超深礦井提升系統(tǒng)鋼絲繩多層纏繞層間過(guò)渡和圈間過(guò)渡研究.pdf

1、現(xiàn)階段，我國(guó)地表和地下淺層礦產(chǎn)資源逐漸被消耗殆盡。為了我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展不受淺層資源的制約，地層深部資源開(kāi)發(fā)（開(kāi)采深度＞1500m）已經(jīng)成為國(guó)家的重大戰(zhàn)略。目前我國(guó)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(kāi)采深度1000m以內(nèi)的淺井提升。隨著開(kāi)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(lái)的挑戰(zhàn)，為此需要大力開(kāi)展超深井提升裝備研究。采用多鋼絲繩多點(diǎn)多層提升是實(shí)現(xiàn)超深井提升的有效型式。在多繩多點(diǎn)多層纏繞過(guò)程中，鋼絲繩會(huì)有層間過(guò)渡和圈間過(guò)渡行為，因此需要層間過(guò)渡裝置的引導(dǎo)。
　　本文采用理論分析和仿真驗(yàn)證相結(jié)合的方法，以實(shí)現(xiàn)超深礦井多層纏繞提升系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)為基本出發(fā)點(diǎn)和最終實(shí)現(xiàn)目標(biāo)，主要針對(duì)影響超深井礦井提升系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)的因素——層間過(guò)渡和圈間過(guò)渡，進(jìn)行深

3、入的探討和研究。
　　本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面：
　?、僖猿畹V井多層纏繞的層間過(guò)渡裝置為研究對(duì)象，為使鋼絲繩在多層纏繞時(shí)平穩(wěn)順利過(guò)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(guò)渡裝置的計(jì)算公式以及確定其在繩槽上的布置形式。揭示了層間過(guò)渡運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，得到了設(shè)計(jì)層間過(guò)渡裝置需要的基本參數(shù)。
　　②以設(shè)計(jì)的層間過(guò)渡裝置為研究對(duì)象，結(jié)合超深礦井多層纏繞試驗(yàn)臺(tái)參數(shù)，研究了鋼絲繩在層間過(guò)渡運(yùn)動(dòng)特

4、征，揭示了層間過(guò)渡和圈間過(guò)渡時(shí)由于纏繞半徑變化時(shí)引起的鋼絲繩加速度變化規(guī)律，推導(dǎo)了提升過(guò)程的鋼絲繩動(dòng)張力的微分方程，通過(guò)對(duì)微分方程的求解，揭示了加速度變化對(duì)提升過(guò)程中鋼絲繩動(dòng)張力、提升容器的加速度和加速度變化率的影響，并初步驗(yàn)證了在層間過(guò)渡裝置作用下，多層纏繞提升系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。
　　③基于前面層間過(guò)渡裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和超深礦井多層纏繞試驗(yàn)臺(tái)參數(shù)，計(jì)算層間過(guò)渡裝置的設(shè)計(jì)參數(shù)，采用相對(duì)坐標(biāo)法和有限元離散方法，通過(guò)三維設(shè)計(jì)和多體動(dòng)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?dòng)力學(xué)模型，對(duì)整體模型進(jìn)行仿真研究，揭示了在層間過(guò)渡裝置的作用下，提升過(guò)程中提升容器加速度變化率、層間過(guò)渡瞬時(shí)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(duì)比驗(yàn)證了理論分析的正確性，并進(jìn)一步驗(yàn)證了在試驗(yàn)臺(tái)提升系統(tǒng)的參數(shù)下設(shè)計(jì)的層間過(guò)渡裝置使鋼絲繩運(yùn)行過(guò)程中達(dá)到平穩(wěn)性指標(biāo)要求。
　　本文的研究對(duì)超深礦井多層纏繞層間過(guò)渡裝置的設(shè)計(jì)，減小提升過(guò)程中鋼絲繩的振動(dòng)，提高鋼絲繩多層纏繞時(shí)的平