1、礦山運(yùn)輸與提升,2020/9/22,2,地下礦山運(yùn)輸方式,機(jī)車運(yùn)輸 機(jī)車運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備是軌道、礦車和電機(jī)車。機(jī)車運(yùn)輸具有運(yùn)量大、用途廣泛、維修簡單等優(yōu)點(diǎn)，中國冶金礦山地下礦運(yùn)輸中以機(jī)車運(yùn)輸為主。 帶式輸送機(jī)運(yùn)輸 運(yùn)輸能力大(可達(dá)3萬th)、適用范圍廣(可運(yùn)礦石、廢石和各種粉狀物料，在特定條件下也可運(yùn)送人員)、安全可靠、自動(dòng)化程度高、爬坡能力大(可達(dá)16)和經(jīng)營費(fèi)用低等特點(diǎn)，但投資較高。常用的有鋼繩芯帶式輸送機(jī)和鋼絲繩牽引帶式輸送機(jī)兩種。鋼繩芯帶式輸送機(jī)可作水平運(yùn)輸、傾斜向上(16)和向下(12)運(yùn)輸，也可轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸，單機(jī)運(yùn)距可達(dá)15km。,2020/9/22,3,地下無軌運(yùn)輸 地下采礦用無軌運(yùn)輸

2、始于20世紀(jì)60年代初。美國和瑞典等國首先在地下采場(chǎng)采用膠輪柴油驅(qū)動(dòng)的鏟運(yùn)機(jī)運(yùn)輸。70年代，歐美國家在一些礦山的階段運(yùn)輸中采用自卸汽車運(yùn)輸。70年代，中國地下礦開始采用膠輪柴油驅(qū)動(dòng)的鏟運(yùn)機(jī)，后又相繼在階段水平中采用自卸汽車運(yùn)輸。鏟運(yùn)機(jī)在中、短距離內(nèi)使用較經(jīng)濟(jì)，通常用于采場(chǎng)搬運(yùn)和短距離運(yùn)輸，當(dāng)運(yùn)距長時(shí)，運(yùn)輸能力將顯著下降。地下汽車運(yùn)輸主要用于階段運(yùn)輸?shù)V石或直接采用斜坡道運(yùn)至地面，并可兼作其他輔助運(yùn)輸。 無極繩運(yùn)輸 無極繩運(yùn)輸是利用鋼絲繩循環(huán)往復(fù)，牽引固定在鋼絲繩上的車輛或其他裝備前進(jìn)，從而解決礦井輔助運(yùn)輸問題。無極絞車是以鋼絲繩牽引的普通軌道運(yùn)輸設(shè)備，適用于煤礦和金屬礦山井下巷道長距離、多變坡、

3、大噸位等的工作條件，如工作面巷道、采區(qū)上下山和集中軌道巷運(yùn)輸材料設(shè)備，運(yùn)輸線路內(nèi)不經(jīng)轉(zhuǎn)載可直達(dá)運(yùn)輸?shù)攸c(diǎn)。,2020/9/22,4,1 本課程的主要內(nèi)容,運(yùn)輸部分 包括：軌道、礦車、電機(jī)車、輔助設(shè)備選用；井底車場(chǎng)設(shè)計(jì)。 提升部分 包括：豎井單繩、多繩提升機(jī)的種類、選型計(jì)算；提升設(shè)備的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)。,2020/9/22,5,2 運(yùn)輸與提升在礦山中的作用,運(yùn)輸與提升系統(tǒng)任務(wù)是運(yùn)輸?shù)V（廢）石、人員、設(shè)備、材料等； 運(yùn)輸與提升系統(tǒng)礦井七（八）大系統(tǒng)之一； 運(yùn)輸與提升系統(tǒng)是礦井的咽喉； 運(yùn)輸與提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理影響礦石成本及礦山經(jīng)濟(jì)效益。,2020/9/22,6,3 學(xué)習(xí)本課程的目的,掌握礦山運(yùn)輸與提

4、升設(shè)備的選型計(jì)算和軌道線路設(shè)計(jì); 了解礦山運(yùn)輸及提升設(shè)備的主要構(gòu)造、類型、合理使用范圍及它們?cè)诩夹g(shù)上和使用上的特點(diǎn)，以便正確選擇和使用設(shè)備。,2020/9/22,7,第一章 礦井軌道,2020/9/22,8,1.1 軌道結(jié)構(gòu),軌道不僅是電機(jī)車、礦車的運(yùn)行軌跡，同時(shí)也是回電電流的導(dǎo)體。軌道線路應(yīng)力求平直，在拐彎的地方，在可能的情況下盡可能采用較大的曲線半徑，減少列車運(yùn)行阻力，同時(shí)避免過多的線路起伏，以免增加列車運(yùn)輸?shù)睦щy。 礦井軌道是由上部建筑和下部建筑所組成。上部建筑包括鋼軌、軌枕、道床和聯(lián)接零件；下部建筑就是巷道底板。,2020/9/22,9,鋼軌,鋼軌斷面一般是工字形，鋼軌由軌頭、軌腰和軌

