矿井提升复合带的制作方法

本发明属于矿山领域，具体而言，涉及矿井提升复合带。

背景技术：

目前，摩擦式矿井提升系统一般包括提升容器、提升钢丝绳、平衡钢丝绳、摩擦轮、导向轮(或天轮)和电机等，其中，多绳摩擦式提升的工作原理为：采用柔性体摩擦传动原理，提升钢丝绳围绕在摩擦轮上，利用钢丝绳与摩擦衬垫之间的摩擦传递动力。提升钢丝绳搭放在摩擦轮上，提升钢丝绳两端一般分别悬挂一个提升容器，或者一端悬挂一个提升容器，另一端悬挂平衡锤，在容器或者平衡锤的底部还悬挂平衡钢丝绳，平衡钢丝绳用于平衡提升钢丝绳的重量，减小电机的功率。摩擦轮工作时拉紧的提升钢丝绳以一定的正压力紧压在摩擦衬垫之间便产生摩擦力，在这种摩擦力的作用下，提升钢丝绳便跟随摩擦轮一起运动，从而实现容器的提升或下放。但是，由于井筒里环境较差，有潮湿，淋水，或者有酸、碱、盐等腐蚀性水雾等情况，对钢丝绳的腐蚀较大，常引起钢丝绳锈蚀、变形、缩径等缺陷，使钢丝绳寿命缩短。目前，常用的解决方式为在钢丝绳表面进行镀锌防腐，而镀锌后钢丝绳的刚度增加，柔韧性降低，并且使用过程中镀锌层磨损后钢丝绳再次失去防腐性能，现在矿山使用的钢丝绳大多由于锈蚀损失严重而导致寿命缩短，钢丝绳更换频繁，成本增高；并且随着提升高度的增加和提升载荷的增大，所需钢丝绳的直径也相应增大，深井超深井矿井提升系统中提升钢丝绳存在自重大，承载能力小，使用寿命短的问题。

因此，如何提高矿井提升用钢丝绳的适用性和使用寿命还有待进一步研究。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出矿井提升复合带。该矿井提升复合带不仅能够有效避外部环境对复合带内部钢丝绳或者高性能纤维绳的腐蚀，并避免在使用过程中打滑现象的发生，而且所需的单根钢丝绳或者单根高性能纤维绳的直径较小，能够实现进一步提高提升效率，并显著延长钢丝绳或者高性能纤维绳的使用寿命的目的。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种矿井提升复合带。根据本发明的实施例，该提升复合带包括：

外层包覆材料；

多根钢丝绳或多根高性能纤维绳，所述多根钢丝绳或者所述多根高性能纤维绳在同一平面内平行布置并包裹于所述外层包覆材料中；

至少一根定位钢丝，所述定位钢丝垂直于所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳，且与每一根所述钢丝绳或者每一根所述高性能纤维绳固定相连。

根据本发明上述实施例的矿井提升复合带，通过将多根钢丝绳或多根高性能纤维绳平行布置并包裹于外层包覆材料中，不仅能够避免提升复合带内部的钢丝绳或者高性能纤维绳和外部环境接触，从而有效解决潮湿、淋水或者腐蚀性水雾等外部环境对钢丝绳或者高性能纤维绳的腐蚀问题，而且外层包覆材料还能够提高提升复合带和摩擦轮的摩擦系数，避免打滑现象发生；通过采用定位钢丝对每一根钢丝绳或者每一根高性能纤维绳进行横向固定，可以进一步提高钢丝绳或者高性能纤维绳在提升复合带中分布的均匀性，使每一根钢丝绳或者每一根高性能纤维绳在载重情况下均能发挥足够的提拉作用，避免提升复合带在使用过程中出现应力集中的现象，从而显著提高提升复合带的牢固性和稳定性。此外，与单纯的提升钢丝绳相比，在相同的提升高度和载重条件下，采用提升复合带还可以进一步降低所需的单根钢丝绳或者单根高性能纤维绳的直径。由此，该矿井提升复合带不仅更为安全可靠，还可以进一步提高提升效率，并显著延长钢丝绳或者高性能纤维绳的使用寿命。

另外，根据本发明上述实施例的矿井提升复合带还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带中包括1～3层所述钢丝绳或者1～3层所述高性能纤维绳，优选包括2层所述钢丝绳或者2层所述高性能纤维绳。

在本发明的一些实施例中，每层中相邻两根所述钢丝绳或者相邻两根所述高性能纤维绳之间的距离分别独立地为3～10mm，相邻两层所述钢丝绳或者相邻两层所述高性能纤维绳之间的距离分别独立地为3～10mm。

在本发明的一些实施例中，所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳的直径分别独立地为3～30mm。

