多台联动提升机在矩型井架滑轮组提升系统的应用

2020-08-19牛国强朱有良苏文洲

矿山机械 2020年8期

牛国强，朱有良，苏文洲，朱振

鹤壁万丰矿山机械制造有限公司河南鹤壁 456761

矿井提升系统是矿井生产中的主要设备，目前常用的矿井提升系统主要由提升机、天轮、钢丝绳和箕斗 (罐笼) 构成[1]。随着矿井深度的加深，提升能力亦需要不断增加，但钢丝绳直径和提升机滚筒直径不能无限制增加。由于结构上的问题，提升机滚筒直径和钢丝绳直径的增大受到限制，无法满足深井高效生产和管理的需求。

矿井提升能力的大小和效率的高低，直接反应了矿井提升系统的单次提升能力，且提升能力的大小直接影响到矿井的生产能力[2]。为了提高矿井提升能力和生产效率，须尽可能地提高单次提升能力[3]，最大限度地发挥设备的性能。

针对上述情况，在提升机最大静张力[4]不能满足要求时，应在原提升系统中设法减少提升容器直接作用在卷筒上的静张力。为克服现有技术之缺陷，本公司立足矿山主井提升系统的技术创新，避免井深过大时，钢丝绳上的应力变化过大造成钢丝绳损伤；改进矿山主井提升系统，增加滑轮组提升，可应用于前期竖井开拓和后期矿石开采以及物料提升，有效解决提升系统单次提升能力低的问题。

1 提升系统简介

本提升系统用于越南天然气采集竖井工程项目，竖井用于前期岩石开挖、竖井开拓及物资输送。矿井主井直径为 17 m，井深 80～ 110 m；岩石开采量为120 m3/h；提升质量：机车重 40 t，工作仓重 40 t。

24台提升机用于提升任务，其中 6台用于提升机车 (40 t)；2台用于提升载人罐笼 (2套)；4台用于提升物料箕斗 (5 t，4套)；12台用于提升作业仓吊盘、通风管道、潜水泵、钻机等。

2 系统方案

2.1 总体设想

本提升系统包括提升机、天轮、定滑轮组、钢丝绳和动滑轮组、箕斗、罐笼、工作仓平台、机车平台。提升机置于地面的提升机房内，天轮支架置于地面井架之上，支架上装有天轮及定滑轮组，钢丝绳缠绕在天轮、定滑轮组和提升机的钢丝绳轮上，将定滑轮组与提升机连接在一起，构成提升结构。定滑轮组下部的钢丝绳上装有互相错开的动滑轮组，用于升降可置入井筒的第一箕斗和第二箕斗、罐笼、工作仓平台以及机车平台；在第一箕斗和第二箕斗、罐笼、工作仓平台、机车平台上安装滑轮组，钢丝绳交错贯穿其中，将其与动滑轮组连接在一起，构成提升容器结构。系统平面和立面图如图 1所示。

同时，本系统也进行了其他改进。

(1) 井筒内设有比原减速位置高的减速位置感应器，罐道梁多处设有声光报警器，提升机房内装有电气集中控制器。

(2) 所述的钢丝绳形成闭环，绕装在天轮、定滑轮、动滑轮、第一箕斗和第二箕斗、罐笼、工作仓平台、机车平台上，通过定滑轮与提升机连接在一起，构成滑轮组提升结构。

2.2 具体方案

6台提升机用于提升机车平台[5]。钢丝绳穿过 12组井架定滑轮组和 9组机车平台滑轮组，两端分别连接提升机，6台提升机同时提升或下降。

2台提升机用于提升载人罐笼。钢丝绳一端穿过井架定滑轮组提升罐笼，一端连接提升机，2台提升机同时提升或下降。

4台提升机用于提升箕斗。钢丝绳一端穿过井架定滑轮组提升箕斗，一端连接提升机，4台提升机同时提升或下降，用于升降物料及通风管道、水泵、钻机等辅助设备。

12台提升机用于提升作业仓吊盘。每边 6台提升机，钢丝绳穿过 12组井架定滑轮组和 8组作业仓平台滑轮组，两端连接提升机，12台提升机同时提升或下降。

3 提升系统实施方式

24台提升机可实现同时提升或下降，实现全自动化电气控制和盘形制动器液压制动[6]。以提升机车平台为例，其自动化控制过程如下：主回路过流及过、欠电压保护，变频器输入、输出缺相保护，深度指示器断轴保护，减速点后备保护，井口限速保护，错向保护，二级制动解除保护，等速段、减速段超速保护，开车与打点信号互锁保护等 12种自动化保护；采用变频器调速，实现无级变频调速，速度稳定且连续可调。

图1 提升系统布置方案Fig.1 Layout of hoisting system

提升机启动后，带动钢丝绳缠绕运转，从而带动第一箕斗和第二箕斗及罐笼、工作仓平台、机车平台在井筒内做交替上下运动。以箕斗提升例，当每一个箕斗口部运动到对应的定量出口钢板处，开始向箕斗内装料，物料装满后，由提升机将箕斗拉出井筒，进行卸料；与此同时，另一个箕斗深入井下定量出口钢板处开始装料，依次循环装卸工作，从而将物料从井筒内运出。如图 2所示。

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

4 滑轮组系统

定滑轮不省力，但可以改变力的方向，动滑轮不能改变力的方向，但省力，使用滑轮组可很好地解决施工现场提升量超负荷的问题。若使用滑轮组提升，承担重物的绳子段数为n，则提升物料的质量增大n倍；利用滑轮组多组配合，可以使移动的距离为物体上升高度的n倍。增加滑轮组提升，改变提升系统的运行速度、曲线及系统的减速位置，有效提高了提升系统的生产效率。该工程现场使用 3排滑轮组，每排有 3个动滑轮、6段绳，4个定滑轮，钢丝绳两端分别连接 2台提升机负责提升或下降。提升滑轮组系统3排 6段绳，工作能力提高 18倍。