸器；8—電動(dòng)機(jī)；9—減速器；10—測(cè)速發(fā)電機(jī)裝置；11—齒輪聯(lián)軸器；12—盤式制動(dòng)器；13—斜面操縱臺(tái)；14—圓盤深度指示器；15—液壓站；16—牌坊式深度指示器；17—司機(jī)座椅
60
雙卷筒卷揚(yáng)機(jī)
61
雙卷筒卷揚(yáng)機(jī)
主軸裝置  提升機(jī)的主軸裝置包括卷筒、主軸、主軸承，在雙卷筒提升機(jī)（或可分離式單筒提升機(jī)）中還包括調(diào)繩離合器。 
減速器  電動(dòng)機(jī)與主軸必須通過減速器減速相聯(lián)。
制動(dòng)裝置   用途 ：正常停車，即提升機(jī)停止工作時(shí)可靠地閘住提升機(jī)；工作制動(dòng)，即在減速階段下放重物時(shí)，對(duì)提升機(jī)加以制動(dòng)，使提升機(jī)減速或限制下放速度；安全制動(dòng)，當(dāng)發(fā)生緊急事故時(shí)迅速閘住提升機(jī)；更換提升水平時(shí)，閘住提升機(jī)的活卷筒。它由制動(dòng)器和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。 
62
一、單繩纏繞式提升機(jī)
63
深度指示器
深度指示器的主要作用是給提升機(jī)司機(jī)指示提升容器在井筒中的位置；當(dāng)容器接近井口車場(chǎng)時(shí)發(fā)出減速信號(hào)；當(dāng)容器過卷時(shí)，打開裝在深度指示器上的終點(diǎn)開關(guān)，切斷保護(hù)回路，進(jìn)行安全制動(dòng)。
深度指示器主要形式有機(jī)械牌坊式、圓盤式和數(shù)字式三種。
機(jī)械牌坊式深度指示器
一、 單繩纏繞式提升機(jī)
64
圓盤式深度指示器
65
卷揚(yáng)機(jī)操作臺(tái)（數(shù)字式深度指示器）
66
井口總信號(hào)臺(tái)的監(jiān)控設(shè)備
67
二、天輪
天輪由輪緣、輪輻和輪轂組成。輪轂用鍵固定在軸上。如圖7-13。 
天輪直徑的選擇與提升機(jī)卷筒直徑的選擇相同。
圖7-13  天輪
 按構(gòu)造不同，天輪分鑄造輻條式和型鋼裝配式兩種。一般直徑3.5m以下的天輪常采用鑄造輻條式的；直徑大于4m的天輪，為了制造、安裝和運(yùn)輸?shù)姆奖愠２捎眯弯撗b配式的。
68
三、單繩提升機(jī)主要尺寸的計(jì)算及選擇
（1）卷筒直徑
      卷筒直徑的確定是以保證鋼絲繩在卷筒纏繞時(shí)產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力較小為原則。 
地面提升設(shè)備： 
井下提升設(shè)備： 
按計(jì)算的D值，選擇提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)卷筒直徑。
69
（2）卷筒寬度
         卷筒寬度應(yīng)根據(jù)需要容納的鋼絲繩總長(zhǎng)度來確定。 
① 雙卷筒提升機(jī)每個(gè)卷筒的寬度
      單層纏繞時(shí)：
（7-7） 
式中： H——最深中段的提升高度，m。
Ls——供試驗(yàn)用的鋼繩長(zhǎng)度，取20~30m。
ε——鋼絲繩繩圈之間的間隙，取2～3mm； 
70
對(duì)于罐籠提升： 
對(duì)于箕斗提升： 
—礦井深度； 
—箕斗裝載高度，即井底車場(chǎng)水平至裝載箕斗底座間的距離，一般取20～30m；
—箕斗卸載高度，即井口水平至卸載箕斗底座間的距離，一般取15～25m。 
      根據(jù)計(jì)算的值選擇標(biāo)準(zhǔn)提升機(jī)。如果標(biāo)準(zhǔn)提升機(jī)寬度不夠，可另選直徑較大的提升機(jī)，或在允許情況下作多層纏繞。安全規(guī)程規(guī)定，豎井提升人員的卷筒只準(zhǔn)單層纏繞，專提升物料的卷筒允許多層纏繞。
（2）卷筒寬度
式中：
71
多層纏繞時(shí)： 
（7-8） 
——纏繞層數(shù)； 
——平均纏繞直徑， 
 ② 單卷筒作雙鉤提升時(shí)的卷筒寬度
（7-9） 
（2）卷筒寬度
72
如驗(yàn)算通不過，則應(yīng)選擇具有較大靜拉力和靜拉力差的提升機(jī)。
（7-10） 
（7-11） 
（3）提升機(jī)最大靜拉力及最大靜拉力差的驗(yàn)算 
       為了保證提升機(jī)有足夠的強(qiáng)度，還應(yīng)驗(yàn)算提升機(jī)的最大靜拉力及最大靜拉力差。計(jì)算的最大靜拉力（      ）及最大靜拉力差（    ）都不應(yīng)超過提升機(jī)規(guī)格表中規(guī)定的數(shù)值。
73
（4）確定提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)速度
       依據(jù)生產(chǎn)能力所需的提升速度及滾筒直徑，最大靜拉力、最大靜拉力差等參數(shù)選擇提升機(jī)型號(hào)，然后在提升機(jī)規(guī)格中選出提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)速度。
74
（7-12） 
（5）電動(dòng)機(jī)預(yù)選
