深海采矿提升管系统优化研究
随着陆上资源的日渐枯竭,深海开发已经成为世界主要大国的重要战略目标,实现高效、低能耗的深海矿产提升具有重要意义。本文考虑4000 m的深海采矿提升管,采用离心泵多级提升的方案。具体研究方法是:运用荷兰代尔伏特大学垂直管道内泥浆运输基本理论,估算垂直管道内大颗粒输送的最小速度,在此基础上针对特定矿浆浓度和管径估算大颗粒矿物在提升过程中的压力损失,结合离心泵特性对泵级和提升管直径进行优化,从而实现稳定高效和低能耗的矿物水力提升。概括起来,本文的研究内容主要包括:(1)拟定扬矿管和矿浆流体的相关物理参数,并建立物理模型;(2)考虑不同管道直径,确定垂直输送的最小速度;(3)针对不同矿浆浓度,换算不同口径泵的基本特性曲线;(4)对每种特定管道直径和矿浆浓度,分别计算管阻,并绘制管阻特性曲线;(5)结合相同工况下的管阻特性曲线和泵特性曲线,在合理范围内设定不同的泵级数,分别求解提升系统的工作点;(6)以系统单位产量能耗为指标,考虑保证泥泵效率能较好地发挥,母船装配功率满足以及节约材料的情况下,优化提升管管径和相应管径下的泵级设置。本文研究结果表明,单位产量能耗在某一临界泵级数处可取得最小值,此时亦可保证较高的产量和泥泵效率较好的发挥;针对20%的矿浆浓度和30000 kW的母船功率配给,提升管直径取600 mm可使系统单位产量能耗最低化且让产量和泥泵效率维持在较高水平,此即深海采矿提升管系统最终优化方案。
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 当今世界深海采矿技术的发展 国际海底区域活动及其科技、经济、政治及法律环境都发生了深刻的变化。其主要特点是：当今区域活动由单一多金属结核资源向多种资源(富钴结壳、热液硫化物、多金属软泥、天然气水合物、生物基因资源等)发展和出现区域多种资源的第二轮竞争的严峻形势。 70 年代初，西方发达国家就开始进行深海多金属结核资源采矿技术和装备的研究开发。以美国公司为主的四大财团研究开发的集矿机和管道提升采矿系统，于70 年代末在太平洋C-C 区首先进行了每小时30-40t 的海上中间性试验。该系统配套的设备是：拖曳式水力和机械式动力集矿机;气力和水力提升管道，以及2-4.5 万t 级宽体双底采矿船。 80 年代，法国研制成PKA2-6000 号深海多金属结核采矿系统，可从6000m 的深海底进行快速采矿，日产可达1500-2000t，然后按自控程序返回海面。英国也正在研制一种气力提升采矿系统，日产量可高达10000t。专家普遍认为日产千吨级以上的采矿系统将成为21 世纪最有前途的第一代深海商业开采系统。包括日本在内的西方发达国家目前在深海开采技术方面已经拥有了足够的技术储备，正在等待商业开采时机的到来。 我国自90 年代以来开展海底多金属结核资源开采技术的研究开发，现已研 制出两套集矿原理机-水力式集矿机和复合式集矿机的模型机，具有结构简单、作业可靠、采收率高的特点，其室内集矿效率达到85%以上;建成了一套高 30m、管径100cm 的实验室扬矿系统。研制单位较系统地进行了水力(矿浆泵、清水泵、射流泵)和气力扬矿方法的实验室研究，以及配套的遥测遥控技术。但是这套系统仅局限在试验室不足5m 水深的水池内，距离五、六千米水深采矿的技术要求相差甚远。大洋协会计划2000 年将对这套改进的采矿系统进行水
斜井绞车选型设计方案 设备处 2012年9月28日
目录 目录 (1) 前言 (2) 1 设计要求及设计参数 (3) 2 钢丝绳选型设计 (4) 3 绞车选型设计 (9) 4 钢丝绳校核 (13) 5 绞车校核 (14) 6 结论 (22) 参考文献 (23) 参考规范性文件 (24)
前言 我矿的斜井带式制动绞车（型号为JT-0.8×0.6）安装于1991年，虽只用作提升矿车，但也肩负着东部出矿的提升重任，现设置两班制，每日工作时间也有16个小时，属于我矿的重要考核设备。绞车距今已投入使用20多年，设备陈旧，技术状况较差，且根据国家安全生产监督管理总局下发的文件，已将带式制动绞车列为淘汰产品，禁止在煤矿和金属非金属矿山使用，因此公司领导本着安全第一的原则，考虑到我矿目前的安全形势，决定对斜井绞车进行更换。 本设计在现有的技术参数下，严格参照《GB l6423—2006金属非金属矿山安全规程》和《煤矿安全规程》，并结合全国大部分金属非金属矿山中已通过国家安全生产监督管理总局审查并同意使用的斜井绞车型号，对我矿斜井绞车进行选型设计。
1 设计要求及设计参数 1.1 设计要求 我矿原斜井绞车型号为JT-0.8×0.6，钢丝绳采用的是6×19-NF-Φ15.5，斜井长度为125m ，轨道倾角为20°，提升一辆重车。此次更换斜井绞车，轨道倾角仍为20°，但要求绞车能够在200m 斜井长度上提升两辆重车。 根据现场实际尺寸画出斜井绞车提升示意图，如下： 图1 斜井绞车提升示意图 1.2 设计参数 根据已知参数和现场实际尺寸，则设计参数如下： （1）矿车类型：0.68 m 3 翻转式矿车，矿车自重：1710M kg =； （2）矿岩容重：3.1 t / m 3；矿岩松散系数：1.6；矿车装满系数：0.85； 矿车有效载重：2 3.10.680.8511201.6 M kg =??=； 则两辆重车重量：122()2(7101120)3660K M M M kg =+=?+=； （3）轨道倾角：20θ=?； （4）斜井长度：0200L m =；380挂钩点至380井底距离暂取10m ；420摘 钩点至420井口距离暂取20m ；'2001020230L m =++=； （5）380挂钩点到420第一个地滚筒间钢丝绳长度：L=210m ； （6）斜井已铺设15kg/m 的轨道，600mm 轨距，采用水泥轨枕。
