模型演示讲解

1、山西省高等学校教学改革项目基于工作过程的煤炭专业新生专业认知教育大同煤炭职业技术学院项目一 现代化矿井综合演示模型如图1-1所示，这是一个现代化矿井综合演示模型。从模型中可以看出，该矿井是由地面生产系统和井下生产系统两大系统构成。 图1-1 现代化矿井井上和井下综合演示模型一、地面生产系统上层模型演示的是工业场地及地面生产配套系统，如图1-2所示。地面生产系统的主要任务是煤炭经过运输提升到地面后的加工和外运，还要完成矸石排放，动力供给，材料设备供应等工作。矿井地面生产系统通常包括地面提升系统、运输系统、排矸系统、选煤系统和管道线路系统。此外，还有变电所、压风机房、锅炉房、机修厂、坑木加工场、矿

2、灯房、浴室及行政福利大楼等专用建筑物。这些生产系统和设备，建筑物所占用的地面场地称为地面工业广场图1-2现代化矿井井上综合演示模型其中，主井是主要用来提升煤炭的井筒；副井主要是用于升降人员、下放材料、排放矸石、输送管件等的井筒。 二、井下生产系统下层模型演示的是井下生产系统，反映的是井下各类巷道的空间位置关系，如图1-3所示。井下生产系统主要有运输系统、通风系统、运料（排矸）系统、排水系统、供电系统、供风供水系统、防尘系统、安全监测监控等。井下生产系统的主要任务是保证井下采煤、掘进、运输、提升、排水、通风等任务顺利进行，把采掘出来的煤炭和矸石运送到地面，再和地面生产系统相衔接。同时将动力、设备

3、及材料送至所需地点。 图1-3井下生产系统三、矿井巷道布置及名称采煤和掘进是煤矿生产的两个基本环节，“采掘并举，掘进先行”是煤炭工业的一项技术政策。在矿井正常生产时期，为保证矿井的稳产高产，必须按一定的采掘程序有计划地掘进各种巷道和布置一定数量的工作面。这种巷道掘进和回采在时间上和空间上的配合关系称为采掘关系。为确保矿井的采掘平衡，需要制定开采计划和巷道掘进工程计划，并切实执行。矿井采掘关系主要反映的是各种不同的巷道在时间与空间上的关系。如图1-4所示。为了采出煤炭，必须从地面向下开掘一系列巷道和硐室。井巷的种类很多，一般按其所处空间位置和服务范围进行分类。 1矿井巷道按其空间位置分类：垂直巷

4、道、水平巷道、倾斜巷道和硐室。垂直巷道：立井有直接通达地面出口的垂直巷道，也称竖井.担负矿井主要提煤任务的称为主立井；担负人员升降、材料和提矸等辅助提升任务的称为副立井。小井它也有通达地面的出口，但断面和深度都较小，一般在井田上部边界地点，只作为地质勘探或临时提升和通风等用。暗立井没有直接通达地面出口的垂直巷道。根据其所担负的任务不同可分为主副暗立井，它是水平之间联系的垂巷，任务是将下水平的煤炭提升至上水平，将上水平的材料和设备下放至下水平以及运送人员等。溜井担负自上而下溜放煤炭任务的暗井。水平巷道：平硐有直接通达地面出口的水平巷道。一般除运煤外，还兼作运料、行人、通风、供电和排水等用。若开掘

5、两条平硐，根据用途不同，也可分成主平硐和副平硐。平巷没有直接通达地面的出口，在地下的煤层或岩层中，沿煤层走向开掘的水平巷道，常用的有集中运输平巷、主要运输平巷、区段运输与回风平巷等。石门没有直接通达地面的出口，布置在岩层中和岩层走向垂直或斜交的水平巷道。一般有联络石门、运输石门、回风石门等。煤门没有直接通达地面的出口，布置在煤层中和煤层走向垂直或斜交的水平巷道。一般在厚煤层较为常见。倾斜巷道：斜井有直接通达地面出口的倾斜巷道。其用途与立井相同，有主、副井之分。暗斜井没有直接通达地面的出口，是水平之间的联系斜巷。根据其所担负的任务不同，可分为主、副暗斜井。其任务是将下水平的煤炭提升至上水平，将上

6、水平的材料和设备下放至下水平以及运送人员。上山没有直接通达地面的出口，位于开采水平之上，从主要运输大巷沿煤层或岩层由下向上开掘的倾斜巷道。根据其服务范围不同，可分为阶段上山、采区上山等。根据其用途不同，可分为运输上山和轨道上山。有的采区布置有通风或行人上山、集中溜煤上山等。下山没有直接通达地面的出口，位于开采水平之下，它的位置和开掘方向与上山相反。可分为运输下山、轨道下山、通风和行人下山等。溜煤眼专作溜煤用的小斜巷。硐室： 井下生产还必须开掘一些硐室。硐室实际上就是长度较小、断面较大的特殊巷道。如变电所、水泵房、火药库、电机车库、井下调度室和候车室等。2矿井巷道按其用途和服务范围分类开拓巷道为

7、全矿或一个开采水平服务的巷道称为开拓巷道。如井筒（或平硐）、井底车场、回风井、主要石门、主要运输和回风大巷等巷道都属于开拓巷道。准备巷道为一个采区或两个以上的回采工作面服务的巷道称为准备巷道。如采区车场、采区煤仓、采区上（下）山、区段集中平巷、区段集中石门等巷道都属于准备巷道。回采巷道为一个采煤工作面服务的巷道称为回采巷道。如区段车场、区段运输和回风平巷、工作面开切眼等巷道都属于回采巷道。图1-4矿井巷道及井下生产系统示意图 1-主井；2-副井；3-井底车场；4-主要运输石门；5-阶段运输大巷；6-回风井；7-回风石门；8-回风大巷； 9-采区运输石门；10采区下部车场底板绕道；11-采区下部

