矿井运输与提升绪论

1、矿井运输与提升 中国矿业大学出版社前言前言20世纪以来，矿产资源被人类持续、大规模、掠夺性地开发，资源枯竭与社会需求的矛盾日显突出。如何保持矿产资源的可持续发展和利用已成为国家层面上的重要课题，而作为矿业工作者，我们的责任就在于如何更科学、合理、高效地开采矿业。 采矿工业是一种最基础的原材料工业，在人类现代文明的进程中，采矿业是最早兴起的工业之一。采矿工程是一个庞大而且复杂的系统工程，牵涉面很广，综合性很强。除采矿方法本身以外，它由开拓、运输提升、供电、排水、充填、供气、供水和通风系统等8大系统构成，缺一不可。采矿生产是从地壳中将可利用物质开采出来的行为、过程或作业，直接为矿物加工工程提供矿石

2、，然后成为能源、冶金、化工、建材等行业的原料。而要完成这样一种工程行为，劳动者和管理者必须对采矿工艺流程和支撑采矿工程的相关专业知识有足够的了解和掌握。 新编采矿实用技术丛书(下简称丛书)是在原采矿实用技术丛书的基础上重新编著的。全书共有11个分册，即矿床地下开采、矿床露天开采、矿山地压测试技术、井巷工程、矿山工程爆破、矿井运输与提升、矿井通风与防尘、矿山安全工程、矿山工程机械、计算机在矿业中的应用和矿山安全生产法规读本。 矿井运输与提升是新编采矿实用技术丛书的一种。 本书内容包括井下运输设备及矿井提升设备两部分。井下运输设备主要介绍矿车、电机车、带式输送机的类型、基本结构、选型计算、技术上的

3、使用特点，以及井底车场线路设计等；矿井提升设备部分主要介绍竖井提升设备的构造、选型设计、运动学和动力学。 本书围绕我国矿山建设常用设备进行介绍，尽量参照国内最新设计标准，并考虑到当前矿山生产设备的更新换代，对涉及内容进行了适当充实，使读者能够运用最新的相关标准对矿井运输与提升系统进行计算、设计及设备选型。煤炭煤炭是古代植物埋藏在地下经历了复杂的生物化学和物理化学变化逐渐形成的固体可燃性矿物。是一种固体可燃有机岩，主要由植物遗体经生物化学作用，埋藏后再经地质作用转变而成，俗称煤炭。煤炭被人们誉为黑色的金子，工业的食粮，它是十八世纪以来人类世界使用的主要能源之一，进入二十一世纪以来，虽然煤炭的价值

4、大不如从前，但毕竟目前和未来很长的一段时间之内煤炭还是我们人类的生产生活必不可缺的能量来源之一，煤炭的供应也关系到我国的工业乃至整个社会方方面面的发展的稳定，煤炭的供应安全问题也是我国能源安全中最重要的一环。根据成煤的原始物质和条件不同，自然界的煤可分为三大类，即腐植煤、残植煤和腐泥煤。中国是世界上最早利用煤的国家。辽宁省新乐古文化遗址中，就发现有煤制工艺品，河南巩义市也发现有西汉时用煤饼炼铁的遗址。山海经中称煤为石涅，魏、晋时称煤为石墨或石炭。明代李时珍的本草纲目首次使用煤这一名称。希腊和古罗马也是用煤较早的国家，希腊学者泰奥弗拉斯托斯在公元前约300年著有石史，其中记载有煤的性质和产地；古

5、罗马大约在2000年前已开始用煤加热。 我国煤炭行业经济运行情况 2015年，受煤炭需求大幅度下降、国内产能严重过剩及进口总量依然较大的影响，全国煤炭市场供大于求的问题突出，库存居高不下，价格大幅下滑，我国煤炭工业的原煤产量、进出口数量、煤炭销量、运量、价格、投资和经济效益等指标均呈现下行趋势。 2015年全国原煤产量完成37.5亿吨，同比下降3.3%。2015年末，秦皇岛港5500大卡市场动力煤平仓均价370元/吨，比年初降低155元/吨，下降29.5%，已跌至2004年水平。与此同时，煤炭库存到2015年末仍然超过3亿吨，比年初增加1443万吨，增长16.7%。2015年，全国大型煤炭企业