浅谈矿井通风系统优化改造技术 摘要：对矿井通风系统优化的具体问题，如矿井通风系统阻力研究、矿井通风网络优化调节研究、矿井通风系统安全可靠性优化、矿井通风系统主通风机工况优化研究、矿井通风系统测量平差优化等进行阐述，并指出具体技术措施。 关键词：矿井；通风系统；优化；改造 0 引言 矿井通风系统是矿井生产系统的重要组成部分，它服务于生产系统，同时又制约着生产系统。矿井通风系统的优劣好坏，直接影响着矿井的安全生产、灾害防治和经济效益。在实际生产中，往往由于矿井通风系统的不合理，影响了矿井的正常生产和矿井的抗灾能力，导致矿井经济效益的严重滑坡。为确保矿井安全生产、稳产和高产，提高矿井的抗灾能力，最终提高矿井的经济效益，通风系统必须保持最佳运行状态。因此，建立完善、合理的矿井通风系统是矿井安全生产和提高效益的基本保证。而实行矿井通风系统优化改造正是为这一目的而进行的，它是通风管理工作和矿井设计过程中的一项主要任务和内容。 1矿井通风系统优化的重要意义建立完善的矿井通风系统是矿井安全生产的基本保证，生产矿井由于生产布局的变化、自然条件的影响及生产能力的提高，必须进行矿井通风系统的改造。 2矿井通风系统的优化问题 矿井通风系统的优化问题归纳起来主要包括如下几类：矿井通风系统阻力研究、矿井通风网络优化调节研究、矿井通风系统安全可靠性优化、矿井通风系统主通风机工况优化研究矿井通风系统测量平差优化。2.1矿井通风系统阻力优化 降低矿井通风阻力技术措施的研究对于矿井通风系统优化有着至关重要的作用，无论是矿井通风优化设计还是矿井通风技术管理工作，都要尽力降低矿井通风阻力，这项工作的好坏直接关系到矿井的安全生产和经济效益。矿井通风阻力的影响因素较多，归纳起来主要有四个方面。 2.1.1风量对阻力的影响 （1）根据通风阻力定律2 h RQ =可知：通风阻力与风量的平方成正比。当矿井总风阻不变，矿井总风量增加时，通风总阻力按风量的平方的倍数增加；同理，各个分支风量增加时，分支的阻力也相应地随风量的增加按风量平方的倍数增加。 （2）各个分支通过的风量(包括用风地点需风量)越接近自然分风风量，矿井通风阻力越小，各个分支的阻力就越接近平衡。 2.1.2分支风阻对通风阻力的影响 巷道风阻()7/ R kg m取决于巷道的长度() L m、断面积()2 S m、周长() U m、支护形式等参数，它们之间的关系为： 3 LU R m α =
矿井提升系统安全技术规范 三.提升设备的检修、维护及安全运行 ㈠技术测定、整定及探伤 １.载人提升机每年进行一次安全检测检验，其它提升机每三年进行一次检测检验（已发现缺陷的不超过三个月），由具备资格的检测检验单位进行检测和探伤，并出具报告。矿机电副总工程师对测定、探伤报告要审查、签字，对已发现的问题提出整改意见，报分管领导组织实施。 ２.仪表按规定时间效验：A级半年一次、B级一年一次进行校验，C级使用前鉴定一次。 ３.电控系统整定试验一年一次，其中安全保护继电器整定试验每半年一次。 ４.绞车运行速度图的测试、制动减速度计算、空行程时间和贴闸压力测试有效期一年。 ５.闸瓦间隙测试整定有效期10天。 ６.负力提升及升降人员的绞车必须有电气制动，盘形闸绞车必须使用动力制动（变频调速绞车除外），并能自动投入或人工投入，正常使用。动力制动、制动力矩及二级制动必须有计算、整定资料。运行方式改变时，必须重新计算、整定，计算结果符合《煤矿安全规程》432、433条规定。 7.电动机、高压开关柜试验有效期一年。 ㈡安全保护设施的试验周期、方法 １.维修工试验项目 ⑴过速保护：每天不动车试验继电器一次 ⑵限速保护：每天不动车试验继电器一次 ⑶深度指示器失效保护：每天模拟失效或低速开车试验一次 ⑷满仓保护：每天模拟满仓试验一次 ⑸后备保护器：?后备2m／s限速保护、后备过速保护、后备过卷保护、后备减速开关每周试验一次 ⑹井口操车设备、安全门与信号闭锁：每天不动车试验一次 ⑺换向器栅栏门闭锁：每天不动车试验一次 ⑻信号闭锁：每天不动车试验一次 ⑼松绳保护每天不动车试验一次，松绳后接受煤仓不放煤的闭锁和箕斗顺利通过卸载曲轨的显示装置每10天检查试验一次 ⑽油压系统过、欠压保护：超温保护每周不动车试验一次 以上保护，第⑴、⑵、⑶、⑷、⑹、⑺、⑻七种保护失灵，必须停车立即处理，合格后方可开车，第⑸、⑼、⑽三种保护失灵，必须在当天处理合格。 ２.操作司机试验项目 ⑴过卷保护：每班模拟过卷试验一次 ⑵欠电压保护：每班不动车试验一次 ⑶闸间隙保护（报警）：每班不动车试验闸瓦磨损开关 ⑷松绳报警：每班不动车试验一次 ⑸紧急制动开关：每班不动车试验一次 以上五种保护，必须灵敏可靠，任何一项保护不合格，均要停车并汇报，待修复合格后方可开车。 ㈤提升信号系统 １.提升信号必须采取逐级传递方式，即车场把勾工将信号传递井口，由井口把勾工传递到绞车房。井口信号必须同绞车控制回路相闭锁。信号不能控制绞车的安全回路，只能发给车房，由司机根据信号指示操作。
