CN105263846A - 过卷运输工具下降保护 - Google Patents
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Abstract
一种用于从矿井提升运输工具的提升系统,该提升系统包括:一个井架,该井架安装在该矿井上方;一个提升机,该提升机通过一个伸长的柔性提升元件连接到该运输工具上,以便可操作来通过卷绕该提升元件而从该矿井提升该运输工具;一个上部防撞护栏,该上部防撞护栏位于该井架上,以便可与该运输工具接合来防止该运输工具在过卷状态下超过该防撞护栏的向上移动;以及一个上部运输工具减速器,该上部运输工具减速器用于在该运输工具接近该防撞护栏时使该运输工具的向上移动减速。
Description
技术领域
本披露涉及用于提升矿井运输工具的提升系统。此类运输工具可以用于运送采矿人员或设备或者用于抬升来自矿井的挖出材料,该材料可以是在矿井掘进操作过程中或者在随后的采矿活动过程中挖出的。
背景
传统的矿井掘进操作是通过以下方式进行的:在工作平台下方钻孔并爆破以便从孔中挖出材料,并且使用出渣系统移除挖出材料,通过该出渣系统拾取该挖出材料并将其放置在被提升到地面的料桶或吊桶中。最近,已存在通过使用地下钻探机械来提高掘进能够前进的速度的提议。国际专利公开号WO2011/000037A1披露了这样一种用于掘进矿井的提议:其中由钻探机挖出的土被转移到呈料车或料桶形式的大容量运输工具中,这些大容量运输工具通过安装在矿井表面或暗井顶部处的提升系统来升高和降低。完成矿井掘进操作之后,可以随后运行该提升系统和料车来运送在生产采矿过程中挖出的材料。
如以上提及的,传统的矿井掘进使用料桶或吊桶来代替料车。这是因为料桶和吊桶是顶部敞开的以便有助于出渣,并且满足进入井底的需求(例如,在通过料桶运输人员的情况下)。一旦料桶或吊桶下降到工作平台下方,它们就变成无导向的,换句话说,料桶或吊桶可能横向旋转和摆动。无导向的移动被证实是必然的,因为在工作平台下方的任何导轨都将会被矿井底部处的下一个爆破操作炸掉。
由于料桶或吊桶能够旋转,所以它们通常是圆形的。圆形形状确保了对于出渣的一致可达性,不论料桶或吊桶在它们到达矿井底部时如何取向。此外,料桶和吊桶是顶部敞开的,这样使得它们不论如何取向都是一直敞开的并且可用于装载。相反,料车通常具有封闭的顶部并且通过在上侧中的开口进行装载,这意味着料车通常仅能够从一个特定方向进行装载。料车通常还通过底部进行卸货,这是与常规的矿井出渣和卸载设备不相容的卸货过程。料车典型地具有正方形横截面并且因此不能行进到工作平台下方以用于出渣,因为难以控制料车来确保它们被正确地定向用于出渣。最后,料桶和吊桶是可拆卸的以便允许将多个料桶或吊桶同时定位在矿井的底部上,而料车被永久地附接到提升绳上。因此,料车不适于在爆破和出渣操作中使用。
在运输工具沿矿井向上、在人员或作业人员上方行进的所有情况下,希望该运输工具在其经历任何不受控制的移动的情况下能够停下来。用于对不受控制的移动做出响应的一些系统提供了在例如发生过卷(overwind)事件(即,运输工具在井架中行进超过其卸货位置)时停止提升运输工具的提升电动机控制。然而,停止提升运输工具并不一定防止运输工具的随后的自由下落,尤其是在提升绳断裂的情况下。
尽管本披露的系统已从在提升重负载的料车运输工具时、尤其是在那些运输工具在作业人员上方行进(例如,在人员上方悬吊负载)的情况下提供防护装置的要求中出现,该系统可以应用于希望防止运输工具的不受控制移动的任何矿井运输工具提升。
术语“料车”尤其是指用于将开采的材料带到矿井表面的运输工具。料车被制造成用于竖直的和倾斜的矿井的各种大小和设计,包括闭合顶盖倾翻模型和底门倾卸模型
料车与“料桶”在以下范围内是不同的:
a)料车是自动倾卸的(无论如何倾翻,即从顶部或底部);
b)料车被用于矿井生产中(而不是在施工/掘进中);
c)料车被永久地附接到提升绳上;并且
d)料车不需要能够站立在矿井的底部上(即可以是极长和细长的)
“料桶”和“吊桶”各自是圆柱形运输工具,用于在掘进操作过程中运输来自矿井底部的爆破出渣。
当与料车进行比较时,料桶:
a)需要手动倾卸
b)必须以一种倾翻方式卸载
