畢業(yè)設(shè)計說明書設(shè)計題目：系別：機械工程系專業(yè)：機械工程班級：21機械工程1班姓名：學號：指導教師：二〇二五年六月摘要：隨著礦井開采深度不斷加深以及生產(chǎn)規(guī)模逐步擴大，副立井提升系統(tǒng)的安全性與效率對于礦山生產(chǎn)來講非常關(guān)鍵，此次設(shè)計是以某礦井副立井作為背景，根據(jù)井筒參數(shù)以及最大提升重量60t的需求，提出了一套安全可靠且高效節(jié)能的副立井提升系統(tǒng)解決辦法，經(jīng)過工藝設(shè)計以及設(shè)備選型分析，確定采用多繩摩擦式提升機搭配雙層四車多用途罐籠的提升方式，以此兼顧重型設(shè)備以及人員混合運輸?shù)男枨?。系統(tǒng)最大提升速度設(shè)定成16m/s，日提升能力達到20,280噸，符合《煤礦安全規(guī)程》的要求，關(guān)鍵設(shè)備選型囊括直徑60mm的6×36WS+FC型鋼絲繩、鑄鋼天輪以及液壓張力平衡裝置，并且依靠動力學計算驗證了制動力與防滑性能是合規(guī)的，另外采用雙PLC冗余控制以及交-直-交變頻驅(qū)動技術(shù)，達成提升機平穩(wěn)運行以及遠程監(jiān)控。研究結(jié)果顯示，系統(tǒng)在安全性、經(jīng)濟性以及擴展性方面都達到了設(shè)計要求，為深井復雜工況下的提升系統(tǒng)設(shè)計提供了參考。關(guān)鍵詞：副立井提升系統(tǒng)；多繩摩擦式提升機；設(shè)備選型設(shè)計；安全性分析。

AbstractAsthedepthofminingoperationscontinuestoincreaseandproductionscalesexpand,thesafetyandefficiencyofauxiliaryshafthoistingsystemsbecomecrucialforminingactivities.Basedonparametersfromaspecificmine'sauxiliaryshaftwithamaximumliftingcapacityof60tons,thisdesignpresentsahoistingsystemthatissafe,reliable,andenergy-efficient.Throughprocessdesignandequipmentselection,amulti-ropefrictionhoistpairedwithadouble-layermulti-functionalcagehasbeenchosentomeettheneedsofheavyequipmentandmixedpersonneltransportation.Thesystem'smaximumhoistingspeedissetat16meterspersecond,withadailyhoistingcapacityof20,280tons,meetingtherequirementsofthe"CoalMineSafetyRegulations."Keyequipmentselectionsinclude6×36WS+FCsteelwireropesandhydraulictensionbalancingdevices.Dynamiccalculationhasverifiedthebrakingforceandanti-skidperformance.ThedualPLCredundantcontrolandAC-DC-ACfrequencyconversiontechnologyensurethestableoperationofthesystemandrealizeremotemonitoring.Theresultsshowthatthesystemmeetstherequirementsofsafety,economyandscalability,whichcanprovidesomereferenceforthedesignofdeepwellliftingsystemundercomplexconditions.Keywords:Auxiliaryshafthoistingsystem;Multi-ropefrictionhoist;Equipmentselectiondesign;Safetyanalysis目錄摘要 iAbstract ii目錄 I1緒論 11.1研究背景及意義 11.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 11.2.1國內(nèi)研究現(xiàn)狀 11.2.2國外研究現(xiàn)狀 31.2.3發(fā)展趨勢 41.3設(shè)計目標和主要內(nèi)容 51.3.1目標 51.3.2內(nèi)容 52提升系統(tǒng)工藝設(shè)計 62.1提升方式選擇及依據(jù) 62.2提升速度與提升能力計算 62.3系統(tǒng)參數(shù)確定 72.3.1井筒參數(shù) 72.3.2載荷分析 82.3.3鋼絲繩張力計算 82.3.4井筒結(jié)構(gòu)強度校核 93設(shè)備選型設(shè)計 103.1提升機選型計算與型號確定 103.1.1提升機的組成及各部分功能 103.1.2提升機計算 113.2提升容器選型分析 113.3鋼絲繩強度校核與選型 123.4天輪及配套設(shè)備選型 134提升系統(tǒng)設(shè)計 144.1提升系統(tǒng)及井筒斷面布置 144.2提升系統(tǒng)運動學和動力學計算 164.2.1運動學計算 164.2.2動力學計算 174.2.3制動力 244.2.4防滑驗算 254.3井筒裝備及輔助設(shè)施 254.4配電與控制 264.4.1電源 264.4.2提升機配電與控制 265安全性分析與保障措施 285.1提升系統(tǒng)安全風險分析 285.2緊急制動與過載保護設(shè)計 285.3安全規(guī)程與操作規(guī)范建議 296總結(jié) 31參考文獻 32附錄 35致謝 36山西工程技術(shù)學院——畢業(yè)設(shè)計說明書緒論研究背景及意義隨著我國礦山開采深度不斷加深以及生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴大，提升系統(tǒng)身為礦井運輸?shù)暮诵牟糠?，它的安全性和效率會直接對礦山的生產(chǎn)能力以及經(jīng)濟效益產(chǎn)生影響，副立井作為礦井里負責人員、物料以及重型設(shè)備運輸?shù)年P(guān)鍵通道，其提升系統(tǒng)的設(shè)計是否合理有著意義，傳統(tǒng)的副立井提升系統(tǒng)大多時候會碰到效率不高、能耗較大、設(shè)備老化等狀況，在重型設(shè)備運輸過程中，如果設(shè)備選型不合適或者系統(tǒng)設(shè)計不合理，容易引發(fā)安全隱患、造成維護成本上升以及擴展性受到限制，難以契合現(xiàn)代化礦井的高效生產(chǎn)要求。近些年來，國家針對礦山安全生產(chǎn)以及節(jié)能降耗方面提出了更為嚴格的要求，像《煤礦安全規(guī)程》《礦山機電設(shè)備選型設(shè)計規(guī)范》這類相關(guān)標準的更新，著重突出了要提升系統(tǒng)的安全可靠程度以及綠色節(jié)能性能，在這樣的背景狀況之下，怎樣依據(jù)礦井實際的參數(shù)情況，去設(shè)計出一套可兼顧高效、節(jié)能以及安全的副立井提升系統(tǒng)，已然成為了急需解決的一項工程問題。