学士学位论文 液压绞车设计 摘要 本设计是通过对液压绞车工作原理、工作的环境和工作的特点进行分析，并结合实际，在进行细致观察后，对液压绞车的整体结构进行了设计，对组成的各元件进行了选型、计算和校核。本绞车由液压马达、平衡阀、制动器、卷筒、承轴和机架等部件组成，还可根据需要设计阀组直接集成于马达配油器上，如带平衡阀、高压梭阀、调速换向阀或其它性能的阀组。在结构上具有紧凑、体积小、重量轻、外型美观等特点，在性能上则具有安全性好、效率高、启动扭矩大、低速稳定性好、噪音低、操作可靠等特点，在提升和下放工作中运转相当平稳，带离合器的绞车可实现自由下放工况，广泛适用于铁道机车和汽车起重机、船舶、油田钻采、地质勘探、煤矿、港口等各种起重设备中。 关键词：液压绞车；计算；校核。
Abstract This design is to analyze the working principle，the working environment and the working characteristic of the hydraulic winch，and union reality，after the careful observation，I design the overall construction，and choose，compute and examine the various parts of the hydraulic winch. The winch is made up of the import hydraulic motor，import balancing valve，the brake of many pieces，coupling，reel，supporting axle and rack . Also we may design the valve group for the distributor of the motor，like with balancing valve，high-pressured shuttle valve，velocity modulation cross valve or other performance valve groups. The characteristic of the construction is compact ，small，light，beautiful and so on，the characteristic of the performance is safe，the high efficiency，the big start torque，the best low-speed stability characteristic，the low noise，the reliable operation. The winch is quite steadily in the work of promotion and relaxation ，The winch with the coupling also may release the things free ，It is popular to the railroad locomotive ，the auto hoist，the ships，the oil field of drills picks，the geological prospecting，the coal mine，the harbor and the each kind of hoisting equipment.
矿井通风系统优化及可靠性评价Optimization and Reliability Assessment of Mine Ventilation System 2015年09月20日 September 20, 2015
摘要 作为煤矿生产中重要的一环，矿井通风系统会对煤矿的安全生产与经济效益造成直接的影响，因此需要对其运行可靠性进行评价，对其中存在的问题进行优化与整改，以期矿井通风系统达到最优的工作状态。分析了可靠性评价的主耍内容包括可靠性评判指标与评判方法、确定可靠性评价指标权重与建立可靠性评价指标体系，望对相关工作实施有所借鉴。 关键词：矿井通风；可靠性评价；优化
Abstract As an important link in the production of coal mine, the mine ventilation system will have a direct impact on the safe of and economic benefits of mine production ,so it is needed to evaluate the operational reliability of it,optimize and rectify the existing problems, in order to achieve the optimal working condition of mine ventilation system. The main contents of the reliability assessment are analyzes,including reliability assessment index and assessment methods,determination of the reliability assessment index weight and construction of reliability system, hoping to provide reference for the implementation of related work. Keywords：Mine Ventilation；Reliability Assessment；Optimization
