冶金矿山旋卸式连续提升系统设计初探

苏峰

摘 要：旋卸式连续提升系统是一种新型提升方式，它将大容量往复式提升容器（箕斗）换成首尾连接的连续式链斗，运行方式由正反向交替间歇式变成单向连续式，实现了连续自动均匀装卸载。本文通过旋卸式连续提升系统和传统提升系统的方案比较，从技术、基建投资、经营费用、安全性等方面进行分析得出初步结论，在今后的矿井提升系统建设中，旋卸式连续提升系统方案具有推广应用的前景。

关键词 箕斗；提升；旋卸式；链斗；

前言

目前国内竖井开拓的矿山普遍采用箕斗提升矿岩。箕斗提升系统由提升机、天轮、钢丝绳、箕斗、平衡锤、装卸载系统、电机及电控系统等组成。旋卸式连续提升系统是一种新型的矿岩提升方式，该系统主要由链式驱动系统、旋卸式链斗、牵引承力连接件、连续装载装置和主动换向卸载装置组成。旋卸式连续提升相较于传统提升系统具有基建投资少、系统构成简单、可靠性高、维护维修工作量低等优点。

1矿山主井建设条件

某矿山主井设计提升能力100×104t/a,矿石平均松散密度为2.47t/m3。井下设破碎系统，以满足装矿容器对矿石块度的要求。井口至井下装载高度为480m。根据以上建设条件，提出两种提升系统建设方案：方案一为单箕斗配平衡锤提升系统；方案二为旋卸式连续提升系统。

2 箕斗配平衡锤提升系统

方案一为单箕斗配平衡锤提升系统，选择JKMD-3.5×4(Ⅲ)型落地式多绳摩擦式提升机；采用6.3m3底卸式箕斗，矿石有效载重14000kg，箕斗自重13400kg；平衡锤自重20400kg；首绳4根，型号6V×34+FC-φ32-1670，直径32mm；尾绳2根，型号34×7+FC-φ46-1570；电机功率800kW，转速45rpm，电压10kV。

地表设井架、矿仓及提升机房，井架采用单斜支撑箱式井架，井架高52m。上层天轮中心高47m，下层天轮中心高42m，39.5m平台为罐道绳拉紧平台。井架上安装卸载曲轨。

提升机房为双层结构，上层安装JKMD-3.5×4（Ⅲ）型多绳摩擦式提升机一台和配套的控制台，控制台布置在控制室内。

该系统为传统提升方式，在国内矿山普遍采用。

3旋卸式连续提升系统

方案二为旋卸式连续提升系统，该系统是采用特型圆环链和可旋转的料斗作为散装物料提升的一种新型矿

井提升形式，由电机带动驱动轴上的链轮拖动圆环链，从而提升固定在圆环链上的料斗来实现提升功能。

旋卸式连续提升输送机主要由卸载装置、驱动装置、圆环链、链斗、连续装矿装置、井底张紧装置、装矿溜槽组成。如图3-1所示。

3.1提升方案的基本设计

3.1.1 驱动部分的结构和布置输送机的链轮采用的是轮毂和链

齿可以分离的链轮形式，这样在链轮运转过程中产生磨损的链齿可以随时、快速更换，而不必更换整个链轮，节   

省了材料和时间。

刹车装置采用的盘式制动器，由四个相同的液压制动器刹紧与链轮同轴的刹车盘来实现刹车。

3.1.2 链斗结构与布置

旋卸式连续提升输送机的圆环链采用的是四条相互平行的圆环链，通过平衡桥、连接板，使每2条连接在一起，再通过连接叉分别连在料斗轴的两端，使四条圆环链平衡受力。

料斗由合金钢骨架和耐磨橡胶斗衬制作而成，既高强、轻便又耐磨、耐用，料斗可以绕料斗轴自由转动，在斗的下方有两个导向套，帮助装载时的导向和卸料后的停摆。

采用井口单点驱动，结构简单。     图3-1 旋卸式提升系统图

3.1.3 卸载机构结构和布置

旋卸式连续提升输送机的卸料系统由卸料机构、缓冲吸能机构和接料仓组成，卸料机构的链轮轴上有链斗止转机构，在运行中，使链斗斗底和止转机构平稳拟合使链斗平稳翻转，完成卸料。

料斗再翻转卸载之后，会不停摆动，专门的止摆机构会使链斗沿导轨复位，实现吸能、减震使料斗停止摆动。所泻物料经接料斗收集之后，进入运输皮带送出。

提升过程中链斗底粘矿属正常现象，为了保证继续提升系统链斗的装载效率，本系统卸载机构中专门设计了自动高压清理系统，通过专门设置的导轨，在链斗卸完料后，仍保持斗口向下运行一段距离，如果出现粘底，可通过开通传感器对喷射机构进行控制，达到自动清理目的。