5、底組成。如圖1-1所示。 作用是引導(dǎo)車輛運(yùn)行，而且直接承受載荷，并經(jīng)軌枕將載荷傳遞給道床及巷道底板。 鋼軌的型號(hào)是以每米長度的重量（kg/m）表示。見表1-1。,圖1-1,1.1 軌道結(jié)構(gòu),2020/9/22,10,表1-1 礦用標(biāo)準(zhǔn)鋼軌的規(guī)格,2020/9/22,11,表1-2 運(yùn)輸量與機(jī)車質(zhì)量、礦車容積、軌距、軌型的一般關(guān)系,2020/9/22,12,軌枕,作用：固定和支承鋼軌，使兩根鋼軌始終保持一定的距離，防止軌道產(chǎn)生橫向和縱向移動(dòng)，保持軌道的穩(wěn)定性，并將鋼軌的壓力較均勻地傳遞給道床。 軌枕有木質(zhì)的、鋼筋混凝土的和金屬的三種。 軌枕間距一般小于0.8m。兩根鋼軌接頭處應(yīng)懸空，且軌枕間距應(yīng)

6、較一般間距縮短一些。 各種軌枕的優(yōu)缺點(diǎn)： 木質(zhì)的、鋼筋混凝土的。,1.1 軌道結(jié)構(gòu),2020/9/22,13,木質(zhì)軌枕的優(yōu)缺點(diǎn),木質(zhì)軌枕的能很好地保證軌道的穩(wěn)定性；加工制作方便；具有足夠的強(qiáng)度和彈性，以及鋼軌在軌枕上的固定簡便等，但木質(zhì)軌枕容易腐朽，所以，通常應(yīng)進(jìn)行防腐處理，以延長它的使用年限。木軌枕規(guī)格見表1-3。,2020/9/22,14,表1-3 木軌枕規(guī)格,2020/9/22,15,鋼筋混凝土軌枕的優(yōu)缺點(diǎn),鋼筋混凝土軌枕使用壽命長，維修費(fèi)用少；抗壓強(qiáng)度高；抗腐蝕性能好；取材和制造均方便。但它的重量大、導(dǎo)電；增大軌道的整體剛度；鋪設(shè)及修理的勞動(dòng)強(qiáng)度大。為節(jié)省寶貴的木材資源，主要運(yùn)輸巷道盡

7、可能用鋼筋混凝土軌枕，為了減少鋼筋混凝土的導(dǎo)電性，可在墊板和軌枕之間放置絕緣板，例如橡膠、壓縮木板和夾布膠木等制成的絕緣墊。鋼筋混凝士軌枕主要規(guī)格見表1-4。,1.1 軌道結(jié)構(gòu),2020/9/22,16,表1-4 鋼筋混凝士軌枕主要規(guī)格,2020/9/22,17,道床,作用： 分壓作用。將軌枕下的壓力分散并傳于路基，使路基面的應(yīng)力均勻并小于其容許強(qiáng)度； 約束軌道框架。提供道床阻力以約束軌道框架，保持軌道的方向、高低等幾何位置； 增彈減振。提供軌道所需要的彈性和阻尼，衰減列車通過時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)，避免過大的動(dòng)作用力傳到路基等下都結(jié)構(gòu)上； 排水。道床所使用的透水性材料，可提供良好的排水性能，對(duì)提高路基

8、的承載能力有著重要的作用； 方便維修養(yǎng)護(hù)。軌道在行車中產(chǎn)生的不平順及方向不良可以通過調(diào)整枕下碎石加以整治。,2020/9/22,18,要求：道床材料必須質(zhì)地堅(jiān)韌，吸水度低，不易風(fēng)化，不易破碎。最好的道床料是碎石。碎石料度為2040mm。道床應(yīng)有適當(dāng)厚度，以使路基面受力均勻且基面應(yīng)力小于其容許限度。,2020/9/22,19,聯(lián)接零件,聯(lián)接零件的用途是在縱向把鋼軌接在一起，并將鋼軌固定在軌枕上。聯(lián)接零件有魚尾板（道夾板）、螺栓、墊板及道釘。鋼軌接頭是軌道最薄弱的地方。,1.1 軌道結(jié)構(gòu),2020/9/22,20,1.2 軌距和軌道的坡度,軌距是指直線軌道上兩條鋼軌軌頂內(nèi)側(cè)垂直平面間的距離；見圖1