通过优化设计方案实现降本增效 一、案例背景 1、情况简介： 本隧道由于是特长隧道，故设计有通风斜井一座，主要承担增加工作面、通风排烟和救援任务等。设计斜井最大纵坡为18.5%，其右洞长1422.1m，左洞长1358m，其斜井断面型式为城门洞形，斜井最大涌水量为3590m3。斜井洞身段为微风化（晶屑）熔结凝灰岩，属坚硬岩，岩体完整，围岩分级以Ⅱ-Ⅲ级为主，出口附近为IV-V级。设计初期支护采用锚喷支护，二次衬砌为模筑混凝土衬砌。 2、变更的必要性：斜井纵坡18.5%已接近施工机械运输极限坡度，隧道出碴运输很难保证施工速度，在成本方面，根据早期的测算，斜井将无效益可言。故出于施工安全及成本的考虑决定对斜井进行变更。 二、情况分析 1、合同条款中的相关规定 发生变更后允许相应增减合同造价的工程项目（简称非包干项目），其他项目的变更均不涉及合同造价的增减（简称包干项目）非包干项目范围如下：（8）隧道仰拱长度的增减、隧道长度的增减、隧道明洞长度的增减或整座隧道的增设或取消、洞门结构形式的改变以及所涉及的相关变更项目； 2、工程变更成功的关键因素和突破口分析 根据现场实地查勘，并结合设计图纸，现场存在以下几处问题：（1）斜井纵坡18.5%已接近施工机械运输极限坡度，隧道出碴运输很难保证施工速度，斜井增设初衷为保证隧道进度，根据我单位施工经验预估，最终效果不甚理想。 （2）根据斜井与正洞提拱的水文地质资料，结合现场实际情况，该区域地下水丰富，涌水量较大，斜井纵坡大，不利于施工排水和突
发性地下水灾害避险。 （3）由于斜井基本为连续纵坡，仅中间设置两处错车或休息平台（50m长，3%纵坡），不利于施工安全管理，安全风险较大。 （4）由于斜井为紧急避险和救援提供通道，纵坡过大，不利于后期安全通道抢险顺利实施。 故出于施工安全及成本的考虑，项目部决定对斜井进行变更，主要内容为：对斜井平面及纵断面进行优化，一是降低斜井纵坡，二是调整洞口位置。 3、变更或索赔的工作思路 变更依据为黄竹山隧道施工设计图纸、公路设计、施工相关规范、标准、现场实地踏勘与现场实际地形、以往相关施工经验及同类工程实例、通过调查别家单位施工的隧道斜井实际情况。 其次由于该项为重大变更，故必须要省高指的批准才可实行，故工作的第一步就是要联系省高指专家以及设计院专门负责隧道组的 领导，只有上面领导同意了，下面的工作就比较好开展，其次就是要由项目部组织工程部门、计划部门等对变更的方案进行评审，在达到安全施工的同时，能有更好的效益产生。 4、拟采取的主要工作措施 项目部应兵分两路，由项目经理联系上层领导，初步把该意向落实，然后项目总工的带领下，作出变更方案以及联系业主、监理、设计各方，把变更洞口的位置、坡度情况、增加造价等各方面事宜落实。 三、具体做法 1、由于隧道长度处于主洞施工的临界值，主洞工期比较紧张，尤其是进口端地质条件较差，施工进度较慢，施工工期有一定的风险，需要利用出口或者斜井进行施工。同时隧道出口长度超过3.5km后施工难度较大，通风及运输能力下降，在有条件的情况下尽量利用通风斜井施工。由于斜井纵坡18.5%，对于如此纵坡的长大隧道无轨运输
副斜井提升系统设计报告
目录
一、XXX煤矿概况 矿井设计生产能力15万吨，井田面积0.6488km2,剩余可采储量万吨，服务年限年；开采二1煤层，煤层平均厚度6.48m，煤层平均倾角7o；煤尘无爆炸危险性，煤层自燃发火等级Ⅲ级，为不易自燃煤层；瓦斯相对涌出量0.97m3/t，绝对涌出量为4.94 m3/min，属瓦斯矿井；矿井水文地质条件简单，矿井设计正常涌水量30～50m3/h，最大涌水量为150m3/h。采用主、副斜井提升。其中副斜井斜长220m、坡度22度、断面12m2，提升物料及提矸任务，主斜井皮带运输。 二、绞车选型设计 （一）、提升系统概况 XXX提升系统示意图 （二）、设计计算的依据 ＝15t/a,矸石率25%。 1、年生产量A N 2、斜井倾角：β=22° 3、副井斜长220m，根据绞车房的位置，实际提升斜长为L ＝250m。 t 4、工作制度：年工作日br=300天，二班作业，每天净提升时间t＝12小时。 5、提升不均衡系数：C= (有井底煤仓时C=～，无井底煤仓时C=；矿井有两
套提升设备时C=，只有一套提升设备时C=。 6、煤矿提煤与矸时，选用1.0m 3U 型侧翻式矿车。 矿车自身质量：k Q =600kg ； 矿车载煤量：zm Q =1000kg ； 矿车载矸石量：zg Q =1500kg 。 （三）、一次提升量和车组中矿车数的确定 初步确定最大提升速度m ax v ，根据《煤矿安全规程》规定：倾斜井巷内升降人员或用矿车升降货物时，m ax v ≤5m/s ，目前单绳缠绕式提升初步确定最大提升速度。本设计初步确定最大提升速度m ax v =s 。 1、每次提升的持续时间计算 正常加速时段取10s ，正常减速时段取10s ，爬行及抱闸停车时间取5s ，停车换车时间取100s, =?+='2)125263.0(t g L T (s) 2、一次提升量的确定 =?'+= 3600 %251t b T A Ca Q r g N f ）（ (t) 式中 f a ——提升富裕能力，取。 3、计算一次提升矿车数 ==zm Q Q n （辆） 则取矿车数为4辆。 （四）、提升钢丝绳的选择 1、选择计算方法 钢丝绳是矿井设备的重要组成部分，它关系到提升设备的安全可靠地运行；也是矿山钢材消耗量较大的项目之一。正确地选择钢丝绳，不仅有助于矿井的安全生产，而且将可以节约大量的优质钢材。生产矿井几十年来的实践以及国外的经验证明，必须根据不同的工作条件，相应选用不同结构的钢丝绳，才能去得较好的经济效果。斜井提升钢丝绳的磨损是影响钢丝绳寿命的主要因素，因此钢丝
