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【摘 要】矿井提升系统对矿井运输十分重要，现代矿山行业中应用比较广泛的是多绳摩擦式提升系统，它包括塔式和落地式两个类型，相较于单绳缠绕式提升机，其具有体积小、重量轻，能耗小，安全性高，节省材料、易于制造，安装和运输方便等特点，本文就副立井多绳摩擦式提升机的设计做简单阐述。
【关键词】煤矿；副立井；多绳摩擦式提升机
1.多绳摩擦式提升机概述
多绳摩擦式提升机是一种应用于煤炭、金属、化工等矿山开采的提升设备，主要用在竖井、斜井中提升矿物、设备，升降人员。多绳摩擦式提升机主要由电动机、减速器、摩擦轮、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统组成，采用交流或直流电机驱动。采用低速电动机时可不用减速器，电动机直接与卷筒主轴相连，或将电动机转子装在卷筒主轴的末端。多绳摩擦式提升机采用柔性体摩擦传动原理，将钢丝绳围绕在摩擦轮上，以电动机为动力源，通过减速器、主导轮装置等传动系统和工作系统，利用摩擦力，实现提升机容器在井筒中的升降。下面以副立井提升系统为例，进行简要分析。
2.副立井提升系统设计
矿井副立井存在多水平同时提升情况，副立井采用单罐笼带平衡锤提升系统，担负矿井辅助提升任务。
2.1设计依据
副立井井口标高：+990m，一水平井底标高：+500m，井筒垂深490m。二水平井底标高：+250m，井筒垂深740m。开采三水平时，采用副暗斜井延深。
提升容器：选用1个1t单层双车多绳宽罐笼带平衡锤。宽罐笼质量14500kg，可乘人46人。平衡锤质量22525kg。罐笼配用矿车采用1tU型固定矿车，其质量为592kg，可载矸1800 kg。罐笼内净尺寸4860×1900×3000mm。最大件设备为质量15t的液压支架（外形尺寸4650×1410×1400mm）。运送大件设备的平板车质量1050kg。
最大班下井人数143人；每班其它辅助提升量：提矸石27.3t；下材料20车；下设备15车；其它5次。
2.2提升方案比较
根据上述条件， 对副立井提升考虑了2个方案。
方案一：副立井采用落地式提升系统。提升机选用1台JKMD3.5×4型落地式多绳摩擦式提升机，最大提升速度7.7m/s。配套800kW，42r/min，540V的直流电机。该方案主要优点是施工及设备安装可交叉作业，节约占用井口的时间，但系统环节多，维护量大，井架的日常防腐费用较高。
方案二：副立井采用井塔式提升系统。提升机选用1台JKM3.5×4型井塔式多绳摩擦式提升机，最大提升速度7. 7m/s。配套800kW，42r/min，540V的直流电机。该方案系统简单，生产使用、维护方便，节省占地；但井塔基础及结构形式复杂，施工困难，凿井时间较长，占用井口的时间较长，将直接影响到矿井建设工期。
经综合比较确定选用方案一。副立井提升设备选用1台JKMD3.5×4型落地式多绳摩擦式提升机，最大提升速度7.7m/s。配套800kW，42r/min，540V的直流电机。
2.3推荐方案的计算和校验
2.3.1设计依据
副立井井口标高：+990m，一水平井底标高：+500m，井筒垂深490m。二水平井底标高：+250m，井筒垂深740m。开采三水平时，采用副暗斜井延深。
提升容器：选用1个1t单层双车多绳宽罐笼带平衡锤。宽罐笼质量14500kg，可乘人46人。平衡锤质量22525kg。罐笼配用矿车采用1tU型固定矿车，其质量为592kg，可载矸1800 kg。罐笼内净尺寸4860×1900×3000mm。最大件设备为质量15t的液压支架（外形尺寸4650×1410×1400mm）。运送大件设备的平板车质量1050kg。
最大班下井人数143人；每班其它辅助提升量：提矸石27.3t；下材料20车；下设备15车；其它5次。
2.3.2设备选型
提升机按二水平选型，其它按一水平选型。
2.3.2.1钢丝绳选型计算及安全系数校验
提升高度：Ht=Hs
式中：Ht—提升高度，m；
Hs—井筒垂深，m；
一水平：Ht1=990-500=490m
