地下矿山主要生产系统
The deepest mine in China is equivalent to 533 floors high
一、提升运输（一）矿井提升
矿井提升是用一定的装备沿井筒运出矿石、废石以及升降人员、材料和设备等的运输环节。按提升物料采取的方式可分为两大类，一类是有绳提升（钢丝绳提升），另一类是无绳提升（如带式输送机提升、水力提升和气力提升等），其中钢丝绳提升应用较为广泛。
1.矿井提升设备的组成
矿井提升设备主要组成部分有提升容器、提升钢丝绳、提升机（包括拖动装置）、井架和天轮以及装卸载等附属装置。
当振动剧烈时，可以造成受电弓滑板与接触导线脱离接触，形成离线，产生电弧和火花，加速电器的绝缘损伤，对通信产生电磁干扰，更严重的是直接影响受流，甚至会造成供电瞬时中断，使列车丧失牵引力和制动力。而弓网之间接触力过。
2.矿井提升设备的分类
（1）按井筒倾角分为竖井提升设备、斜井提升设备。
（2）按提升容器类型分为罐笼提升设备、箕斗提升设备、箕斗—罐笼提升设备，凿井时有吊桶提升设备，斜井还有串车提升设备。
（3）按提升用途分为主提升设备（专门或主要提升矿石的，一般也称主井提升设备）、副提升设备（提升废石、升降人员、运送材料和设备等，一般也称副井提升设备）和辅助提升设备（如天井电梯、检修提升等）。
（4）按提升机类型分为单绳缠绕式提升设备（它又有单卷筒和双卷筒之分）、多绳缠绕式提升设备、单绳摩擦式提升设备（已不生产）、多绳摩擦式提升设备。
（5）按提升容器个数分为单容器提升设备（带平衡锤）、双容器提升设备。
（6）按提升系统的平衡状态分为不平衡提升设备、静力平衡提升设备。
（7）按拖动类型分为交流提升设备、直流提升设备。
3.提升系统
1）竖井单绳缠绕式提升
插电的时候为什么有火花，对于井深在300m以内、卷筒直径不超过3m的矿井，以采用单绳缠绕式提升系统为宜。选用罐笼或选用箕斗作为提升容器是设计中的重要问题，需要经过各方面的比较来确定（多绳摩擦式提升也同此）。
通常在设计提升系统时，多采用主、副两套提升设备来保证矿井产量及完成其他提升工作任务。主井采用箕斗提升矿石，副井采用罐笼完成辅助提升任务或者主、副井全采用罐笼。究竟采用哪种方式要根据各矿井的具体条件来确定。当矿井年产量较大时，最好采用主井箕斗、副井罐笼的方式当矿井年产量较小或者矿石种类超过两种以上，或者矿石不宜粉碎时，最好全采用罐笼。
当多水平提升时，通常在产量不是很大而提升水平较多的矿井采用平衡锤单罐笼提升，有时为保证产量而用两套平衡锤单罐笼提升。
对于年产量很小的矿山，可以采用一套罐笼提升设备完成一切提升任务。我国许多有色金属矿山、非金属矿山、核工业矿山即是如此。
2）竖井多绳摩擦式提升
多绳摩擦式提升机具有很多优点，因此，除井深大于300m时使用多绳摩擦式提升机代替卷筒直径大于3m的单绳缠绕式提升机外，还可以用较小的多绳摩擦式提升机代替卷筒直径小于3m的单绳缠绕式提升机。
由于多绳摩擦式提升难以调整钢丝绳长度，因而双容器提升只适用于一个生产水平。同时由于提升钢丝绳变形的影响，双容器提升系统在实际运转中，只能保证井口的准确停车，不能保证井底的容器停在准确的位置上（对于箕斗提升，要求停车的准确度不严格）。
那是因为集电头顶端内的碳滑块(也叫煤精)带电摩擦从而产生的打火花现象，也正因为如此，碳滑块要不断地更新。