察哈素煤矿主斜井带式输送机优化设计 简述察哈素煤矿带式输送机的基本结构特点，结合察哈素煤矿主斜井的实际运输条件，对带式输送机设计过程进行优化，为今后的选型设计工作提供了一定的参考价值。 带式输送机；长距离；优化 【中图分类号】U653.922文献标识码：B文章编号：1673-8005（2013）02-0016-01 引言 内蒙古能源有限公司察哈素矿井设计生产能力15.0Mt/a。主斜井担负原煤提升任务，主斜井井口锁扣标高+1360m，装载点底板标高+890m，井筒断面净宽5.4m，井筒倾角16°。工作制度为年工作日330d，三班作业，其中两班工作，一班检修，每天净提升时间为16h。根据察哈素矿井的实际生产要求，最终确定装备一条B1800带宽强力带式输送机，带式输送机机长：1754.27m，胶带宽度：1800mm，胶带速度：5.6m/s，运输能力：3500t/h，提升高度：480.38m。 1察哈素主斜井带式输送机的结构特点 察哈素主斜井带式输送机具有输送能力大、长距离提升等特点。它主要包括：主机（机头架、尾架、中间架、托辊、导料槽）、驱动装置（电动机、减速器、联轴器、驱动装置架、冷却系统、制动闸、闸支架、逆止器、液压站、液
压管路）、拉紧装置、硫化设备、断带抓捕器。 2察哈素主斜井带式输送机的设计 2.1驱动装置 驱动方式：三电机驱动，电机+减速器，高压变频软启动方式； 驱动装置：电动机：Y800M1-4，N=2500KW，三台，电压6KV； 高压变频软启动装置：电压 6KV，三套； 减速器：H3SH25-28，德国 FLENDER，三台，风冷却油站系统。 2.2胶带 胶带：钢绳芯阻燃胶带，带强：ST5400，带宽：1800mm。 2.3联轴器 高、低速轴联轴器推荐选用美国FALK公司蛇形联轴器。蛇形联轴器具有以下技术功能：以蛇形弹簧为弹性元件，在具备了较强弹性的同时，极大地提高了联轴器传递扭矩，可用于重型机械及通用机械场合；这种经过特殊工艺处理的蛇形弹簧，具有很长的使用寿命；允许转速较高，在轴向、径向和角向具有良好的补偿能力，承受扭矩较大，适用于重型机械及通用机械场合。 2.4滚筒 传动滚筒：直径D=Ф2040，滚筒筒体采用铸焊结构，
深海采矿系统的运动响应研究 随着人类社会科学技术的不断发展,全世界对各种金属矿产的需求量日益增大,其中锰、钴等矿产的需求量更是快速增长。然而,陆地矿产资源的储量十分有限,仅能满足人类在未来几十年的有限时间内的需求,且矿产开采成本随着密度下降而升高,因此寻求新的矿产来源是迫在眉睫的。在人类尚未进行开发的大洋深处,却蕴藏着丰富的金属矿产资源,其中锰结核与钴结壳是非常引人瞩目的,这两种资源中富含锰、钴、铜、镍等各种金属元素,其成分百分比与总储量都比陆地要大几个数量级。深海矿产可以在相当长的时期内满足人类的需求,因此,深海采矿成为多国的重点研究方向。本文从深海采矿的发展入手,介绍了国际上以提升方式划分的几种开采方案,并选取集矿车和水力提升相结合的采矿系统为研究对象,从采集、提升、水面母船三个子系统进行了较为详细的功能分析与研究。对采集系统做了主要功能的分析,对提升系统的尺寸、布置、连接方式以及材料做了较详细的设计,并根据对水面母船的功能分析,提出了采矿船的总布置方案。以此为基础,根据势波理论与六自由度的动力学平衡方程,利用挪威船级社的HydroD软件,在频域内对工作母船在波浪上的运动性能进行了预报,其中的升沉响应传递函数可为升沉补偿系统的设计提供参考。鉴于深海采矿提升管下端为悬垂状态,这与普通海洋平台立管有很大不同,因此其运动响应情况应予以关注,文章后续内容便锁定在对提升系统的运动响应分析上。本文选用通用有限元软件Abaqus,根据莫里森方程与五阶斯托克斯波理论,以及提升管的动力方程,对
提升系统作了有限元建模计算与分析,主要从以下两方面入手:1.采 矿作业中的不同工况提升管在水中受到海流、海浪的作用而发生形变,现实中主要关注管末中间仓的水平偏移、以及管道强度相关的弯矩、最大轴向应力等情况。本文对提升管在定点作业状态下、不同速度的母船移位状态下以及布放时的响应做了建模计算,得到了在这些情况下上述主要响应变量的值,并总结了由环境载荷的变化和约束方式不同所带来的响应变化规律,整理了一些结论,并综合以上计算的结果,对提升管材料进行校核,提出了最优方案。2.提升系统设计参数的影响在这一部分内容中,假设提升管的尺寸不变,以中间仓的重量、浮体所提供的浮力以及球铰接的应用为变量,模拟了提升系统在以上变量影响下的响应情况,总结了各因素的影响规律,并提出了球铰接的针 对性设置方法。该部分工作中所得结论对于提升系的参数设计是具有一定的参考意义的。总体说来,本文较综合、系统地对水力提升式深海采矿系统进行了设计、模拟与分析,主要研究内容可以为深海采矿系统的设计、升沉补偿系统的研究以及实际的深海采矿作业提供有益参考。