c)经由用于该料桶顶部处的悬挂链(或捆包件)(最少3个以便维持稳定性)的可拆式挂钩附接到提升绳上
d)必须与一个十字头结合使用以便在井筒中提供向导
e)在井筒罐道系统或工作平台下方是无导向的
f)必须仅与低自旋或锁圈提升绳一起使用
g)在装载操作过程中定期从提升绳移除(通常为了在矿井底部进行装载)
h)必须是圆形的并具有稳定的高度与直径比,并且将无支撑地站立在矿井底部上。
除非上下文另外指定,否则如在此使用的术语“导轨”是指运输工具沿矿井向下行进所沿循的一个构件,并且该构件抵抗或防止运输工具的旋转和运输工具相对于矿井的横向移动。这种“导轨”不提供引起运输工具移动的原动力或驱动力。
本披露概述
本披露提供了一种用于从矿井提升运输工具的提升系统,该提升系统包括:
一个井架,该井架安装在该矿井上方;
一个提升机,该提升机通过一个伸长的柔性提升元件连接到该运输工具上,以便可操作来通过卷绕该提升元件而从该矿井提升该运输工具;
一个上部防撞护栏,该上部防撞护栏位于该井架上,以便可与该运输工具接合来防止该运输工具在过卷状态下超过该防撞护栏的向上移动;以及
一个上部运输工具减速器,该上部运输工具减速器用于在该运输工具接近该防撞护栏时使该运输工具的向上移动减速。
当一个运输工具经历过卷状态时,该运输工具可能撞击该井架、皮带轮或防撞梁并且回弹。‘过卷状态’“过卷状态”是该传输工具在向上行进过程中超过该运输工具预期到达的最上面的位置的情况。典型地,该最上面的位置是该运输工具卸下其负载的卸货位置。
该上部运输工具减速器可以至少部分地吸收该运输工具的回弹能量。该回弹能量是从该运输工具传递到该井架、皮带轮或防撞梁中的能量,该能量随后被传递回到该运输工具中以便向下推动该运输工具(即,‘反弹’“反弹”能量)。
该提升系统可以进一步包括一个运输工具制动器,该运输工具制动器用于在该运输工具接合该上部防撞护栏和该提升元件失效的情况下制动该运输工具以阻止自由下落的向下移动。
该提升系统可以进一步包括位于该上部运输工具减速器和该运输工具制动器下方的一个下部运输工具减速器,该下部运输工具减速器用于在该运输工具制动器未能制动该自由下落的运输工具的情况下使该运输工具的自由下落减速。
该下部运输工具减速器可以吸收事先未被该上部运输工具减速器吸收的剩余能量。
该提升系统可以进一步包括一个下部防撞护栏,该下部防撞护栏具有一种打开状态,在该打开状态下允许该运输工具离开和进入该矿井的向上和向下移动。当该运输工具朝向该上部防撞护栏向上移动或向上移动成与该上部防撞护栏接合时,该下部防撞护栏可释放到关闭状态以便在该下部运输工具减速器未能停止该运输工具的自由下落的情况下防止该运输工具进入矿井的向下移动。
该下部防撞护栏可以具有一种打开状态和一种关闭状态,在该打开状态下允许一个运输工具离开和进入该矿井的向上和向下移动,该关闭状态用于防止碎屑落到该矿井中。
该下部防撞护栏可以包括一个或多个防撞门。
该下部防撞护栏可以包括在过卷事件中在该运输工具下方关闭的一个门。
该下部防撞护栏可以包括在过卷事件中在该运输工具下方关闭在一起的两个门。
本披露的系统还可以提供一种用于从矿井提升运输工具的提升系统,该提升系统包括:
一个井架,该井架安装在该矿井上方;
一个提升机,该提升机通过一个伸长的柔性提升元件连接到该运输工具上,以便可操作来通过卷绕该提升元件而从该矿井提升该运输工具;
一个上部防撞护栏,该上部防撞护栏位于该井架上,以便可与该运输工具接合来防止该运输工具超过该防撞护栏的向上移动;以及
一个运输工具制动器,该运输工具制动器用于在该运输工具接合该上部防撞护栏和该提升元件失效的情况下制动该运输工具以阻止自由下落的向下移动。
该提升系统可以进一步包括:一个上部运输工具减速器,该上部运输工具减速器用于在其接近该防撞护栏时使该运输工具的向上移动减速;以及一个下部运输工具减速器,该下部运输工具减速器位于该上部运输工具减速器和该运输工具制动器下方,该下部运输工具减速器用于在该运输工具制动器未能制动该自由下落的运输工具的情况下使该运输工具的自由下落减速。
该提升系统可以进一步包括一个下部防撞护栏,该下部防撞护栏具有一种打开状态,在该打开状态下允许该运输工具离开和进入该矿井的向上和向下移动,但是当该运输工具朝向该上部防撞护栏向上移动或向上移动成与该上部防撞护栏接合时,该下部防撞护栏可释放到关闭状态以防止该运输工具进入该矿井的向下移动。