单容器平衡锤提升系统特别适用于多水平提升的矿井。而且平衡锤提升可以改善多绳摩擦式提升系统的防滑性能。更因为单容器提升系统不受钢丝绳变形的影响，能确保在各个生产水平的准确停车，所以使用较多。对于矿石种类超过两种以上的多水平提升，可以按照具体的产量及生产水平的需要，在一个井筒中装设两套单容器提升设备也可以采用一套单容器、一套双容器的提升系统。
3）斜井提升
矿车组提升分为单钩和双钩两种。单钩矿车组提升的优点是需要的井筒断面小、投资少、维护费低且便于多水平提升缺点是生产能力低、电耗大。双钩矿车组提升的优点是产量大、电耗小缺点是井筒断面大、井上下车场复杂、投资多、不利于多水平提升。一般当采用单钩矿车组提升能满足产量要求时，不采用双钩矿车组提升。
斜井箕斗提升因投资多、施工时间长，所以斜井倾角小于28°时，尽量采用矿车组提升。但斜井箕斗提升允许的速度较大，停车时间较短，所以在年产量较大的矿井，不论倾角大小都可采用斜井箕斗提升。但当倾角小于18°时，也可以采用带式输送机提升。
4）粉矿回收
竖井箕斗提升由于装、卸矿石时撒矿、误操作时撒矿以及由于矿石含水含泥或井下矿仓岩层渗水，粉矿或泥与水混合后，经闸门缝隙漏入井底，形成大量矿浆，造成井底堆积粉矿。除采取有效措施减少粉矿来源外，必须设计粉矿回收装置。一般粉矿回收方法有以下几种。
（1）利用井底作为粉矿仓，由竖井最低卸矿水平起，向下开凿一个小罐笼竖井（或小箕斗斜井），用巷道与箕斗井底的粉矿仓装矿口相连，粉矿经漏斗闸门装车后，由小罐笼（或斜井小箕斗）提升卸入箕斗矿仓。
（2）当采用混合井提升时，粉矿仓设于井底一侧，由井底罐笼进出车处，以旁通道与粉矿仓装矿口相连，粉矿装车后，由罐笼提升，卸入箕斗矿仓或直接提出地表。
（3）当主、副井靠近时，副井超前一个水平，粉矿由主井井底粉矿仓装车后，由副井提升卸入箕斗矿仓，或直接提出地表。
上述3种方法中，第（1）种方法的开拓工程量最大，管理也不方便，但可避免后两种方法采用平衡尾绳或绳罐道时尾绳或罐道绳通过粉矿仓的缺点。。
（二）地下运输
1.地下运输的分类
地下运输是地下金属矿与非金属矿采掘生产中的重要环节，其工作范围包括采场运搬及巷道运输。它是连续采场、掘进工作面与地下矿仓、充填采空区或地面矿仓与废石场的运输渠道。采场运搬包括重力自溜运搬、电耙运搬、无轨自行设备运搬（铲运机、装运机或矿用汽车）、振动出矿机运搬及爆力运搬等。巷道运输包括阶段平巷及斜巷的运输，即采场漏斗、采场天井或溜井以下的至地下储矿仓（或平硐口）之间的巷道运输。
根据运输方式和采用运输设备的不同，地下运输的分类见表3-4。为了保证地下运输正常有效地进行，必要的运输辅助设备是不可缺少的。
2.地下运输系统
地下矿山运输系统和运输方式一般在进行矿床开拓设计中确定。确定的原则应考虑矿床的赋存条件、开拓系统、采矿方法、开采规模、生产服务年限、运输设备的发展现状及企业的管理水平等。要做到技术上先进可靠、经济上合理有利、运转安全、管理方便、能耗小、投资省。
2.地下运输系统
1）轨道运输
轨道运输一般指机车运输，它是国内外地下矿山的主要运输方式。轨道运输主要由矿车、牵引设备和辅助机械等设备组成，常与耙矿、装矿、带式输送机或无轨运输等设备组成有效的运输系统，在生产过程中可运送矿石、废石、材料、设备和人员等。它是组织生产、决定矿山生产能力的主要因素之一。
弓网系统静态接触压力取值的决定因素包括电气列车静态取流量、弓网系统燃弧率及接触线与受电弓滑板的材料匹配。 在电气列车起动和短路两种情况下,对弓网系统电流引起的接触线热过程的仿真结果表明,正常起动电流不会影响弓网系。