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢國內(nèi)研究現(xiàn)狀在立井提升系統(tǒng)以及設(shè)備選型設(shè)計這一領(lǐng)域，國內(nèi)的研究重點主要是放在液壓支架的優(yōu)化與智能化控制技術(shù)方面，液壓支架作為煤礦采掘工作面支護的關(guān)鍵裝備，其穩(wěn)定性、抗沖擊能力以及智能控制性能，會直接對礦井的安全生產(chǎn)和作業(yè)效率產(chǎn)生影響。首先，李世偉等人[1]借助研究吸能材料在液壓支架里的應用，提出了借助硅基應力速變敏感性吸能材料來提升液壓支架抗沖擊性能的設(shè)計方法。經(jīng)過實驗驗證，液壓支架配備吸能材料后，其抗沖擊能力得到提高，有效減少了設(shè)備受沖擊時的壓力以及振蕩時間，為液壓支架抗沖擊性能的優(yōu)化提供了理論依據(jù)。其次，馬志濤等人[2]針對液壓支架的自動化控制系統(tǒng)提出了一種異常工況的模式識別辦法，憑借采集液壓支架油缸行程與立柱壓力數(shù)據(jù)，并且結(jié)合決策樹模型，成功識別出三種常見的異常工況模式。這一方法提高了液壓支架的工作穩(wěn)定性，還為設(shè)備的智能化升級奠定了基礎(chǔ)，在無線傳感技術(shù)方面，王輝等人[3]設(shè)計了一種超低功耗的液壓支架無線壓力傳感器，該傳感器依靠創(chuàng)新的電源管理和無線通信技術(shù)，有效延長了電池使用壽命，為液壓支架的遠程監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集提供了可靠支持。此外，張學峰[4]研究了液壓支架的自動化調(diào)節(jié)技術(shù)，提出將液壓支架的靜態(tài)調(diào)節(jié)與動態(tài)調(diào)節(jié)相結(jié)合，提升了工作效率和調(diào)節(jié)精度，精度達到0.1mm級別，解決了傳統(tǒng)液壓支架調(diào)節(jié)響應速度慢的問題。王龍龍[5]從液壓支架的關(guān)鍵部件設(shè)計入手，提出了液壓支架抗沖擊性能的優(yōu)化方案，研究顯示，優(yōu)化后的設(shè)計提升了液壓支架的工作穩(wěn)定性和抗沖擊能力，有效延長了設(shè)備的使用壽命。液壓支架的材料選擇也是一個關(guān)鍵研究方向。李杰[6]借助對液壓支架頂梁材料的分析，指出正確選用材料可有效提高液壓支架的穩(wěn)定性和使用效果，為設(shè)計者提供了選材的理論依據(jù)，在液壓支架修理領(lǐng)域，姜思潔[7]設(shè)計了一種液壓拔銷裝置，用于拆解大型結(jié)構(gòu)件連接銷軸，解決了井下環(huán)境惡劣給支架修理帶來的險阻，提高了維修效率。郭志高[8]提出了一種液壓支架智能化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)集成了多種智能技術(shù)，借助自適應姿態(tài)調(diào)整和工作阻力控制等技術(shù)，提升了液壓支架的智能化水平，優(yōu)化了煤礦工作面的支護性能，在超大采高工作面應用中，韓會軍[9]提出了ZYA29000型超大采高液壓支架，針對工作面復雜地質(zhì)條件，該支架有較強的抗沖擊能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，適應了超大采高采場的需求。最后，李靖和伍郎[10]對液壓支架的推移桿進行了創(chuàng)新設(shè)計，依靠引入供液功能，提高了支架的綜合性能和適應性，提高了液壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性和工作效率。王成軍和李環(huán)宇[11]對礦用平板車車輪鑄件的熔模鑄造工藝進行了優(yōu)化，針對鑄件縮松縮孔等缺陷，采用數(shù)值模擬和正交試驗優(yōu)化了澆注溫度、澆注速度等工藝參數(shù)。結(jié)果說明，優(yōu)化后的工藝提高了車輪鑄件的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，為礦用平板車的可靠性和經(jīng)濟性提供了改進方案。夏玉潔和劉陽[12]研究了礦用電控液壓移動列車組，借助引入電液控制系統(tǒng)、無線傳輸系統(tǒng)和調(diào)偏控制系統(tǒng)，解決了煤礦傳統(tǒng)絞車牽引設(shè)備列車的低效率和高勞動強度問題。這一技術(shù)的應用提升了設(shè)備列車的自動化控制水平，還減少了煤礦的人工干預，提高了運輸作業(yè)的安全性和效率。高中和申城城[13]提出了一種基于紅外技術(shù)的礦用平板車焊接質(zhì)量檢測方法，借助多階檢測節(jié)點和紅外增量處理技術(shù)，提高了焊接質(zhì)量檢出率，達到了60%以上，該方法為礦用設(shè)備的質(zhì)量檢測提供了新思路，提升了設(shè)備的運行可靠性。胡楠和申城城[14]研究了礦用平板車自動化噴涂機器人的控制系統(tǒng)，提出了一種新型控制方案，依靠優(yōu)化硬件配置和運動控制算法，解決了噴涂均勻性差的問題，該系統(tǒng)提高了噴涂機器人的作業(yè)精度，保證了礦用設(shè)備的外觀質(zhì)量。鄭毅[15]設(shè)計了一種礦用無軌設(shè)備列車的滑靴式平板車，借助模擬承重和受力情況，優(yōu)化了其結(jié)構(gòu)設(shè)計，保證其在復雜礦井環(huán)境中的穩(wěn)定性和適應性。這一創(chuàng)新設(shè)計提高了礦井運輸設(shè)備的性能和安全性。苗飛飛[16]在研究礦用電控液壓移動列車組的應用時，依靠實際應用驗證了該設(shè)備在綜采工作面中的有效性，提高了運輸效率，減少了人工勞動強度。張幸福等人[17]出了礦用智能自移設(shè)備列車控制系統(tǒng)，結(jié)合液壓支架電液控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了設(shè)備列車的智能化自移和自動糾偏功能。該系統(tǒng)提升了設(shè)備列車的自動化水平，還減少了工人勞動強度，提升了生產(chǎn)效率。王成軍等人[18]對礦用平板車車輪的鑄造過程進行了優(yōu)化，依靠數(shù)值模擬改進了澆注方案，成功消除了鑄件缺陷，提高了鑄件的質(zhì)量和穩(wěn)定性。張銀星[19]研究了垂直提升平板車，解決了傳統(tǒng)移動列車組需要頻繁鋪設(shè)軌道的問題，提出的平板車設(shè)計契合了強度要求，并為煤礦提升系統(tǒng)提供了更為高效的解決方案。田克君[20]設(shè)計了基于CAN總線的礦用自移設(shè)備列車控制系統(tǒng)，契合了礦用自移設(shè)備列車的自移、邁步和行走糾偏等功能，系統(tǒng)穩(wěn)定性良好，已成功應用于礦井運輸作業(yè)。國外研究現(xiàn)狀在立井提升系統(tǒng)以及設(shè)備選型設(shè)計這個領(lǐng)域，國外的研究主要聚焦于礦井提升設(shè)備的穩(wěn)定性、控制系統(tǒng)的優(yōu)化以及振動分析等方面，下面是一些關(guān)鍵的研究成果以及它們和設(shè)計主題之間的關(guān)聯(lián)。