该提升系统可以进一步包括一个防撞护栏释放器,该防撞护栏释放器由该运输工具的向上移动致动来将该下部防撞护栏释放到其关闭状态。
该释放器可以由该运输工具在其与该上部防撞护栏接合之前的向上移动来致动。
该释放器可以随着该上部运输工具减速器被激活来使该运输工具的向上移动减速而被致动。
该运输工具制动器可以是一个卡爪制动器(jackcatcher)。
该卡爪制动器可以包括该井架上的可与该运输工具上的多个凸缘接合来制动该运输工具以对抗向下移动的多个枢转的卡爪。
该上部运输工具减速器可以是一个能量吸收装置。更确切地说,该上部运输工具减速器可以是一个应变能吸收装置(technogriddevice)。
该下部运输工具减速器可以是一个能量吸收装置。该下部运输工具减速器可以包括附接到该能量吸收装置上的一个或多个臂。
该下部运输工具减速器可以是一个应变能吸收装置。
该应变能吸收装置可以包括一个或多个应变能吸收元件和一个或多个应变能吸收臂,每个臂被附接到一个对应的应变能吸收元件上。
每个应变能吸收臂可以是能够在一种收缩状态与一种操作状态之间移动的,在该收缩状态下,该应变能吸收臂被保持远离该运输工具的路径以便不作用来使该运输工具的移动减速,在该操作状态下,该应变能吸收臂被带到该运输工具的该路径的附近区域中以便作用来使该运输工具的移动减速。
每个应变能吸收臂可通过来自该运输工具的撞击而移动到该操作状态。
一旦该运输工具已在过卷事件中向上移动越过该应变能吸收臂,该运输工具就可以撞击一个触发器,该触发器用于触发每个应变能吸收臂到该操作状态的移动。
该能量吸收装置可以通过该能量吸收装置的塑性变形来吸收该运输工具的动能。
该能量吸收装置可以在塑性变形过程中应变硬化,从而吸收该运输工具的该动能。
该下部运输工具减速器的该应变能吸收装置可以通过该运输工具朝向该上部防撞护栏的向上移动而从其收缩状态移动到其操作状态。更具体地说,可以存在一个解扣机构,该解扣机构可操作地连接到该应变能吸收装置上并且通过与该运输工具的接合而解扣以便将该下部运输工具减速器移动到其操作状态。
该伸长的提升元件可以是钢丝绳或缆绳。
本披露还扩展到用于在矿井形成过程中从该矿井移除挖出材料的设备,该设备包括
一个材料运输工具,该材料运输工具可在该矿井中上下移动以便接收在该矿井的形成中挖出的材料的不连续负载,并且将那种材料运输到至该矿井的顶部以便卸货;以及
一个如上文所定义的提升系统,该提升系统被安装在该矿井的该顶部处并且可操作来提升所述材料运输工具。
该矿井的该顶部可以是一个地面区域。
本披露进一步扩展到一种防护装置,该防护装置在由过卷状态导致的提升绳失效的情况下对抗运输工具的自由下落,该防护装置被用在用于从矿井提升运输工具的一个提升系统中,所述防护装置包括:
一个运输工具制动器,该运输工具制动器用于防止该运输工具沿着该矿井的自由下落的向下移动。
本发明的系统的一些实施例包括一个上部运输工具减速器,该上部运输工具减速器用于在所述运输工具的过卷事件的情况下使该运输工具的向上移动减速。
本发明的系统或设备的一些实施例包括位于该上部运输工具减速器和该运输工具制动器下方的一个下部运输工具减速器,该下部运输工具减速器用于在该运输工具制动器未能制动该自由下落的运输工具的情况下使该运输工具的自由下落减速。
本发明的系统或设备的一些实施例包括一个下部防撞护栏,该下部防撞护栏具有一种打开状态,在该打开状态下允许该运输工具离开和进入该矿井的向上和向下移动,但是在该运输工具的自由下落的情况下该下部防撞护栏可释放到关闭状态以防止该运输工具进入该矿井的向下移动。
本发明的系统或设备的一些实施例包括一个上部防撞护栏,该上部防撞护栏用于防止所述运输工具超过所述上部防撞护栏的向上移动,所述上部防撞护栏将定位在所述提升系统的井架上。
本披露还扩展到一种防护装置,该防护装置在过卷状态的情况下对抗碎屑的自由下落,该防护装置被用在用于从矿井提升运输工具的一个提升系统中,所述防护装置包括:
一个下部防撞护栏,该下部防撞护栏具有一种打开状态和一种关闭状态,在该打开状态下允许运输工具离开和进入该矿井的向上和向下移动,该关闭状态用于防止碎屑落到该矿井中。