轨道运输的优点是用途广，生产量大（由机车数量而定），运距不受限制，经济性好，调度灵活，能沿分叉线路分别运输多种矿石。缺点是运送是间断性的，生产效率依赖工作组织水平适用的巷道坡度有局限性（一般为3‰~5‰），线路坡度过大时难以保证运输安全。
机车牵引矿车列车在轨道上运行是水平长距离运输的主要方式。轨道轨距分为标准轨距和窄轨距，标准轨距为1435mm，窄轨距分为600mm、762mm、900mm 3种。按轨距的不同，机车也可分为标准轨距机车和窄轨机车；按使用的动力不同，矿用机车可分为电机车、内燃机车和蒸汽机车。蒸汽机车已基本淘汰，内燃机车一般只用于地表。电机车由电能驱动，按电源性质不同，电机车又可分为直流电机车和交流电机车，直流电机车应用最广。现在，已有不少用户开始使用变频电机车。按供电方式不同，直流电机车有架线式电机车和蓄电池电机车之分，我国非煤矿井下使用的绝大部分都是架线式电机车。
架线式电机车结构简单，成本低，维护方便，机车的运输能力大，速度高，用电效率高，运输费用低，应用最广。其缺点是须有整流和架线设施，不够灵活；架线对巷道尺寸与行人的安全有一定的影响集电弓与架线之间容易产生火花，不允许在瓦斯严重的矿山使用初期建设时投资较大，但从长远来看，采用架线电机车的总成本要比蓄电池电机车低得多。国内井下架线电网的直流电压有250V和550V两种。
蓄电池式电机车是用蓄电池供给电能。蓄电池一般在井下电机车库进行充电。电机车上的蓄电池组用到一定程度后，可取下换上充好电的蓄电池。这种电机车的优点是无火花引爆危险，适合在有瓦斯的矿井使用不须架线，使用灵活，对于产量小、巷道不太规则的运输系统和巷道掘进运输很适用。其缺点是须设充电设备初期投资大用电效率低，运输费用较高。一般出矿阶段采用架线式电机车，开拓阶段运输可采用蓄电池电机车用以克服外部条件限制。在有爆破性气体的回风巷道，不应使用架线式电机车，高硫和有自然发火危险的矿井，应使用防爆型蓄电池电机车。
除上述两种电机车外，还有复式能源电机车，主要可分为架线——蓄电池式电机车和架线一电缆式电机车。架线一蓄电池式电机车上有自动充电器，可利用架线电源随时对车载蓄电池自动充电，无需经常到充电室充电，可提高机车的利用率；还可直接开进开拓掘进巷道，使用机动灵活；架线一电缆式电机车在运输大巷工作时，直接从架线获取电能；在不便装设架线的区域行驶时，可由电缆供电，但用电缆供电的运输距离不能超过电缆的长度。
内燃机车不需架线，投资低，非常灵活。但构造复杂，废气污染空气，需在排气口装废气净化装置，并加强巷道通风。这种机车目前国内仅有少数矿山在通风良好的平硐地表联合区段以及地表运输使用，国外矿山使用较多。
矿用车辆有运送矿石（废石）的矿车、运送人员的人车、材料车、炸药车、水车、消防车及卫生车等专用车辆。
2）无轨运输
地下矿用汽车是专为地下矿山设计的自行车辆，是实现无轨开采技术的主要运输车辆，具有机动、灵活、多能、经济的优越性。地下矿用汽车广泛应用于条件适宜的各类地下矿山进行强化开采，不但可以提高地下矿山的劳动生产率和产量，促使生产规模不断扩大，而且还改变了该类矿山的回采工艺、采矿方法和掘进运输系统。特别是随着近些年矿山自动化、智能采矿等技术和系统的发展，促使地下矿山朝着无轨开采的无人化方向迈进。
（1）地下矿用汽车运输的主要优点是
