1、第九章煤礦提升機新設備及新發(fā)展第一頁，共20頁。概 述 國內外礦井提升機的現(xiàn)狀及新型內裝電機式提升機、布萊爾提升機、應急救援提升機和帶輔助拖動裝置的提升機技術; 介紹了液壓制動系統(tǒng)的現(xiàn)狀及恒力矩、恒減速、多通道液壓制動系統(tǒng)的特點; 祥述了副井軌道運輸操車設備、無軌運輸鎖罐裝置、罐籠鎖緊裝置及擺動平臺、自適應穩(wěn)罐搖臺、重型無軌平板車運輸設備、支架拖車無軌運輸設備，HGJ M、 HGF M 型緩沖裝置、HGJ D、HGF D 型緩沖裝置的特點。最后指出了國外、國內鋼絲繩無損檢測技術的發(fā)展與現(xiàn)狀及提升機、液壓站等的發(fā)展方向。第二頁，共20頁。概 述 礦井提升系統(tǒng)是由礦井提升機、電動機、天輪或導向輪、

2、井架或井塔、提升容器、鋼絲繩、裝卸載設備及電氣控制設備等提升設施組成的系統(tǒng)。礦井提升是煤炭生產(chǎn)過程中的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，它擔負著礦井煤炭，矸石，人員，各種材料和設備的提升和運送任務。由于礦井提升系統(tǒng)是周期動作式的輸送設備，需要頻繁地正、反轉和頻繁地起動、運行和停車，工作條件苛刻。所以，多年來國內提升系統(tǒng)的各類安全事故 ( 如斷繩、過卷蹾罐、卡罐、溜罐跑車、滑繩) 時有發(fā)生。例如，某礦主井箕斗提升，在提升終了電動機斷電后，出現(xiàn)液壓站不回油而發(fā)生跑車事故，造成了嚴重的摔箕斗事故，使提升系統(tǒng)和設備遭受嚴重損壞，影響礦井生產(chǎn)幾個月，直接經(jīng)濟損失上千萬元，間接經(jīng)濟損失幾億元。某礦副井罐籠提升，在提升機檢修后

3、出現(xiàn)墜罐事故，罐籠內十幾人全部死亡。提升系統(tǒng)的每次重大事故都是毀滅性的，損失慘重，有的造成人員傷亡，嚴重影響礦井安全生產(chǎn).第三頁，共20頁。1、國內外礦井提升設備 目前生產(chǎn)大型摩擦輪提升機的國外制造廠主要為SIEMAG、ABB、INCO 公司，國內主要為中信重型機械公司、上海冶金礦山機械廠、錦州礦山機器( 集團) 有限公司。 國內提升機是根據(jù)國家標準 GB / T 20961 單繩纏繞式礦井提升機和 GB / T 10599 多繩摩擦式礦井提升機制造，標準中規(guī)定的塔式摩擦輪提升機最大規(guī)格為 JKM5 6，落地式摩擦輪提升機的最大規(guī)格為 JKM6 4，塔式提升沒有 8 繩提升機，落地式提升沒有

4、2 繩和 6 繩提升機，拖動方式只有直連或減速器，而國際上 SIEMAG、ABB 和 INCO公司早已生產(chǎn)過 8 繩摩擦輪提升機，直連懸掛電動機、最大電動機功率 11000kW。SIEMAG 和 SIEMENS 公司合作生產(chǎn)機電一體化設備內裝電機式摩擦輪提升機，最大電動機功率 9000kW。第四頁，共20頁。2、國外特殊提升機設備及發(fā)展方向1) 內裝電機式提升機。SIEMAG 和 SIEMENS 公司合作生產(chǎn)的內裝電機式提升機是機電一體化設備，這種提升機已不是簡單地把電動機裝到摩擦輪中，而是將機械和電氣部分完全融合成一體了，摩擦輪的殼體就是電動機的轉子的磁軛，摩擦輪的軸就是電動機定子的軸。2)