当在描述本发明的系统或设备的上下文中使用时,术语“自由下落”可以被认为是指该运输工具在该矿井上方的某一区域中的不受控制的下降。
如关于本发明所使用的术语“自由下落”是指由之后是绳失效的一个过卷事件导致的自由下落。
在如结合本披露所使用的“导轨”的设计中,可以认为导轨是足够坚固和刚性的,以便抵抗由撞击负载所产生的任何横向力和旋转力以及满负载的运输工具以该运输工具的最大设计速度沿该矿井向上或向下行进的旋转力。这将确保该运输工具维持与其在该罐道系统的长度上可能行进越过的任何障碍物或其他运输工具的安全间隙。
一般来说,在旋转或横向移动的容许程度上存在一定的‘公差’“公差”,该公差取决于以下各项之间的间隙,例如:
·沿着该矿井同时运行的其他运输工具。
·该矿井中的该运输工具与最近的固定物体(障碍物),这种固定物体可以是例如管道或矿井支架。
·该运输工具与在该工作平台中的不同点处的开口,该运输工具在向上或向下行进过程中穿过该开口。
针对在矿井的长度上的高速运输工具,罐道系统可以被设计和维持成非常严格的公差,诸如在两个方向上+/-4mm(即在平面视图中,北/南+/-4mm和东/西+/-4mm)。
设计公差可能需要比容许的最大公差更严格,以便适应安装(对准)上的误差以及部件(导轨或运输工具轴衬)的磨损。
公差在存在障碍物的区域中(诸如在该工作平台中)可能更严格,并且在存在较少障碍物或没有障碍物的区域中(诸如在该工作平台与矿井形成设备之间的开放矿井中)可能较宽松。
附图简要说明
为了能够充分解释本发明,将参考附图仅以非限制性实例的方式来详细描述一个具体实施例,在附图中
图1至图4示出根据本发明构造的在过卷事件过程中的不同操作阶段下的一个提升系统;
图5是运输工具制动器(卡爪制动器)和运输工具(料车)的近视图;
图6至图8示出由运输工具制动器接合的运输工具的进展阶段;
图9是上部运输工具减速器和下部运输工具减速器的近视图;
图10至图12示出由运输工具减速器接合的运输工具的进展阶段;并且
图13图解地示出在过卷事件过程中的操作顺序。
优选实施例的详细说明
附图示出了一个矿井井架11的配备有一种用于升高和降低一对运输工具的提升系统的一部分,每个运输工具目前具体化为沿着平行的垂直路径离开和进入矿井的一个‘料车’12。尽管图示的实施例示出使用两个这种运输工具或料车12,但是将理解的是,视情况可以使用1个、3个或者任何其他数量的运输工具或料车。
这些料车12是串接运行的,这样使得当一个料车12被升高到矿井的顶部以便卸下挖出材料时,另一个料车被降低到矿井的底部以便被填满另外的挖出材料。井架携带每个料车12的一组保护装置,每组保护装置在过卷事件和随后的提升绳失效之后能有效地阻止一个对应料车12。将描述在附图的左手侧出现的止动系统的操作,但是应理解的是,一个复制的系统被提供用于在附图的另一侧的料车。
每个料车12通过围绕一个提升机卷筒(未示出)卷绕绳20来升高和降低。一般来说,料车12将从工作平台向上行进到矿井的顶部。在这种情况下,每个料车12可以沿着导轨运行,这些导轨确保在填充和卸下材料过程中料车12的正确取向。一个提升电动机(未示出)移动提升绳,从而提供用于升高/降低每个料车12的原动力,而这些导轨仅用于防止料车12在提升过程中的旋转和横向摆动。这些导轨可以包括向下延伸到工作平台的一个可变长度的导轨(例如,吊盘钢丝绳)。该可变长度的导轨可以延伸到井架11中。可替代地,如图所示固定的导轨可以设置在井架11中,其中每个料车12在向上行进过程中转移到这些固定的导轨上。
导轨和导轨系统在于2013年8月23日提交的并且标题为“料车与十字头(SkipandCrosshead)”的澳大利亚专利申请号2013903212中进行讨论,该申请的全部内容通过引用结合在此。
在正常操作中,料车12被带到停止在井架11内的卸货位置处,并且在料车12下降回到矿井中之前将其内容物卸下。在将开采的材料从矿井中挖出之后,根据储存或运输那种材料的需要,可以将料车12的内容物卸下或者以其他方式放置在地面上,放置到一个传送机上,或者放置到一个料斗或其他容器中。
在过卷事件中,料车12被提升到其正常卸货位置上方,直到该料车碰撞呈固定到井架11上的水平防撞梁14的形式的一个上部防撞护栏。一个运输工具止动系统随后防止料车12沿着矿井后退的自由下落。该运输工具止动系统包括上部运输工具减速器15和下部运输工具减速器16、一个运输工具制动器17、以及一个下部防撞护栏18。