3.1.4装载机构的结构和布置设计

装载机构由装矿溜槽、连续装矿装置等部件组成，给料机通过对主提电机电流跟踪，对给料机进行无级调速、定量给料到装载皮带机，皮带机送到溜矿槽，滑向装载筒，使料斗完成装载。装载筒的长度超过3倍的斗间距，使的任何时候都有三个斗在装载筒内，装载筒两侧安装橡胶防漏板，可有效的减少撒料现象。

3.1.5 机尾结构和提升链长度调整机构布置

旋卸式连续提升输送机的张紧机构有链轮和导轨构成，链轮采用钢铁骨架和聚氨酯链齿材料制作，有效的减轻重量，链轮可在导轨中上下滑动，在井下简易提升设备的配合下，可快速调整圆环链的长度、全部或部分提升链更换。

3.1.6 断链抓捕和逆止装置

旋卸式连续提升系统

采用低速链传动是对矿井提升的革命性变革，但链传动的提升链在使用中有无断链保护是这一技术能否成功使用的关键问题。该系统专门发明设置了断链抓捕、反向逆止装置，可以有效保证其运转可靠性及安全性。

4方案比较

两种方案的建设内容对比详见表4-1。

表4-1  方案比较表

名称 项目	方案Ⅰ	方案Ⅱ
一、年提升能力(万t)	100	100
二、提升系统	单箕斗配平衡锤 摩擦式提升系统	旋卸式连续提升系统
1、提升机	JKMD-3.5×4(Ⅲ)型落地式多绳摩擦式提升机	驱动轮装置
2、提升容器	6.3m3底卸式箕斗 平衡锤	0.4m3料斗
3、首绳	首绳4根，型号6V×34+FC-φ32-1670	D级环 30×160
4、尾绳	尾绳2根，型号34×7+FC-φ46-1570	无
5、电机功率(KW)	800kW	55kW
6、电控	中压交－直－交变频设备	连控普通变频
三、井筒断面(m2)	4.5	4
四、地表设施
1、提升机房	有	有
2、井架	有	无
3、矿仓	有	有
五、吨矿耗电量	10.6kW·h	4.2kW·h
四、可比工程投资
1、井筒工程(万元)	1470.09	1171.05
2、设备(万元)	912.47	865.12
3、机电安装(万元)	182.5	173.02
合   计	2565.06	2209.19
六、比较
1、投资比较	355.87	0
2、操作要求	采矿行业传统技术，有周全的操作规程、丰富的使用经验，对于一般矿井使用，没有失败风险。	新技术使用，必须制定新的操作规程、摸索使用经验，有各种安全担忧。
3、矿石块度限制	对矿石块度尺寸要求较低，对大块物料冲击不敏感。	对矿石块度尺寸要求高，对大块物料冲击敏感。
4、安全性	有传统提升机存在的各种故障、安全隐患。也有各种保护。	没有传统提升机存在的各种故障、安全隐患。但是根据运行情况可能还需增加以下智能保护
5、基建投资	综合基建投资较大。	综合基建投资较小，设备投资比例大。
6、建设期	基本建设、设备安装调试周期长。	基本建设、设备安装调试周期短。
7、运行能耗	运行功耗、能耗较多。	运行功耗、能耗较少。
8、自动化程度	可实现系统完全无人值守自动化运行，但环节多，技术要求高。	可实现无人值守连续自动化运行。安全环节少，维护维修量小。
9、人员配置	系统必须有司机、维检人员，每 天必需要安排一定检查、检修、 维护时间。必须有周检、月检、 年检停产维护时间。	不需配置司机，系统可连续 24 小时运行，每班只需要安排两个 巡检人员，进行运行巡检、随时 维护，完成全部维护维修工作。

从两个方案的基建投资和建设期来看，旋卸式连续提升系统方案要优于方案一，系统的安全性、运行能耗、自动化程度、人员配置等方面也具有一定优势。该矿山主井采用旋卸式连续提升系统是合理可行的。

5结语

旋卸式连续提升系统是一种新型提升方式，它将大容量往复式提升容器（箕斗）换成首尾连接的连续式链斗，运行方式由正反向交替间歇式变成单向连续式，实现了连续自动均匀装卸载。 其优势在于：简化了运动形式，减少了装机功率，减少复杂电控和保护；降低了速度，减少了频繁的速度变化带来的加速度力度冲击，减少了 系统交变应力变化的幅度与频率，设备没有交变应力引起的疲劳损毁，提高了设备安全可靠性；大幅度提高了运行效率，设备始终都是在额定速度、额定负负荷、最高效率条件下运行；具有极高的灵活性和适应性，一套设备既可垂直，也可水平或者任意角度的实现物料的提升和下放，也可以根据需要进行多点物料装卸，实现能源的最大化节约。

在今后的矿井提升系统建设中，旋卸式连续提升系统方案具有推广应用的前景。

参考文献：

[1]姬庆茹.旋斗式矿用连续提升机[J]. 煤矿机械，2010,8，156-157.

[2]刘劲军,张步斌,杜  波，等.国内提升机在深井提升中的应用浅析[J].矿山机械，2011,39（10）:38-41.

作者简介：苏峰，男，1982年生，本科，高级工程师，主要从事矿山工程设计工作。