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礦井提升系統(tǒng)：礦山之魂,，發(fā)展之路

發(fā)布時(shí)間：

2024-12-19

來源：

礦井提升機(jī)作為礦山領(lǐng)域的核心設(shè)備，廣泛應(yīng)用于煤礦及非煤礦山,，肩負(fù)著人員的升降,、煤炭、礦石的運(yùn)輸,，以及各類材料和設(shè)備的吊運(yùn)任務(wù),，猶如一條關(guān)鍵的紐帶，緊密連接著井上與井下,，是礦山生產(chǎn)中不可或缺的交通運(yùn)輸生命線,。

一、礦井提升機(jī)：礦山運(yùn)作的關(guān)鍵樞紐

礦井提升機(jī)作為礦山領(lǐng)域的核心設(shè)備,，廣泛應(yīng)用于煤礦及非煤礦山,，肩負(fù)著人員的升降、煤炭,、礦石的運(yùn)輸,，以及各類材料和設(shè)備的吊運(yùn)任務(wù),，猶如一條關(guān)鍵的紐帶，緊密連接著井上與井下,，是礦山生產(chǎn)中不可或缺的交通運(yùn)輸生命線,。

礦井提升機(jī)具有以下顯著特點(diǎn)：

1.高復(fù)雜性與高風(fēng)險(xiǎn)性

這是一種復(fù)雜且龐大的機(jī)電設(shè)備，不僅承擔(dān)繁重的物料運(yùn)輸,，還負(fù)責(zé)人員的運(yùn)載工作,。鑒于其工作性質(zhì)，一旦發(fā)生故障,，所產(chǎn)生的影響極為嚴(yán)重,，不僅會(huì)導(dǎo)致礦井生產(chǎn)停滯，更會(huì)對(duì)人員生命安全構(gòu)成直接威脅,。

2.嚴(yán)苛的工作條件適應(yīng)性

礦井提升機(jī)屬于周期性運(yùn)動(dòng)的輸送設(shè)備,，需要頻繁地啟動(dòng)與停止，這種工作模式對(duì)其機(jī)械和電氣設(shè)備的設(shè)計(jì)提出了極高的要求,，必須保證設(shè)備在長(zhǎng)期,、高強(qiáng)度的運(yùn)行過程中始終保持安全可靠，以應(yīng)對(duì)惡劣的工作環(huán)境和復(fù)雜的工況條件,。

3.顯著的經(jīng)濟(jì)價(jià)值關(guān)聯(lián)性

作為礦山的大型關(guān)鍵設(shè)備,，礦井提升機(jī)的合理選型、正確使用以及精心維護(hù),，對(duì)于礦山的經(jīng)濟(jì)效益有著深遠(yuǎn)的影響,。從礦山運(yùn)維的角度來看，除了在設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)追求卓越品質(zhì)外,，提高安裝精度,、規(guī)范使用流程以及加強(qiáng)日常維護(hù)保養(yǎng)工作至關(guān)重要。這些措施不僅是確保礦井提升機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵,，也是預(yù)防和杜絕故障與事故發(fā)生的有效手段,。而要切實(shí)落實(shí)這些要點(diǎn)，首要任務(wù)便是深入了解礦井提升機(jī)的性能特點(diǎn),、結(jié)構(gòu)組成以及工作原理,。二,、礦井提升系統(tǒng)：多元構(gòu)成與精細(xì)分類

礦井提升系統(tǒng)是一個(gè)由多個(gè)關(guān)鍵部件協(xié)同工作的復(fù)雜體系,，主要包括提升機(jī)、提升鋼絲繩,、提升容器,、井架或井塔、天輪或?qū)蜉?、裝卸載設(shè)備,、井筒罐道以及井口設(shè)施等核心組件,。

根據(jù)其功能定位，礦井提升系統(tǒng)可大致劃分為主井箕斗提升系統(tǒng)和副井罐籠提升系統(tǒng),。主井箕斗提升系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)煤炭,、礦石等物料的高效提升，而副井罐籠提升系統(tǒng)則側(cè)重于人員,、設(shè)備,、材料、工具的升降以及矸石的運(yùn)輸?shù)容o助作業(yè),。從系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式和工作方式出發(fā),，礦井提升系統(tǒng)又可進(jìn)一步細(xì)分為以下幾類：

（一）立井單繩纏繞式提升系統(tǒng)