上部运输工具减速器15和下部运输工具减速器16可以包括由南非、美国以及加拿大的霍恩集团(HorneGroup)及其附属公司所销售的那种类型的多个应变能吸收装置。每个应变能吸收装置是一个可变形的钢筋网格部分。在受到撞击时,该网格的各个元件以受控弯曲的形式变形,从而将动能转化为以低品位热能形式安全地消散的应变能。
上部运输工具减速器15被固定在适当的位置中,以便当其接近上部防撞护栏14时使该料车的向上移动减速。
如图9中所示,上部运输工具减速器15是呈一对应变能吸收组件26的形式。
针对每个运输工具,存在两个应变能吸收组件26。
这些应变能吸收组件各自包括一对应变能吸收装置28。
每个组件26的应变能吸收装置28在顶部通过一个横向连接器30彼此连接,从而形成如图2中所示的一个基本上U形的本体32。
当正常操作时,应变能吸收装置28是如图10中所示的那样。当料车12进入过卷状态并且继续向上行进时,料车12在这些U形本体32的这些应变能吸收装置28之间行进,并且撞击这些横向连接器30。对应的应变能吸收装置28随后塑性变形,即在应变下伸长,如图11中所示。这种塑性变形吸收来自料车12的动能,从而使料车12减速。如果上部运输工具减速器15未能吸收料车12的所有动能并且料车12继续上升,那么料车12将撞击上部防撞梁14。这时,料车12的向上移动将停止。
一旦料车12已停止向上行进,该料车就将在重力作用下下降。用于在下降过程中使运输工具停止的第一安全系统是运输工具制动器17。
运输工具制动器17是呈一个或多个卡爪制动器的形式,每个卡爪制动器包括固定到井架11上的一列垂直的枢转制动器22、和安装在料车12上任一适当位置(包括料车本体)处的一组协同操作的突出的凸缘或齿状物24。卡爪制动器22具有如图5中的卡爪制动器22a所示的一种正常的延伸状态和如由卡爪制动器22b所示的一种收缩状态。卡爪制动器22在重力作用下保持在延伸状态。在这种情况下,卡爪制动器22抵靠对应的保持凸缘27,这些保持凸缘防止卡爪制动器22旋转越过如图所示延伸状态。卡爪制动器22在受到料车12的这些突出的凸缘24撞击时从延伸状态向上枢转并进入收缩状态,从而允许料车12向上移动越过卡爪制动器22。卡爪制动器22随后在重力作用下在突出的凸缘24后部下降回到延伸状态。当料车12试图向下下落时,卡爪制动器22捕获料车12上的这些齿状物或凸起24(如图8中所示),以便阻止料车12的移动。优选地,存在至少两列垂直的卡爪制动器22。本实例中的这些列被设置在料车12的相对侧上。
料车12移动越过卡爪制动器22并达到抵靠该列卡爪制动器22停止的过程在图6至图8中顺序地示出。在图6中,料车12的突出的凸缘24a、24b撞击卡爪制动器22c、22d。这种撞击使卡爪制动器22c、22d枢转到收缩状态。
图7示出了已在过卷状态过程中停止向上移动的料车12。顶部突出的凸缘24a已移动越过最上面的卡爪制动器22e。
在图8中,料车12已下降直到突出的凸缘24a抵靠卡爪制动器22e,从而暂停料车12的移动。如果料车12以足够的力撞击卡爪制动器22,那么卡爪制动器22将断裂,并且因此这些下部应变能吸收装置和防撞门(下文进行讨论)将试图停止料车12的向下移动。
值得注意的是,料桶或吊桶被用于传统的爆破和出渣操作。如上文所讨论,料桶或吊桶是圆形的,这样使得其被装载和倾卸的能力不受料桶或吊桶的旋转影响。由于料桶或吊桶可能在进入井架之前已旋转,所以料桶或吊桶的精确取向是未知的。因此,诸如设置在本披露的料车12上的那些齿状物或凸起将不会设置在料桶或吊桶上,因为不确定那些齿状物或凸起是否将与这些卡爪制动器对准。
本披露的运输工具制动器17在提升绳由于过卷状态而失效的情况下防止料车12沿着矿井自由下落的向下移动。运输工具制动器17因此充当对抗运输工具自由下落的防护装置的一部分,从而构成用于从矿井提升运输工具的提升系统的一部分。
这种防护装置可以包括:一个上部运输工具减速器15(下文进一步讨论),该上部运输工具减速器在发生所述运输工具12的过卷事件的情况下使运输工具12的向上移动减速;和/或一个下部运输工具减速器16(下文进一步讨论),该下部运输工具减速器位于上部运输工具减速器15和运输工具制动器17下方,以便在运输工具制动器17失效的情况下使料车12的自由下落减速。