9、-2。 我國金屬礦井下的標(biāo)準(zhǔn)軌距為600mm、762mm和900mm。,圖1-2,（1）軌距,2020/9/22,21,（2）軌道的坡度,軌道線路的坡度是線路縱斷面上相鄰兩點(diǎn)的高度差與這兩點(diǎn)間的水平距離之比，通常以千分?jǐn)?shù)表示； 設(shè)一條線路的起點(diǎn)標(biāo)高為H1（m），終點(diǎn)標(biāo)高為H2（m），兩點(diǎn)間的線路水平距離為L（m），則這條線路的平均坡度（ip）為：,（1-1）,2020/9/22,22,（2）軌道的坡度,軌道線路的坡度主要是由井下排水的需要決定的，一般為310。如果坡度小于3，巷道排水較困難；坡度過大，電機(jī)車將難以牽引車組上坡運(yùn)行，而且制動(dòng)困難、不安全、軌道與車輛輪緣磨損嚴(yán)重。 最理想的軌道線路

10、坡度就是等阻坡度。在設(shè)計(jì)井下軌道線路時(shí)，一般按3的坡度考慮。 思考題：為什么井下的巷道或者說軌道不是水平的而需有一定的坡度？,1.2 軌距和軌道的坡度,2020/9/22,23,1.3 彎道和道岔,1.3.1 彎道,（1）彎道的表示,彎道特征要素用中心角、曲線半徑R、曲線段弧長L、切線長度T等參數(shù)來表示，在設(shè)計(jì)圖中應(yīng)集中標(biāo)注并標(biāo)出曲線的中心O。各要素之間的關(guān)系為：,圖1-3,2020/9/22,24,1.3.1 彎道,（2）最小彎道半徑,車輛在彎道上運(yùn)行時(shí)，由于離心力的作用，使輪緣與軌道間的阻力增加，而離心力和彎道阻力的大小與車輛運(yùn)行速度、彎道半徑和車輛軸距等因素有關(guān)。因此，最小彎道半徑應(yīng)根據(jù)

11、車輛運(yùn)行速度和軸距大小來確定。 當(dāng)轉(zhuǎn)角小于或等于90，兩軸車輛的運(yùn)行速度小于1.5m/s時(shí)，最小彎道半徑不得小于軸距的7倍；運(yùn)行速度大于1.5m/s時(shí)，最小彎道半徑不得小于軸距的10倍；運(yùn)行速度大于3.5m/s時(shí)，最小彎道半徑不得小于軸距的15倍。當(dāng)轉(zhuǎn)角大于90時(shí)，最小彎道半徑均按大于軸距的1015倍計(jì)算。,2020/9/22,25,1.3.1 彎道,（3）軌距加寬,1.3 彎道和道岔,在彎道上運(yùn)行的車輛，由于車軸是固定在車架上，不可能與彎道半徑取得一致方向，所以容易發(fā)生軌頭將車輪緣楔住以及車輛運(yùn)行阻力和磨損劇烈增加的現(xiàn)象。因此，必須在彎道處將軌距適當(dāng)加寬，使這些現(xiàn)象基本消除 。 加寬軌距時(shí)，

12、外軌不動(dòng)，只將內(nèi)軌向彎道曲線中心方向移動(dòng)規(guī)定的距離。軌距的加寬是在與曲線段兩端相銜接的直線逐漸進(jìn)行的，到曲線段與直線段的切點(diǎn)上，軌距就加寬到規(guī)定數(shù)值，在整個(gè)曲線段內(nèi)應(yīng)保持規(guī)定的加寬值。從直線段開始加寬軌距點(diǎn)起到直線段與曲線段的切點(diǎn)為止的線路長度，稱為軌距加寬遞減距離。軌距加寬遞減距離一般按軌距加寬值的100300倍計(jì)算。,2020/9/22,26,表1-5 軌距加寬值（mm）,2020/9/22,27,1.3.1 彎道,（4）外軌抬高,當(dāng)車輛行經(jīng)彎道時(shí)，將產(chǎn)生作用于車輛重心的離心力，使車輪輪緣擠壓外軌或內(nèi)軌。其結(jié)果加劇了輪緣和鋼軌的磨損，并使運(yùn)行阻力增加，嚴(yán)重時(shí)將發(fā)生脫軌甚至翻車事故。為了消除