8、车场；12-采区煤仓；13-行人进风巷；14-运输上山；15-轨道上山；16-上山绞车房；17-采区回风石门；18-采区上部车场；19-采区中部车场；20-区段运输平巷；21-下区段回风平巷；22-联络巷；23-区段回风平巷；24-开切眼；25-采煤工作面四、相关课程要搞清这些生产系统，我们就要学习相关的专业课程，比如机电专业的学生，从采煤概论课程有关章节中学习；采煤专业的学生，从煤矿开采方法中详细地学习。项目二 矿井通风系统在矿井生产过程中，一些有毒有害的气体和粉尘会涌入到工作面，给井下工作人员的身体健康和矿井的安全生产带来很大影响。矿井通风是保证矿井安全的最主要的技术手段之一。矿井通风的任

9、务是向井下输送新鲜空气，以供人员呼吸；稀释和排除井下各种有毒、有害气体和矿尘；创作良好的矿内工作环境（温度、湿度、风速），保障井下作业人员的身体健康和劳动安全。如图2-1所示，这种利用机械或自然通风为动力，使地面空气进入井下，并在井巷中做定向和定量地流动，最后将污浊空气排出矿井的全过程就称为矿井通风。 图2-1现代化矿井通风与安全实验装置一、矿井通风动力分类矿井通风动力是克服通风阻力、保证井巷空气连续不断地流动的能量或风压，有通风机提供的机械风压和由自然条件生成的自然风压两种。煤矿安全规程规定，矿井必须采用机械通风，自然通风只能在特定条件下使用。 机械通风是矿井通风的主要动力。按其服务范围可以

10、分为三种：1）主要通风机（简称主扇），主要用于全矿井或矿井的一翼（部分） ；2）辅助通风机（简称辅扇），主要服务于矿井网络的某一分支（如采区或工作面），以帮助主要通风机供风以保证该分支的风量；3）局部通风机（简称局扇），主要用于独头掘进的井巷等局部地区通风。按构造和工作原理可分为： 离心式通风机和轴流式通风机。如图2-2掘进工作面的局部通风机、设备布置及工作演示。图2-3岩石工作面的局部通风机、设备布置及工作演示。.如图2-4综采工作面的通风系统与安全、设备布置及工作演示装置。图2-2掘进工作面的局部通风机、设备布置及工作演示图2-3岩石工作面的局部通风机、设备布置及工作演示图2-4综采工作面

11、的局部通风系统与安全、设备布置及工作演示装置二、矿井通风系统矿井通风系统是指矿井通风方法、通风方式、通风网络和通风设施的总称。如图2-2所示。新鲜风流：主井井底车场两翼的阶段运输平巷回采工作面。污风：工作面阶段回风平巷副井风硐主要通风机地面。1、通风方法指通风机对矿井供风的工作方式，有压入式（少用）、抽出式（多用）和混合式通风三种，如图2-5所示。（a）抽出式 （b）压人式图2-5 通风方法2、矿井通风方式， 矿井通风方式是指矿井进风井与回风井的布置方式。按照矿井进风井和回风井相互位置关系，可把矿井通风方式分为四种基本类型：1）中央式，又可分为中央并列式和中央分列式两种。2）对角式，又可分为两

12、翼对角式和分区对角式两种。3）混合式，混合式是中央式和对角式的混合布置，因此混合式的进风井与出风井数目至少有3个。混合式可有以下几种：中央并列与两翼对角混合式，中央边界与两翼对角混合式，中央并列与中央边界混合式等。混合式一般是老矿井进行深部开采时所采用的通风方式。 4）区域式，在井田的每一个生产区域开凿进、回风井，分别构成独立的通风系统。中央并列式：进、回风井均并列布置在井田走向和倾斜方向的中央，两井底可以开掘到第一水平，如图2-6左边所示。也可以将回风井只掘至回风水平，如图2-6右右所示。如图2- 6中央并列式中央边界式（又名中央分列式）：如图2-7所示。进风井仍布置在井田走向和倾斜方向的中

13、央，回风井大致布置在井田上部边界沿走向的中央，回风井的井底标高高于进风井底标高。如图2- 7中央分列式对角式：进风井大致布置于井田的中央，回风井分别布置在井田上部边界沿走向的两翼上。根据回风井沿走向的位置不同，又分为两翼对角式和分区对角式两种。 如图2-8所示，两翼对角式，进风井大致位于井田走向中央，在井田上部沿走向的两翼边界附近或两翼边界采区的中央各开掘一个出风井。如果只有一个回风井，且进、回风井分别位于井田的两翼称为单翼对角式。图2-8两翼对角式如图2-9所示分区对角式。进风井位于井田走向的中央，在每个采区的上部边界各掘进一个回风井，无总回风巷。 图2-9分区对角式区域式：在井田的每一个生

14、产区域开凿进、回风井，分别构成独立的通风系统。如图2-10所示。 图2-10 区域式相关课程：机电专业的同学，在采煤概论课程中，矿井通风与安全章节中学习此内容；采煤专业的同学，在通风与安全课程中，学习此部分内容；而通风专业的学生，通风与安全这是他们的核心课程。三、矿井通风网络通风网路： 采区或矿井通风系统中风路的连接形式。1、串联通风两条或两条以上的风路彼此首尾相连在一起，中间无分岔与汇合的风路，叫串联风路。由串联风路进行的通风叫串联通风，俗称“一条龙通风”。如下图：2、并联通风两条或两条以上的风路在某一点分开，又在某一点汇合，中间没有交叉风路，称为并联风路。由并联风路进行的通风称为并联通风，

15、又叫“分区通风”。如下图： 3、角联通风在两条并联支路中间横插了一条支路的通风方式。如下图中的A-B所连直线： 四、通风建筑物设施 矿井通风构筑物是矿井通风系统中的风流调控设施，用以保证风流按生产需要的路线流动。凡用于引导风流、遮断风流和调节风量的装置，统称为通风构筑物。合理地安设通风构筑物，并使其经常处于完好状态，是矿井通风技术管理的一项重要任务。 通风构筑物可分为俩大类：一类是通过风流的构筑物，包括主扇风硐、反风装置、风桥、导风板、调节风窗和风障；另一类是遮断风流的构筑物，包括挡风墙和风门等。 矿井必须具备完善的反风系统： 地面各主要通风机必须具备反风功能，并能在10min内改变井下主要巷