       礦井提升及的電力拖動(dòng)形式采用直流或交流拖動(dòng)，進(jìn)行方案的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定。以下按交流拖動(dòng)計(jì)算：
式中：N’——預(yù)選電動(dòng)機(jī)功率，kw；
         K——井筒阻力系數(shù)，箕斗取1.05~1.15；罐籠取1.1~1.25；
         v——最大提升速度，m/s；
         ρ——電動(dòng)機(jī)功率儲(chǔ)備系數(shù)，取1.05~1.10；
         η——減速器的傳動(dòng)效率，按廠家給定值選取，0.9~1.0。
75
7.5   提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置
提升機(jī)安裝地點(diǎn)的選擇，主要應(yīng)考慮卸載作業(yè)的方便和盡可能簡(jiǎn)化地面運(yùn)輸系統(tǒng)。用罐籠提升時(shí)提升機(jī)房一般位于重車運(yùn)行方向的對(duì)側(cè)；用箕斗提升時(shí)提升機(jī)房位于卸載方向的對(duì)側(cè)。
井架上的兩個(gè)天輪，根據(jù)容器在井筒中的布置以及提升機(jī)房的設(shè)置地點(diǎn)，可裝在同一水平軸線上，如圖7-14b所示，也可裝在同一垂直平面內(nèi)，如圖7-14a所示。
76
        圖7-14  提升機(jī)與井筒相對(duì)位置
（a）單卷筒提升機(jī)；（b）雙卷筒提升機(jī)
77
       確定了提升機(jī)安裝地點(diǎn)之后，接著就要確定影響提升機(jī)與井筒相對(duì)位置的五個(gè)因素：
（1）井架高度
      井架高度hja是指井口水平到最上面天輪軸線間的垂直距離。如圖7-14b所示，若兩個(gè)天輪位于同一水平軸線上時(shí)，則對(duì)于罐籠提升的井架高度為：
（7-12） 
7.5   提升機(jī)與井筒的相對(duì)位置
78
對(duì)于箕斗提升的井架高度為：
（7-13） 
式中    hr—容器全高；
           hgj—過卷高度 （容器由正常卸載位置提到容器最上面的一個(gè)繩卡與天輪緣接觸時(shí)的高度），當(dāng)提升速度 Vm≤3m/s時(shí)，hgj≥4m；當(dāng)Vm＞3m/s時(shí)，hgj≥6m。
       如圖7-14a所示，若兩個(gè)天輪位于同一垂直平面內(nèi)，則計(jì)算井架高度的（7-12）、（7-13）兩式的右邊，還要各增加hj=Dt+（1～1.5）m。hj即兩天輪之間的垂直距離。
（1）井架高度
79
       如圖7-14所示，卷筒中心至井筒提升中心線間的水平距離，應(yīng)使提升機(jī)房基礎(chǔ)不與井架斜撐的基礎(chǔ)接觸，否則，由于井架斜撐的振動(dòng)，可能引起提升機(jī)房及提升機(jī)基礎(chǔ)的損壞。斜撐基礎(chǔ)至井筒中心的水平距離約為0.6hja。因此最小距離bmin可按下述經(jīng)驗(yàn)公式確定：
（7-14） 
設(shè)計(jì)時(shí)，取b≥bmin，一般取20～30m。
（2）卷筒中心至井筒提升中心線間的水平距離
80
       鋼絲繩的弦長(zhǎng)為鋼絲繩離開天輪接觸點(diǎn)到鋼絲繩與卷筒的接觸點(diǎn)間的距離。在實(shí)際計(jì)算中，取天輪軸線與卷筒軸線間的距離作為鋼絲繩的弦長(zhǎng)。按圖7-14b布置時(shí)：
（7-15） 
（3）鋼絲繩的弦長(zhǎng)
按圖7-14a布置時(shí)：
（7-16） 
（7-17） 
式中   C——卷筒中心線高出井口水平的距離，1～2m；
          S——兩容器軸線之間的距離，m。
81
        鋼絲繩的偏角是指鋼絲繩的弦與天輪平面所成的角度。其值不應(yīng)大于1°30′。當(dāng)鋼絲繩作多層纏繞時(shí)，宜取1°10′左右。若偏角過大，除增大鋼絲繩與天輪緣的彼此磨損外，還可能產(chǎn)生亂繩現(xiàn)象（特別是多層纏繞時(shí)）。偏角有兩個(gè)：外偏角α1和內(nèi)偏角α2。如圖7-14b所示，對(duì)于雙卷筒提升機(jī)作單層纏繞時(shí)：
（7-18） 
（4）鋼絲繩的偏角
（7-19） 
式中   a—兩卷筒內(nèi)緣之間的距離，m。 
82
 對(duì)于雙卷筒提升機(jī)作多層纏繞時(shí)，可能的最大偏角α1、α2可按下述兩公式分別計(jì)算：
（7-20） 
（7-21） 
如圖7-14a所示，若單卷筒提升機(jī)作雙鉤提升時(shí)，則只要檢查最大外偏角α1，此時(shí)兩天輪的垂直平面通過卷筒中心線。
（7-22） 
（4）鋼絲繩的偏角
83
鋼絲繩弦與水平線所成的仰角ψ不應(yīng)小于提升機(jī)規(guī)格表中的規(guī)定值。ψ角一般不應(yīng)小于30°，以適應(yīng)井架（或斜撐）建筑的要求。由圖7-14可知，實(shí)際上ψ角有兩個(gè)，即上出繩仰角ψ1及下出繩仰角ψ2，一般可按下式近似計(jì)算仰角：
（7-23） 
（5）鋼絲繩的仰角

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