AgataDrzewosz和Stanis?awWolny[21]研究了礦井提升系統(tǒng)里鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，井筒鋼結(jié)構(gòu)剛度對水平質(zhì)量位移所產(chǎn)生的影響。他們的研究顯示，鋼結(jié)構(gòu)剛度的變化對于實際工作當中的共振效應影響較小，這為提升設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計給予了理論支撐，保障了礦井提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性。QiangLi等人[22]提出了一種借助機器視覺的導軌配對磨損檢測辦法，解決了傳統(tǒng)人工檢測效率低以及準確性不足的問題。借助圖像校正、邊緣提取等技術(shù)，該辦法可實時監(jiān)測磨損狀況，并且在實際地下工作環(huán)境下成功得以應用，為提升系統(tǒng)的安全性以及實時監(jiān)控提供了技術(shù)保障。ZhangJinyan和HanDaoping[23]研究了振動信號檢測在礦井提升設(shè)備故障監(jiān)測中的應用情況，提出了一種便攜式振動檢測系統(tǒng)。依靠小波包分析法，可有效辨別機械故障的類型與特點，極大地提高了礦井提升系統(tǒng)故障診斷的效率，對提升系統(tǒng)的維護和管理有著意義。LiuMing等人[24]研究了礦井提升系統(tǒng)中非線性彈性鋼絲繩的主動振動控制問題，提出了一種基于模糊滑?？刂频淖赃m應控制方法，該方法可同步鋼絲繩的大振幅響應，有效提高了礦井提升系統(tǒng)的動態(tài)設(shè)計以及故障診斷能力，保證了設(shè)備的安全穩(wěn)定運行。MarianHyla[25]研究了礦井提升設(shè)備中電子變頻控制系統(tǒng)的諧波問題，提出了一種高次諧波濾波方法，解決了電力系統(tǒng)中的電流諧波對設(shè)備運行造成的影響，依靠優(yōu)化電源系統(tǒng)的諧波濾波效果，提升了設(shè)備的電力質(zhì)量以及運行效率，對提升系統(tǒng)的電氣部分設(shè)計提供了有力支持。FengXinyue等人[26]靠場地測量以及數(shù)值仿真研究了礦井提升系統(tǒng)中的粉塵遷移問題，指出煤塵分布的不均勻性以及其對操作環(huán)境的影響，這一研究為礦井提升系統(tǒng)中環(huán)境控制以及安全監(jiān)測提供了理論依據(jù)，可改善提升設(shè)備的工作環(huán)境。YaoJiannan等人[27]對超深礦井提升系統(tǒng)中的鼓風繞線進行了研究，分析了鼓風系統(tǒng)對提升設(shè)備動態(tài)響應的影響。依靠建立精確的模型并進行實驗驗證，研究為設(shè)計和優(yōu)化深井提升系統(tǒng)提供了技術(shù)支持，在大深度和高速度條件下的動態(tài)性能優(yōu)化方面。HePing和GongXiansheng[28]研究了深礦提升系統(tǒng)中鋼絲繩的橫向振動，提出了一種基于Galerkin離散化方法的數(shù)學模型，分析了不同激勵頻率對鋼絲繩橫向振動的影響。這為提升系統(tǒng)中鋼絲繩的動態(tài)性能分析提供了方法支持，并且可提升系統(tǒng)的安全性。LiuXiuzhi和SuiTao[29]提出了一種基于專家控制的礦井提升系統(tǒng)控制方法，依靠SIMULINK仿真驗證了專家PID控制方法相較于傳統(tǒng)PID控制的優(yōu)勢，這一研究提升了礦井提升系統(tǒng)控制的精度以及安全性，為控制系統(tǒng)的優(yōu)化提供了新的方向。BorschinskyM.Y.[30]研究了礦井提升系統(tǒng)中繩索和軸的橫向振動，提出了一種新的動態(tài)模型，分析了橫向振動對系統(tǒng)功耗和控制質(zhì)量的影響，這一研究為礦井提升系統(tǒng)的動力學建模和控制提供了有價值的理論支持，幫助提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。發(fā)展趨勢在立井提升系統(tǒng)以及設(shè)備選型設(shè)計這一研究范疇內(nèi)，國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀有著不同的側(cè)重點，不過均聚焦于提升系統(tǒng)穩(wěn)定性、優(yōu)化設(shè)備設(shè)計以及實現(xiàn)智能化控制等層面，國內(nèi)的研究主要圍繞液壓支架的優(yōu)化、智能化控制技術(shù)以及礦用設(shè)備的高效運行來開展，國內(nèi)研究著重于液壓支架的抗沖擊性能與自動化控制技術(shù)，努力提升設(shè)備的安全性和作業(yè)效率。比如李世偉等人[1]依靠研究吸能材料在液壓支架中的應用，切實提高了設(shè)備的抗沖擊能力，為提升系統(tǒng)安全性給出了創(chuàng)新方案。馬志濤等人[2]提出的異常工況模式識別方法，為液壓支架的自動化控制提供了新的解決辦法，提高了液壓支架在復雜工況下的穩(wěn)定性。與之相比，國外的研究在系統(tǒng)的動力學性能、環(huán)境控制以及振動分析等領(lǐng)域投入了更多關(guān)注。比如AgataDrzewosz等人[21]針對礦井提升系統(tǒng)中鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性展開研究，深入剖析了鋼結(jié)構(gòu)剛度對系統(tǒng)穩(wěn)定性產(chǎn)生的影響，為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計奠定了理論基礎(chǔ)。而ZhangJinyan和HanDaoping[23]著重關(guān)注礦井提升系統(tǒng)的振動信號檢測，借助小波包分析法，使得設(shè)備故障的診斷效率得以提高，系統(tǒng)的故障管理能力也得到了提升。國外在礦井提升系統(tǒng)的動態(tài)性能和控制方法方面開展了諸多研究，LiuMing等人[24]所提出的非線性彈性鋼絲繩的主動振動控制方法，可切實提高系統(tǒng)的動態(tài)響應能力，為系統(tǒng)設(shè)計以及故障診斷提供了有力支撐。就整體發(fā)展趨勢而言，國內(nèi)的相關(guān)研究對液壓支架以及礦用設(shè)備的智能化控制與自動化控制更為關(guān)注，國外方面則側(cè)重于借助動態(tài)模型、振動分析以及控制系統(tǒng)優(yōu)化等方式，以此提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性與安全性，國內(nèi)研究呈現(xiàn)出的一個較為十分突出的趨勢，是朝著更為高效節(jié)能的液壓系統(tǒng)以及設(shè)備智能監(jiān)控技術(shù)方向發(fā)展，國外研究則是運用更為精細的動力學建模和振動控制技術(shù)，提高系統(tǒng)的整體性能以及工作環(huán)境的安全性。設(shè)計目標和主要內(nèi)容目標設(shè)計一套安全可靠、高效節(jié)能的副立井提升系統(tǒng)，滿足礦井在設(shè)計生產(chǎn)能力下人員、物料和設(shè)備的提升需求。合理選擇提升設(shè)備，確保提升系統(tǒng)的各項性能指標符合國家相關(guān)標準和規(guī)范，且具有良好的可維護性和擴展性。內(nèi)容進行提升系統(tǒng)的工藝設(shè)計，包括提升方式、提升速度、提升能力等參數(shù)的確定。開展提升設(shè)備的選型設(shè)計，包括提升機、提升容器、鋼絲繩、天輪等主要設(shè)備的選型計算。對提升系統(tǒng)的安全性進行分析，提出相應的安全保障措施。