立井單繩纏繞式提升系統(tǒng)包含立井罐籠提升系統(tǒng)和立井箕斗提升系統(tǒng)兩種類型。

1.立井罐籠提升系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)景與操作特性：多數(shù)情況下,，立井罐籠提升系統(tǒng)被用作副井提升系統(tǒng),，但在一些特定的小型礦井中，也會(huì)根據(jù)實(shí)際需求兼作主井提升或作為混合井提升使用,。該系統(tǒng)的裝,、卸載方式多依賴人力或半機(jī)械化手段，加之其提升內(nèi)容具有較大的多樣性和不確定性,，如矸石,、材料、設(shè)備以及人員等的交替運(yùn)輸,，使得自動(dòng)化提升的實(shí)現(xiàn)難度較大,。

工作原理與運(yùn)行流程：兩根鋼絲繩的一端牢固地固定在提升機(jī)的卷筒上，另一端繞過井架上的天輪后懸掛罐籠,，且兩根鋼絲繩在卷筒上的纏繞方向相反,。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)并帶動(dòng)提升機(jī)卷筒旋轉(zhuǎn)時(shí)，鋼絲繩會(huì)在天輪的引導(dǎo)下,，在卷筒上進(jìn)行纏上或松下的動(dòng)作,，從而驅(qū)動(dòng)提升容器在井筒內(nèi)實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。具體而言,，當(dāng)井口上出車平臺(tái)的罐籠和井底車場(chǎng)罐籠的裝,、卸作業(yè)完成后，即可啟動(dòng)提升機(jī),，將井底罐籠提升至井口位置,，同時(shí)原井口罐籠下放至井底車場(chǎng)進(jìn)行新一輪的裝車作業(yè)，如此循環(huán)往復(fù),，完成人員和物料的運(yùn)輸任務(wù),。

2.立井箕斗提升系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)景與操作特性：立井箕斗提升系統(tǒng)主要承擔(dān)主井的物料提升任務(wù)，與副井罐籠提升系統(tǒng)相比,，其顯著特點(diǎn)在于采用了不同的提升容器和裝,、卸載系統(tǒng),，具備機(jī)械與自動(dòng)裝、卸載的多種方式,，這使得該系統(tǒng)更易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作,，從而提高物料提升的效率和精度。

工作原理與運(yùn)行流程：上,、下兩個(gè)箕斗分別通過鋼絲繩與提升機(jī)卷筒相連,，鋼絲繩繞過井架天輪后引入提升機(jī)房，并以相反方向纏繞和固定在卷筒上,。啟動(dòng)提升機(jī)后,，卷筒旋轉(zhuǎn)，一根鋼絲繩纏繞,，另一根放松,，箕斗隨之在井筒內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)，完成重箕斗提升和空箕斗下放的任務(wù),。當(dāng)?shù)V石運(yùn)輸至井底車場(chǎng)的翻車機(jī)硐室時(shí),，首先通過翻車機(jī)將煤卸入井下煤倉(cāng)，然后經(jīng)裝載閘門進(jìn)入給煤機(jī),，最終通過定量裝載斗箱的閘門裝入井底的箕斗,。與此同時(shí)，另一個(gè)箕斗到達(dá)井架卸載位置,，通過卸載曲軌打開底部扇形閘門,，將煤卸入地面煤倉(cāng)。

（二）多繩摩擦式提升系統(tǒng)

多繩摩擦式提升系統(tǒng)有塔式和落地式兩種結(jié)構(gòu)形式,，其提升容器可以是箕斗或罐籠,。這種提升系統(tǒng)具有體積小、質(zhì)量輕,、提升能力強(qiáng)等顯著優(yōu)勢(shì),，尤其適用于深井開采的工況條件，能夠滿足礦山在復(fù)雜地質(zhì)條件下的高效生產(chǎn)需求,。

（三）斜井箕斗與串車提升系統(tǒng)

1.斜井箕斗提升系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)景與工作原理：斜井箕斗提升系統(tǒng)主要用于主井物料提升,，提升機(jī)卷筒上纏繞兩根鋼絲繩，一端繞過天輪連接箕斗,。井口裝載位置的箕斗等待裝料,，井上箕斗卸載后準(zhǔn)備運(yùn)行。井下礦車將煤卸入煤倉(cāng),，裝車工操作裝載閘門將煤裝入井下箕斗,，同時(shí)井上箕斗通過卸載曲軌將煤卸入地面煤倉(cāng),。由于箕斗與提升機(jī)卷筒通過鋼絲繩連接,，卷筒轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)箕斗在井筒斜巷中往復(fù)運(yùn)動(dòng),，實(shí)現(xiàn)物料的提升與下放。

2.斜井串車提升系統(tǒng)