下部运输工具减速器16具有多个应变能吸收元件34以及通过一个连杆机构36附接到每个应变能吸收元件34上的多个应变能吸收臂21。每个应变能吸收臂21通常处于打开状态。这种状态在图9和图10中示出,其中应变能吸收臂21被保持在料车12的路径之外,以便允许料车12朝向上部防撞护栏14的向上移动。
在料车12在过卷状态下向上移动的过程中,料车12接合一个解扣机构19。解扣机构19呈延伸到这些应变能吸收臂21中的对应应变能吸收臂的一对枢转连接的杆的形式。解扣机构19可以由安装在料车12上的一个挂钩或者其他机构接合。解扣机构19的激活引起应变能吸收臂21移动到一种关闭状态,如图11中所示。在该关闭状态,应变能吸收臂21被定位在料车12下方,这样使得当下降时这些应变能吸收臂将接合料车12,并且这些应变能吸收元件将使料车12随后的向下移动减速。
一个棘齿条38被连接到这些应变能吸收臂21中的一个上,并且一个栓销40被连接到应变能吸收臂21中的另一个上。棘齿条38和栓销40接合来将这些应变能吸收臂21保持在一起。
当这些臂21聚集在一起时,一个臂21的棘齿条38沿着另一个臂21上的一个凸缘42安放。一旦臂21足够接近,栓销40就将落到棘齿条38的齿状物中。每个齿状物的成角度的后表面使得栓销40能够继续在这些齿状物上方滑动以便允许这些臂21靠近,但是每个齿状物的弯曲的前表面接合栓销40以防止这些臂21随后移动分开。
图10至图12示出在下部运输工具减速器16的接合中的进展阶段。图10示出下部运输工具减速器16的这些臂21,这些臂处于打开状态,从而允许料车12在它们之间的向上通行。图11示出上部运输工具减速器15已被接合和塑性延伸,这些臂21在料车12下方闭合,并且棘齿条38和栓销40接合来防止这些臂21再次打开。图12示出在由料车12接合后的下部运输工具减速器16,其中这些应变能吸收元件34塑性延伸来吸收下落的料车12的动能。
这些应变能吸收元件34塑性变形并且应变硬化以便吸收下降的料车12的动能,并且将能量从料车12转移到井架11。
下部防撞护栏18是呈防撞门的形式,该防撞门具有一个向上铰接的收缩位置以便允许运输工具进入和离开矿井的自由通行。在过卷状态下,运输工具朝向上部防撞护栏行进,以便触发下部防撞护栏门使其下降到关闭位置,从而防止料车和/或碎屑自由下落回到矿井中。
下部防撞护栏18是弹簧加载的,这样使得弹簧力启动下部防撞护栏18的关闭,在此之后重力开始起作用并完成下部防撞护栏18的关闭。
应理解的是,当系统充当一个对抗料车12自由下落的防护装置时,可以根据采矿工程的具体要求和运输工具12在负载时的质量来单独选择用于使那种自由下落减速的装置(即减速器15至减速器18)。
一个负载的运输工具(即料车12)对于较小的系统可能具有6t或8t的总重量,或者对于较大的系统可能具有大约20t或更多的总重量。如果运输工具将经历过卷事件并且因此在自由下落时朝向矿井下降返回,那么下部防撞护栏18将需要具有足够的强度来承受以潜在高速移动的满负载的运输工具的力。因此,将需要下部防撞护栏18是非常重的且重型的。
在本发明的情况下,运输工具的下降速度可以有利地通过运输工具制动器17和运输工具减速器15、16而大大地减小。因此,当与未提供运输工具制动器17或运输工具减速器15、16的情况相比时,下部防撞护栏18仅需要像所需的那样坚固以便停止以降低的速度移动(即具有减少的动能)的满负载的运输工具。换句话说,可能的是,将下部防撞护栏18设计成所具有的强度小于完全阻止已从过卷时间之后立即以自由下落形式行进的运输工具的移动将需要的强度。
所示的提升系统的操作在图5处图解地指示出。在发生过卷事件时,料车12朝向上部防撞护栏14被向上提升。当料车接近防撞护栏时(参见图1),上部运输工具减速器15被撞击以使料车减速和变慢,从而减少回弹能量。当料车接近防撞护栏(参见图2)并且通过上部应变能吸收装置而变慢时,下部应变能吸收装置解扣机构通过料车的向上移动被解扣,从而引起下部应变能吸收臂21被向内带到在料车12下方的操作位置中,并且料车12的最终向上移动还触发下部防撞护栏18的释放,这样使得该下部防撞护栏移动到关闭状态。