16、道中的风流方向，反风量不应小于正常供风量的40%；在矿井主要进、回风巷之间的联络巷设置风门时，必须设置两道正、反向风门。为了避免新鲜风与污风相混，主井和回风平巷交叉处应设置风桥。在副井井口附近设置风门，防止风流短路。矿井通风阻断风流的构筑物有风墙、防爆门和风门。阻断风流的一项措施是风门。图2-11所示，演示的是通风系统中电动闭锁双开门风门。图2-11电动闭锁双开门风门在掘进工作面中，为了保证作业人员安全，必须合理安放局部风机，及时抽出污浊的空气。如图2-12所示，为通风系统井下风筒、风机布置位置。图2-12 井下风筒、风机布置位置五、通风检测与监控国家煤矿安全监察局明确规定“监测监控、人员定位

17、、通讯联络、紧急避险、压风自救、供水施救”六大系统的使用安全规程。矿井监控系统是煤炭企业高产、高效、安全生产的重要保证。矿井监控系统的广泛应用于环境安全、轨道运输、带式运输、提升运输、供电、排水、矿山压力、水灾、火灾、煤与瓦斯突出、大型机电设备等监控系统中，它提高了生产效率和设备利用率，增强了矿山安全。煤矿生产中产生的矿尘危害不仅危害作业人员的身体健康、加速机器的磨损，还容易引起燃烧和爆炸，防尘防爆也是煤矿安全措施之一。如图2-13所示，井下综合防尘模拟系统。图2-13井下综合防尘模拟系统 在生产中通风安全检测瓦斯工作非常重要，时时要检测瓦斯的含量并及时抽放，如图2-14瓦斯抽放实验模拟装置。

18、如图2-15所示，瓦斯抽放系统演示图2-14瓦斯抽放实验模拟装置图2-15瓦斯抽放系统演示相关课程：在煤矿安全监控系统课程中，有关章节中学习此内容；若学懂检测与监控，必须有扎实的专业基础课做铺垫，就需要学习矿山电工与电子、矿山供电系统PLC及变频器等电类的课程。六、矿山通风机械(需要补充相关图片，实验室有的)矿井通风设备包括通风机，电气设备、扩散器及反风装置等。通风机按服务范围分，可分为主要通风机和局部通风机。主要通风机是负责全矿井或某一区域通风任务的风机，局部通风机是负责掘进工作面或加强采煤工作面通风用的风机，如图2-11所示。按气体在叶轮内部流动方向分，可分为离心式通风机和轴流式通风机。离

19、心式通风机是气体沿轴向进入叶轮，在叶轮内转为径向流出；轴流式通风机是气体沿轴向进入叶轮，经叶轮后仍沿轴向流出，如图2-17所示。矿用通风机按其构造又可分为离心式通风机和轴流式通风机两类。如图2-16（a）、（b）所示，为离心式通风机的简图及结构原理图，离心式通风机的工作原理当叶轮1旋转时，叶片间的空气在叶片的作用下，由叶轮中心流向外缘，脱离叶轮后汇集于螺线形机壳4，经扩散器6排出；与此同时，叶轮入口处形成负压，外部空气在大气压力作用下，经进风口3进入叶轮，这样通风机内就形成了连续的风流。 （a） （b）图2-16离心式通风机如图2-17所示，轴流式通风机.。图2-17轴流式通风机. 相关课程：

20、要想弄懂这些原理及结构，采煤专业的学生，在煤矿机械课程中矿井通风设备中要学习这些内容；机电专业的学生，在矿山固定机械课程中矿井通风设备中要学习这些内容。通风专业的同学，在流体力学与流体机械课程中学习这些内容。若学懂矿山固定机械，必须有扎实的专业基础课做铺垫，就需要学习机械制图、机械基础、液压传动及流体力学与流体机械。项目三 矿井提升与运输系统矿井运输与提升任务是把煤炭和矸石从采煤和掘进工作面运送到地面，下放材料，升降人员和设备。其方式有采煤工作面运输方式、区段平巷道运输方式、采区上下山运输方式、大巷运输方式和井筒提升方式。平硐时，煤炭通过电机车或带式输送机运输。 斜井时，井筒的提升方式有矿车、

21、箕斗、带式输送机。 立井时，通常主井采用箕斗提升煤炭，而通过副井罐笼提升矸石，下放材料设备、升降人员等。如图3-1所示。图3-1 胶带机、串车和提升机一、提升系统矿井提升设备在矿山生产中占有特别重要的地位。在提升设备运转中，要求其具有安全性、可靠性和经济性。1、矿井提升设备的组成矿井提升设备：如图3-2所示单绳缠绕箕斗提升系统。主要由1-提升机；2-天轮；3-井架；4-提升容器箕斗；5-卸载曲轨；6、9-煤仓；7-提升钢丝绳；8-翻笼；10-给煤机；11-装载设备等组成。图3-2单绳缠绕箕斗提升系统 图3-3塔式多绳摩擦提升机罐笼提升系统示意图2、矿井提升设备分类 其提升设备类型有立井箕斗提升

22、、立井罐笼提升、斜井箕斗、斜井串车、斜井带式输送机提升。其提升机有单绳缠绕提升机、多绳摩擦提升机。提升设备分类方法很多，大致为：1）、按用途分，可分为主井提升设备和副井提升设备。主井提升设备主要用于提升煤炭或矿物；副井提升设备主要用于提升矸石，升降人员、设备，下放材料等。2)、按提升容器分，可分为箕斗提升设备和罐笼提升设备。箕斗提升设备用于主井提升；罐笼提升设备，大型矿井用于副井提升，小型矿井也可兼作主井提升。3）、按提升机类型分，可分为缠绕式提升设备和摩擦式提升设备。4）、按井筒倾角分，可分为立井提升设备和斜井提升设备。如图3-2单绳缠绕箕斗提升系统、3-3塔式多绳摩擦提升机罐笼提升系统示意

