多臺聯(lián)動提升機在矩型井架滑輪組提升系統(tǒng)的應(yīng)用

牛國強，朱有良，蘇文洲，朱 振

鶴壁萬豐礦山機械制造有限公司 河南鶴壁 456761

礦 井提升系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)中的主要設(shè)備，目前常用的礦井提升系統(tǒng)主要由提升機、天輪、鋼絲繩和箕斗 (罐籠) 構(gòu)成[1]。隨著礦井深度的加深，提升能力亦需要不斷增加，但鋼絲繩直徑和提升機滾筒直徑不能無限制增加。由于結(jié)構(gòu)上的問題，提升機滾筒直徑和鋼絲繩直徑的增大受到限制，無法滿足深井高效生產(chǎn)和管理的需求。

礦井提升能力的大小和效率的高低，直接反應(yīng)了礦井提升系統(tǒng)的單次提升能力，且提升能力的大小直接影響到礦井的生產(chǎn)能力[2]。為了提高礦井提升能力和生產(chǎn)效率，須盡可能地提高單次提升能力[3]，最大限度地發(fā)揮設(shè)備的性能。

針對上述情況，在提升機最大靜張力[4]不能滿足要求時，應(yīng)在原提升系統(tǒng)中設(shè)法減少提升容器直接作用在卷筒上的靜張力。為克服現(xiàn)有技術(shù)之缺陷，本公司立足礦山主井提升系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新，避免井深過大時，鋼絲繩上的應(yīng)力變化過大造成鋼絲繩損傷；改進(jìn)礦山主井提升系統(tǒng)，增加滑輪組提升，可應(yīng)用于前期豎井開拓和后期礦石開采以及物料提升，有效解決提升系統(tǒng)單次提升能力低的問題。

1 提升系統(tǒng)簡介

本提升系統(tǒng)用于越南天然氣采集豎井工程項目，豎井用于前期巖石開挖、豎井開拓及物資輸送。礦井主井直徑為 17 m，井深 80～ 110 m；巖石開采量為120 m3/h；提升質(zhì)量：機車重 40 t，工作倉重 40 t。

24臺提升機用于提升任務(wù)，其中 6臺用于提升機車 (40 t)；2臺用于提升載人罐籠 (2套)；4臺用于提升物料箕斗 (5 t，4套)；12臺用于提升作業(yè)倉吊盤、通風(fēng)管道、潛水泵、鉆機等。

2 系統(tǒng)方案

2.1 總體設(shè)想

本提升系統(tǒng)包括提升機、天輪、定滑輪組、鋼絲繩和動滑輪組、箕斗、罐籠、工作倉平臺、機車平臺。提升機置于地面的提升機房內(nèi)，天輪支架置于地面井架之上，支架上裝有天輪及定滑輪組，鋼絲繩纏繞在天輪、定滑輪組和提升機的鋼絲繩輪上，將定滑輪組與提升機連接在一起，構(gòu)成提升結(jié)構(gòu)。定滑輪組下部的鋼絲繩上裝有互相錯開的動滑輪組，用于升降可置入井筒的第一箕斗和第二箕斗、罐籠、工作倉平臺以及機車平臺；在第一箕斗和第二箕斗、罐籠、工作倉平臺、機車平臺上安裝滑輪組，鋼絲繩交錯貫穿其中，將其與動滑輪組連接在一起，構(gòu)成提升容器結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)平面和立面圖如圖 1所示。

同時，本系統(tǒng)也進(jìn)行了其他改進(jìn)。

(1) 井筒內(nèi)設(shè)有比原減速位置高的減速位置感應(yīng)器，罐道梁多處設(shè)有聲光報警器，提升機房內(nèi)裝有電氣集中控制器。

(2) 所述的鋼絲繩形成閉環(huán)，繞裝在天輪、定滑輪、動滑輪、第一箕斗和第二箕斗、罐籠、工作倉平臺、機車平臺上，通過定滑輪與提升機連接在一起，構(gòu)成滑輪組提升結(jié)構(gòu)。