第一章矿井通风系统 定义：矿井通风系统是矿井生产系统的主要组成部分，是矿矿井通风方式、通风方法和通风网络的总称。井通风方式、通风方法和通风 网络矿井通风方式是指进风井（或平硐）和回风井（或平硐）矿井通风方式的布置方式，即所谓中央式、对角式、区域式和混合式等；矿井通风方法是指产生通风动力的方法，有自然通风矿井通风方法法和机械通风法（压入式，抽出式）；矿井通风网络是指井下各风路按各种形式联接而成的矿井通风网络网络。 建立完整的矿井通风系统是矿井安全生产的基本保证。目前用通风方 法排除井下瓦斯、粉尘和热量的平均能力。 研究表明，矿井通风系统能：排除全矿井瓦斯量的80%?90%,排除回采工作面瓦斯望的70%?80%,排除装有抑尘装置回采工作面的粉少量的：20%?30%排除深井回采作面热量的60%?70%。 在影响矿井安全的诸多因素中，瓦斯、高温和有自燃煤层的矿井对矿井通风系统有不同的要求，合理的矿井通风系统应有利于排除矿井瓦斯、降低工作面的温度和防止煤炭自燃。 第一节通风系统的类型 随着矿井开采深度的增大，矿井设计生产能力的增大，煤层的开采技 术条件日趋复杂化，相应的矿井瓦斯涌出量也增大，岩层温度也升高，矿井自然发火也越来越严重这就导致各矿井通风系统的差异也越来越大。为了使矿井通风系统与矿井开拓开采的条件相适应，应对不同开 拓开采条件的矿井的通风系统提出不同的要求。一、矿井通风系统的类
型与级别根据瓦斯煤层自燃和高温对矿井通风系统的要求和特点，为了便于管理、设计和检查，可把矿井通风系统分为：一般型、降温型、防火型、排放瓦斯型、防火及降温型、排放瓦斯及降温型、排放瓦斯及防火型、排放瓦斯与防火及降温型矿井通风系统及其相应的级别，如表1—1所示。 将矿井通风系统划分为不同的类型和级别，具有以下优点1）有利于矿井通风系统设计的规范化。1）有利于矿井通风系统设计的规范化。有利于矿井通风系统设计的规范化根据不同类型的矿井对通风系统的不 同要求，规范。按设计规范的要求进行矿井通风系统设计，具体制定出每一类型矿井通风系统的设计提高了矿井没计的质量。 2）可使通风管理标准化2）可使通风管理标准化。可使通风管理标准化矿井通风系统类型不同，通风管理酌标灌也有差异，根据每一类型矿井迎风系统类型的特点，制定出每一类型矿井通风系统具体的管理标准，即可使通风管理有的放矢。3）提高了矿井通风的管理质量提高了矿井通风的管理质量。3）提高了矿井通风的管理质量。根据矿井通风系统的不同类型，制定出了具体的管理标准，在进行通风质量检查时，按照通风系统的不同类型分别对待，提高了4）可使矿井的开拓开采和矿井通风结为一体可使矿井的开拓开米和矿井通风结为一体。4）可使矿井的开拓开采和矿井通风结为一体。在进行通风质量控查时通风检查，首先要检查的是矿井通风系统是否符合要求，然后才是检查通风 管管理是否符合质量标准。通风检查把矿井的开拓、开采与通风检查 联系在一起，可健全矿工程技术人员和生产管理人员都重视起通风工作。5）增强了矿井的技灾能力。5）增强了矿井的技灾能力。增强了矿
副斜井提升系统设计报告 目录 一、XXX煤矿概况 矿井设计生产能力15万吨，井田面积0.6488km2,剩余可采储量万吨，服务年限年；开采二1煤层，煤层平均厚度6.48m，煤层平均倾角7o；煤尘无爆炸危险性，煤层自燃发火等级Ⅲ级，为不易自燃煤层；瓦斯相对涌出量0.97m3/t，绝对涌出量为4.94 m3/min，属瓦斯矿井；矿井水文地质条件简单，矿井设计正常涌水量30～50m3/h，最大涌水量为150m3/h。采用主、副
斜井提升。其中副斜井斜长220m 、坡度22度、断面12m 2，提升物料及提矸任务，主斜井皮带运输。 二、绞车选型设计 （一）、提升系统概况 XXX 提升系统示意图 （二）、设计计算的依据 1、年生产量A N ＝15t/a,矸石率25%。 2、斜井倾角：β=22° 3、副井斜长220m ，根据绞车房的位置，实际提升斜长为L t ＝250m 。 4、工作制度：年工作日br =300天，二班作业，每天净提升时间t ＝12小时。 5、提升不均衡系数：C= (有井底煤仓时C=～，无井底煤仓时C=；矿井有两套提升设备时C=，只有一套提升设备时C=。 6、煤矿提煤与矸时，选用1.0m 3U 型侧翻式矿车。 矿车自身质量：k Q =600kg ； 矿车载煤量：zm Q =1000kg ； 矿车载矸石量：zg Q =1500kg 。 （三）、一次提升量和车组中矿车数的确定 初步确定最大提升速度m ax v ，根据《煤矿安全规程》规定：倾斜井巷内升降人员或用矿车升降货物时，m ax v ≤5m/s ，目前单绳缠绕式提升初步确定最大提升速度。本设计初步确定最大提升速度m ax v =s 。 1、每次提升的持续时间计算 正常加速时段取10s ，正常减速时段取10s ，爬行及抱闸停车时间取5s ，停车换车时间取100s, =?+='2)125263.0(t g L T (s) 2、一次提升量的确定