提升系統(tǒng)工藝設(shè)計提升方式選擇及依據(jù)選擇副立井提升方式的時候要全面考量礦井設(shè)計參數(shù)、提升物料類型、安全性以及經(jīng)濟性等諸多因素，按照一礦副立井的井筒參數(shù)以及最大提升重量，再結(jié)合《煤礦安全規(guī)程》和行業(yè)標準，此次設(shè)計采用多繩摩擦式提升機搭配雙層四車多用途罐籠的提升方式，選擇的依據(jù)如下：井筒需要運輸液壓支架、人員以及材料，罐籠有著多隔層的設(shè)計，可兼容重型設(shè)備與人員混合提升，單次提升效率比較高，并且可憑借配重平衡載荷差，降低能耗。多繩摩擦式提升機借助摩擦力來驅(qū)動，有過載保護功能，而且鋼絲繩冗余設(shè)計可避免單繩斷裂引發(fā)事故，符合GB16423-2020對于深井提升的安全規(guī)定。井筒直徑10m可容納大型罐籠（尺寸參考：長×寬×高=9000mm×2000mm×3500mm），雙層結(jié)構(gòu)可同時運輸設(shè)備與人員，減少提升次數(shù)。多繩摩擦式提升機維護成本低，使用壽命長，且罐籠模塊化設(shè)計便于后期擴展或更換部件。提升方式選型對比表提升方式適用場景最大載重（t）安全性經(jīng)濟性單繩纏繞式淺井、輕型物料30中等低多繩摩擦式深井、重型設(shè)備80高中箕斗提升礦石/散料連續(xù)運輸100中等高提升速度與提升能力計算提升速度與能力的計算需滿足礦井安全規(guī)范與設(shè)計產(chǎn)能要求。依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》及井筒垂深（H=584.5m），最大提升速度VmaxVH井筒垂深（m），取值為584.5m；VmaxV實際設(shè)計中，考慮加速與減速階段的安全性，最終選定提升機運行速度為V=16m/s提升能力計算：T=tdec、ttloadT=每日有效工作時間按20小時計，則日提升次數(shù)為：N=單次最大提升重量60t，系統(tǒng)日提升能力為：Q=N×60=338×60=20,280提升速度與能力參數(shù)表參數(shù)名稱計算值設(shè)計選定值規(guī)范要求最大提升速度19.34m/s16m/s≤19.34m/s日提升能力20,280t/日20,280t/日≥15,000t/日系統(tǒng)參數(shù)確定系統(tǒng)參數(shù)的確定基于礦井實際工況與設(shè)計規(guī)范，確保提升系統(tǒng)在安全、高效的前提下運行。井筒參數(shù)井筒直徑：10m，滿足大型罐籠（9000mm×2000mm×3500mm）及設(shè)備運輸空間需求。井筒垂深：584.5m（含井底水窩34.29m），井口標高+1125.5m，馬頭門標高+575.29m。提升高度：550.21m（井口至馬頭門垂直距離）。載荷分析最大靜載荷：由最大提升重量60t（過渡架+平板車）及罐籠自重（約20t）組成總靜載荷F動載荷系數(shù)：按《煤礦安全規(guī)程》取1.2最大動載荷F鋼絲繩張力計算提升系統(tǒng)采用6×36WS+FC型鋼絲繩，其破斷拉力FA鋼絲繩截面積安全系數(shù)n需滿足：n=選取直徑52mm鋼絲繩，截面積A=1050mmFn=需增大鋼絲繩直徑或改用更高強度材質(zhì)，最終選用直徑60mm、強度等級1960MPa的鋼絲繩：F單繩安全系數(shù)不足，需采用多繩摩擦式提升機（4根鋼絲繩分擔載荷）單繩實際受力Fn=系統(tǒng)關(guān)鍵參數(shù)表參數(shù)名稱計算值/選型規(guī)范要求井筒直徑10m≥8m（深井標準）最大靜載荷784.8kN—鋼絲繩安全系數(shù)12.5≥9.0動載荷系數(shù)1.21.1~1.3井筒結(jié)構(gòu)強度校核井筒支護采用C40混凝土與鋼筋網(wǎng)復合結(jié)構(gòu)，壁厚800mm。按《礦山井巷工程設(shè)計規(guī)范》校核抗壓強度：σ井筒支護結(jié)構(gòu)的地壓計算是確保井筒穩(wěn)定性的關(guān)鍵步驟。根據(jù)《礦山井巷工程設(shè)計規(guī)范》實際地壓σσγ圍巖平均重度（kN/m3），取煤礦常見巖層值γ=25H井筒垂深（m），取值為584.5m；σactualσσ

設(shè)備選型設(shè)計提升機選型計算與型號確定礦井提升機在礦山生產(chǎn)里占據(jù)著核心地位，有著“咽喉設(shè)備”的稱呼，負責煤炭、礦石、人員以及設(shè)備的垂直運輸工作，它的性能以及安全性會對礦山生產(chǎn)效率和人員安全產(chǎn)生直接的影響，提升機是由電動機、減速器、主軸裝置、制動裝置、深度指示器以及電控系統(tǒng)等部分構(gòu)成的，按照結(jié)構(gòu)來劃分的話，可以分成單繩纏繞式和多繩摩擦式這兩大類。提升機的組成及各部分功能主軸裝置作為提升機的核心動力傳遞部分，是由滾筒或者主導輪、主軸以及主軸承共同構(gòu)成的，它的功能是借助纏繞或者摩擦的方式來驅(qū)動鋼絲繩，以此達成提升容器的升降操作，單繩纏繞式提升機的滾筒可直接承載鋼絲繩，這種類型適合應用于淺井運輸工作中，多繩摩擦式提升機的主導輪會借助摩擦襯墊與多根鋼絲繩相接觸，依靠摩擦力來進行驅(qū)動，有更高的安全性以及深井適應性，是重型設(shè)備提升時的首選結(jié)構(gòu)。制動裝置主要是由制動器以及傳動機構(gòu)共同組成的，其主要作用是對提升機進行速度方面的控制以及實施緊急制動，在正常停車的情況下，制動器可非常可靠地閘住提升機，當處于減速階段的時候，是借助工作制動來對速度加以調(diào)節(jié)的，要是突然發(fā)生事故，安全制動系統(tǒng)可在極短的時間內(nèi)做出響應，以此來避免事故出現(xiàn)擴大的情況。對于雙滾筒提升機而言，其制動裝置還有支持游動滾筒固定的功能，這樣做可方便進行調(diào)繩或者更換鋼絲繩的操作，保證操作有靈活性以及安全性。減速器以及聯(lián)軸器在動力傳輸過程里扮演著關(guān)鍵的角色，減速器可把電動機的高轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)變成為適合提升工作的低轉(zhuǎn)速，并且會對輸出扭矩起到放大的作用，一般是運用齒輪減速器達成精確的匹配，聯(lián)軸器把電動機、減速器以及主軸連接起來，借助彈性元件像蛇形彈簧或者齒輪嚙合來補償安裝誤差以及軸間位移，以此減少振動給系統(tǒng)帶來的沖擊。齒輪聯(lián)軸器用于主軸和減速器的剛性連接，蛇形彈簧聯(lián)軸器則適用于電動機和減速器的高效柔性連接。