應(yīng)用場(chǎng)景與工作原理：斜井串車提升系統(tǒng)既可用作主井提升,，也可作為輔助提升系統(tǒng),。在運(yùn)輸物料時(shí)，通常采用礦車和運(yùn)料車,；升降人員時(shí),，則將串車摘下，換上人車,。其工作原理與斜井箕斗提升系統(tǒng)類似,，但以礦車作為提升容器。礦車在井下裝滿后拉至井口,，轉(zhuǎn)為地面水平軌道,，人工摘鉤轉(zhuǎn)道岔后掛上空車或料車下井。

（四）鑿井提升系統(tǒng)

在立井開鑿過程中,，為了確保井筒工作面的正常作業(yè),，需要設(shè)置鑿井提升系統(tǒng)與懸吊系統(tǒng)。

1.鑿井提升系統(tǒng)

由提升容器,、鉤頭連接裝置,、鋼絲繩、天輪,、提升機(jī)以及導(dǎo)向穩(wěn)繩和滑架等組成,，主要負(fù)責(zé)排除井筒內(nèi)的積矸、下放器材設(shè)備以及人員的升降,。

2.懸吊系統(tǒng)

通過鋼絲繩,、天輪及鑿井絞車等設(shè)備，用于懸掛吊盤,、砌壁模板,、安全梯、吊泵和各類管路纜線,，為井筒施工提供必要的支持和保障,。

 

在井筒正式掘進(jìn)前，需在井口搭建鑿井井架,，并安裝天輪平臺(tái)和卸矸平臺(tái),，同時(shí)進(jìn)行井筒鎖口施工，設(shè)置封口盤,、固定盤和吊盤,。此外，還需在井口周邊安裝鑿井提升機(jī),、鑿井絞車,，并建設(shè)壓風(fēng)機(jī)房,、通風(fēng)機(jī)房和混凝土攪拌站等輔助生產(chǎn)設(shè)施。當(dāng)一切準(zhǔn)備就緒后,，即可開始井筒的正式掘進(jìn)工作,。立井采用自上而下的掘進(jìn)方式,，當(dāng)達(dá)到一定深度（段高）后,，再由下向上進(jìn)行砌壁作業(yè)，掘進(jìn)與砌壁交替進(jìn)行,。在每個(gè)段高內(nèi),，先通過鑿巖機(jī)鉆孔,，然后用裝巖機(jī)將巖石裝入吊桶，由鑿井提升機(jī)提升至井架卸矸臺(tái)卸入矸石倉(cāng),，最后用汽車或礦車運(yùn)走,。同時(shí)，隨著工作面的推進(jìn),，需要對(duì)新掘進(jìn)的段高進(jìn)行砌壁作業(yè),，以確保井筒的穩(wěn)定性和安全性。

由于鑿井提升高度隨工作面下掘而不斷變化,，吊桶在提升過程中需多次經(jīng)過吊盤并減速,，且在吊盤或穩(wěn)繩盤下存在無穩(wěn)繩的提升段，因此對(duì)提升速度有嚴(yán)格控制,，這就要求鑿井提升機(jī)具備良好的調(diào)繩,、調(diào)速和控制性能。此外,，為提高鑿井效率,，通常會(huì)采用更大的吊桶，這也對(duì)鑿井提升機(jī)的提升能力提出了更高的要求,。

三,、礦井提升機(jī)：多樣化的分類體系

礦井提升機(jī)的分類方式豐富多樣，具體如下：

1.基于用途的分類

可分為主井提升機(jī)和副井提升機(jī),，兩者分別承擔(dān)著不同的關(guān)鍵任務(wù),，主井提升機(jī)側(cè)重于物料的高效運(yùn)輸，而副井提升機(jī)則主要負(fù)責(zé)人員和輔助物資的升降,。

2.基于傳動(dòng)方式的分類

包括電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)和液壓馬達(dá)傳動(dòng)兩種類型,，不同的傳動(dòng)方式具有各自獨(dú)特的性能特點(diǎn)和適用場(chǎng)景，為礦山企業(yè)提供了多樣化的選擇,。

3.基于鋼絲繩工作方式的分類

分為纏繞式提升機(jī)和摩擦式提升機(jī),。纏繞式提升機(jī)又可細(xì)分為單筒圓柱形、雙筒圓柱形、單筒可分離圓柱形,、絞輪式等,；摩擦式提升機(jī)則包括井塔式和落地式。

 