二水平：Ht2=990-250=740m
钢丝绳悬垂长度：Hc=Hs+Hj+HH
式中： Hc—钢丝绳悬垂长度，m；
Hj—井架高度，m；
HH—尾绳环高度，m。
一水平：Hc=990-500+30+16.5=536.5m
二水平：Hc=990-250+30+16.5=786.5m
主钢丝绳选用三角股钢丝绳，尾绳选用扁尾绳。
根据《安全规程》规定计算允许安全系数
m物=8.2-0.0005Hc
m人=9.2-0.0005Hc
一水平：m物=7.95
m人=8.95
二水平：m物=7.82
m人=8.82
计算实际安全系数：
m=nQq/Fjmax
式中：n—主钢丝绳根数；
Qq—钢丝绳钢丝最大破断力总和；
Sjmax—钢丝绳受最大静拉力。
一水平：m1大=8.72>7.95
m1人=10.74>8.95
二水平：m2大=8.43>7.82
m2人=11.51>8.82
2.3.2.2提升設备选型计算及检验
提大件负荷最大，提升机受最大静张力 一水平：
Sj1大=[15000+1050+18000+536.5×4.68×4+0.08（489+16.5）]×9.81/1000
=432.804kN
二水平：
Sj2大=[15000+1050+18000+786.5×5.25×4]×9.81/1000=495.864kN
最大静张力差
二水平：Sc2max=78.7kN
一水平：Sc1max=79.08kN
二水平：DN≥90d1=90×34=3060mm
DN≥1200δmax =1200×2.72=3264mm
按二水平选提升机。选用JKMD-3.5×4型落地式多绳提升机。
2.3.2.3提升主电动机的选型计算
一水平：正常提升速度（二水平相同）：V=7.7m/s
N1=1.2×15000/2×7.7/1/102×1.15=782kW
配800kW、42r/min低速直联直流电动机。
计算的绳衬比压：
一水平：提大件时 p=1.65MPa <2MPa
提人时 p=1.39 MPa <2MPa
二水平：提大件时p=1.81MPa <2MPa
提人时 p=1.57 MPa <2MPa
2.3.2.4提升系统运动学计算
以下按一水平计算
为了减小提升机在正常起动和制动过程中，钢丝绳的弹性振动所引起箕斗的剧烈震荡，防止钢丝绳的滑动，设计中采用了冲击限制理论，以有效限制或消除钢丝绳的弹性振动，提高摩擦提升的可靠性。加、减速度变化率（冲击限制值）0.29m/s3。
2.3.2.5最大班作业时间
班净提升时间2.89h小于4.5h。其中下井人员时间20.09min小于30min满足《煤矿安全规程》的规定。二水平时，班净提升时间3.58h小于4.5h。其中下井人员时间24.45min小于30min。
2.3.2.6提升系统动力学计算
提升系统总变位质量
钢丝绳变位质量：ms=621.12×4.68×4+539×9.4×2=21761kg
提升机变位质量：mj=18000kg
天轮变位质量：mt=6300×2=12600kg
电动机变位质量：md=4×6520/3.5/3.5×1×1=2129kg
提物时（最大件）容器变位质量：mr=14500+15000+1050+22525=53075kg
提人时容器变位质量：m人=14500+46×75+22525=40475kg
2.3.2.7提升主电动机校验结果见下表，电机校验满足要求。
2.3.2.8提升系统防滑校验
安全制动力、安全制动减速度计算及防滑验算。
《煤矿安全规程》规定的摩擦提升安全制动减速度为：提升重载≤5m/s2，下放重载≥1.5m/s2。并且要求在各種载荷及提升状态下，保险闸发生作用时，钢丝绳都不出现滑动。
3.结论
此设计简单描述了多绳摩擦式提升机的整体构成，对各机构进行选型分析和布置，依据矿井参数对提升机的提升容器、钢丝绳、系统运动等进行计算分析，使它更加贴合矿井作业，发挥作用。
参考文献：
[1]国家安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局 煤矿安全规程 煤炭工业出版社 2011年.