23、图、3-4斜井箕斗提升系统示意图、3-5斜井箕斗提升一坡三档综合保护系统所示。图3-4斜井箕斗提升系统示意图 图3-5 一坡三档综合保护3、矿井提升设备组成：通常由提升容器、提升钢丝绳、提升机、井架、天轮等组成。如图3-2所示。1）提升容器是直接装运煤炭、矿石、矸石、人员、材料和设备的工具。按用途和结构不同，提升容器可分为箕斗、罐笼、矿车、吊桶等。箕斗分立井箕斗和斜井箕斗，只用于提升煤炭或矿石，通常用于主井提升。罐笼既可用于升降人员和设备，又能用于提升煤炭和矸石或下放材料等，所以主要用于副井提升。在一些小型矿井也可用于主井提升。当提升煤炭、矸石或下放材料时，将装货载的矿车装入罐笼内即可。当升降

24、设备时，可将设备直接放入罐笼内或将设备装在平板车上，再将平板车装入罐笼。矿车用于斜井提升。吊桶用于立井凿井时的提升。A、立井提煤多采用底卸式箕斗，底卸式箕斗分平板闸门箕斗和扇形闸门箕斗。单绳立井平板闸门底卸式箕斗结构如图3-6所示，主要由斗箱、框架、连接装置及闸门等组成。其卸载原理为，当箕斗提升至地面煤仓时，卸载滚轮进入安装在井架上的卸载曲轨内，随着箕斗提升，固定在箕斗框架上的小曲轨同时向上运动，则滚轮在卸载曲轨作用下，沿箕斗框架上的小曲轨向下运动，并转动连杆，使其通过连杆锁角为零的位置后，闸门就借助煤的压力打开，开始卸载。在箕斗下放时，以相反的顺序关闭闸门。 1-连接装置；2-罐耳；3-活动

25、溜槽板；4-堆煤线；5-斗箱；6-框架；7-闸门；8-连杆；9-滚轮；10-曲轴；11-平台；12-滚轮；13-机械闭锁装置图3-6单绳立井平板闸门底卸式箕斗B、罐笼分立井单绳罐笼和立井多绳罐笼两种。标准普通罐笼按固定车箱式矿车名义装载，质量确定为1 t、1.5 t和3t三种形式，每种都有单层和双层两种。如图3-7所示为单绳1 t单层普通罐笼结构。罐笼体是由横梁、立柱通过铆焊结合成的金属框架结构，两侧用钢板包围。罐笼顶部设有半圆弧形的淋水棚和可以打开的罐盖，以供运送长材料用。罐笼两端设有帘式罐门。罐笼通过主拉杆和双面夹紧楔形绳环与提升钢丝绳相连。为了矿车进出罐笼，罐底敷设有轨道。为了防止提升过

26、程中矿车在罐笼内移动，罐笼底部还装有阻车器及其自动开闭装置。1-提升钢丝绳；2-双面夹紧楔形绳环；3-主拉杆；4-防坠器；5-罐耳；6-淋水棚；7-横梁；8-立柱；9-钢板；10-罐门；11-轨道；12-阻车器；13-稳罐罐耳；14-罐盖；15-套管罐耳图3-7为单绳1 t单层普通罐笼结构C、立井普通罐笼型号意义单绳罐笼如：GLS1×1/1、GLGY1×2/2 多绳罐笼2）提升钢丝绳：作用是悬吊提升容器并传递动力。它是矿井提升设备的一个重要组成部分，直接关系到矿井正常生产、人员生命安全及经济效益，因此对于提升钢丝绳必须予以足够重视。 A、 提升钢丝绳是由一定数量的钢丝捻成股

27、，再由若干股围绕绳芯捻成绳。钢丝绳的钢丝为优质炭素结构钢，一般直径为0.4 mm4 mm。钢丝的公称抗拉强度为1 370 MPa、1 470 MPa、1 570 MPa、1 670 MPa、1 770 MPa、1 870 MPa。其中，1 370 MPa只用于制造扁钢丝绳。在承受相同载荷情况下，抗拉强度大的钢丝绳，其绳径可以选小，但抗拉强度过高的钢丝绳可弯曲性差。为了增加钢丝绳的抗腐蚀能力，钢丝绳表面可以镀锌，称为镀锌钢丝，未镀锌的称为光面钢丝。钢丝的表面状态标记代号为：光面钢丝，NAT; A级镀锌钢丝，ZAA;AB级镀锌钢丝，ZAB; B级镀锌钢丝，ZBB。绳芯分金属芯和纤维芯，其作用是：支

28、持绳股，减少股间钢丝的接触应力，从而减少钢丝的挤压和变形；钢丝绳弯曲时，允许股间或钢丝间相对移动，借以缓和其弯曲应力，并起弹性垫层作用，使钢丝绳富有弹性；储存润滑油，防止绳内钢丝锈蚀，并减少钢丝间的摩擦。绳芯的标记代号为：纤维芯（天然或合成的）,FC；天然纤维芯，NF；合成纤维芯，SF；金属丝绳芯，IWR；金属丝股芯，IWS。B、提升钢丝绳的选用：(1)对于单绳缠绕式提升，一般宜选用光面右同向捻、断面形状为圆形股或三角股、接触形式为点或线接触的钢丝绳；对于矿井淋水大，水的酸碱度高，以及在出风井中，由于腐蚀严重，应选用镀锌钢丝绳。(2)在磨损严重的条件下使用的钢丝绳，如斜井提升等，应选用外层钢丝