矿井提升系统 1、钢丝绳提升： 历史最久,应用最广。特点是钢丝绳牵引容器在井筒中按规定的加速、等速、减速和爬行速度升降,要求停车准确。设备功率较大,整套机电系统必须具有完善的控制和保护性能。钢丝绳提升是由原始的提水工具逐步发展演变而来的。中国于公元前一千多年左右发明桔槔,用以汲水。后来又发明了手摇辘轳,战国初期已用作采矿提升工具。公元前约200年,四川用畜力绞车汲卤。19世纪初期，德国制出第一台蒸汽机拖动的木结构缠绕式提升机。1827年又出现钢结构提升机。1877年德国设计出第一台单钢丝绳（单绳）摩擦式(戈培)提升机；1905年德国又制出电力拖动的提升机。1938年瑞典制出双钢丝绳(多绳)摩擦式提升机(见钢丝绳运输)。 2、立井提升系统： 立井双箕斗提升系统（图1），采用箕斗作为提升容器，一个箕斗在井底煤仓自动装载后，被提升到地面卸载；另一箕斗由地面下降到井下煤仓处装煤。提升机用缠绕卷筒式或多绳摩擦轮式，后者发展很快，其布置方式有井塔式和落地式。这种提升系统主要用作大、中型矿井的主井提升。立井双罐笼提升系统采用罐笼作为提升容器，主要用作大、中型矿井的副井提升，提升废石、矸石、人员、材料和设备。带有平衡重的单容器提升系统钢丝绳的一端为提升容器，另一端为平衡重；用于提升量较小的多水平提升。凿井吊桶提升系统采用吊桶作为提升容器，有单吊桶和双吊桶提升。专供立井开凿或井筒延深时用（见普通凿井法）。 3、斜井提升系统： 斜井箕斗提升系统工作过程与立井箕斗提升相同(图2)。用于产量较大或井筒倾角大于25°的斜井提升。斜井罐笼提升系统，现很少使用。斜井串车提升系统矿车作为提升容器，有单钩和双钩提升之分。但须有防跑车装置，防止跑车事故。这种系统投资小，基建快，多用于产量较小的斜井。斜井人车提升系统根据安全规定，人员上下的主要倾斜井巷,垂深超过50m，应装设机械运送人员的设备。斜井人车，就是这种设备之一。这种系统须有可靠的断绳防坠器和安全信号。 4、矿井提升设备的电力拖动： 分为交流绕线型异步电动机拖动和直流他激电动机拖动两种方式。直流拖动调速性能好,调速时电耗小,工作方式转换方便，易于实现自动化；但需要一套整流设备，初期投资大。大功率可控硅整流装置的发展，促进了直流拖动的应用。在中国单机容量大于1000kW时，考虑采用直流拖动。交流拖动设备简单,投资小,容量小时采用。矿井提升设备已向自动控制发展。主井提升实现自动化，副井提升负载变化大，一般采用遥控方式实现半自动化(见矿井自动化)。
宁波大学答题纸 （2015—2016学年第一学期） 课号：课程名称：海洋工程基础改卷教师：朱克强 学号：1511084924 姓名：薛连金得分：浅谈深海矿产资源开采现状及发展形势 摘要：本文介绍了深海多金属结核、富钴结壳和热液硫化物等几种矿产资源的基本情况，然后就相关采矿技术的国内外现状进行了陈述，提出了采矿技术要实现商业开采必须做好的工作。 关键词：海洋资源；多金属结核；热液硫化物；采矿技术；集矿技术； 1引言 21世纪是海洋开发的世纪。在当前各国陆地资源日趋减少的情况下，战略资源的国际竞争焦点逐步转向海洋。深海矿产资源作为人类尚未开发的宝地和高技术领域之一，已经成为各国的重要战略目标。随着人类对矿产资源需求的不断增加和陆地矿产资源的不断枯竭，海底矿产资源必将成为人类21世纪的接替资源。 深海矿产资源开采技术是海洋资源开发技术的最前沿，标志着一个国家开发海洋资源的综合能力和技术水平。海底矿产资源存在水深大都在几千米以上，因此通常也被称为深海矿产资源。显然，深海矿产资源的开发必须依赖深海采矿装备进行。西方各国从20世纪50年代末开始投资进行商业开采活动，抢先占最具商业远景如多矿产结核，富钴结壳和多矿产硫化物等矿产矿产资源。并且已形成了多金属结核等矿产资源商业开采前的技术储备。随着科技的不断进步，人类所能到达的海洋开采深度逐渐增加。目前，海洋油气资源领域的海上工业平台最大开采深度已经突破了3000m，深海各项开采技术也在不断跟进和完善。照此趋势可以推测，人类将于2019年达到多金属结核的开采深度。世界著名的深海商业采矿公司Nautilus和Neptune正在作开采技术和资金方面的积极准备[]1，拟在他国专属经济区实现海底热液硫化物预期的商业开采。随着深海越来越多的富矿区进入人类的视野，深海采矿技术发展的步伐正在加快，商业开采的时代即将来临。 2深海蕴藏丰富的矿产资源 多金属结核又称锰结核，主要分布于水深4000～6000m海底表层，富含铜、钴、
煤矿矿井通风系统优化策略研究 摘要：随着当前我国煤矿矿井生产作业难度的不断提升，不仅仅需要重点关注 于生产的效率，往往还需要重点围绕着生产安全性予以严格把关，尽量降低煤矿 矿井作业中安全事故发生几率。针对现阶段煤矿矿井生产作业中存在的各类安全 隐患问题进行分析，因为通风质量不佳导致内部存在较高的瓦斯，进而可能对于 生产作业人员的生命安全带来影响，这也是比较常见的安全影响因素。 关键词：煤矿矿井；通风系统；优化策略 1煤矿矿井通风系统简介 通风设施、通风方法以及通风网络共同构成了煤矿矿井的通风系统，对矿井中的空气进 行换气操作，从而确保矿井中的空气处于安全的范围内，排除有毒有害的气体，并且传输氧 气到矿井中。因此，煤矿矿井的通风系统具有非常重要的作用，其可以保障在井下工作的工 作人员的生命安全，并且能够通过改善矿井下环境的条件，提升煤矿的工作效率。由此可见 需要对煤矿矿井的通风系统进行充分的重视，不断地优化煤矿矿井的通风系统，从而为矿井 下的工作提供更加优越的工作的环境，为施工人员提供更加安全与舒适的工作环境，并且能 够对施工的设备进行保护，确保减少受到潮湿空气的腐蚀，提升设备的使用寿命，确保设备 的工作状态。 2煤矿矿井通风系统构建原则 在煤矿矿井生产作业中充分发挥通风系统的作用至关重要，明确相应构建原则是基本前提。