[2]李世华，矿井提升设备使用维修[M].机械工业出版社 1991年.
[3]潘英.矿山提升机机械设计.徐州：中国矿业大学出版社 2001年.
【关键词】煤矿；副立井；多绳摩擦式提升机
1.多绳摩擦式提升机概述
多绳摩擦式提升机是一种应用于煤炭、金属、化工等矿山开采的提升设备，主要用在竖井、斜井中提升矿物、设备，升降人员。多绳摩擦式提升机主要由电动机、减速器、摩擦轮、制动系统、深度指示系统、测速限速系统和操纵系统组成，采用交流或直流电机驱动。采用低速电动机时可不用减速器，电动机直接与卷筒主轴相连，或将电动机转子装在卷筒主轴的末端。多绳摩擦式提升机采用柔性体摩擦传动原理，将钢丝绳围绕在摩擦轮上，以电动机为动力源，通过减速器、主导轮装置等传动系统和工作系统，利用摩擦力，实现提升机容器在井筒中的升降。下面以副立井提升系统为例，进行简要分析。
2.副立井提升系统设计
矿井副立井存在多水平同时提升情况，副立井采用单罐笼带平衡锤提升系统，担负矿井辅助提升任务。
2.1设计依据
副立井井口标高：+990m，一水平井底标高：+500m，井筒垂深490m。二水平井底标高：+250m，井筒垂深740m。开采三水平时，采用副暗斜井延深。
提升容器：选用1个1t单层双车多绳宽罐笼带平衡锤。宽罐笼质量14500kg，可乘人46人。平衡锤质量22525kg。罐笼配用矿车采用1tU型固定矿车，其质量为592kg，可载矸1800 kg。罐笼内净尺寸4860×1900×3000mm。最大件设备为质量15t的液压支架（外形尺寸4650×1410×1400mm）。运送大件设备的平板车质量1050kg。
最大班下井人数143人；每班其它辅助提升量：提矸石27.3t；下材料20车；下设备15车；其它5次。
2.2提升方案比较
根据上述条件， 对副立井提升考虑了2个方案。
方案一：副立井采用落地式提升系统。提升机选用1台JKMD3.5×4型落地式多绳摩擦式提升机，最大提升速度7.7m/s。配套800kW，42r/min，540V的直流电机。该方案主要优点是施工及设备安装可交叉作业，节约占用井口的时间，但系统环节多，维护量大，井架的日常防腐费用较高。
方案二：副立井采用井塔式提升系统。提升机选用1台JKM3.5×4型井塔式多绳摩擦式提升机，最大提升速度7. 7m/s。配套800kW，42r/min，540V的直流电机。该方案系统简单，生产使用、维护方便，节省占地；但井塔基础及结构形式复杂，施工困难，凿井时间较长，占用井口的时间较长，将直接影响到矿井建设工期。
经综合比较确定选用方案一。副立井提升设备选用1台JKMD3.5×4型落地式多绳摩擦式提升机，最大提升速度7.7m/s。配套800kW，42r/min，540V的直流电机。
2.3推荐方案的计算和校验
2.3.1设计依据
副立井井口标高：+990m，一水平井底标高：+500m，井筒垂深490m。二水平井底标高：+250m，井筒垂深740m。开采三水平时，采用副暗斜井延深。
提升容器：选用1个1t单层双车多绳宽罐笼带平衡锤。宽罐笼质量14500kg，可乘人46人。平衡锤质量22525kg。罐笼配用矿车采用1tU型固定矿车，其质量为592kg，可载矸1800 kg。罐笼内净尺寸4860×1900×3000mm。最大件设备为质量15t的液压支架（外形尺寸4650×1410×1400mm）。运送大件设备的平板车质量1050kg。
最大班下井人数143人；每班其它辅助提升量：提矸石27.3t；下材料20车；下设备15车；其它5次。
2.3.2设备选型
提升机按二水平选型，其它按一水平选型。
2.3.2.1钢丝绳选型计算及安全系数校验
提升高度：Ht=Hs
式中：Ht—提升高度，m；
Hs—井筒垂深，m；
一水平：Ht1=990-500=490m
二水平：Ht2=990-250=740m
钢丝绳悬垂长度：Hc=Hs+Hj+HH
式中： Hc—钢丝绳悬垂长度，m；
Hj—井架高度，m；
HH—尾绳环高度，m。
一水平：Hc=990-500+30+16.5=536.5m
