動(dòng)滑輪在立井提升中的應(yīng)用

譚愛兵

（晉城煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)院，山西 晉城 048000）

山西澤州寶昌煤業(yè)有限公司礦區(qū)面積為3.564 7 km2，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300 kt/a。采用立井開拓，共布置有主立井、副立井和回風(fēng)立井三個(gè)井筒。主立井直徑5.0 m，裝備2JK-2×1型雙滾筒提升機(jī)和雙鉤箕斗提升，擔(dān)負(fù)礦井的煤炭提升；副立井直徑4.0 m，裝備JTP-1.6×1.2型單滾筒絞車和1t標(biāo)準(zhǔn)罐籠及梯子間，擔(dān)負(fù)礦井的輔助提升任務(wù)和人員上下任務(wù)，兼作為礦井的一個(gè)安全出口；回風(fēng)立井直徑4.0 m，裝備梯子間，作為礦井的另一個(gè)安全出口。目前該礦井筒和井底部分硐室均已形成，正在開拓大巷。為了提高煤礦生產(chǎn)的安全性，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，加快煤礦發(fā)展，該礦決定應(yīng)用綜合機(jī)械化采煤方法，采煤方法改變后，該礦大型設(shè)備不可拆最大件為630 kVA移動(dòng)變電站，最大件外形尺寸：3 365×110×1 497 mm，重量為4 292 kg。因副立井的輔助提升系統(tǒng)最大提升重量不能滿足最大件的升降要求，因此對(duì)提升系統(tǒng)進(jìn)行改造勢(shì)在必行。

1 提升系統(tǒng)的改造

1.1 提升機(jī)基本參數(shù)

提升機(jī)型號(hào)：2JK-2×1

卷筒個(gè)數(shù)：2

卷筒直徑：2 000 mm，寬度：1 000 mm

最大靜張力：60 kN，最大靜張力差：40 kN

減速器型號(hào)：ZHLR-120-31.5，減速比：31.5

機(jī)器旋轉(zhuǎn)變位質(zhì)量：10 020 kg（不含電機(jī)）

電機(jī)型號(hào)：YR355M2-8，電壓等級(jí)：660 V，功率：160 kW

最大速度：2.43 m/s

1.2 提升鋼絲繩基本參數(shù)

鋼絲繩型號(hào)為24NAT6×19W＋FC-1770-Z-336-212。鋼絲繩直徑24 mm，鋼絲直徑1.6 mm，最小破斷力336 kN，重量212 kg/100 m。

1.3 天輪基本參數(shù)

天輪型號(hào)：TSG2000/13.5，天輪直徑2000mm，繩槽半徑13.5mm，適用鋼絲繩直徑范圍23 mm～24.5 mm。變位質(zhì)量307 kg，總質(zhì)量910 kg。

1.4 提升方式

由于最大件重量4 292 kg，最大件的提升容器罐籠自重2 000 kg。提升總重量超過已有的提升機(jī)的最大靜張力60 kN，用常用的鋼絲繩直接連接罐籠的提升方式必須更換提升機(jī)，為節(jié)約投資，設(shè)計(jì)在鋼絲繩和罐籠連接處設(shè)動(dòng)滑輪，罐籠和提升鋼絲繩連接方式見圖1。

圖1 提升系統(tǒng)

1.5 最大靜張力驗(yàn)算

主立井垂深98 m，井架高22 m，鋼絲繩垂懸長(zhǎng)度120 m。下最大件時(shí)摘除2個(gè)箕斗，更換為一個(gè)非標(biāo)罐籠，罐籠底面外形尺寸3 850×1 500 mm，能滿足最大件裝載，罐籠罐道使用箕斗提升的最外面4個(gè)鋼絲繩罐道。分離提升機(jī)的主動(dòng)滾筒和從動(dòng)滾筒，提升鋼絲繩一端繞過從動(dòng)滾筒用繩卡固定，提升時(shí)分離提升機(jī)的主動(dòng)滾筒和從動(dòng)滾筒即可，另一端纏繞在提升機(jī)的主動(dòng)滾筒（見圖）。升降最大件時(shí)，主動(dòng)滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)，直徑2 000 mm的動(dòng)滑輪用TSG2000/13.5固定天輪代替，提升總重量為罐籠自重（2 000 kg）、最大件重量（4 292 kg）、動(dòng)滑輪（910 kg）和提升鋼絲繩重量（2.12×240＝508.8 kg）之和（7710.8 kg），最大靜張力 Fj＝75.64 kN，由罐籠和提升鋼絲繩連接方式圖可知，絞車提升鋼絲繩實(shí)際受力為最大靜張力的0.5倍，所以有：