檢測與安全保護裝置對于提升系統(tǒng)安全運行起著保障作用，其中覆蓋防止過卷、過速、限速以及深度指示器失效等八大保護裝置，舉例而言，過卷裝置在容器超出終端0.5米的時候就會觸發(fā)斷電以及緊急制動，限速裝置可保證終端速度不會超過2m/s，松繩保護可以實時監(jiān)測鋼絲繩的松弛狀態(tài)并且發(fā)出警報。所有保護裝置都需要獨立雙線配置，要符合《煤礦安全規(guī)程》當中的冗余設(shè)計要求，立井和斜井提升機還需要加設(shè)定車裝置以此來提高穩(wěn)定性。電力拖動與控制系統(tǒng)借助電動機驅(qū)動以及智能化控制達成提升機的精確運行，電控系統(tǒng)融合變頻調(diào)速或者直流調(diào)速模塊，為平滑加速、勻速以及減速過程提供支持，操縱臺對載荷、速度以及設(shè)備狀態(tài)進行實時監(jiān)控，并且經(jīng)由人機界面給出操作指令，該系統(tǒng)可提升能效，還可以同安全保護裝置聯(lián)動，在過載、欠壓等異常狀況下自動實施干預，保證全流程安全且可控。單繩纏繞式提升機和多繩摩擦式提升機在結(jié)構(gòu)以及應用方面存在著較為十分突出的不同，單繩纏繞式提升機依靠滾筒來纏繞單根鋼絲繩，其結(jié)構(gòu)相對簡單，成本也比較低，然而它只適用于淺井且輕載的情況，多繩摩擦式提升機借助主導輪與多根鋼絲繩之間的摩擦力來實現(xiàn)驅(qū)動，有冗余安全性，適用于深井重載的場景，不過需要定期對摩擦襯墊進行更換，以此來保持性能。對于這兩者的選擇，需要綜合考慮礦井深度、載荷需求以及維護成本等因素后再做出決策。提升機計算提升機選型需滿足最大提升載荷、速度及安全性的綜合要求。根據(jù)系統(tǒng)參數(shù)（最大動載荷941.76kN、提升速度16m/s）及《礦山機械設(shè)計手冊》，選用JKMD-4×4型多繩摩擦式提升機。電機功率計算P=F提升機最大靜張力差（kN）F=941.76V提升速度（m/s）V=16η傳動效率η=0.85P=JKMD-4×4型提升機技術(shù)參數(shù)如下：最大靜張力：1,200kN（單繩）；鋼絲繩數(shù)量：4根；繩速范圍：8~18m/s；電機額定功率：18,000kW。提升容器選型分析提升容器的選擇需適應物料類型、提升效率及安全性要求。針對一礦副立井的運輸需求（液壓支架、人員及材料混合提升），選用雙層四車多用途罐籠。平衡錘：罐籠+平衡錘的提升方式，運行效率較低，為了降低成本，經(jīng)濟運行，設(shè)計采用可調(diào)重量可乘人式平衡錘。平衡錘尺寸：長×寬×高=4200(罐道間距)×1204（凈寬）×6000（凈高）。正常提升（Q≤49000kg）時平衡錘重量79000kg；提升大件（64000kg≥Q＞49000kg）時平衡錘重量94000kg。罐籠采用分層設(shè)計，上層可承載20人，下層用于運輸重型設(shè)備例如液壓支架，支持混合運輸模式，可避免因箕斗功能單一而造成效率損失，單層額定載重為30t，雙層疊加起來是60t，該設(shè)計覆蓋最大提升重量60t，還預留了10%的安全裕量，罐籠內(nèi)部設(shè)有可調(diào)式固定裝置，可適配不同尺寸的設(shè)備比如過渡架8971mm×1680mm×2600mm。依照《煤礦安全規(guī)程》，配置了防墜器、緊急制動系統(tǒng)以及實時載荷監(jiān)測裝置，以此保證在超載或者突發(fā)狀況時能快速做出響應，罐籠初期投資比箕斗系統(tǒng)低，并且維護成本也不高，依靠降低空載率以及提升次數(shù)，預計年運營成本能降低15%至20%。鋼絲繩強度校核與選型鋼絲繩作為提升系統(tǒng)的核心承載部件，其選型需滿足強度、疲勞壽命及安全規(guī)范要求。根據(jù)系統(tǒng)最大動載荷Fdynamic鋼絲繩破斷拉力FFσropeA鋼絲繩金屬截面積（mm2），直徑60mm對應A=2827F多繩摩擦式提升機采用4根鋼絲繩分擔載荷，單繩實際受力FF安全系數(shù)n按規(guī)范要求校核：n=n=23.5≥9.0滿足《煤礦安全規(guī)程》要求。根據(jù)ISO2408標準，鋼絲繩最小彎曲半徑RminR實際天輪直徑D=4m彎曲應力σ天輪及配套設(shè)備選型天輪屬于提升系統(tǒng)的導向裝置，其選型要與鋼絲繩直徑以及提升速度相匹配，還要降低彎曲應力以此來延長使用壽命，依據(jù)系統(tǒng)參數(shù)以及《礦山機械設(shè)計規(guī)范》，選擇鑄鋼天輪，并且配備液壓張力平衡裝置和智能潤滑系統(tǒng)。天輪直徑D需滿足最小彎曲半徑要求，計算公式為：D≥80×d(d鋼絲繩直徑（mm），取60mm；D天輪直徑（mm）。D實際選型為D=4000mm鋼絲繩彎曲應力σσE鋼絲繩彈性模量（MPa），取1.1×d鋼絲繩直徑（mm），取60mm；D天輪直徑（mm），取4000mm。σ鋼絲繩抗拉強度σrope=1960MPa，配套設(shè)備選型：液壓自動調(diào)繩器，確保4根鋼絲繩張力偏差≤5%，避免單繩過載。周期性噴注高黏度潤滑脂，減少繩槽磨損，延長天輪壽命至20年。提升系統(tǒng)設(shè)計提升系統(tǒng)及井筒斷面布置提升系統(tǒng)及井筒斷面布置見下圖。圖1提升系統(tǒng)簡圖井筒斷面布置圖：（井口、井底均為北側(cè)進車，南側(cè)出車）。圖2井筒斷面布置圖提升系統(tǒng)運動學和動力學計算運動學計算提升采用五階段速度：正常加、減速度：a1=a3=0.5m/s2；提升大件加、減速度：a1=a3=0.3m/s2；正常提升最大速度：Vm=8.38m/s；提升大件最大速度：Vm=4.19m/s；爬行速度：V4=0.5m/s；爬行高度：3m；停車制動減速度：a5=0.3m/s2。運動學計算公式及計算結(jié)果見表3：表3運動學計算表階段項目單位計算公式計算結(jié)果正常提升提升大件1主加速主加速時間st1=V16.7613.97主加速距離mh1=Vm270.2229.272等速等速距離mh2=Ht－(h1+h3+h4+h5)227.89309.97等速時間st2=h27.1973.983主減速主減速時間st3=V15.7612.30主減速距離mh3=Vm+69.9728.844爬行爬行距離mh4=3.003.00爬行時間st4=h6.006.005制動停車制動時間st5=V1.671.67停車制動距離mh5=V420.420.42休止時間s正常提升（提人/提矸）188/90300（估計）一次提升時間s正常提升（提人/提矸）512/316816（13.6min）正常提升包括：提人、提矸及不大于49t物件。提升大件包括：液壓支架和大于49t物件至64t物件。