本披露的系统和防护装置有利地允许工人存在于运输工具的悬吊负载下方,例如在矿井内,从而提高矿井掘进过程的安全性和效率。
如果在料车12的向上移动过程中经历过卷事件,那么料车12将撞击上部护栏14。如果那种撞击足以引起提升绳20失效,那么料车将开始向下下落。随后预期的是,运输工具制动器17的这些卡爪制动器将接合来使料车12停止(图3和图13中的情境A)。在这些卡爪制动器未能成功接合来使料车停止(图4和图13中的情境B)的情况下,料车下落从而撞击随后接合来使料车12停止的下部运输工具减速器16的这些应变能吸收臂21。在下部运输工具减速器未能阻止料车12(图13中的情境C)的情况下,料车12撞击下部防撞护栏18的防撞门,从而被停止以免落到矿井中。在所有三种情境中,在料车向下移动之前已关闭的下部防撞护栏18的防撞门在回弹和下落移动过程中有效地包纳来自料车的任何溢出物和碎屑。
Claims (31)
1.一种用于从矿井提升运输工具的提升系统,该提升系统包括:
一个井架,该井架安装在该矿井上方;
一个提升机,该提升机通过一个伸长的柔性提升元件连接到该运输工具上,以便可操作来通过卷绕该提升元件而从该矿井提升该运输工具;
一个上部防撞护栏,该上部防撞护栏位于该井架上,以便可与该运输工具接合来防止该运输工具在过卷状态下超过该防撞护栏的向上移动;以及
一个上部运输工具减速器,该上部运输工具减速器用于在该运输工具接近该防撞护栏时使该运输工具的向上移动减速。
2.如权利要求1所述的提升系统,进一步包括一个运输工具制动器,该运输工具制动器用于在该运输工具接合该上部防撞护栏和该提升元件失效的情况下制动该运输工具以阻止自由下落的向下移动。
3.如权利要求2所述的提升系统,进一步包括位于该上部运输工具减速器和该运输工具制动器下方的一个下部运输工具减速器,该下部运输工具减速器用于在该运输工具制动器未能制动该自由下落的运输工具的情况下使该运输工具的自由下落减速。
4.如权利要求3所述的提升系统,进一步包括一个下部防撞护栏,该下部防撞护栏具有一种打开状态,在该打开状态下允许该运输工具离开和进入该矿井的向上和向下移动,但是当该运输工具朝向该上部防撞护栏向上移动或向上移动成与该上部防撞护栏接合时,该下部防撞护栏可释放到关闭状态以便在该下部运输工具减速器未能停止该运输工具的自由下落的情况下防止该运输工具进入该矿井的向下移动。
5.一种用于从矿井提升运输工具的提升系统,该提升系统包括:
一个井架,该井架安装在该矿井上方;
一个提升机,该提升机通过一个伸长的柔性提升元件连接到该运输工具上,以便可操作来通过卷绕该提升元件而从该矿井提升该运输工具;
一个上部防撞护栏,该上部防撞护栏位于该井架上,以便可与该运输工具接合来防止该运输工具超过该防撞护栏的向上移动;以及
一个运输工具制动器,该运输工具制动器用于在该运输工具接合该上部防撞护栏和该提升元件失效的情况下制动该运输工具以阻止自由下落的向下移动。
6.如权利要求5所述的提升系统,进一步包括:一个上部运输工具减速器,该上部运输工具减速器用于在其接近该防撞护栏时使该运输工具的向上移动减速;以及一个下部运输工具减速器,该下部运输工具减速器位于该上部运输工具减速器和该运输工具制动器下方,该下部运输工具减速器用于在该运输工具制动器未能制动该自由下落的运输工具的情况下使该运输工具的自由下落减速。
7.如权利要求6所述的提升系统,进一步包括一个下部防撞护栏,该下部防撞护栏具有一种打开状态,在该打开状态下允许该运输工具离开和进入该矿井的向上和向下移动,但是当该运输工具朝向该上部防撞护栏向上移动或向上移动成与该上部防撞护栏接合时,该下部防撞护栏可释放到关闭状态以防止该运输工具进入该矿井的向下移动。
8.如权利要求4或权利要求7所述的提升系统,进一步包括一个防撞护栏释放器,该防撞护栏释放器由该运输工具的向上移动致动来将该下部防撞护栏释放到其关闭状态。
9.如权利要求8所述的提升系统,其中该释放器由该运输工具在其与该上部防撞护栏接合之前的向上移动来致动。
10.如权利要求9所述的提升系统,其中该释放器随着该上部运输工具减速器的激活被启用来使该运输工具的向上移动减速而被致动。
11.如权利要求2至10中任一项所述的提升系统,其中该运输工具制动器是一个卡爪制动器。