结合当前煤矿矿井通风系统的运行需求，其在优化构建中需要遵循以下基本原则：首先，在通风系统的设计构建中必须要充分考虑到煤矿矿井实际生产作业状况，了解其面临的通风 需求，进而才能够设计更为合理的通风系统运行能力，确保通风条件能够匹配以煤矿矿井生 产作业要求，避免出现通风能力较差带来的威胁问题；其次，在煤矿矿井通风系统的优化构 建中，往往还需要表现出较强的可靠性和稳定性，需要确保其能够伴随着煤矿矿井生产作业，持续性发挥应有通风价值，并且在一些调控系统方面更是需要表现出较强的稳定运行效果， 降低通风系统自身出现故障问题的几率；另外，煤矿矿井通风系统的优化构建往往还需要表 现出较强的简洁性特点，可以在最大程度上降低自身对于煤矿矿井生产作业影响的基础上， 保障其可以更好关注于煤矿矿井的各个区域，形成最为高效的通风条件；最后，对于煤矿矿 井中通风系统的优化构建，往往还需要重点考虑到相关法律规范的基本要求，尤其是对于 《煤矿设计规范》以及《煤矿安全规程》，更是需要设计人员深入研究，杜绝违规行为出现。 3煤矿矿井通风系统优化策略 3.1通风方式的优化布置 在煤矿矿井通风系统的构建中，选择适宜合理的通风方式是关键条件，通风方式不合理，不仅仅会导致通风效率较差，难以满足通风需求，还会产生严重的能耗损失，需要作为优化 的重要目标。在通风方式的优化设置中，构建人员往往需要充分考虑到进出风井的具体布置，确保形成较为协调有序的相互关系。一般而言，当前比较常用的通风方式有对角式进出风井、混合式进出风井以及中央式进出风井三类，需要结合不同煤矿矿井作业状况进行恰当选择和 布置。从中央式进出风井的布置上来看，其又可以根据不同矿井特点合理划分为分列式通风 方式以及并列式通风方式，需要在综合分析各个因素的基础上予以恰当选用和布置。在对角 式进出风井的布置中，则主要针对出风井设置在两翼区域，进而也就可以明显降低通风阻力，
第4章斜井提升 4.1斜井串车提升 本章主要介绍平车场双钩串车提升运动学分析与循环周期的计算。 4.1.1平车场双钩串车提升运动学分析 平车场双钩串车提升如图1-1，开始时，在井口平车场空车线上的空串车，由井口推车器以a0加速至 v=1.0m/s的低速，向下推进。同时，井底重串车上提， 全部重串车进入井筒后，绞车以a1加速到最大提升速度v ｍ 。并等速运行，行至 井口。空串车运行到井底时，绞车以a3进行减速运行，使之由v ｍ减至 v，空串 车进入井底车场时，减速、停车。与此同时，井口平车场内的重串车在重车，借助惯性继续前进。行至摘挂钩位置时，摘下重串车挂上空串车，此时，井下也摘挂钩完毕。打开井口空车线上的阻车器，再进行下一个循环。 图4-1 斜井平车场及其速度图
4.1.2斜井串车运动学计算 根据《煤矿安全规程》规定：用矿车升降物料时，最大允许速度v ｍ≤5ｍ/s ，倾斜井巷内升降人员时，其加速度a 1和减速度a 3≤0.5ｍ/s 2。本例初选最大速度 v ｍ=4.7ｍ/s ，初加速度a 0＝0.3ｍ/s 2，主加速度a 1＝0.5ｍ/s 2和主减速度a 3＝0.5ｍ /s 2，车场内速度v 0＝1.0ｍ/s ，各阶段运行速度计算图如图1-2所示 图4-2 各阶段运行速度计算图 4.1.3一次提升循环时间T (1) 速度图中各阶段运行时间及路程计算如下： 重车在井底车场运行阶段 初加速时间 t 01＝ 00a v ＝3 .00.1＝3.33 s 初加速行程 L 01＝02 02a v ＝3 .020.12 ＝1.67 ｍ 等速度行程 L 02＝L D －L 01＝30－1.67＝28.33ｍ 等速度时间 t 02＝ 002v L ＝0 .133 .28＝28.33s
兴仁市潘家庄镇兴隆煤矿 副斜井辅助提升运输系统 改 造 方 案 潘家庄镇兴隆煤矿机电科 二〇二〇年五月一日
目录 一、概况 (3) 二、当前运输系统存在的隐患和问题分析 (3) 三、副斜井提升运输系统改造方案 (4) 方案一：单轨吊运输系统 (4) （一）单轨吊安装巷道基本要求 (4) （二）机车的选型 (4) （三）机车选型的校验 (5) （四）轨道选型和吊挂方式选择 (6) （五）、巷道曲率半径要求 (8) （六）、预算资金 (8) （七）单轨吊效益及优缺点分析 (8) 方案二：无极绳绞车运输系统 (9) （一）无极绳绞车安装基本要求 (9) （二）无极绳绞车选型设计 (10) （三）无极绳绞车资金预算 (14) （四）无极绳绞车效益及优缺点分析 (14) 方案三：变频绞车运输系统 (15) （一）变频绞车选型 (15) （二）变频绞车资金预算 (15) （三）变频绞车效益及优缺点分析 (15) 四、总述 (16)
兴仁市潘家庄镇兴隆煤矿 副斜井辅助提升运输系统改造方案 一、概况 我矿副斜井现采用5台绞车接力运输方式，绞车数量多，轨道运输线路从地面到井底车场总长约2500米，运输轨道线路长，运输轨道采用24kg/m规格，运输坡度最大为7°，局部地段线路平缓，运输车辆不能自滑，在十联巷位置还安装有一台绞车作为下放设备材料的对拉绞车，因副斜井巷道易底鼓，导致轨道线路变形，高低错差与轨距超标，且副斜井又兼作行人和运输通道，无法真正实现“行车不行人、行人不行车”的安全管理要求，存在极大安全隐患。 为了改善副斜井提升运输条件，确保运输安全，杜绝发生运输事故，需要对副斜井运输方式进行改造，我故拟使用单轨吊取代绞车运输，进一步改善我矿辅助运输系统，提高运输效率。 二、当前运输系统存在的隐患和问题分析 1、多台绞车分段接力运输，运输系统复杂，转运环节多，运输时间长，基本上每班综合队只能提升一来回，运输效率低，占用人员多，综合队现有人员10人，材料、设备在井下全部靠人员搬运，运输作业人员劳动强度大。 2、多台绞车接力运输方式属于落后的传统辅助运输方式，运输设备分散，转载换乘点多，现场安全管理困难，容易引发运输事故，给行人安全通行造成极大的威胁，对此煤矿虽已经制定有多项运输安全