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大倾角斜井运人索道的设计
摘要:实现矿井人员运输机械化是提高生产率的重要环节。针对因井筒条件或提升设备限制难以
采用机械运人的矿井尤其是大倾角斜井,设计了井筒运人索道系统并应用到矿井中。给出了计算方
法,提出了设计中应注意的问题。
关键词:矿井运输;索道;斜井
 
我国中小型矿井主要采用斜井开采方式,斜井中井下作业人员的运送一般多用人车。部分矿井由于井筒条件或提升设备的限制难以实现机械运人。长期以来,工人只能步行,把大量体力和时间消耗在行程中。这种落后的工作方式成为制约煤矿生产发展的薄弱环节。因此,实现这部分矿井尤其是大倾角斜井运送人员机械化,是意义重大的课题。
本文论述了作者设计的适用于大倾角斜井井筒中运送人员的索道系统和实际应用。以铜陵市五峰山煤矿为倒,该矿副井倾角为29~ 3l。,底板起伏不平,斜长312 m,用传统方法不能解决人员运输问题。针对该矿主井双钩提升并且生产能力富裕的状况,将副井运输材料、矸石的任务交由主井承担,副井安装运人索道系统。

1 索道运输系统概述

索道运输系统是以钢丝绳兼作牵引机构和承载机构的连续运输系统。其组成部分及工作原理如图1所示。
 

圉1 井筒索道系统布置示意
一钢丝绳;2-摩擦轮;3_一换向轮:4—托轮
卜拉紧装置;6—乘椅;卜链轮


钢丝绳l绕经井口主动摩擦轮2和井下换向轮3形成一条无极的环形索道。钢丝绳支撑在托轮4上,拉紧装置5给钢丝绳以正常运转所需的张紧力。工作时,摩擦轮通过摩擦力带动钢丝绳运动。载人乘椅6随钢丝绳一起运动,两侧钢丝绳可满足人员同时上下井。人员一般在井筒上下平直段上下乘,也可在井筒任意位置上下乘。该系统设计运送能力:乘椅行进速度l~1.2m/s,最大乘载量为80人(上下两侧),运送量l5人/min。
 
2 钢丝绳张力的分析与计算

如图2所示,摩擦轮、换向轮与钢丝绳相切点分别为1、2、3、4点,对应各点的绳张力为S 、S2、S3和S4。设l一4段为下行侧,3—2段为上行侧。自l点起,沿钢丝绳运行方向计算阻力:
 

圉2 铜绳张力计算示意

下行侧平直段阻力为
 

 

换向轮上4—3段钢丝绳受到阻力近似计算为L[1]
W4—3= (o.05~ o.07)S4 (3)
摩擦轮上l一2段钢丝绳受到阻力近似计算为【1-
W1—2= (0.03~ 0.05)S1+S2 (4)
式中Sl、S2、S4— —l、2、4点钢丝绳张力。在井筒与上下平直段相交处设置了多个托轮组成的导向轮组(见图1),以减小钢丝绳换向时产生的弯曲应力和托轮载荷,还可减轻人员经过该处时钢丝绳受到的冲击,提高钢丝绳和托轮寿命。导向轮组的阻力计算(如图3所示):
 

将上式代人式(7)可求得S2及其它各点张力。

3 钢丝绳、摩擦轮

3.1 钢丝绳的选择
钢丝绳是索道运送系统的一个重要组成部分,它直接关系到系统的正常运行,人员生命安全及经济运转。设计时必须参照《煤矿安全规程》对提升机钢丝绳的有关规定。由于钢丝绳运行时频繁与托轮等转动件摩擦,宜选用钢丝较粗、耐磨的6股7
丝钢丝绳或面接触式钢丝绳。
钢丝绳的计算破断总拉力为
Q.= mS2 (12)
式中m——《煤矿安全规程'规定的摩擦提升设备安全因数。所选钢丝绳的许用破断总拉力不得小于Q.。
 
3.2 摩擦辖和换向轮直径
钢丝绳的间距决定了摩擦轮和换向轮外缘直径。钢丝绳的间距应确保上下人员在井筒中相遇时不会相碰,同时不得与任何物体碰撞,即应有一定的安全距离。为此,两绳f可距定为大于1 m,且每绳至井壁上突出物水平距离不小于0.5 m。
文献[2]给出了钢丝绳弯曲应力和载荷耐久性实验结果。提升机卷筒直径与绳径比越大,弯曲应力越低,允许反复弯曲次数越多,寿命越长。因此,在满足上述安全距离的条件下,应尽可能增大摩擦轮和换向轮直径。
 
4 托轮间距的确定

载荷在两托轮间移动过程钢丝绳下垂度不断变化,到两托轮中间达最大值。索道系统在井筒中布置时受到井筒横截面限制,钢丝绳下垂度必须严格控制。下垂度Y与托轮间距Lt、井筒倾角@、载荷重量G和钢丝绳张力S具有函数关系
Y=f(Lt ,@ ,G,S)
对于具体矿井,井筒倾角@和载荷重G可视为常数,钢丝绳张力S在系统运行中变化不大。因此,从上式可以看出,通过调整托轮间距即可改变下垂度。下垂度过大,易造成载人装置与井筒底板碰撞事故,而且重载与空载时钢丝绳下垂度相差较大,使得人员上下载人装置不方便;另一方面,若下垂度过小,则需要提供钢丝绳很大的张紧力,这对于系统也不利。托轮间距与钢丝绳下垂度的关系如图4所示。
 

匾4 托轮间眶与钢丝绳下垂度的关系

依图4列出钢丝绳力的平衡方程和下垂度与托轮间距几何关系式:
 

 


5 安全保护装置

5.1 制动装置
该矿索道运送系统的驱动部分采用三级圆锥圆柱齿轮减速器加套筒滚子链的传动方式。当出现意外停电或突然断链时,钢丝绳在载荷作用下将自动下滑,系统的这种无控运动可能造成人员安全事故。为此,系统设置了制动装置,在摩擦轮两侧安装液压{Ij动闸,当发生停电或断链,制动闸能自动抱紧摩擦轮,以防止钢丝绳的无控运动。
5.2 过乘报警装置
人员正常应在井口与井底平直段上下载人装置。若人员在指定位置没有及时下乘,将随载人装置作绕摩擦轮或换向轮的转动运动,称之为过乘。
在过乘情况下,人员受离心力的作用向钢丝绳外侧偏摆,易发生事故。为此,在平直段设置过乘报警装置,利用过乘时钢丝绳的过度下垂触发声光报警信号.提醒人员下乘。

《斜井运人索道的设计》2012-6-15 12:18:22 拖飞宝 浏次数

 




















系方
式:
010
8
0
9
0
6
2
8
9

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