在國(guó)際范圍內(nèi),，目前生產(chǎn)和使用的提升機(jī)主要?dú)w為三大類：?jiǎn)卫K纏繞式提升機(jī)、多繩摩擦式提升機(jī)和多繩纏繞式提升機(jī),，每種類型都在不同的礦山工況中發(fā)揮著重要作用,，滿足了多樣化的生產(chǎn)需求。四,、礦井提升機(jī)：工作原理的深度解析

1.單繩纏繞式提升機(jī)

作為一種早期出現(xiàn)的提升機(jī)類型,，其工作原理相對(duì)較為直觀。通過將鋼絲繩的一端固定并纏繞在提升機(jī)的卷筒上,，另一端繞過井架天輪后懸掛提升容器,，利用卷筒的正反轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)鋼絲繩的纏繞和放松，從而驅(qū)動(dòng)提升容器完成上升或下降的動(dòng)作,。這種提升機(jī)在我國(guó)礦山領(lǐng)域應(yīng)用廣泛,，但由于其鋼絲繩的容繩量和纏繞層數(shù)存在一定限制。

2.多繩摩擦式提升機(jī)

其工作原理基于摩擦傳動(dòng)原理,，類似于傳送帶運(yùn)輸機(jī)的工作方式,。通過多根鋼絲繩與提升容器之間的摩擦力，將動(dòng)力傳遞給提升容器,，實(shí)現(xiàn)其上下運(yùn)動(dòng),。這種提升機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕,、提升能力大等顯著優(yōu)勢(shì),，且不受鋼絲繩容繩量和纏繞層數(shù)的限制，適用于深井提升作業(yè),。然而,，由于鋼絲繩同一截面的應(yīng)力會(huì)隨著井深的增加而發(fā)生變化，如果應(yīng)力變化幅度過大,，可能會(huì)導(dǎo)致鋼絲繩出現(xiàn)快速磨損甚至損壞的情況,，因此在設(shè)計(jì)和使用過程中需要對(duì)鋼絲繩的應(yīng)力變化進(jìn)行嚴(yán)格監(jiān)測(cè)和控制。

五,、礦井提升機(jī)：國(guó)內(nèi)外發(fā)展的歷史軌跡與現(xiàn)狀展望

礦井提升機(jī)的發(fā)展歷程源遠(yuǎn)流長(zhǎng),，其起源可追溯至手搖轆轤時(shí)代。早在公元前,，我國(guó)勞動(dòng)人民就已將轆轤應(yīng)用于提水作業(yè),，隨后在礦石和煤炭開采領(lǐng)域，轆轤也被逐漸用于提升礦物和人員。隨著生產(chǎn)力的不斷進(jìn)步,，畜力驅(qū)動(dòng)的提升機(jī)應(yīng)運(yùn)而生,，進(jìn)一步提高了提升效率。到了19世紀(jì),，蒸汽機(jī)的發(fā)明引發(fā)了工業(yè)革命,，資本主義國(guó)家率先推出了蒸汽機(jī)拖動(dòng)的礦井提升機(jī)，這一創(chuàng)新使得提升機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和提升能力方面實(shí)現(xiàn)了重大突破,。此后,，電動(dòng)機(jī)的出現(xiàn)推動(dòng)了電力拖動(dòng)提升機(jī)的發(fā)展，迅速取代了蒸汽機(jī)拖動(dòng)的提升機(jī),，成為礦山提升作業(yè)的主流設(shè)備,。

近年，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,，礦井提升機(jī)的拖動(dòng)及控制技術(shù)也取得了顯著的進(jìn)步,。自動(dòng)化程度不斷提高，如今已能夠?qū)崿F(xiàn)提升機(jī)與整個(gè)礦井提升系統(tǒng)的無縫連接,，構(gòu)建成一個(gè)高度自動(dòng)化的運(yùn)行系統(tǒng),。

（一）國(guó)外提升機(jī)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

國(guó)外提升機(jī)的發(fā)展已有150多年的歷史，期間經(jīng)歷了多個(gè)具有標(biāo)志性的階段：

1827年,，第一臺(tái)蒸汽式提升機(jī)在西方資本主義國(guó)家誕生,，標(biāo)志著礦井提升機(jī)進(jìn)入了機(jī)械化時(shí)代。

1877年,，第一臺(tái)單繩摩擦式提升機(jī)成功制造,，為深井提升提供了新的解決方案。

1905年,，隨著電力技術(shù)的發(fā)展,，第一臺(tái)電氣拖動(dòng)的礦井提升機(jī)問世，逐漸取代了蒸汽式提升機(jī),，開啟了電力驅(qū)動(dòng)的新時(shí)代,。