13、離心力的上述影響，應(yīng)將彎道外軌抬高，使車輛在彎道運(yùn)行時(shí)，離心力與礦車重量的合力垂直軌道平面，如圖1-4所示。這樣就使車輛不再受橫向力作用的影響而順利通過彎道。 外軌抬高的方法是增加外軌下面的道床厚度。在鋪設(shè)與彎道外軌兩端銜接的直線段鋼軌時(shí)，應(yīng)將它作成310的下坡，在整個(gè)彎道內(nèi)保持計(jì)算的外軌抬高量。用310的下坡所鋪的這段鋼軌長度，稱為外軌抬高遞減距離。外軌臺(tái)高遞減距離一般按外軌抬高量的100300倍計(jì)算。,圖1-4,2020/9/22,28,1.3.1 彎道,（5）軌道中心線間距及巷道加寬,1.3 彎道和道岔,當(dāng)車輛在彎道上運(yùn)行時(shí)，車箱中心線的兩端點(diǎn)就凸出于軌道中心線之外；車箱中心線中點(diǎn)偏移于

14、軌道中心線內(nèi)側(cè)。因此，線路中心線與巷道支柱之間的間距應(yīng)適當(dāng)加寬。 一般情況下，曲線段兩軌道線路中心線間距可按兩直線段線路中心線間距再加寬300mm。 曲線段巷道的凈寬，通常對(duì)其外側(cè)和內(nèi)側(cè)分別加寬200mm和100mm。加寬的范圍除曲線段外，尚應(yīng)包括與其相鄰的一段直線巷道。,圖1-5,2020/9/22,29,1.3.2 道岔,軌道線路是由若干直線段和曲線段聯(lián)接而成，線路的聯(lián)接通常都用道岔。道岔是引導(dǎo)單個(gè)礦車或列車從一條線路駛向另一條線路的轉(zhuǎn)向裝置。,（1）道岔的種類 按線路間的相對(duì)位置，道岔可分為單開道岔、對(duì)稱道岔、渡線道岔和菱形道岔等 。見圖1-6。 按操作方法不同，道岔分為手動(dòng)的和機(jī)械操縱

15、的道岔、彈簧道岔和遠(yuǎn)距離操縱的道岔等。,圖1-6,2020/9/22,30,1.3.2 道岔,（2）道岔的型式 道岔標(biāo)號(hào)是用軌距、軌型、道岔型號(hào)及道岔曲線半徑等表示。例如，624-1/4-12右（左）道岔，6表示軌距為600mm，24指軌型為24kg/m，1/4是道岔型號(hào)，12指道岔曲線半徑為12m，右表示右開道岔（左表示左開道岔）。 （3）單開道岔的構(gòu)造（見圖1-6） 主要有：尖軌、基本軌、轉(zhuǎn)轍器、過渡軌、護(hù)輪軌、轍岔。,1.3 彎道和道岔,2020/9/22,31,圖1-6 單開道岔示意圖,1尖軌；2基本軌；3轉(zhuǎn)轍器；4過渡軌；5護(hù)輪軌；6轍岔,2020/9/22,32,某礦地面運(yùn)輸軌道中

16、的道岔,2020/9/22,33,1.3.2 道岔,圖1-6中的角是轍岔岔心角。為了便于計(jì)算和制造，通常用轍岔型號(hào)M表示轍岔的技術(shù)特征。用岔心角的半角正切值的兩倍表示道岔型號(hào)M，即：,常用的道岔型號(hào)有1/3、1/4和1/5等三種。 警沖標(biāo)是用來指示車輛停車時(shí)相鄰兩條線路的最小安全距離，以防止停留在該線路上的車輛與鄰線路上的車輛發(fā)生側(cè)面沖撞的標(biāo)志。超過警沖標(biāo)以后，相鄰兩車彼此都在對(duì)方的安全限界之外，不會(huì)發(fā)生刮蹭現(xiàn)象。,（1-2）,2020/9/22,34,(4)道岔的選擇 選擇道岔時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： 與基本軌的軌距相適應(yīng)。如基本軌的軌距是600mm，就應(yīng)選用600mm軌距的道岔；選用762mm及900mm軌距時(shí)也一樣。 與基本軌的軌型相適應(yīng)?；拒壥悄姆N型號(hào)，道岔也應(yīng)選用哪種型號(hào)。有時(shí)也可以采用比基本軌軌型高一級(jí)的道岔，但不允許采用低一級(jí)的道岔。如基本軌線路軌型為18kg/m