動力學計算系統(tǒng)變位質(zhì)量：①提升機變位質(zhì)量：38100kg；②電動機變位質(zhì)量：Gd③鋼絲繩（含主繩、尾繩）變位質(zhì)量：Qs=57478kg；④導向輪（1組）變位質(zhì)量：16200kg；⑤大罐籠變位質(zhì)量：62000kg；⑥平衡錘變位質(zhì)量：79000kg；⑦大型物件變位質(zhì)量：64000kg；⑧專用15t配重車：15000kg；各種提升方式系統(tǒng)變位質(zhì)量總和見表4：表4各種提升方式系統(tǒng)變位質(zhì)量總和表提升方式變位質(zhì)量總和∑m(kg)上提（下放）大罐籠，下放（上提）平衡錘260778上提（下放）大罐籠，下放（上提）平衡錘+配重車（15000kg）275778上提（下放）最大件，下放（上提）平衡錘+配重車（15000kg）339778提升系統(tǒng)動力學計算中，分別對上提和下放重物各階段力進行了計算，計算結(jié)果詳見表5，表6表5上提重物各階段力的計算各運行階段計算公式計算結(jié)果（N）下放人員（Q=16.340t）上提矸車（Q=34t）上提大件（Q=64t）加速階段F1=KQmg+∑ma1146328347513478637等速階段F2=KQmg7769200124376704減速階段F3=KQmg-∑ma3-13079052735274770爬行階段F4=KQmg7769200124376704制動停車階段F5=KQmg-∑ma5-75366111690274770表6下放重物各階段力的計算各運行階段計算公式計算結(jié)果（N）上提人員（Q=16.34t）下放料車（Q=34t）下放大件（Q=64t）加速階段F1=K′Qmg+∑ma113337913973-149203等速階段F2=K′Qmg-5180-133416-251136減速階段F3=K′Qmg-∑ma3-143739-280805-353070爬行階段F4=K′Qmg-5180-133416-251136制動停車階段F5=′KQmg-∑ma5-88316-221850-353070注：①上提、下放大件：大罐載重按最大件64t，可調(diào)重量平衡錘配專用配重車15t；②上提、下放人員：大罐載重按滿員172人，16.34t，平衡錘空；③阻力系數(shù)：上提K=1.2，下放K=0.8。圖3上提人員速度圖、力圖圖4下放人員速度圖、力圖圖5上提矸石速度圖、力圖圖6下放材料速度圖、力圖圖7上提大件速度圖、力圖圖8下放大件速度圖、力圖制動力本設(shè)計要求襯墊摩擦系數(shù)0.25，根據(jù)目前國內(nèi)產(chǎn)品和進口產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)，襯墊摩擦系數(shù)完全能夠滿足0.25要求，安全起見，設(shè)計取μ=0.25，此時eμα=2.269，根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》要求，經(jīng)計算，提升系統(tǒng)制動力取值范圍為824kN～883kN，取制動力Ft=840kN。因閘控單元是提升系統(tǒng)中保障安全運行的主要部分，設(shè)計要求閘控系統(tǒng)采用技術(shù)先進成熟且可靠性高的多通道恒減速制動系統(tǒng)，兩套（雙站雙泵）。各種載荷不論上提或下放，安全制動減速度設(shè)定值為1.5m/s2。采用雙恒減速制動系統(tǒng)的，當一個通道失效時能自動轉(zhuǎn)入另一個通道。采用恒減速+恒力矩制動系統(tǒng)的，恒減速失效后系統(tǒng)能自動轉(zhuǎn)入二級恒力矩制動，二級制動方式的一級制動減速度應滿足以下要求：下放重載時不得小于1.5m/s2，提升重載時不得超過5m/s2，且不得超過鋼絲繩的滑動極限減速度。防滑驗算表7防滑驗算表作業(yè)內(nèi)容重載側(cè)運行狀態(tài)極限制動減速度as/ax（m/s2）安全制動減速度a3s/a3x（m/s2）《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定值[as]/[ax]（m/s2）結(jié)論序號寬罐籠平衡錘Ⅰ滿載64t(重載側(cè))配重車15t(輕載側(cè))上提4.393.40上提：a3s≤[as]=5下放：a3x≥[ax]=1.51、各上提重物狀態(tài)實際制動減速度均小于其極限制動減速度（a3s＜as），且小于現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定值（a3s＜[as])2、各下放重物狀態(tài)實際制動減速度均小于其極限制動減速度（a3x＜ax），且大于現(xiàn)行《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定值（a3x＞[ax]）3、滿足防滑要求。下放2.591.55Ⅱ空(輕載側(cè))配重車15t(重載側(cè))上提4.544.18下放2.231.91Ⅲ49t(重載側(cè))空(輕載側(cè))上提4.453.73下放2.441.70Ⅳ滿載172人(重載側(cè))空(輕載側(cè))上提3.473.05下放3.423.00Ⅴ空(輕載側(cè))空(重載側(cè))上提4.053.86下放2.752.58井筒裝備及輔助設(shè)施1、井筒內(nèi)設(shè)鋼罐道250mm×250mm×12mm，大罐籠罐道間距8600mm，可乘人平衡錘罐道間距4200mm，罐道、罐座、罐道梁均采用熱浸鋅處理。2、井口、井底承接罐籠均采用ZHT—B型鎖罐搖臺，鎖罐力1800kN，無軌；平衡錘在井口一側(cè)設(shè)有軌搖臺，供配重車進出平衡錘之用，在井底兩側(cè)和井口另一側(cè)設(shè)無軌搖臺，供人員進出平衡錘之用。3、井口設(shè)防過卷緩沖裝置，井底設(shè)防蹾罐緩沖裝置。4、提升機房內(nèi)設(shè)一臺吊鉤橋式起重機，最大起重量暫定為100t，待提升設(shè)備訂貨后根據(jù)起吊重量確定，暫定起重機型號QD100/20型，主鉤100t，副鉤20t，起升高度65m，地操方式，主要用于提升機安裝檢修。5、井口房選用一臺QB75/20型防爆吊鉤橋式起重機，主鉤75t，副鉤20t，起吊高度15m，供安裝、檢修罐籠和裝卸設(shè)備使用。6、為了方便提升系統(tǒng)調(diào)繩、更換鋼絲繩、罐籠、導向輪、襯墊等設(shè)一套@TT—160/6型雙碼擇繩調(diào)換智能保護裝置，提升力1600kN。7、主電動機采用強迫通風冷卻，冷卻系統(tǒng)采用組合式通風機箱（包括通風機、配套電動機、過濾器、風閥及其他附件），并隨主電機成套供應，其風量、負壓按主電動機要求配置。配電與控制電源新建副立井，主要運輸一次采全高液壓支架、長材及大型材料等。副立井裝備一套提升設(shè)備，配套3600kW交流變頻同步電動機1臺，電控系統(tǒng)采用交-直-交變頻全數(shù)字裝置。提升機房內(nèi)設(shè)電控設(shè)備間，兩回6kV電源分別引自蘆南風井廣場35/6kV降壓站6kV不同母線段，一回工作、一回備用。進線電纜為YJV22-8.7/10kV-3×300mm2，長度800m，交聯(lián)聚乙烯絕緣電力電纜。提升機配電與控制電控設(shè)備的選擇：提升機配套3600kW電動機。隨著大功率電力技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)已完全達到直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標，而交流電動機更具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、效率高、維護量小、超載能力高、氣隙大易于安裝、價格低等優(yōu)點，從技術(shù)分析上應采用交流變頻驅(qū)動，為此提升機電動機選用低速交流同步電動機。交-直-交變頻傳動系統(tǒng)功率因數(shù)接近于1，高次諧波分量較小，一般無需專門設(shè)置諧波治理和無功補償裝置。我國已在用二十幾套，運行良好。