6、主营业务收入2.43万亿元，同比下降19.3%。 以2015年为节点的“十二五”，是煤炭工业经历的不平凡的5年。尽管如此，面对错综复杂的国内外宏观经济形势，煤炭行业坚持以提升煤炭工业发展的科学化水平为主攻方向，深化煤炭市场化改革，依靠创新驱动，加快了产业结构调整和转型发展。 我国煤炭行业安全生产情况 2015年，煤矿安全生产形势明显好转，实现了事故总量、较大事故、重特大事故“三个大幅下降”。全国煤矿共发生352起事故、死亡598人，事故起数和死亡人员比2014年同期分别下降30.85%和35.77%，煤矿百万吨死亡率降为0.159，为历史最好水平。煤矿已连续36个月未发生特别重大事故。2015

7、年，全国煤矿共发生一次3人以上的顶板事故6起，分别是：3月13日，四川省广安市邻水县四海乡煤矿发生顶板事故，造成4人死亡。5月11日，云南省曲靖市沾益县大海煤矿发生顶板事故，造成5人死亡。5月26日，辽宁阜新矿业集团公司艾友煤矿发生顶板事故，造成4人死亡。6月21日，陕西省阳泉市运裕煤矿发生顶板事故，造成4人死亡。7月20日，山西省潞安矿业集团蒲县常兴煤业有限公司发生顶板事故，造成3人死亡。9月6日，福建三明市将乐县石林煤矿发生顶板事故，造成3人死亡。回顾近三年来全国发生顶板事故的情况：2013年顶板事故共发生274起，死亡325人；2014年顶板事故共发生196起，死亡292人；2015年，

8、全国煤矿顶板事故共发生134起，死亡171人；占全部事故死亡人员的28.59%。可以看出，近三年全国顶板事故随着煤矿支护改革、科技进步、采掘机械化发展和管理水平的提高而呈现大幅度下降趋势。绪论 矿井运输的地位与作用 矿井运输的任务、特点和系统布置 井下运输设备的类型及特点 矿井提升的地位与作用 矿井提升系统的组成与工作原理矿井运输的地位与作用1.煤炭生产过程中包括采,装,运,支四大环节矿井运输是煤 生产过程中非常重要和不可缺少的环节。有人把矿井运 输形象地比喻为矿山生产的动脉2.主要运输:对煤炭的矿物运输工作称为主要运输 辅助运输:服务于煤矿生产的其他运输工作称为辅助运输 ， 包括矸石、材料、

9、设备和人员的运输1.矿井运输的任务（1）把工作面采下的煤经由井下巷道及井筒运输提至地面指定地点，如煤矿选煤厂和铁路装车煤仓（2）把掘进工作面采掘的矸石经由井下巷道及井筒运输提升至地面矸石山（3）承担往返运送人员和矿井生产用的设备、材料 矿井运输的任务、特点和系统布置2. 矿井运输的特点（1）井下运输设备在巷道中工作，受井下巷道空间的限制，因而运输设备结构应紧凑，尺寸尽量小（2）井下运输环节多，运输线路长短不一且经常变化，水平和倾斜线路交叉相连，同时还有装载、卸载等辅助设备。为了适应各种不同工作条件的需要，要求矿井运输设备有多种类型（3）井下运输的流动性强。随着工作面的推进，运输线路和设备需要伸

10、长和缩短，运输设备的工作地点也要随之改变。因此要求工作面和采区巷道的运输设备必须便于拆装和移置（4）运输设备在井下工作时，工作条件比较恶劣，在周围环节中往往存在沼气和粉尘。因此，要求井下运输设备具有耐腐蚀、防尘以及防爆安全性能矿井运输的任务、特点和系统布置3.矿井运输系统布置矿井运输主要包括采掘工作面、采区巷道、主要平项、井底车场以及从井口到地面铁路装车站等各环节，一般分为地面运输系统和井下运输系统地面运输系统主要包括提升井口、井口煤仓、选洗煤厂到地面铁路装车站等环节，其运输设备主要是带式输送机和电机车运输井下运输系统主要取决于矿井开拓方式、煤层倾角及采煤方法等因素，其中以煤层倾角的影响最大矿

11、井运输的任务、特点和系统布置910811井下运输设备的类型及特点1.按运输设备的运行方式分类（1）连续运行式运输设备：如刮板输送机、带式输送机、螺旋输送机、振动输送机、斗式提升机等。这一类设备特点如下： 整机长度与运输距离相等 运输能力与运输距离无关 一经开动就连续运行，不需要操作控制（2）往返运行式运输设备：设备主要指轨道车辆和无轨车辆，又称为车辆运行。这一类设备特点如下： 车辆在运行区间内，作往返式周期运行 运行过程中需要操作控制 运输能力与运输距离有关，车速不变时成反比井下运输设备的类型及特点2.按运输设备的牵引原理分类（1）链啮合索引：使用牵引构件为链条，煤矿应用的主要是刮板输送机（2