Fj實(shí)＝0.5Fj＝37.82 kN＜40 kN，滿足要求。

1.6 內(nèi)外偏角驗(yàn)算

已有的井架高度為Hj=22 m，滾筒中心至井架天輪中心的水平距離 Ls＝40 m，所以，鋼絲繩實(shí)際弦長(zhǎng)44 294 mm，所以有：

1.7 下出繩角驗(yàn)算

1.8 滾筒上纏繞的鋼絲繩層數(shù)驗(yàn)算

1.9 鋼絲繩安全系數(shù)驗(yàn)算

1.10 電機(jī)功率驗(yàn)算

2 安全性

（1）提升機(jī)的供電及控制。絞車的供電為雙回路，雙回路引自地面10 kV變電所660 V不同母線段，一用一備。

絞車電控設(shè)備選用JDK系列電控設(shè)備?？梢詽M足絞車的起動(dòng)、加速、等速、減速、停車與換向運(yùn)行狀態(tài)的控制,其控制為PLC控制變頻調(diào)速。后備保護(hù)選用KHT120型煤礦地面提升機(jī)綜合后備保護(hù)裝置,該設(shè)備滿足《煤礦安全規(guī)程》的各項(xiàng)規(guī)定，對(duì)提升機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)報(bào)警，為提升機(jī)安全運(yùn)行提供了保障。該裝置利用數(shù)字集成電路的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)置有精粗針指示的數(shù)字深度、運(yùn)行速度的顯示、提升次數(shù)的顯示、以及提升機(jī)運(yùn)行的非正常狀態(tài)監(jiān)測(cè)、報(bào)警、清零等功能。

（2）信號(hào)系統(tǒng)。提升信號(hào)選用KXT型提升機(jī)信號(hào)裝置。有急停信號(hào)報(bào)警功能、閉鎖擴(kuò)展功能、有直通電話、有聲光兼?zhèn)洌瑪?shù)字顯示，信號(hào)記憶功能、有對(duì)系統(tǒng)的自動(dòng)監(jiān)視報(bào)警功能等。提升信號(hào)與提升機(jī)控制系統(tǒng)有閉鎖關(guān)系。井口安全門必須在提升信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置閉鎖裝置，安全門未關(guān)閉，發(fā)不出開車信號(hào)；井口和井底設(shè)置搖臺(tái)，必須在提升信號(hào)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置閉鎖裝置，搖臺(tái)未抬起，發(fā)不出開車信號(hào)。

（3）主立井提升機(jī)必須裝設(shè)下列保護(hù)裝置：①防止過卷裝置；②防止過速裝置；③過負(fù)荷和欠電壓保護(hù)裝置；④深度指示器失效保護(hù)裝置；⑤閘間隙保護(hù)裝置；⑥松繩保護(hù)裝置；⑦滿倉(cāng)保護(hù)裝置；⑧減速功能保護(hù)裝置。

（4）防止過卷裝置、防止過速裝置、限速裝置和減速功能保護(hù)裝置應(yīng)設(shè)置為相互獨(dú)立的雙線形式。

（5）提升裝置使用中的鋼絲繩做定期檢驗(yàn)和定期檢查，不符合《煤礦安全規(guī)程》時(shí)必須更換鋼絲繩。

（6）只有1套傳動(dòng)裝置的雙滾筒提升機(jī)，應(yīng)每個(gè)滾筒各自有其控制機(jī)構(gòu)的彈簧閘。

（7）提升絞車的常用閘和保險(xiǎn)閘制動(dòng)時(shí)，所產(chǎn)生的力矩與實(shí)際提升最大靜荷重旋轉(zhuǎn)力矩之比K值不小于3。

（8）由提升方式可知，利用動(dòng)滑輪提升方式與常用的提升方式多了一個(gè)動(dòng)滑輪環(huán)節(jié)，而動(dòng)滑輪可以用固定天輪代替，其安全性是經(jīng)過實(shí)踐證明的。

（9）通過天輪和動(dòng)滑輪的鋼絲繩必須低于天輪邊緣，其高差不得小于鋼絲繩直徑的1.5倍。

3 經(jīng)濟(jì)性

本次利用動(dòng)滑輪下最大件新增投資有TSG2000/13.5天輪一個(gè)、φ24鋼絲繩500 m和非標(biāo)罐籠一套（提升機(jī)及電控和井架利用主立井已有的設(shè)備）。

如常用提升方式下最大件，礦方咨詢廠家可以提供630 kVA移動(dòng)變電站立式下井，新增投資有JK-2.5提升機(jī)一套、TSG2500/17天輪一個(gè)、φ30鋼絲繩320 m和非標(biāo)罐籠一套，此外，還要重新做配套井架和建配套的提升機(jī)房。

兩種提升方式投資詳見下表1。

表1 經(jīng)濟(jì)性對(duì)比

由表1可以看出，利用動(dòng)滑輪提升，不僅縮短了礦井建設(shè)周期，而且節(jié)約投資202.6萬(wàn)元。

4 結(jié)論

長(zhǎng)期以來，立井提升升降較大設(shè)備的問題一致制約著礦井的發(fā)展，利用動(dòng)滑輪不僅解決了立井升降較大設(shè)備的難題，而且節(jié)約投資，不過因?yàn)槔脛?dòng)滑輪，提升速度也降低了一半。因此，利用動(dòng)滑輪只能適用于礦井小量的最大件提升，而提升量較大時(shí)則不適用。

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