1938年，第一臺(tái)多繩摩擦式礦井提升機(jī)的出現(xiàn),，進(jìn)一步提高了提升能力和安全性,，適應(yīng)了更深礦井的開采需求。

1957年,，多繩纏繞式提升機(jī)的制造成功,，豐富了提升機(jī)的類型和應(yīng)用場(chǎng)景。

 

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步,，國(guó)外礦山企業(yè)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和各項(xiàng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo),，對(duì)現(xiàn)有提升設(shè)備進(jìn)行了全面的技術(shù)改造和升級(jí),。通過采用新型制動(dòng)器、液壓站,，以及使用壽命更長(zhǎng),、結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定的線接觸、面接觸,、三角股,、多層股鋼絲繩，結(jié)合直流拖動(dòng),、變頻拖動(dòng)和先進(jìn)的自動(dòng)化控制技術(shù),，顯著提升了設(shè)備的性能、自控化程度和安全可靠性,。目前,，國(guó)外先進(jìn)的提升設(shè)備已達(dá)到了較高的水平,，例如,，瑞典的基魯那鐵礦在一個(gè)矩形井塔上安裝了12臺(tái)多繩提升機(jī)，實(shí)現(xiàn)了每小時(shí)近萬噸的高效提升能力,，并且各臺(tái)提升機(jī)均由綜合控制臺(tái)進(jìn)行集中控制,，采用晶閘管技術(shù)、直流拖動(dòng)和計(jì)算機(jī)監(jiān)控,，充分展示了現(xiàn)代礦井提升技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和潛力,。

（二）國(guó)內(nèi)提升機(jī)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀

我國(guó)的提升機(jī)制造始于1953年，當(dāng)時(shí)由撫順機(jī)械廠進(jìn)行少量生產(chǎn),。1958年,，洛陽礦山機(jī)器廠正式開工生產(chǎn)提升機(jī)，并逐步形成批量生產(chǎn)能力,，從此擺脫了我國(guó)提升機(jī)依賴進(jìn)口的局面,。在發(fā)展過程中，我國(guó)不斷借鑒國(guó)外先進(jìn)技術(shù)并進(jìn)行自主創(chuàng)新,。

1958年,，洛陽礦山機(jī)器廠開始仿制蘇聯(lián)BM型礦井提升機(jī)，并于1961年在改進(jìn)國(guó)外產(chǎn)品的基礎(chǔ)上,，成功設(shè)計(jì)制造了我國(guó)第一臺(tái)JKM - 2x4型多繩摩擦式提升機(jī),，標(biāo)志著我國(guó)在提升機(jī)制造技術(shù)上邁出了重要的一步。

1971年,，在XKT型提升機(jī)的基礎(chǔ)上,，設(shè)計(jì)制造了JK系列單繩纏繞式提升機(jī)，該系列提升機(jī)采用了新的結(jié)構(gòu)形式和先進(jìn)技術(shù),，提升能力比老系列提升機(jī)平均提高了25%,，質(zhì)量也相應(yīng)減小,，成為當(dāng)時(shí)國(guó)家定型產(chǎn)品并批量生產(chǎn)，還出口到十幾個(gè)國(guó)家,，展示了我國(guó)提升機(jī)制造技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)力,。

1992年，直聯(lián)式的多繩摩擦式提升機(jī)的生產(chǎn),，為我國(guó)深部開采和大產(chǎn)量礦井的開發(fā)提供了有力的支持,，推動(dòng)了我國(guó)礦山行業(yè)的發(fā)展。

 

目前,，我國(guó)生產(chǎn)的各種礦井提升機(jī)及其配套設(shè)備已具備體積小,、質(zhì)量輕、能力大,、安全可靠性高等優(yōu)點(diǎn),，在技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量上已達(dá)到世界先進(jìn)水平，部分產(chǎn)品甚至在國(guó)際市場(chǎng)上具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力,，有力地推動(dòng)了我國(guó)礦山行業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程,。

回顧國(guó)內(nèi)外礦井提升機(jī)的發(fā)展歷程，可以清晰地看到,，隨著科技的不斷進(jìn)步,，礦井提升機(jī)正朝著大型化、高效率,、小型化,、輕量化、高能力,、高安全性,、高度集中化和自動(dòng)化的方向不斷邁進(jìn)。未來,，隨著新材料,、新技術(shù)、新工藝的不斷涌現(xiàn)和應(yīng)用,，礦井提升機(jī)有望在性能和功能上實(shí)現(xiàn)更大的突破,，為全球礦山行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展提供更加強(qiáng)有力的支持。

 

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