12.如权利要求11所述的提升系统,其中该卡爪制动器包括在该井架上的可与该运输工具上的多个凸缘接合来制动该运输工具以对抗向下移动的多个枢转的卡爪。
13.如权利要求1至4和权利要求6至12中任一项所述的提升系统,其中该上部运输工具减速器是一个能量吸收装置。
14.如权利要求3至4和权利要求7至13中任一项所述的提升系统,其中该下部运输工具减速器是一个能量吸收装置。
15.如权利要求14所述的提升系统,其中该下部运输工具减速器的该能量吸收装置包括一个应变能吸收装置。
16.如权利要求15所述的提升系统,其中该应变能吸收装置包括一个或多个应变能吸收元件和一个或多个应变能吸收臂,每个臂被附接到一个对应的应变能吸收元件上。
17.如权利要求16所述的提升系统,其中每个应变能吸收臂能够在一种收缩状态与一种操作状态之间移动,在该收缩状态下,该应变能吸收臂被保持远离该运输工具的路径以便不作用来使该运输工具的移动减速,在该操作状态下,该应变能吸收臂被带到该运输工具的该路径的附近区域中以便作用来使该运输工具的移动减速。
18.如权利要求16或17所述的提升系统,其中该下部运输工具减速器的每个应变能吸收臂通过该运输工具朝向该上部防撞护栏的向上移动而从该收缩状态移动到该操作状态。
19.如权利要求18所述的提升系统,进一步包括一个解扣机构,该解扣机构可操作地连接到该应变能吸收臂或每个应变能吸收臂上并且通过与该运输工具的接合而解扣。
20.如以上权利要求中任一项所述的提升系统,其中该伸长的提升元件是钢丝绳或缆绳。
21.用于在矿井形成过程中从该矿井移除挖出材料的设备,该设备包括:
一个材料运输工具,该材料运输工具能够在该矿井中间歇地上下移动以便接收在该矿井的该形成中挖出的材料的不连续负载,并且将那种材料运输到矿井的顶部以便卸货;以及
一个如以上权利要求中任一项所述的提升系统,该提升系统被安装在该矿井的该顶部处并且可操作来提升所述材料运输工具。
22.如权利要求21所述的设备,其中该矿井的该顶部是一个地面区域。
23.一种在由过卷状态所导致的提升绳失效的情况下对抗运输工具自由下落的防护装置,该防护装置被用在用于从矿井提升运输工具的一个提升系统中,所述防护装置包括:
一个运输工具制动器,该运输工具制动器用于防止该运输工具沿着该矿井的自由下落的向下移动。
24.如权利要求23所述的防护装置,进一步包括一个上部运输工具减速器,该上部运输工具减速器用于在所述运输工具的过卷事件的情况下使该运输工具的向上移动减速。
25.如权利要求24所述的防护装置,进一步包括位于该上部运输工具减速器和该运输工具制动器下方的一个下部运输工具减速器,该下部运输工具减速器用于在该运输工具制动器未能制动该自由下落的运输工具的情况下使该运输工具的自由下落减速。
26.如权利要求23至25中任一项所述的防护装置,进一步包括一个下部防撞护栏,该下部防撞护栏具有一种打开状态,在该打开状态下允许该运输工具离开和进入该矿井的向上和向下移动,但是在该运输工具的自由下落的情况下该下部防撞护栏可释放到关闭状态以防止该运输工具进入该矿井的向下移动。
27.如权利要求23至26中任一项所述的防护装置,进一步包括一个上部防撞护栏,该上部防撞护栏用于防止所述运输工具超过所述上部防撞护栏的向上移动,所述上部防撞护栏将定位在所述提升系统的井架上。
28.一种在由过卷状态所导致的提升绳失效的情况下对抗碎屑自由下落的防护装置,该防护装置被用在用于从矿井提升运输工具的一个提升系统中,所述防护装置包括:
一个下部防撞护栏,该下部防撞护栏具有一种打开状态和一种关闭状态,在该打开状态下允许运输工具离开和进入该矿井的向上和向下移动,该关闭状态用于防止碎屑落到该矿井中。
29.如权利要求4、权利要求7至10、权利要求26和28中任一项所述的提升系统,其中该下部防撞护栏包括一个或多个防撞门。
30.根据权利要求29所述的提升系统,其中该下部防撞护栏包括在过卷事件中在该运输工具下方关闭的一个门。
31.根据权利要求29所述的提升系统,其中该下部防撞护栏包括在过卷事件中在该运输工具下方关闭在一起的两个门。
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