29、尽可能粗的钢丝绳；斜井串车提升时宜采用交互捻钢丝绳。(3)对于多绳摩擦提升，一般应选用镀锌、同向捻（左右捻各半）的钢丝绳，断面形状最好是三角股。(4)罐道绳最好用半密封钢丝绳或三角股绳，表面光滑，比较耐磨。C、钢丝绳的技术规格及标记方法3）、提升机：矿井提升机是矿井提升设备中的动力部分，由电动机、减速器、主轴装置、制动装置、深度指示器、电控系统和操纵台等组成。它是矿井投资大、构造复杂的设备之一。如图3-8所示。图3-8 矿井提升机 我国目前广泛使用的提升机可分为两大类：单绳缠绕式提升机（分为小绞车（滚筒直径2m以下）和提升机）和多绳摩擦式提升机。单绳缠绕式提升机的工作原理是：把钢丝绳的一端固定

30、到提升机的滚筒上，另一端绕过井架上的天轮悬挂提升容器。这样，利用滚筒转动方向不同，将钢丝绳缠上或松放，以完成提升或下放容器的工作。按滚筒数目不同，单绳缠绕式提升机有单滚筒及双滚筒提升机两种。双滚筒提升机在主轴上装有两个滚筒，其中一个与主轴用键固接，称为固定滚筒或死滚筒；另一滚筒滑装在主轴上，通过调绳离合器与主轴连接，称为游动滚筒或活滚筒。将两个滚筒做成这种结构的目的，是为了在需要调绳及更换提升水平时，两个滚筒可以有相对运动。单滚筒提升机只有一个滚筒，一般用于单钩提升。JK系列提升机其布置如图3-9所示。图3-9JK系列提升机其布置多绳摩擦提升工作原理如图3-10所示。数根（一般4或6根）钢丝绳

31、等距离地搭放在主导轮（摩擦轮）衬垫上，两端各悬挂一个提升容器（也有一端悬挂平衡锤的）。尾绳的两端分别与两容器底部相连，自由地悬挂在井简中，用来平衡提升钢丝绳所造成的两端张力差。当电动机带动主导轮转动时，通过衬垫与提升钢丝绳之间产生的摩擦力，带动提升钢丝绳及容器往复升降，完成提升任务。导向轮用于增加钢丝绳在主导轮上的围包角或缩小提升中心距。 图3-10多绳摩擦提升工作原理 图3-11落地式摩擦提升工作原理摩擦式提升设备根据布置方式不同，可分为井塔式和落地式两种类型。井塔式是把提升机安装在井塔上，其优点是布置紧凑，节省工业广场占地，改善了钢丝绳工作条件，但投资较高；落地式摩擦提升，如图3-11所示

32、。是把提升机安装在地面上，井架建造费用小，减少了矿井初期投资，并且可提高抵抗地震灾害的能力。多绳摩擦提升与单绳缠绕式提升比较，主要优点为：提升高度不受滚筒容绳量限制，适用于深井提升；载荷由多根钢丝绳承担，钢丝绳直径较相同载荷下单绳提升小；摩擦轮直径小，提升机总质量小；提升电动机的容量和耗电量降低；钢丝绳工作条件好；采用偶数根提升钢丝绳，其捻向是左右捻各半，消除了提升容器在提升过程中的转动，减少了容器与罐道的摩擦阻力；采用多根钢丝绳，提升安全性提高。缺点是：数根钢丝绳的悬挂、更换、调整、维护检修工作复杂；因不能调节绳长，双钩提升不适用多水平提升；在超深井中，钢丝绳应力波动较大。国产多绳摩擦提升机

33、有JKM、JKMD系列和JKD系列。JKM型多绳摩擦提升机由主轴装置、制动装置、减速器、深度指示器、车槽装置及其他辅助设备组成。图3-12为JKM(1)型多绳摩擦提升机的布置。1-电动机；2-弹性联轴器；3-测速发动机装置；4-护罩；5-减速机；6-操作台；7-椅子；8-主导轮护板；9-主轴装置；10-制动器；11-深度指示器；12-万向联轴器；13-精针发送装置；14-液压站图3-12 JKM(1)型多绳摩擦提升机的布置相关课程：不论机电专业还是采煤专业的学生，提升系统内容都需要在矿山固定机械课程中，提升系统这一章节里学习。要想弄清它的结构、正确使用和维修，必须学好专业基础课，机械制图、机械

34、基础与力学；若想学好它的控制系统，必须学好变频器和PLC程控矿山监控课程。二、运输系统矿井运输是把煤炭和矸石从采煤工作面或掘进工作面运到地面，将设备、人员、材料运到工作场所。1、运输方式 综采工作面刮板输送机运输，掘进机刮板输送机运输；区段平巷的可伸缩胶带机运输；大巷的轨道电机车和强力胶带机运输；上下山的钢丝绳牵引矿产的运输。目前，新型辅助运输共有单轨吊车运输、卡轨车运输、齿轨车运输、无轨胶轮运输与轨道胶套轮机车。2、轨道运输是用牵引设备牵引矿车或其他承载容器在轨道上进行运输作业的运输方式，轨道运输的牵引设备，平巷中以机车为主，斜巷中以绞车为主。根据工作方式不同，轨道运输主要有矿用电机车运输、

35、钢丝绳运输、单轨吊运输、卡轨车运输、单绳索道运输等几种运输方式。图3-13架线式电机车1）如图3-13架线式电机车模型，架线式电机车的供电方式如图3-14所示。交流电在牵引变流所流后，正极接在架空线上，负极接在轨道上。架空线是沿运行轨道上空架设的裸导线，机车上的受电弓与架空线接触，将电流引入车内，经车上的控制器和牵引电动机，再经轨道流回，构成电流回路，使牵引电动机工作，从而使电机车牵引矿车行驶。目前我国井下架空电网的直流电压为250V和550V两种。1-牵引变流所；2-馈电线；3-架空线；4-受电弓；5-矿车；6-轨道；7-回电线图3-14 架线式电机车的供电系统2）单轨吊运输是将运送人员、物