5、 深井布萊爾提升機。SIEMAG 公司生產(chǎn)的深井布萊爾提升機( 多繩纏繞式提升機) 用于深井提升，在井筒深度為 1700 3000m 的深井中使用。第五頁，共20頁。3) 應急救援提升機。西馬格公司生產(chǎn)的應急救援提升機在提升機主傳動裝置故障或礦井停電的情況下，通過應急救援提升機將罐籠內的人員運送到地面，滿足應急提升任務，保證了提升系統(tǒng)的安全。4) 帶輔助拖動裝置的提升機。ABB 公司生產(chǎn)的帶輔助拖動裝置的提升機，在提升機主傳動裝置故障或礦井停電的情況下，通過輔助拖動裝置將井筒內的重載箕斗或罐籠內的設備、人員慢速提升到井口，滿足應急提升任務，保證了提升系統(tǒng)的安全。 顯然，為適應礦井建設的需要，礦

6、井提升機應向大型化、現(xiàn)代化、多樣化和深井提升等方向發(fā)展。第六頁，共20頁。3、提升機液壓制動系統(tǒng)1）液壓制動系統(tǒng) 提升機液壓制動系統(tǒng)包括液壓站、液壓彈簧制動器、閘架、管道及連接件、液壓站控制系統(tǒng)。目前國內使用的制動系統(tǒng)主要有恒力矩、恒減速和多通道恒減速制動系統(tǒng)。 恒力矩制動系統(tǒng)在制動過程中，制動力矩是恒定的，在上提重載、空運行和下放重載時，提升系統(tǒng)的緊急制動減速度是變化的，最大制動減速度應小于 5m / s2 ，為滿足系統(tǒng)的防滑要求，一般采用二級制動系統(tǒng)。（恒減速制動系統(tǒng)在制動過程中，從理論上說上提重載、空運行和下放重載時緊急制動減速度是恒定的，約為 1. 5 1. 8m / s2 ，其制動力

7、矩是變化的，可以大大減小空載和上提重載緊急制動減速度，減小制動過程中鋼絲繩的動張力。）第七頁，共20頁。2）液壓制動系統(tǒng)發(fā)展方向 提升機液壓制動系統(tǒng)的發(fā)展應向高性能的恒減速、多通道、振動沖擊限制和智能化等高可靠性方向發(fā)展。 恒減速制動系統(tǒng)可以減小緊急制動減速度，從而大大減小系統(tǒng)的動力沖擊。目前使用的恒減速液壓制動系統(tǒng)，在制動失效后一般轉入恒力矩制動，這樣提升系統(tǒng)防滑安全計算仍按恒力矩系統(tǒng)設計，若采用恒減速制動失效后自動轉入恒減速制動的系統(tǒng)，則可優(yōu)化提升系統(tǒng)。第八頁，共20頁。4、副井罐籠的操車及鎖罐設備1）軌道運輸操車設備 副立井作業(yè)內容多，環(huán)節(jié)多，操車設備直接影響礦井的生產(chǎn)能力。為了提高其機

8、械化、自動化程度，提高作業(yè)效率，縮短提升容器在井口停留的時間，需要合理選擇操車設備。副井軌道運輸?shù)牟佘囋O備經(jīng)過了一次次的演變，作為衡量操車設備性能優(yōu)劣的標志產(chǎn)品，裝罐推車機經(jīng)歷了繩式推車機、直線電機推車機、電動鏈式推車機、銷齒操車裝置等發(fā)展變化，前兩者已漸遭淘汰，目前占據(jù)主導地位的是后兩者。第九頁，共20頁。2）無軌運輸鎖罐裝置在副井井口、井底置有安全門，以保證人員、膠輪車和大件平板車等的行車安全。對于無軌運輸大型設備進出罐籠的方式: 無軌膠輪車可直接開進罐籠內; 液壓支架等大型設備可采用支架搬運車放入罐籠，或將設備放置在特制的無軌平板車上，用叉車將平板車叉入罐籠。第十頁，共20頁。3）罐籠鎖