二水平：Hc=990-250+30+16.5=786.5m
主钢丝绳选用三角股钢丝绳，尾绳选用扁尾绳。
根据《安全规程》规定计算允许安全系数
m物=8.2-0.0005Hc
m人=9.2-0.0005Hc
一水平：m物=7.95
m人=8.95
二水平：m物=7.82
m人=8.82
计算实际安全系数：
m=nQq/Fjmax
式中：n—主钢丝绳根数；
Qq—钢丝绳钢丝最大破断力总和；
Sjmax—钢丝绳受最大静拉力。
一水平：m1大=8.72>7.95
m1人=10.74>8.95
二水平：m2大=8.43>7.82
m2人=11.51>8.82
2.3.2.2提升設备选型计算及检验
提大件负荷最大，提升机受最大静张力 一水平：
Sj1大=[15000+1050+18000+536.5×4.68×4+0.08（489+16.5）]×9.81/1000
=432.804kN
二水平：
Sj2大=[15000+1050+18000+786.5×5.25×4]×9.81/1000=495.864kN
最大静张力差
二水平：Sc2max=78.7kN
一水平：Sc1max=79.08kN
二水平：DN≥90d1=90×34=3060mm
DN≥1200δmax =1200×2.72=3264mm
按二水平选提升机。选用JKMD-3.5×4型落地式多绳提升机。
2.3.2.3提升主电动机的选型计算
一水平：正常提升速度（二水平相同）：V=7.7m/s
N1=1.2×15000/2×7.7/1/102×1.15=782kW
配800kW、42r/min低速直联直流电动机。
计算的绳衬比压：
一水平：提大件时 p=1.65MPa <2MPa
提人时 p=1.39 MPa <2MPa
二水平：提大件时p=1.81MPa <2MPa
提人时 p=1.57 MPa <2MPa
2.3.2.4提升系统运动学计算
以下按一水平计算
为了减小提升机在正常起动和制动过程中，钢丝绳的弹性振动所引起箕斗的剧烈震荡，防止钢丝绳的滑动，设计中采用了冲击限制理论，以有效限制或消除钢丝绳的弹性振动，提高摩擦提升的可靠性。加、减速度变化率（冲击限制值）0.29m/s3。
2.3.2.5最大班作业时间
班净提升时间2.89h小于4.5h。其中下井人员时间20.09min小于30min满足《煤矿安全规程》的规定。二水平时，班净提升时间3.58h小于4.5h。其中下井人员时间24.45min小于30min。
2.3.2.6提升系统动力学计算
提升系统总变位质量
钢丝绳变位质量：ms=621.12×4.68×4+539×9.4×2=21761kg
提升机变位质量：mj=18000kg
天轮变位质量：mt=6300×2=12600kg
电动机变位质量：md=4×6520/3.5/3.5×1×1=2129kg
提物时（最大件）容器变位质量：mr=14500+15000+1050+22525=53075kg
提人时容器变位质量：m人=14500+46×75+22525=40475kg
2.3.2.7提升主电动机校验结果见下表，电机校验满足要求。
2.3.2.8提升系统防滑校验
安全制动力、安全制动减速度计算及防滑验算。
《煤矿安全规程》规定的摩擦提升安全制动减速度为：提升重载≤5m/s2，下放重载≥1.5m/s2。并且要求在各種载荷及提升状态下，保险闸发生作用时，钢丝绳都不出现滑动。
3.结论
此设计简单描述了多绳摩擦式提升机的整体构成，对各机构进行选型分析和布置，依据矿井参数对提升机的提升容器、钢丝绳、系统运动等进行计算分析，使它更加贴合矿井作业，发挥作用。
参考文献：
[1]国家安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局 煤矿安全规程 煤炭工业出版社 2011年.
[2]李世华，矿井提升设备使用维修[M].机械工业出版社 1991年.
[3]潘英.矿山提升机机械设计.徐州：中国矿业大学出版社 2001年.