36、料的车辆悬吊在巷道顶部特制工字钢单轨上的运输系统。主要用于回采和掘进工作面的材料、设备和人员的运输。其特点是能适用于大坡度的巷道，不受巷道底板变形的影响，能有效地利用巷道断面空间，减少运输环节，减轻体力劳动。根据牵引方式的不同，单轨吊分为钢丝绳牵引单轨吊和机车牵引单轨吊。机车单轨吊的机车分柴油机单轨吊机车和蓄电池单轨吊机车。本节介绍钢丝绳牵引单轨吊。图3-15所示为钢丝绳牵引单轨吊运输系统示意图。工字钢单轨用圆环琏悬吊在巷道顶梁上。吊挂在单轨上的支撑车用来吊挂货物。支撑车之间用连杆连接。由牵引车、支撑车、制动车、控制车、张紧装置、牵引绞车等组成一个完整的钢丝绳牵引单轨吊运输系统。牵引车通过牵引

37、臂上的锁紧装置和牵引钢丝绳连接，开动绞车牵引钢丝绳，实现钢丝绳牵引单轨吊运输。在发生紧急情况或断绳跑车事故时，通过制动车进行抱轨制动保护，制动车的动作是通过控制车的控制系统实现的。1-绞车；2-缓冲器；3-导绳滑轮组；4-牵引车；5-制动车；6-控制车；7-倒链起重器；8-支撑车；9-牵引钢丝绳；10-导轨；11-尾轮；12-连杆图3-15所示为钢丝绳牵引单轨吊运输系统示意图3、胶带运输胶带输送机是以胶带兼作牵引机构和承载机构的一种连续动作式运输设备。主要有工作面順槽用的普通胶带机和运输大巷用的强力胶带机，其结构相同，不同之处是宽度、长度和电机功率大小不一致而已。图3-16所示。1-胶带；2-

38、主动滚筒；3-机尾换向滚筒；4-托辊；5-拉紧装置图3-16 胶带机胶带输送机的结构可伸缩胶带输送机是机械化采煤工作面顺槽中的主要运煤设备。胶带输送机主要由胶带、托辊与机架、传动装置、拉紧装置、清扫装置、制动装置等部分组成。图3-17 胶带机综合保护系统 图3-17 胶带机综合保护系统胶带输送机的组成及工作原理如图3-16所示，胶带1绕经传动滚筒2和机尾换向滚筒3形成一个无极环形带。上下两股胶带都支撑在托辊4上，托辊装在机架上。拉紧装置5给胶带正常运转所需的张紧力。工作时，电动机传递转矩给主动滚筒，主动滚筒通过与胶带之间的摩擦力带动胶带及胶带上的货载一同运行，当胶带绕经端部卸载滚筒时卸载。利用

39、专门的卸载装置也可在中部任意位置卸载。胶带输送机上股胶带称为重段胶带，由槽形托辊支撑，以增大货载断面，提高输送能力；下股胶带称为回空段胶带，不装货载，用平形托辊支撑。胶带输送机的适用范围1）适用倾角：胶带输送机可用于水平及倾斜运输。倾斜向上运输时，运送原煤时，允许倾角不大于20°，运送块煤时，倾角不大于18°；向下运输时，倾角不大于15°。若运送附着性和粘结性大的物料时，倾角还可以大一些。2）适用地点：(1)采区顺槽多采用可伸缩胶带输送机。(2)采区上下山及主要运输平巷采用绳架吊挂式或落地可拆式胶带输送机。(3)平铜和主斜井采用固定式钢绳芯式胶带输送机或钢丝绳牵引

40、式胶带输送机。(4)地面选煤厂采用通用型固定式胶带输送机。胶带输送机的特点1）、优点：胶带输送机运输能力大，工作阻力小，耗电量低，约为刮板输送机耗电量的1/3-1/5；货载与胶带一起移动，磨损小，货载破碎性小，工作噪声低；结构简单，铺设长度大，减少转载次数，节省人员和设备。2）、缺点：胶带成本高，初期投资大；强度低，易损坏，不能承受较大的冲击与摩擦；机身高，需专门的装载设备；不能用于弯曲巷道。相关知识 胶带运输机在工农业生产和生活中广泛应用，采掘机械课程中运输机械这一章节里学习胶带运输机的结构、使用和维护，在机械基础中学习带传动详实的理论基础。项目四 综采工作面采煤机配套设备及掘进机综采工作面

41、有落、装、运、支、控五大工序。要想顺利完成这些工作，综采工作面的设备一定要配套。图4-1是综采工作面的配套设备及工作面布置。采煤机1、刮板输送机2和液压支架3是组成综采工作面的主要设备。端头支架4和锚固支架5支护工作面两端头的空间，便于输送材料、设备和人员出入。锚固支架还用来固定并推移输送机机头和机尾。顺槽转载机7端与工作面刮板输送机连接，加一端抬起与可伸缩胶带输送机搭接，这样工作面的煤由刮板输送机转载到机身较高的可伸缩皮带机上并运到煤仓15里。乳化液泵站12用来为液压支架和其他液压设备提供压力液。移动装置13为一设备列车，用来安装和移动乳化液泵站12、配电站11、集中控制台10、变电站14等

42、顺槽设备。喷雾泵站18为采煤机提供喷雾冷却用的压力水。液压安全绞车16用于当煤层倾角较大时，防止采煤机断链下滑。集中控制台用于控制工作面刮板输送机、顺槽转载机和带式输送机及通讯等。1-采煤机；2-刮板输送机；3-液压支架；4-端头支架；5-锚固支护；6-巷道棚梁； 7-转载机；8-转载机的推进装置；9-可伸缩胶带输送机；10-集中控制台；11-配电站；12-乳化液泵站；13-配电点和乳化液泵站的移动装置；14-移动变电站；15-煤仓；16-防滑绞车；17-单轨吊车；18-喷雾泵站图4-1综采工作面的配套设备及工作面布置图采煤机自工作面一端开始采煤，随着采煤机的移动，紧接着移动液压支架，及时支护

