超深礦井提升系統(tǒng)鋼絲繩多層纏繞層間過渡和圈間過渡研究.pdf

1、現(xiàn)階段，我國地表和地下淺層礦產(chǎn)資源逐漸被消耗殆盡。為了我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不受淺層資源的制約，地層深部資源開發(fā)（開采深度＞1500m）已經(jīng)成為國家的重大戰(zhàn)略。目前我國發(fā)展成熟的礦井提升設(shè)備及其理論主要有單繩纏繞式提升系統(tǒng)與多繩摩擦式提升系統(tǒng)，主要適用于開采深度1000m以內(nèi)的淺井提升。隨著開采深度的增加，纏繞式提升系統(tǒng)提升鋼絲繩和卷筒直徑就要增大或者多繩摩擦式提升系統(tǒng)的提升鋼絲繩應(yīng)力幅增大，導(dǎo)致提升深度不能達(dá)到超深的要求?，F(xiàn)有的提升系統(tǒng)設(shè)備和

2、理論均不滿足超深井重負(fù)載、高速度、大慣量、高安全性提升要求所帶來的挑戰(zhàn)，為此需要大力開展超深井提升裝備研究。采用多鋼絲繩多點多層提升是實現(xiàn)超深井提升的有效型式。在多繩多點多層纏繞過程中，鋼絲繩會有層間過渡和圈間過渡行為，因此需要層間過渡裝置的引導(dǎo)。
　　本文采用理論分析和仿真驗證相結(jié)合的方法，以實現(xiàn)超深礦井多層纏繞提升系統(tǒng)運行平穩(wěn)為基本出發(fā)點和最終實現(xiàn)目標(biāo)，主要針對影響超深井礦井提升系統(tǒng)運行平穩(wěn)的因素——層間過渡和圈間過渡，進(jìn)行深

3、入的探討和研究。
　　本文的研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　?、僖猿畹V井多層纏繞的層間過渡裝置為研究對象，為使鋼絲繩在多層纏繞時平穩(wěn)順利過渡，在考慮繩槽深度和間隙的因素下，推導(dǎo)建立了一到二層和二到三層的層間過渡裝置的計算公式以及確定其在繩槽上的布置形式。揭示了層間過渡運動的規(guī)律，得到了設(shè)計層間過渡裝置需要的基本參數(shù)。
　?、谝栽O(shè)計的層間過渡裝置為研究對象，結(jié)合超深礦井多層纏繞試驗臺參數(shù)，研究了鋼絲繩在層間過渡運動特

4、征，揭示了層間過渡和圈間過渡時由于纏繞半徑變化時引起的鋼絲繩加速度變化規(guī)律，推導(dǎo)了提升過程的鋼絲繩動張力的微分方程，通過對微分方程的求解，揭示了加速度變化對提升過程中鋼絲繩動張力、提升容器的加速度和加速度變化率的影響，并初步驗證了在層間過渡裝置作用下，多層纏繞提升系統(tǒng)運行平穩(wěn)。
　　③基于前面層間過渡裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計和超深礦井多層纏繞試驗臺參數(shù)，計算層間過渡裝置的設(shè)計參數(shù)，采用相對坐標(biāo)法和有限元離散方法，通過三維設(shè)計和多體動力學(xué)仿真

5、軟件建立了提升系統(tǒng)多層纏繞剛?cè)狁詈系膭恿W(xué)模型，對整體模型進(jìn)行仿真研究，揭示了在層間過渡裝置的作用下，提升過程中提升容器加速度變化率、層間過渡瞬時提升容器加速度幅值和鋼絲繩張力差異的變化規(guī)律，和理論分析結(jié)果對比驗證了理論分析的正確性，并進(jìn)一步驗證了在試驗臺提升系統(tǒng)的參數(shù)下設(shè)計的層間過渡裝置使鋼絲繩運行過程中達(dá)到平穩(wěn)性指標(biāo)要求。
　　本文的研究對超深礦井多層纏繞層間過渡裝置的設(shè)計，減小提升過程中鋼絲繩的振動，提高鋼絲繩多層纏繞時的平