電控設(shè)備間裝設(shè)電控裝置配套的高壓真空開關(guān)柜、低壓配電柜、交直交變頻傳動系統(tǒng)、過程控制系統(tǒng)、信號系統(tǒng)、司機操作臺、MMI系統(tǒng)、整流變壓器及其他輔助系統(tǒng)。系統(tǒng)實現(xiàn)的以下功能：電控系統(tǒng)可實現(xiàn)授權(quán)的遠程遙控全自動開車、半自動、手動、手動檢修、緊急開車等運行方式。通過網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)在調(diào)度中心對提升機監(jiān)控的功能，在提升機房設(shè)工業(yè)以太網(wǎng)交換機，PLC配置以太網(wǎng)通訊模塊，實現(xiàn)系統(tǒng)和工業(yè)以太網(wǎng)連接。系統(tǒng)應能與礦井調(diào)度系統(tǒng)實現(xiàn)無縫連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享。電控系統(tǒng)能可靠與信號系統(tǒng)通信并實現(xiàn)規(guī)定的閉鎖。電控系統(tǒng)采用雙PLC控制，所有環(huán)節(jié)均是冗余的，能互為監(jiān)視、互為備用。控制系統(tǒng)具有遠程診斷功能，可通過計算機網(wǎng)絡(luò)查看現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài)，幫助現(xiàn)場迅速分析處理發(fā)生的問題。為保證提升安全，在運轉(zhuǎn)啟停階段通過計算機軟件處理，在松閘和緊閘階段，保證電控系統(tǒng)能夠提供一定預力矩，即避免發(fā)生提升機倒轉(zhuǎn)，同時避免機械沖擊。變頻器應滿足提升機四象限運行要求，變頻器過載能力不小于115%（長期），220%（1分鐘）；起動、加速、減速、停止控制應具有平穩(wěn)過渡的S曲線防沖擊，保證提升機的平穩(wěn)運行。變頻器功率單元采用內(nèi)外雙系統(tǒng)水冷卻方式，克服了強迫風冷方式冷卻效果不佳，造成電控誤動而影響生產(chǎn)、柜內(nèi)衛(wèi)生差、環(huán)境衛(wèi)生差等問題。變頻裝置內(nèi)冷卻系統(tǒng)全套引進，免維護，由中標商成套供貨。變頻器采用外水冷的散熱方式，外水冷系統(tǒng)設(shè)備能夠保證在冬季供暖系統(tǒng)故障的情況下，最低氣溫-30℃時電控系統(tǒng)也能安全可靠運行。

安全性分析與保障措施提升系統(tǒng)安全風險分析想要提升系統(tǒng)的安全風險評估水平，需要從設(shè)備選型、動態(tài)載荷、環(huán)境因素以及人為操作等多個維度來進行綜合考量，以某一礦副立井的設(shè)計參數(shù)為例，其主要風險點呈現(xiàn)如下：鋼絲繩出現(xiàn)斷裂以及發(fā)生疲勞失效的情況：鋼絲繩長時間承受動載荷以及彎曲應力，在這種情況下，鋼絲繩有可能因為磨損、遭受腐蝕或者出現(xiàn)疲勞等狀況而引發(fā)斷裂，此次設(shè)計選用的是6×36WS+FC型鋼絲繩，該鋼絲繩的安全系數(shù)為23.5，這個數(shù)值遠遠超過了規(guī)范所要求的9.0，并且借助多繩摩擦式提升機來達成冗余承載的目的，當單根鋼絲繩失效的時候，其余的鋼絲繩依然可保證系統(tǒng)安全地運行。制動系統(tǒng)存在可靠性不足的情況：制動裝置若出現(xiàn)失效狀況，便有可能致使提升容器失去控制，在設(shè)計過程當中，運用了雙通道恒減速制動系統(tǒng)，其安全制動減速度被設(shè)定為1.5米每二次方秒，制動力為840千牛，可符合《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)要求，雙站雙泵的配置可以保證當單一通道發(fā)生故障時，可自動切換到備用通道，防止出現(xiàn)完全失效的情況。過卷與過速風險方面，容器超限運行有引發(fā)井筒碰撞的可能性，系統(tǒng)配備了獨立雙線型防止過卷裝置，當超限達到0.5米時會斷電制動，還設(shè)有限速裝置，其終端速度小于等于2米每秒，再結(jié)合深度指示器失效保護措施，以此達成多重冗余控制。動態(tài)載荷失衡情況：罐籠與平衡錘配重不合適就有可能引發(fā)系統(tǒng)出現(xiàn)振動現(xiàn)象，此次設(shè)計選用了可調(diào)重量的平衡錘，其重量范圍在79t至94t之間，并且配備了液壓張力平衡裝置，以此來保證4根鋼絲繩的張力偏差小于等于5%，防止因為載荷分布不均勻而造成動態(tài)失穩(wěn)情況的發(fā)生。電氣系統(tǒng)故障方面變頻器或PLC故障有可能使提升過程中斷，采用交-直-交變頻驅(qū)動技術(shù)以及雙PLC冗余控制，可支持遠程監(jiān)控并且有自動故障診斷功能，以此保證系統(tǒng)在出現(xiàn)過載、欠壓等異常工況時可以安全停機。緊急制動與過載保護設(shè)計提高系統(tǒng)的緊急制動以及過載保護設(shè)計乃是保障安全運行的關(guān)鍵所在，此次設(shè)計依據(jù)《煤礦安全規(guī)程》以及深井工況的要求，運用雙通道恒減速制動系統(tǒng)以及多級電氣保護裝置，具體的方案情況如下：緊急制動系統(tǒng)的制動系統(tǒng)配備雙站雙泵，當主通道出現(xiàn)失效狀況時可自動切換至備用通道，以此來保障制動的可靠性，其制動器采用盤式制動結(jié)構(gòu)，制動力被設(shè)定為840kN，來契合最大動載荷為941.76kN時的安全裕量需求，安全制動減速度固定為1.5m/s2，如此能避免傳統(tǒng)恒力矩制動因載荷發(fā)生變化而致使減速度產(chǎn)生波動。借助液壓伺服閥可實時對制動力進行調(diào)節(jié)，保證在上提重載時減速度小于或等于5m/s2，下放重載時減速度大于或等于1.5m/s2，防止鋼絲繩出現(xiàn)滑動現(xiàn)象，依據(jù)摩擦襯墊系數(shù)以及載荷分布情況，極限制動減速度與安全減速度都符合規(guī)范要求。過載保護機制主要是憑借配置過負荷以及欠電壓保護裝置，以此來對電機電流與電網(wǎng)電壓進行實時監(jiān)測，一旦電流超過了額定值的115%或者電壓低于85%，系統(tǒng)便會自動切斷電源并且觸發(fā)制動，防止過卷裝置在超限0.5m的時候就會斷電制動，限速裝置可保證終端速度小于等于2m/s，松繩保護則會在鋼絲繩松弛時發(fā)出報警，這三者共同形成了三重防護，采用獨立雙線設(shè)計可以避免單點失效。罐籠內(nèi)部嵌入了壓力傳感器，可實時將載荷數(shù)據(jù)反饋給PLC控制系統(tǒng)，要是載荷超過了60t也就是設(shè)計的最大值時，系統(tǒng)就會禁止啟動并且發(fā)出預警。智能化控制方面，主備PLC處于同步運行狀態(tài)，在任一出現(xiàn)故障的情況下可實現(xiàn)無縫切換，并且還支持遠程診斷以及故障記錄功能，變頻器采用的是交-直-交拓撲結(jié)構(gòu)，借助S曲線來讓加速、勻速以及減速階段實現(xiàn)平滑過渡，以此減少機械沖擊，延長設(shè)備的使用壽命。安全規(guī)程與操作規(guī)范建議1.安全規(guī)程提升系統(tǒng)需嚴格執(zhí)行設(shè)備檢查與維護制度，確保運行安全。鋼絲繩每日檢查磨損、斷絲及銹蝕情況，每月測量直徑縮減量（允許誤差≤10%），每半年進行無損探傷檢測，選用6×36WS+FC型鋼絲繩時需符合GB/T20118-2017標準，記錄其破斷拉力（5540.92kN）及安全系數(shù)（23.5）。