2.2 具體方案

6臺提升機用于提升機車平臺[5]。鋼絲繩穿過 12組井架定滑輪組和 9組機車平臺滑輪組，兩端分別連接提升機，6臺提升機同時提升或下降。

2臺提升機用于提升載人罐籠。鋼絲繩一端穿過井架定滑輪組提升罐籠，一端連接提升機，2臺提升機同時提升或下降。

4臺提升機用于提升箕斗。鋼絲繩一端穿過井架定滑輪組提升箕斗，一端連接提升機，4臺提升機同時提升或下降，用于升降物料及通風(fēng)管道、水泵、鉆機等輔助設(shè)備。

12臺提升機用于提升作業(yè)倉吊盤。每邊 6臺提升機，鋼絲繩穿過 12組井架定滑輪組和 8組作業(yè)倉平臺滑輪組，兩端連接提升機，12臺提升機同時提升或下降。

3 提升系統(tǒng)實施方式

24臺提升機可實現(xiàn)同時提升或下降，實現(xiàn)全自動化電氣控制和盤形制動器液壓制動[6]。以提升機車平臺為例，其自動化控制過程如下：主回路過流及過、欠電壓保護(hù)，變頻器輸入、輸出缺相保護(hù)，深度指示器斷軸保護(hù)，減速點后備保護(hù)，井口限速保護(hù)，錯向保護(hù)，二級制動解除保護(hù)，等速段、減速段超速保護(hù)，開車與打點信號互鎖保護(hù)等 12種自動化保護(hù)；采用變頻器調(diào)速，實現(xiàn)無級變頻調(diào)速，速度穩(wěn)定且連續(xù)可調(diào)。

圖1 提升系統(tǒng)布置方案Fig.1 Layout of hoisting system

提升機啟動后，帶動鋼絲繩纏繞運轉(zhuǎn)，從而帶動第一箕斗和第二箕斗及罐籠、工作倉平臺、機車平臺在井筒內(nèi)做交替上下運動。以箕斗提升例，當(dāng)每一個箕斗口部運動到對應(yīng)的定量出口鋼板處，開始向箕斗內(nèi)裝料，物料裝滿后，由提升機將箕斗拉出井筒，進(jìn)行卸料；與此同時，另一個箕斗深入井下定量出口鋼板處開始裝料，依次循環(huán)裝卸工作，從而將物料從井筒內(nèi)運出。如圖 2所示。

圖2 箕斗提升示意Fig.2 Sketch of skip hoisting

4 滑輪組系統(tǒng)

定滑輪不省力，但可以改變力的方向，動滑輪不能改變力的方向，但省力，使用滑輪組可很好地解決施工現(xiàn)場提升量超負(fù)荷的問題。若使用滑輪組提升，承擔(dān)重物的繩子段數(shù)為n，則提升物料的質(zhì)量增大n倍；利用滑輪組多組配合，可以使移動的距離為物體上升高度的n倍。增加滑輪組提升，改變提升系統(tǒng)的運行速度、曲線及系統(tǒng)的減速位置，有效提高了提升系統(tǒng)的生產(chǎn)效率。該工程現(xiàn)場使用 3排滑輪組，每排有 3個動滑輪、6段繩，4個定滑輪，鋼絲繩兩端分別連接 2臺提升機負(fù)責(zé)提升或下降。提升滑輪組系統(tǒng)3排 6段繩，工作能力提高 18倍。

5 結(jié)語

該提升系統(tǒng)可用于礦井主井開拓、豎井開采，可有效解決提升機卷筒直徑和鋼絲繩直徑過大，鋼絲繩曲率半徑過大，提升周期長，裝卸載時間長，單次提升量小等問題。

增加滑輪組提升，結(jié)構(gòu)簡單，安裝使用方便，可大幅提高提升能力，有效緩解了提升能力和生產(chǎn)能力之間的沖突問題，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行。