9、緊裝置及擺動平臺 對于特大型和特重型的液壓支架和采煤機等大型設備，為保證其進出罐籠的安全、可靠性，防止罐籠內重型設備在井底進出時，鋼絲繩過大的彈性變形，引起罐籠的上下起伏造成翻車等事故，在黃玉川副立井設計中首次采用了德國 SIEMAGE 公司的罐籠鎖緊裝置及擺動平臺。其缺點是在大件設備裝卸載時需反向開車，在傳感器故障時，易發(fā)生卡罐事故。第十一頁，共20頁。4）自適應穩(wěn)罐搖臺礦大三森等公司生產(chǎn)的自適應穩(wěn)罐搖臺，是利用液壓緩沖來吸收罐籠落罐時的動能，通過液壓站控制液壓裝置的伸縮，使托爪翻轉來實現(xiàn)罐籠的雙層裝車，并結合穩(wěn)罐結構使罐籠更平穩(wěn)的和外道搭接，更好的實現(xiàn)裝車和卸車功能。當罐籠以爬行速度正常落

10、罐時，由于該裝置有一定初始托罐力，從而緩沖承接罐籠并使罐內、外道準確對位，裝卸車順利通暢。當罐籠高速下落時，罐籠可以使托爪向下翻轉，這樣就避免了蹾罐事故的發(fā)生。罐籠發(fā)生過放后，該裝置的托爪能自動復位，不需任何處理即可恢復提升。第十二頁，共20頁。5）重型無軌平板車運輸設備 重型無軌運輸設備包括重型膠輪平板車，快速連接器，車輛導向裝置和多功能車等。運輸重型膠輪平板車可以整體運送液壓支架; 結構型式為膠輪平板拖車，車體前部為膠輪、后部為平面支墩，行走時靠動力車的上舉力，支墩抬起，承載重量; 與快速連接器連接方式為 “方錐形窩 +卡爪”。車輛導向裝置為膠輪平板車導向用，其結構型式為梭形、兩側立輥組合

11、; 罐內底板及罐外地坪各一個。進罐液壓支架姿態(tài)調整，支架在平板車上定位，罐籠、平板車、支架三者中心重合設計及定位計算，保證提升穩(wěn)定性。該設備是北京龍懋宸機電設備有限責任公司、中煤科工集團北京華宇工程有限責任公司、神華億利能源有限責任公司黃玉川煤礦的專利產(chǎn)品。第十三頁，共20頁。6）支架拖車無軌運輸設備 支架拖車無軌運輸設備是通過斗式支架拖車的液壓浮動底板落地，車載絞車將支架拉入斗式拖車底板升起鎖定;非防爆叉車或防爆多功能車等牽引設備將裝有支架的斗式拖車運送到罐籠內; 調整支架重心和姿態(tài)，并進行快速固定，牽引設備與斗式拖車脫鉤分離; 罐籠到井下，多功能牽引車與斗式拖車快速連接并拉出罐籠，直接運輸

12、到工作面; 使用斗式支架拖車的車載推卸油缸卸載支架，空車返回。其缺點是斗式支架拖車質量大、尺寸大，需要特大型罐籠和大型提升設備。第十四頁，共20頁。7）副井罐籠的操車及鎖罐設備發(fā)展方向 副井鎖罐設備應推廣和完善自適應穩(wěn)罐搖臺裝置，可以避免 SIEMAGE 公司罐籠鎖緊裝置的反向開車和卡罐事故，能通過初始托罐力，緩沖鋼絲繩變形拉力、方便承接罐籠準確對位。當罐籠高速下落時，罐籠可以使托爪向下翻轉，避免卡罐事故。副井軌道運輸?shù)牟佘噾罅ν茝V銷齒操車裝置，優(yōu)化系統(tǒng)配置。副井無軌運輸系統(tǒng)應大力推廣無軌重型膠輪平板車及無需吊裝的換裝技術，減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)，節(jié)省罐籠尺寸。第十五頁，共20頁。5、提升容器的安全保