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带的厚度为10～80mm。

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带中包括3层所述钢丝绳，位于中间层的所述钢丝绳的直径大于相邻两层的所述钢丝绳的直径；或所述提升复合带中包括3层所述高性能纤维绳，位于中间层的所述高性能纤维绳的直径大于相邻两层的所述高性能纤维绳的直径。

在本发明的一些实施例中，位于中间层的所述钢丝绳的直径比相邻两层的所述钢丝绳的直径大5～20mm；位于中间层的所述高性能纤维绳的直径比相邻两层的所述高性能纤维绳的直径大5～20mm。

在本发明的一些实施例中，所述定位钢丝通过缠绕方式和/或通过绳卡与每一根所述钢丝绳或者每一根所述高性能纤维绳固定相连。

在本发明的一些实施例中，所述定位钢丝的直径为2～5mm，相邻两个所述定位钢丝的间距为50～100m。

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带的横截面呈梯形，所述梯形的下底底角为30～70度。

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带的宽度为800～3000mm，所述提升复合带中所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳的个数为30～150根。

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带的宽度为800～1000mm，所述提升复合带中所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳的个数为30～50根。

在本发明的一些实施例中，所述提升复合带的宽度为100～800mm，每根所述提升复合带中所述钢丝绳或者所述高性能纤维绳的个数为8～30根。

在本发明的一些实施例中，所述高性能纤维绳为选自碳纤维绳、聚乙烯纤维绳、芳纶纤维绳、尼龙纤维绳、涤纶纤维绳和丙纶纤维绳中的至少一种，所述外层包覆材料包括选自聚氨酯、橡胶和树脂中的至少一种。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的矿井提升复合带的结构示意图。

图2是根据本发明一个实施例的矿井提升复合带的截面图。

图3是根据本发明再一个实施例的矿井提升复合带的截面图。

图4是根据本发明又一个实施例的矿井提升复合带的截面图。

图5是根据本发明又一个实施例的矿井提升复合带的截面图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明的一个方面，本发明提出了一种矿井提升复合带。根据本发明的实施例，如图1和图2所示，该提升复合带包括：外层包覆材料10、多根钢丝绳20或多根高性能纤维绳20，以及至少一根定位钢丝30。其中，多根钢丝绳20或者多根高性能纤维绳20在同一平面内平行布置并包裹于外层包覆材料10中；定位钢丝30垂直于钢丝绳20或者高性能纤维绳20，且与每一根钢丝绳20或者每一根高性能纤维绳20固定相连。该矿井提升复合带通过将多根钢丝绳20或多根高性能纤维绳20平行布置并包裹于外层包覆材料10中，不仅能够避免提升复合带内部的钢丝绳20或者高性能纤维绳20和外部环境接触，从而有效解决潮湿、淋水或者腐蚀性水雾等外部环境对钢丝绳20或者高性能纤维绳20的腐蚀问题，而且外层包覆材料10还能够提高提升复合带和摩擦轮的摩擦系数，避免打滑现象发生；通过采用定位钢丝30对每一根钢丝绳20或者每一根高性能纤维绳20进行横向固定，可以进一步提高钢丝绳20或者高性能纤维绳30在提升复合带中分布的均匀性，使每一根钢丝绳20或者每一根高性能纤维绳20在载重情况下均能发挥足够的提拉作用，避免在使用过程中出现应力集中的现象，显著提高提升复合带的牢固性和稳定性。此外，与单纯的提升钢丝绳相比，在相同的提升高度和载重条件下，采用提升复合带还可以进一步降低所需的单根钢丝绳20或者单根高性能纤维绳20的直径。由此，该矿井提升复合带不仅更为安全可靠，还可以进一步提高提升效率，并显著延长钢丝绳或者高性能纤维绳的使用寿命。

下面参考图1-5对本发明上述实施例的矿井提升复合带进行详细描述。

根据本发明的一个具体实施例，如图3所示，矿井提升复合带中钢丝绳20或者高性能纤维绳20可以为一层或者多层。其中，当为多层时，可以包括2～3层钢丝绳20或者2～3层高性能纤维绳20，由此不仅可以确保矿井提升带的柔韧性，还可以进一步提高矿井提升复合带的承重载荷和/或降低复合带所使用的单根钢丝绳或者单根高性能纤维绳的直径。优选地，矿井提升复合带中可以包括2层钢丝绳20或者2层高性能纤维绳20，由此可以进一步确保矿井提升复合带具有较好的柔韧性。