①机动灵活，适用范围广，生产潜力大。可将采掘工作面的矿岩直接运送到各个卸载场地而不需中途转运，卸矿地点也不受限制人员、材料、设备亦可不经转运直接到达工作面。
②在一定的条件下，采用地下矿用汽车运输可以适当节省设备、钢材和人员。
③在竖井全套设施建成前，有可能提前出矿也便于采取边缘和零星矿体采矿运输工作。
④在运距合理条件下，地下矿用汽车运输生产环节少，能显著提高劳动生产率。
（2）地下矿用汽车运输存在的缺点是∶
①地下矿用汽车虽然有废气净化装置，但柴油发动机排出的废气污染井下空气，目前仍不能彻底解决。通常采用加强通风等措施，增加了通风设备等方面的费用。
②由于地下矿山道路路面质量不好，轮胎消耗量大，备件费用增加。
③维修工作量大，需要技术熟练的维修工人和装备良好的维修车间。
④为了便于地下矿用汽车的行驶，要求的巷道断面尺寸较大，增加了开拓费用。
（3）地下矿用汽车与地面自卸式汽车相比，在结构上通常有以下特点：
①能拆装，方便大件下井。
那受电弓滑板与接触网接触良好的话一般不会有火花，接触不好才有明显的火花出现，比如接触网有霜时，火花就非常明显，噼里啪啦的。
②采用铰接式底盘、液压转向，车体宽度窄，转弯半径较小。
③车体高度低，一般为2~3m，适合在狭窄低矮的井下空间作业，重心低，加大了爬坡能力。
④行驶速度低，其发动机功率较小，从而减少了尾气排放量。
3）带式输送机运输
带式输送机运输是一种连续运输方式，主要用来运输矿岩，也可运输材料和人员。这种运输方式生产能力大、安全可靠、操作简单、自动化程度高。随着高强度胶带的使用，带式输送机运输已具有长距离、大运量、高速度的特点，符合现代矿山设备高效运输的要求。
带式输送机运输在地下矿的使用受到矿岩块度、运量、巷道倾角、弯道等的限制。通常只能运送经过粗碎的矿岩（块度小于350mm），且只适宜使用在运量较大、巷道倾角较小、没有弯道的情况下。
地下带式输送机运输按其使用场所和完成的运输任务可分为∶
①采场带式输送机运输，它直接从采矿工作面接受和运输矿岩。
②集矿带式输送机运输，它从两台或多台带式输送机接受矿岩。
产生火花是因为有空气间隙，如果一直接触就不会有火花，火车运动受电弓难免会有震动。接触网是有一定张力的，受电弓对接触网是有一定压力的，还有减震系统，导电油脂等保证接触良好。实际上你要注意观察火车跑过的时候接触网。
③干线带式输送机运输，它运输地下开采的全部矿岩，包括经平巷、斜井至地表的带式输送机运输。
带式输送机按基本结构一般可分为基本型和特殊型两种，基本型又分为平形和槽形两种。目前，具有代表性的特殊型带式输送机有深槽带式输送机、波纹挡边带式输送机、花纹带式输送机、管状带式输送机、气垫带式输送机、压带带式输送机、弯曲带式输送机等。
带式输送机运输实现了物料运输过程的连续化。与其他输送设备相比，有以下特点∶
②输送距离长。只要有足够的带强，从技术角度看，带式输送机在输送距离上是没有限制的。国内带式输送机单机长度已达到15.84km。
④结构简单、安全可靠。带式输送机的可靠性已为工业领域的诸多应用实例所验证。
⑤运营成本低。带式输送机系统单位输送量所消耗的工时和能源，在所有散装物料运输工具或设备中通常是最低的，且维修简单、快捷。
⑥自动化程度高。带式输送机输送工艺流程简单，动力设备集中程度、可控度高，易实现自动化。
⑦具有受天气影响程度低、寿命长等特点。
END
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