制動系統(tǒng)每周都要對雙通道恒減速制動系統(tǒng)的響應時間進行測試，其響應時間要求小于等于0.3秒，每季度則要校驗制動力，制動力要求達到840kN，同時還要校驗減速度，減速度要求為1.5m/s2，天輪與導向裝置每月都需檢查繩槽的磨損深度，磨損深度要求小于等于3mm，并且還要檢查其潤滑狀態(tài)。對于ZG310-570鑄鋼天輪，要驗證其彎曲應力，彎曲應力需契合1650MPa小于1960MPa，在運行過程中，要嚴格限制罐籠單次提升的重量，重量要求小于等于60t，平衡錘配重需要進行動態(tài)調(diào)整，調(diào)整范圍是79t至94t，界面會實時顯示載荷情況，并且會鎖止超載情況。速度采用分級控制，正常情況下速度要求小于等于16m/s，運輸大件時速度要求小于等于4.19m/s，終端限速要求小于等于2m/s，應急響應覆蓋緊急停車程序、聲光報警，并且要定期演練斷電、火災等預案，以此保證人員熟悉手動制動釋放以及備用電源切換。2.操作規(guī)范操作流程要實現(xiàn)標準化，以此來降低人為失誤所帶來的風險，在啟動之前，要對鋼絲繩張力平衡情況進行檢查，保證其偏差處于≤5%的范圍之內(nèi)，同時還要檢查制動器油壓，油壓需保持在20MPa至25MPa之間，并且要確認電控系統(tǒng)沒有故障報警，在運行過程中，借助雙PLC人機界面也就是HMI來實時監(jiān)控速度、載荷以及溫度，一旦出現(xiàn)異常情況，要馬上切換到手動模式。停機之后，手動鎖緊制動器，并且要對變頻器、傳感器做好防塵防護工作，操作人員需要憑借《煤礦提升系統(tǒng)安全操作認證》，每一個季度都要參與仿真培訓，培訓內(nèi)容包含過卷、斷繩場景模擬，維護人員要掌握鋼絲繩探傷儀，比如推薦使用的UTD-600，以及液壓張力檢測儀等工具，以此來保證檢測數(shù)據(jù)的精準性。3.智能化管理建議通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)記錄提升參數(shù)（載荷、速度、制動數(shù)據(jù)），生成周期性安全報告以預測故障與評估壽命。工業(yè)以太網(wǎng)接入礦井調(diào)度中心，支持專家遠程診斷與參數(shù)優(yōu)化，提升系統(tǒng)智能化水平。

總結(jié)隨著礦井開采深度不斷加大以及生產(chǎn)規(guī)模持續(xù)擴張，副立井提升系統(tǒng)的安全性與效率對于礦山生產(chǎn)而言有著非常關(guān)鍵的意義，此次設(shè)計給出了一套副立井提升系統(tǒng)的解決方案，有安全可靠以及高效節(jié)能的特點，采用多繩摩擦式提升機和雙層四車多用途罐籠，可同時契合重型設(shè)備、人員以及物料的運輸需求。系統(tǒng)的最大提升速度是16m/s，日提升能力可以達到20,280噸，符合《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)要求，該系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備有直徑60mm、強度等級為1960MPa的6×36WS+FC鋼絲繩、直徑4米的鑄鋼天輪以及液壓張力平衡裝置，經(jīng)過動力學計算，驗證了制動力和防滑性能符合安全方面的要求。系統(tǒng)運用雙PLC冗余控制和交-直-交變頻驅(qū)動技術(shù)，以此保證提升機可平穩(wěn)運行并且可以進行遠程監(jiān)控。本設(shè)計的提升系統(tǒng)在安全性、經(jīng)濟性以及擴展性這幾個方面都達成了設(shè)計所規(guī)定的要求，為深井復雜工況情形下的提升系統(tǒng)設(shè)計給予了有效的參考依據(jù)，借助采取防滑、緊急制動、超載保護等多種安全保障措施，該系統(tǒng)可在保障礦井提升作業(yè)安全的還降低了能耗，提高了整體的作業(yè)效率。

參考文獻李世偉,徐亞軍,周杰,等.基于吸能材料的液壓支架抗沖擊特性試驗研究[J].煤礦安全,2025,56(04):195-202.DOI:10.13347/ki.mkaq.20241666.馬志濤,付翔,李浩杰,等.液壓支架跟機移架控制異常工況模式識別方法[J/OL].工礦自動化,1-8[2025-04-23]./10.13272/j.issn.1671-251x.2025030036.王輝,韓磊.液壓支架無線壓力傳感器超低功耗設(shè)計[J/OL].煤礦機械,1-4[2025-04-23]./10.13436/j.mkjx.202507003.張學峰.綜采工作面液壓支架自動化調(diào)節(jié)技術(shù)研究[J].鑿巖機械氣動工具,2025,51(04):8-10.DOI:10.19449/ki.2095-6282.2025.04.003.王龍龍.煤礦綜采設(shè)備液壓支架關(guān)鍵部件設(shè)計優(yōu)化與抗沖擊性能改進研究[J].鑿巖機械氣動工具,2025,51(04):11-13.DOI:10.19449/ki.2095-6282.2025.04.004.李杰.10000KN工作阻力液壓支架頂梁的材料分析[J].中國設(shè)備工程,2025,(07):105-107.姜思潔.液壓支架修理過程中拔銷裝置的應用[J].機械工程師,2025,(04):139-141+146.郭志高.長壁工作面液壓支架的智能化控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)[J].自動化應用,2025,66(07):92-94+97.DOI:10.19769/j.zdhy.2025.07.027.韓會軍,雷亞軍,張金虎,等.10m超大采高液壓支架關(guān)鍵結(jié)構(gòu)及其承載特性研究[J/OL].煤炭學報,1-11[2025-04-23]./10.13225/ki.jccs.2024.1360.李靖,伍郎.液壓支架帶供液功能推移桿的研究與應用[J].煤炭技術(shù),2025,44(04):267-269.DOI:10.13301/ki.ct.2025.04.054.王成軍,李環(huán)宇.礦用平板車車輪鑄件熔模鑄造工藝優(yōu)化[J].鑄造,2024,73(09):1286-1291.夏玉潔,劉陽.礦用電控液壓移動列車組的研究與應用[J].機械管理開發(fā),2024,39(06):269-270+273.DOI:10.16525/14-1134/th.2024.06.099.高中,申城城.基于紅外技術(shù)的礦用平板車焊接質(zhì)量檢測方法[J].設(shè)備管理與維修,2024,(08):18-21.DOI:10.16621/ki.issn1001-0599.2024.04D.06.胡楠,申城城.礦用平板車自動化噴涂機器人控制系統(tǒng)研究[J].設(shè)備管理與維修,2024,(07):35-37.DOI:10.16621/ki.issn1001-0599.2024.04.10.鄭毅.礦用無軌設(shè)備列車滑靴式平板車的研制[J].煤礦機械,2024,45(02):63-65.DOI:10.13436/j.mkjx.202402019.苗飛飛.礦用電控液壓移動列車組在綜采面的應用[J].機械管理開發(fā),2023,38(10):230