根据本发明的再一个具体实施例，如图3所示，提升复合带中可以包括3层钢丝绳20，位于中间层的钢丝绳20的直径可以大于相邻两层的钢丝绳20的直径；或者提升复合带中可以包括3层高性能纤维绳20，位于中间层的高性能纤维绳20的直径大于相邻两层的高性能纤维绳20的直径；优选地，位于中间层的钢丝绳的直径可以比相邻两层的钢丝绳的直径大5～20mm，例如大5mm、8mm、11mm、13mm、16mm或20mm等，位于中间层的高性能纤维绳的直径可以比相邻两层的高性能纤维绳的直径大5～20mm，例如大5mm、8mm、11mm、13mm、16mm或20mm等，由此，可以不仅可以弥补矿井提升复合带中间层受力相对较大的问题，还可以在不增加提升复合带断面的情况下，提高提升复合带的强度和提升复合带的承载能力。

根据本发明的又一个具体实施例，如图3所示，矿井提升复合带中钢丝绳20或者高性能纤维绳20可以为一层或者多层，每层中相邻两根钢丝绳20或者相邻两根高性能纤维绳20之间的距离l1可以分别独立地为3～10mm，相邻两层钢丝绳或者相邻两层高性能纤维绳之间的距离l2可以分别独立地为3～10mm。由此不仅可以提高矿井提升复合带中钢丝绳或者高性能纤维绳的分布密度，还有利于提高钢丝绳或者高性能纤维的凝聚力，从而能够进一步提高矿井提升复合带的载重能力。优选地，每层中相邻两根钢丝绳20或者相邻两根高性能纤维绳20之间距离l1相同，相邻两层钢丝绳或者相邻两层高性能纤维绳之间的距离l2相同，由此可以使矿井提升复合带的在使用时受力更为均匀。需要说明的是，每层或相邻两层中，相邻两根钢丝绳或者相邻两根高性能纤维绳之间的距离指的是相邻两根钢丝绳或者相邻两根高性能纤维绳外表面之间的最短距离。

根据本发明的又一个具体实施例，矿井提升复合带中，单根钢丝绳或者单根高性能纤维绳的直径可以分别独立地为3～30mm，提升复合带的厚度d可以为10～80mm。由此可以在降低矿井提升复合带中单根钢丝绳或者单根高性能纤维绳的直径的基础上显著提高提升复合带的载重能力，同时确保矿井提升复合带具有较好的柔韧性。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中定位钢丝30与钢丝绳20或者高性能纤维绳20固定相连的方式并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，只需满足使多根钢丝绳20或者多根高性能纤维绳20在同一平面内平行分布或近乎平行分布即可，例如，如图4或5所示，定位钢丝30可以通过缠绕方式和/或通过绳卡31与每一根钢丝绳20或者每一根高性能纤维绳20固定相连，由此可以进一步提高多根钢丝绳20或者多根高性能纤维绳20在矿井提升复合带中分布的均匀性，由此不仅有利于提高钢丝绳或者高性能纤维的凝聚力，还可以使每一根钢丝绳或者每一根高性能纤维绳在载重情况下均能发挥足够的提拉作用，避免在使用过程中出现应力集中的现象，从而显著提高提升复合带的牢固性和稳定性，并有利于提高矿井提升复合带的载重范围。进一步地，定位钢丝30的直径可以为2～5mm，相邻两个定位钢丝30的间距l可以为50～100m，由此不仅对矿井提升复合带的整体厚度和宽度影响较小，还可以进一步有利于多根钢丝绳20或者多根高性能纤维绳20在矿井提升复合带中平行分布，从而可以进一步有利于提高提升复合带的牢固性、稳定性、载重范围和使用寿命。需要说明的是，本发明中定位钢丝的缠绕方式和绳卡的类型并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如定位钢丝的缠绕方式可以为简单缠绕、系成绳结缠绕、与绳卡配合缠绕等，绳卡可以为可拆卸或不可拆卸的、单孔或双孔的、u型螺栓式或双马鞍形或抱合型等。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中提升复合带可以单独使用或多根并排使用，本领域技术人员可以根据提升系统的提升高度、提升容器自重、摩擦轮的直径、载重需求等实际情况以及提升复合带中钢丝绳20或者高性能纤维绳20的数量和直径对提升复合带的根数进行选择。

根据本发明的又一个具体实施例，如图4所示，矿井提升复合带的横截面可以呈梯形，梯形的下底底角θ可以为30～70度。当摩擦轮上设置有导向凹槽时，可以使梯形上底所在面靠近导向凹槽，使下底所在面远离导向凹槽使用，由此可以有利于调节提升复合带的运动方向，避免矿井提升复合带在使用过程中跑偏或多根提升复合带并排使用时发生碰撞、重叠等现象，从而确保摩擦式矿井提升系统的安全、稳定和高效运行。需要说明的是，本发明中梯形的上底指的是梯形中长度较小的底边，下底指的是梯形中长度较大的底边。