43、顶板；在采煤机后面的一定距离处，推移工作面刮板输送机。当采煤机移动到工作面另一端时，各工序也都相应地完成，实现了一个完整的采煤循环过程。如图4-2所示。图4-2综采工作面设备布置及生产情况一、采煤机是机械化采煤作业的主要机械设备，其功能是落煤和装煤，外形如图4-3所示。 图4-3采煤机采煤机的主要组成部分及作用由于滚筒式采煤机采高范围大，适应各种煤层和较复杂的顶底板条件，因而应用广泛。综采采煤机均为双滚筒采煤机，其基本部分大致相同，如图4-4所示为双滚筒采煤机的组成示意图。各种类型的双滚筒采煤机主要由电动机、截割部、牵引部和辅助装置四大部分组成。1、9-螺旋滚筒；2、10-挡煤板；3、8-摇臂

44、减速器；4、7-固定减速器；5-牵引部；6-电动机；11-输送机槽；12-底托架图4-4 双滚筒采煤机的组成1电动机：通过传动机构分别驱动截割部和牵引部，为采煤机提供落煤、装煤及沿工作面运行所需的动力。2截割部作用：截割部包括摇臂减速箱、机头减速箱、滚筒和挡煤板等。截割部的主要作用是落煤、碎煤和装煤。3牵引部：牵引部由牵引机构和牵引传动装置组成。牵引机构是移动采煤机的执行机构，可分为链牵引和无链牵引两种结构。牵引部的主要作用是驱使采煤机沿工作面行走，并对采煤机进行必要的过载保护。4辅助装置；辅助装置主要包括底托架、冷却喷雾装置、防滑装置、调高调斜装置、电缆拖移装置等。辅助装置的主要作用是同上述

45、三大主要部分一起构成完整的采煤机功能体系，满足安全、高效的采煤要求。采煤机的工作原理：采煤机的割煤是通过螺旋滚筒上的截齿对煤壁进行切割实现的，采煤机的装煤是通过滚筒螺旋叶片的螺旋面进行装载的，螺旋叶片在旋转过程中将从煤壁上切割下来的煤排出，再通过外缘将煤抛装到刮板输送机的溜槽内。双滚筒采煤机工作方式：如图4-5所示，不论上行还是下行采煤，总是前滚筒在上沿顶板截割顶部煤，后滚筒在下沿底板截割底部煤，完成一次采全高。因此，双滚筒采煤机沿工作面牵引一次可以进一刀，往返一次进两刀，这种采煤方法称为双向采煤法。图4-5 双滚筒采煤机的工作原理为了保证螺旋叶片向运输机装煤，而不是向煤壁推煤，滚筒叶片的螺旋

46、方向应与滚筒转向相适应。站在采空区一侧看滚筒，右螺旋滚筒应是顺时针方向转动，左螺旋滚筒应是逆时针方向转动。不论采煤机的牵引方向如何，都必须保持这个关系。由于综采采高较大，为防止两个滚筒将煤抛到采煤机机身上方，双滚筒采煤机的两个滚筒采取相背向外的滚动方式，称为反相对滚动。相关知识 采掘机械课程中采煤机这一章节里学习它的结构、使用和维护，在机械基础中学习齿轮传动、链传动、键连接详实的理论基础，在综采电气控制中学习采煤机是变频控制系统。二、刮板输送机工作原理：刮板机在采煤机的机身下面。刮板输送机是一种有挠性牵引机构的连续运输机械。图4-6为普通刮板输送机的组成示意图,其中刮板链是牵引结构，溜槽是承载

47、结构，刮板链在溜槽中作无极循环牵引，实现拖拉运煤和卸载。刮板输送机主要用于长壁采煤工作面，也可用于采区顺槽、联络眼、采区上下山及掘进工作面，承担煤炭运输任务。由于刮板输送机承受拉、压、弯曲、冲击、摩擦和腐蚀等多种作用。因此，要求有足够的强度、刚度、耐磨、和耐腐蚀性，传动部分必须安全、隔爆。 4-6为普通刮板输送机的组成1-电动机；2-液力耦合器；3-减速机；4-过渡溜槽；5-中部溜槽；-机头部；机尾部；中间部刮板输送机的结构1）、机头部：是刮板输送机的传动部件，具有传动、卸载、紧链、锚固和固定采煤机牵引链等功能。机头部由机头架、链轮、减速器、盲轴、液力藕合器和电动机组成。2）、机尾部：分为有驱

48、动装置和无驱动装置两种。有驱动装置的机尾部，因机尾不需御载高度，除机尾架比机头短矮外，其他部件与机头部相同。无驱动装置的机尾部，尾架上只有供刮板链改向用的机尾轴部件，机尾轴上的链轮也可用滚筒代替。3）、溜槽及附件：溜槽是刮板输送机的主体，用于承载和作为采煤机的轨道。溜槽有中部槽、调节槽、连接槽（或过渡槽）等类型。工作面刮板输送机溜槽靠采空侧安装挡煤板，以提高装载力；靠煤壁侧安装铲煤板，以清扫机道，便于输送机推向煤壁。挡煤板和铲煤板属于附件。4）、刮板链：刮板链由链条和刮板组成，是刮板输送机的牵引构件，具有推移货载的功能。分别为中单链、中双链（图4-7所示）和边双链三种刮板链的结构。图4-7中双

49、链刮板机1-卡链连接梁；2-刮板；3-螺栓；4-螺母；5-圆环链；6-接链环刮板链为高强度圆环链，国家标准对其形式、基本参数及尺寸、技术要求、试验方法及验收规则都做了规定。标准规格有七种：ø10 × 40, ø14 × 50, ø18 × 64, ø22 × 86, ø24 × 86, ø26 × 92, ø30 × 108。按强度分为B,C,D三个等级，D级强度最高，B级强度最低，C级居中。相关知识 采掘机械课程中刮板机这一章节里学习它的结构、使用和维护