13、護裝置 1）HGJ M、HGF M 型緩沖裝置 利用摩擦做功來吸收過卷( 過放) 容器的動能，采用 4 臺緩沖器分別安裝于提升容器兩側的罐道梁上。4 臺緩沖器上纏有鋼絲繩，鋼絲繩的另一端吊著 2 個緩沖托梁，緩沖托梁位于容器正常停車位置上方。正常提升時，提升容器碰不到緩沖托梁。過卷時提升容器頂部碰到緩沖托梁，帶著緩沖托梁向上運動。緩沖托梁通過 4 根鋼絲繩拉著 4 臺緩沖器的卷筒轉動，緩沖器給出一定的制動阻力，通過緩沖繩、緩沖托梁作用于提升容器，迫使提升容器停住。存在的主要問題是過卷緩沖裝置長時間不使用，當提升容器過卷時其摩擦片早已銹死，起不到安全防護作用，國內許多安裝了該防護裝置的礦井，已陸

14、續(xù)更換為鋼帶式過卷緩沖托置。第十六頁，共20頁。2）HGJ D、HGF D 型緩沖裝置利用鋼帶的塑性變形實現(xiàn)吸能緩沖，過卷時提升容器推動橫梁( 或推爪) ，帶著滑柱運動，壓棍組、逆止鎖舌隨動，其中間壓輥受曲軌作用產(chǎn)生水平位移，迫使鋼帶在壓輥組中產(chǎn)生 S 形變形，吸能緩沖。同時逆止鎖舌后部斜面受壓被推入容器上盤之下，使容器的逆向運動同樣為鋼帶的變形阻力所阻止。鋼帶式過卷緩沖裝置在國內已有 16 次成功防過卷案例，應在提升系統(tǒng)過卷防護設施中大力推廣，并不斷完善。第十七頁，共20頁。6、鋼絲繩無損檢測技術 礦井提升的主要承載元件是提升鋼絲繩，提升鋼絲繩受力極其復雜，在工作過程中會承受拉伸、扭轉、彎曲

15、應力及各種動載荷和沖擊載荷等，同時還要承受長時間的疲勞、磨損或腐蝕等對提升鋼絲繩的損壞。隨著井深增加，扭轉應力逐步增加，有些礦井的鋼絲繩壽命只有 3 個月。根據(jù)鋼絲繩損傷的性質和特征，可將鋼絲繩的損傷分為:局部缺陷型 和截面積損耗型 。LF型損傷是指在鋼絲繩局部產(chǎn)生的損傷，主要包括內外部斷絲、銹蝕、局部變形等，特點是鋼絲繩的金屬截面積突然減小。LMA 型損傷是指鋼絲繩在軸向較長的范圍內有效金屬截面積的緩慢減少，主要包括磨損、長距離銹蝕、繩徑縮小等，特點是鋼絲繩的金屬截面積在較長范圍內普遍減小。使用中的提升鋼絲繩一旦發(fā)生斷繩事故，往往造成人員傷亡和經(jīng)濟損失。第十八頁，共20頁。1）國內鋼絲繩無損

16、檢測技術的發(fā)展與現(xiàn)狀 20 世紀 60 年代初我國才開始鋼絲繩無損檢測技術的研究。國內自行開發(fā)研制的鋼絲繩探傷儀一般是檢測單一因素( 斷絲) 的裝置。80 年代末礦冶機電研究所研制成功了，GXT 型斷絲在線檢測裝置，該儀器采用動態(tài)感應線圈進行在線檢測，主要用于檢測局部損傷網(wǎng)。1986 年撫順煤礦分院從英國引進 LMA 250 型鋼絲繩探傷儀，并與哈爾濱工業(yè)大學合作采用單片機系統(tǒng)研制成功 GST 型鋼絲繩探傷儀，華中理工大學研制的 MTC 系列鋼絲繩無損探傷裝置。國內鋼絲繩無損檢測裝置大多采用剩磁和弱磁技術原理，漏磁感應強度會隨著遠離鋼絲繩表面而以指數(shù)函數(shù)衰減。國內許多礦井購買了基于弱磁原理的無損檢測設備，