根据本发明的又一个具体实施例，矿井提升复合带使用时可以为单独一根或多根，当矿井提升复合带为一根时，如图2所示，矿井提升复合带的宽度w可以为800～3000mm，厚度d可以为10～80mm，此时提升复合带中钢丝绳20或者高性能纤维绳20的个数可以为30～150根，单根钢丝绳20或者单根高性能纤维绳20的直径可以为3～30mm；当提升复合带为多根时，多根提升复合带在摩擦轮上并排使用，每根提升复合带的宽度w可为100～800mm，厚度d可以为10～80mm，每根提升复合带中钢丝绳20或者高性能纤维绳20的个数可以为8～30根，单根钢丝绳20或者单根高性能纤维绳20的直径可以为3～30mm。发明人发现，随着提升高度的增加和提升载荷的增大，所需钢丝绳的直径和所对应的摩擦轮的直径也相应增大，导致提升系统效率降低，而在相同的提升高度和载重要求下，采用提升复合带代替提升钢丝绳可以显著降低所需单根钢丝绳的直径以及对应的摩擦轮的直径，而本发明中通过采用具有上述规格的矿井提升复合带，不仅可以进一步避免钢丝绳或者高性能纤维绳与外部环境接触，提高对钢丝绳或者高性能纤维绳的保护作用，还可以确保提升复合带在具有足够的载重能力和力学性能基础上进一步降低所需的多根钢丝绳或者多根高性能纤维绳的直径和对应的摩擦轮的直径，从而可以进一步降低设备成本并提高提升系统的提升效率。优选地，当矿井提升复合带为单根单独使用时，矿井提升复合带的宽度w可以优选为800～1000mm，矿井提升复合带中钢丝绳20或者高性能纤维绳20的个数可以优选为30～50根，由此可以在确保提升复合带在具有足够的载重能力和力学性能基础上更有利于提升系统的运输和安装。根据本发明的具体示例，本发明中矿井提升复合带的长度可以为850～3100mm，载重范围可以达到10～65t。需要说明的是，本发明中，当矿井提升复合带的截面为梯形时，矿井提升复合带的宽度为上底的宽度，且上底和下底均满足800～3000mm，厚度为上底和下底之间的垂直距离。

根据本发明的又一个具体实施例，外层包覆材料10中可以进一步包括高性能纤维网，由此不仅可以进一步提高矿井提升复合带的载重能力，还可以有效避免当外层包覆材料10发生局部老化或碰撞时外层包覆材料过度脱落。

根据本发明的又一个具体实施例，外层包覆材料10可以包括高分子材料以及任选地有机增强材料，优选地，高分子复合材料可以包括选自聚氨酯、橡胶和树脂中的至少一种。发明人发现，通过选用上述高分子材料可以进一步提高矿井提升复合带的韧性和摩擦系数，从而可以进一步提高提升系统的提升效率，并延长矿井提升复合带的使用寿命。

根据本发明的又一个具体实施例，本发明中高性能纤维绳20的种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，例如，高性能纤维绳20可以为选自碳纤维绳、聚乙烯纤维绳、芳纶纤维绳、尼龙纤维绳、涤纶纤维绳和丙纶纤维绳中的至少一种，由此，可以使矿井提升复合带具有更高的拉伸强度和更低的质量。

下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。

实施例1

提升高度为1950m，提升容器自重30t，正常载重10t。采用具有6根矿井提升复合带的摩擦式矿井提升机，提升复合带的断面尺寸为230mm×28mm(宽×厚)，提升复合带内单根钢丝绳的直径为20mm，摩擦式矿井提升机的摩擦轮直径为2.8m。

实施例2

提升高度为1950m，提升容器自重30t，正常载重10t。采用具有6根提升复合带的摩擦式矿井提升机，提升复合带的断面尺寸为200mm×24mm(宽×厚)，提升复合带内单根高性能纤维绳的直径为16mm，摩擦式矿井提升机的摩擦轮直径为2.25m。

对比例1

提升高度为1950m，提升容器自重30t，正常载重10t。采用具有6根钢丝绳的摩擦式矿井提升机，单根钢丝绳的直径为58mm，摩擦式矿井提升机的摩擦轮直径为6m。

结论：对比可知，在相同的提升条件下，以提升复合带代替提升钢丝绳可以显著降低提升机所需的单根钢丝绳的直径，以及对应的摩擦轮直径，进而能够降低提升机的自重和体积，从而有利于提升机安装并进一步提高提升效率。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。