12、）绕性体摩擦牵引：使用牵引构件为有输送带和钢丝绳，煤矿应用的有带式 输送机和无极绳绞车（3）车轮黏着牵引：使用牵引构件为车轮与轨道，煤矿运输机械中主要是机车 车辆运输和无轨车辆运输（4）钢丝绳缠绕牵引：主要是指各种有极绳牵引绞车井下运输设备的类型及特点3.矿用辅助操车设备在车辆运输中，常用的操车设备主要有以下类型： 翻车机：为固定车厢式矿车卸载用的设备 推车机：推动矿车进翻车机或提升罐笼内的辅助设备，按不同工作需要， 有多种形式 调度绞车：在短距离内牵引矿车组慢速运行的设备 阻车器：在轨道线路上组织矿车前进的装置 煤矿井下在条件适合时，也可采用水力或风力运输。水力运输分无压力水运输和管道水力运

13、输。矿井提升的地位与作用 矿井提升设备是沿井筒提升煤炭、矸石，升降人员和设备，下放材料的大型机械设备，是矿山井下生产系统与地面工业广场相连接的枢纽，也是矿山运输的“咽喉”。因此矿井替身设备在矿山生产的全过程中占有极其重要的地位。提升技术装备的要求：安全性、可靠性、经济性国内外先进装备的技术指标 最大速度达25m/s；一次提升量达700吨；电机单机容量已超过10000kw，井深超过2000m（分段提升超过3600m）。 其中国内最大18m/s.一次提升量达45吨。矿井提升系统的组成与工作原理1.矿井提升设备的主要组成部分：提升容器、钢绳、提升机（卷筒）、天轮、井架和装载附属装置。矿井提升系统的组

14、成与工作原理2.常见的提升系统：（1）竖井单绳缠绕式箕斗提升系统（2）竖井单绳缠绕式罐笼提升系统（3）竖井多绳摩擦式箕斗提升系统（4）竖井多绳摩擦式罐笼提升系统（5）斜井箕斗提升系统（6）斜井串车提升系统竖井单绳缠绕式箕斗提升系统示意图竖井单绳缠绕式罐笼提升系统示意图多绳摩擦式罐笼提升系统示意图与罐笼比较，箕斗的优点是：自重小；井筒断面小；无需增加井筒断面与罐笼比较，箕斗的优点是：自重小；井筒断面小；无需增加井筒断面就能在井下使用大型矿车；装卸载时间少，生产能力大，就能在井下使用大型矿车；装卸载时间少，生产能力大，缺点是：必须设井下和井口矿仓及装卸载设备；井架高度较大；不能运缺点是：必须设井下

15、和井口矿仓及装卸载设备；井架高度较大；不能运送人员及材料，必须另设铺助提升设备。送人员及材料，必须另设铺助提升设备。罐笼的优点是：不需设井下及井口矿仓；井架高度小；便于矿石分类运罐笼的优点是：不需设井下及井口矿仓；井架高度小；便于矿石分类运输；可用于主井或副井提升。输；可用于主井或副井提升。缺点是：自重较大，因而使提升机尺寸及电动机功率增大，效率较低。缺点是：自重较大，因而使提升机尺寸及电动机功率增大，效率较低。因此，在大中型矿山中，常把罐笼作为辅助提升容器，但在小型矿山因此，在大中型矿山中，常把罐笼作为辅助提升容器，但在小型矿山中，罐笼就常用作矿石提升容器中，罐笼就常用作矿石提升容器罐笼箕斗

16、与单绳提升机比较，多绳提升机的优点是：与单绳提升机比较，多绳提升机的优点是： (1)因为钢绳不是缠绕在卷筒上，而是搭在主导轮(卷筒)上，所以提升高度不受卷筒容绳量的限制，特别适合于深井提升； (2)由于载荷是由数根钢绳承担，所以提升钢绳直径比相同载荷下的单绳提升的小;主导轮直径也较小，因此，在相同提升载荷下，多绳提升机具有体积小、重量轻，节省材料，容易制造、安装和运输方便等特点； (3)由于多绳提升机的运动质量小，故提升电动机的容量和电耗就相应减小 (4)在卡罐和过卷时有打滑的可能性，可以避免断绳事故的发生； (5)提升设备的安全性高(因为绳数多，同时断绳的可能性很小)，可以不设断绳保险器； (6)当采用数目相同的左捻和右捻钢绳时可以消除由于钢绳松捻而形成的容器罐耳对罐道的作用压力，从而减小容器的运行阻力和罐道的磨损。