矿井提升机发展概况

中图分类号：TD53 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）47-0373-01

1 矿井提升机

矿井提升机是井下和地面的工作机械，是一种大型绞车。用钢丝绳带动容器（罐笼或箕斗）在井筒中升降，完成输送物料和人员的任务。矿井提升机是由原始的提水工具逐步发展演变而来。现代的矿井提升机提升量大，速度高，已发展成为电子计算机控制的全自动重型矿山机械。

1.1 矿井提升机组成

矿井提升机主要由电动机、减速器、卷筒（或摩擦轮）、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统等组成，采用交流或直流电机驱动。按提升钢丝绳的工作原理分缠绕式矿井提升机和摩擦式矿井提升机。缠绕式矿井提升机有单卷筒和双卷筒两种，钢丝绳在卷筒上的缠绕方式与一般绞车类似。单筒大多只有一根钢丝绳，连接一个容器。双筒的每个卷筒各配一根钢丝绳，连接两个容器，运转时一个容器上升，另一个容器下降。缠绕式矿井提升机大多用于年产量在120万吨以下、井深小于400米的矿井中。摩擦式矿井提升机的提升绳搭挂在摩擦轮上，利用与摩擦轮衬垫的摩擦力使容器上升。提升绳的两端各连接一个容器，或一端连接容器，另一端连接平衡重。摩擦式矿井提升机根据布置方式分为塔式摩擦式矿井提升机（机房设在井筒顶部塔架上）和落地摩擦式矿井提升机（机房直接设在地面上）两种。按提升绳的数量又分为单绳摩擦式矿井提升机和多绳摩擦式矿井提升机。后者的优点是：可采用较细的钢丝绳和直径较小的摩擦轮，从而机组尺寸小，便于制造；速度高、提升能力大、安全性好。年产120万吨以上、井深小于2100米的竖井大多采用这种提升机。

2 多绳摩擦式提升机的工作原理

1938年，瑞典的ASEA公司在拉维尔矿（Laver）安装了一台直径1.96m双绳摩擦式提升机。1947年德国G.H.H.公司在汉诺威矿（Hannover）安装了一台四绳摩擦式提升机。多绳摩擦式提升机具有安全性高、钢丝绳直径细、主导轮直径小、设备重量轻、耗电少、价格便宜等优点，发展很快。除用于深立井提升外，还可用于浅立井和斜井提升。钢丝绳搭放在提升机的主导轮（摩擦轮）上，两端悬挂提升容器或一端挂平衡重（锤）。运转时，借主导轮的摩擦衬垫与钢丝绳间的摩擦力，带动钢丝绳完成容器的升降。钢丝绳一般为2～10根。

井塔式提升机的机房设在井塔顶层，与井塔合成一体，节省场地；钢丝绳不暴露在露天，不受雨雪的侵蚀，但井塔的重量大，基建时间长，造价高，并不宜用于地震区。落地式提升机房直接设在地面上，井架低，投资小，抗震性能好；缺点是钢丝绳暴露在露天，弯曲次数多，影响钢丝绳的工作条件及使用寿命。

多绳摩擦式提升机的主要部件有主轴、主导轮、主轴承、车槽装置、减速器、深度指示器、制动装置及导向轮等。主导轮表面装有带绳槽的摩擦衬垫。衬垫应具有较高的摩擦系数和耐磨、耐压性能，其材质的优劣直接影响提升机的生产能力、工作安全性及应用范围。目前使用较多的衬垫材料有聚氯乙烯或聚氨基甲酸乙酯橡胶等。由于钢丝绳与主导轮衬垫间不可避免的蠕动和滑动，停车时深度指示器偏离零位，故应设自动调零装置，在每次停车期间使指针自动指向零位。车槽装置用于车削绳槽，保持直径一致，有利于每根钢丝绳张力均匀。为了减少震动，可采用弹簧机座减速器。

2.1 多绳摩擦式提升机的优点

多绳摩擦式提升机是一种普遍应用在各种矿山的竖、斜矿井中的提升装置，该提升装置主要用于提升矿物、人员及一些矿用作业的机械装置等。矿井提升机是矿井系统设备的咽喉，因此对于使用要求需要满足良好的可靠性、安全性和经济性能，在矿山生产中具有非常重要的地位。

摩擦式提升机工作时，由驱动电机带动主轴，主轴上摩擦轮带动钢丝绳升降以达到提升重物上升或下降的效果。在现阶段，矿用提升机主要具有以下几个优点：提升重量大、速度快、可靠稳定等。因为多绳摩擦轮提升机与单绳缠绕式提升机相比具有提升能力大、设备重量轻、电耗少和适用范围广等优点。所以，我国自六十年代起，已有数百座多绳提升机相继建成投入使用，其中百分之九十五以上为井塔式。但近十年来落地式多绳提升井架设计逐年增多。

具体分类主要有以下几个方面：根据钢丝绳的工作原理的不同可分为缠绕式和摩擦式；根据钢丝绳的个数可分为单绳和多绳摩擦式。摩擦式提升机一般由主轴、摩擦轮（主导轮）、主轴承、制动器、深度显示装置及导向轮等组成。工作原理：钢丝绳搭载在主轴摩擦轮轮筒上，工作时，电动机带动滚筒转动时，通过摩擦轮滚筒上的摩擦衬垫与钢丝绳间产生的摩擦力带动钢丝绳升降，进而提升和下放重物。钢丝绳数量一般为 2-10 根。

1）落地式井架与一般井塔的技术经济比较

a.从经济上看

① 提升机械及电气设备费用：落地式比塔式多一套天轮，设备价格也稍贵，但可比塔式少用电缆和省一台电梯。二者投资相比，落地式设备费用略高于塔式。

② 提升系统的土建费用：如果结构形式相同，则落地式井架投资低于井塔，如果落地式井架采用钢结构，而井塔用钢筋混凝土结构，则二者投资相近。落地式钢井架虽然为了防寒增加了绳廊，但与钢筋混凝土井塔相比，投资并不增多。

b.从占用井口时间上看：

落地绞车而缩短了整个建井工期，则其经济效果是十分明显的。

c.从占地面积来看：

因落地式提升机必须修建绞车房，有的落地式井架还有后撑，所以显然比井塔要多占用一些面积（如布置得当未必一定要增加工业场地面积）。

d.从使用维护上看

塔式提升机在高处，对设备搬行、吊装和检修都不如落地式方便。当矿井改造需要更换提升机时，落地式比塔式容易。

2）落地式井架预制整移比井塔预制整移经济效益更为明显

落地式多绳绞车，井架采用预制整体平移，由于该井架为钢筋混凝土框架式（带有两条斜腿后撑），故重量只有与井塔整体平移相比，具有明显的经济效益。

3）利用落地式永久井架凿并比利用永久井塔凿并具有更佳的技术经济效果

建井塔既不占工期，又不需要临时凿井井架，其技术经济效益确很明显。但先建永久井塔也需要一定的条件，如井筒和提升设计必须先期完成，并提前建成一段井筒，还要求具有建永井塔的良好地基条件（特别是钢筋混凝土井塔，至今尚不敢用于有流砂采用冻结、沉井等特殊凿井法施工的立井）。建永久井塔打井困难较大。

参考文献

[1] 中国矿业学院主编. 矿井提升设备[M].北京：煤炭工业出版社，1980.

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[4] 黄刚，薛河.矿井提升机主轴应力应变场研究[D].西安：西安科技大学，机械工程学院，2004.