50、，在机械基础中学习齿轮传动、链传动、键连接详实的理论基础，在综采电气控制中学习刮板机是软启动控制技术。三、转载机的作用和应用特点：转载机的外形如图4-8所示，它是机械化采煤、运输系统中普遍使用的一种中间转载设备，它安装在采煤工作面的下顺槽内，把采煤工作面刮板输送机运出的煤转运到顺槽可伸缩胶带输送机上。转载机的长度较短，便于随着采煤工作面的推进和胶带输送机的伸缩而整体移动。图4-9 桥式转载机与可弯曲刮板输送机搭接情况。图4-8 图4-9桥式转载机与可弯曲刮板输送机搭接情况1）、桥式转载机的组成桥式转载机的结构如图4-10所示，它主要由机头部（包括传动装置、机头架、链轮组件、紧链装置和支撑小车）

51、、悬拱段、爬坡段、水平段和机尾部等部分组成。1-导料槽；2-车架；3-横梁；4-机头部；5-中间悬桥部分；6-爬坡段；7-水平转载段；8-机尾部图4-10 桥式转载机的结构2）、桥式转载机的工作原理如图4-10所示，桥式转载机的机尾安装在工作面可弯曲刮板输送机机头下面的顺槽底板上，接受从工作面运出的煤。机头安放在游动小车架上，小车放在胶带输送机机尾架的轨道上。这样，随着工作面的推进，运输巷道逐渐缩短，利用拉移装置，使转载机整体前移。随着转载机的逐步前移，使其桥部与胶带输送机的机尾重叠起来，从而缩短了运输巷道的运输长度，较少了缩短胶带输送机的操作次数。桥式转载机与可伸缩胶带输送机配套使用时的最大

52、移动距离为12m，等于桥式转载机机头部和中间悬拱部分与胶带输送机机尾的有效搭接长度。当桥式转载机移动到极限位置时，可伸缩胶带输送机必须拉伸一次。由于可伸缩胶带输送机的不可伸缩部分长度（全部拆除可伸缩部分后的最小长度）一般为50m左右，因而当顺槽运输距离小于60m时，不能继续使用可伸缩胶带输送机。此时，可将桥式转载机的水平装载段接长，若功率不够，可在机头部再增加一套传动装置，单独完成顺槽中的运输任务。有时也可将伸缩胶带输送机的储带装置逐段拆除，而不必接长桥式转载机，最后全部拆除可伸缩胶带输送机，用桥式转载机单独完成顺槽中的运输任务。相关知识 采掘机械课程中转载机这一章节里学习它的结构、使用和维护

53、，在机械基础中学习齿轮传动、链传动、键连接详实的理论基础，在综采电气控制中学习转载机是电气系统。四、液压支架采煤工作面顶板控制的基本手段是工作面支架，工作面支架是平衡顶板压力、维护采煤工作空间的一种结构物。支架必须具备两个特性，即一定的可缩性和良好的支撑性能。采煤工作面使用的支架种类较多，主要有单体支架和液压支架两大类。 液压支架是综采设备中的重要组成设备之一，在综采工作面内用来支护顶板和提供工作面设备与工人安全作业和空间，并随着工作面的推进，完成支架和输送机械前移。采用液压支架装备的工作面具有产量大、效率高、安全性好等优点。为保证综采工作面的正常作业，作好支护和维修工作。液压支架的分类方法很

54、多。有根据支架结构分的，有根据移动方法分的，有根据使用地点分的，还有按支撑面积与掩护面积的比值分的。但大多数是按液压支架与围岩的相互作用关系进行分类，有单体和自移式液压支架，单体有木支架、摩擦支架、单体液压支架等；常用液压支架有支撑式液压支架、掩护式液压支架、支撑掩护式，如图4-11所示，和端头液压支架。如图4-12端头液压支架所示。图4-11液压支架的类型图4-12 端头液压支架1）、支撑式特点及应用场合： 支撑式支架是利用立柱与顶梁直接支撑来控制工作面的顶板，呈框形结构，顶梁较长，一般带有前探梁；立柱多，且垂直顶梁支撑；支架后部有简单的挡矸装置；一般设有立柱复位装置，以承受指向煤壁的不大的

55、水平推力。如图4-13所示。这类支架的特点是：具有较大的支撑能力和良好的切顶性能，作业空间和通风断面较大。但缺点是抵抗水平载荷能力较差，不能带压移架，支架间不接触、不密封，矸石容易窜入工作空间。支撑式液压支架适应于直接顶比较完整的工作面，使用采高范围一般在2、5mm以下，它不适用于机道上方顶板来压。支撑式支架立柱工作阻力的变化在一定条件下是能够反映顶板压力大小的，由于其抗顶板能力较差，防矸性能不好，所以不适于不稳定顶板条件和较大采高条件煤层使用。1-前梁；2-顶梁；3-挡矸板；4-推移千斤顶；5-底座箱；6-立柱；7-前梁千斤顶；8-操纵阀图4-13支撑式液压支架2）、掩护式 掩护式支架是利用

56、立柱、顶梁与掩护梁来支护顶板和防止岩石落进工作面。立柱较少，一般呈倾斜布置，顶梁也较短，而掩护梁直接与冒落的岩石相接触，主要靠掩护作用来维持一定的空间。如图4-14所示。这类支架的特点是：掩护性和稳定性较较好，调高范围大，对破碎顶板的适应性较强，但支撑能力较小，适用于支护松散破碎的不稳定顶板或中等稳定的顶板。但这种支架通风断面小，不适于瓦斯涌出量较大的矿井。1-掩护梁；2-连杆；3-底座；4立柱；5-顶梁；6-平衡千斤顶；7-操纵阀；8-推移千斤顶图4-14掩护式液压支架3）、支撑掩护式 支撑掩护式支架在结构和性能上综合了支撑式和掩护式的特点。它以支撑为主，掩护为辅，靠支撑和掩护作用来维持一定的工作空间。这类支架的支护力、防护性和稳定性都较好，适用于压力较大，易于冒落或中等稳定的顶板。此架型通风断面大，防矸性能好，适应性强，是正被广泛使用的架型。如图4-15所示。1-前立柱；2-后立柱；3-顶梁；4-掩护梁；5-前连杆；6-后连杆；7-底座；8-操纵阀；9-推移千斤顶图4-15支撑掩护式液压支架4）乳化液泵站是供给液压支架及其