專利名稱：氦氣平臺礦山低空運搬裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于運輸技術領域，特別涉及一種氦氣平臺礦山低空運搬裝置。
背景技術：
露天礦采場運輸方式分為汽車運輸、鐵路運輸、帶式輸送機運輸及由各種方式組 合的聯(lián)合運輸方式等，目前國內外露天礦基本都使用以上幾種運輸方式中的一種，這些運 輸方式的工作過程可以概括為通過鏟運機、前裝機或挖掘機將礦巖鏟裝至運輸設備中，并 經鋪設好的線路運至坑外卸礦點或選礦廠，運輸作業(yè)是露天礦開采工作的重要部分，據統(tǒng) 計礦山運輸系統(tǒng)的基建投資占總基建投資的60%以上，運輸作業(yè)成本約占礦石開采成本的 40% 60%，運輸作業(yè)的勞動量約占礦石開采總勞動量的50%以上，運輸系統(tǒng)的任何改變 都會導致露天開采工藝的重大變化。傳統(tǒng)的露天礦采場運輸系統(tǒng)存在以下不足1)為了提高產量，運輸裝備越來越大，運輸?shù)缆吩絹碓綄?，運輸?shù)缆氛加么罅客?地，基建費用較高，其中汽車運輸效率較低，需要經過環(huán)形道路運至目的地，增加了運輸距離，還要留出甩 車道等，且隨著大型礦用汽車(載重量150 220t)的應用，增加了汽車運輸?shù)暮侠磉\距， 運輸工作受氣候影響大。機車運輸中，要求線路坡度小，因而運距較長，且鋪設的軌道較為固定，隨著開采 工作的進行需要不斷鋪設新的運輸線路；2)所需運輸裝備數(shù)量、購置費用、運輸費用、維護費用越來越多，其中汽車運輸中所需卡車數(shù)量多，卡車購置和維護費用較大，運輸費用高。帶式運輸方 式中，皮帶磨損比較嚴重；3)能源問題，使用汽車和火車運輸需要消耗大量的能源，環(huán)境污染大，二氧化碳排 放量大，不利于建設綠色環(huán)保礦山；4)皮帶運輸需對礦石進行破碎，需設置半移動破碎站，使得運輸工作變得復雜，同 時提高了成本。對于膠帶運輸系統(tǒng)，通風防塵也是難點之一；5)邊幫維護量大，隨著采深增加，開采境界越來越大，剝采比也越來越大。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提供一種氦氣平臺礦山低空運搬裝置，通過氦 氣平臺對露天礦進行低空運搬，以達到減少能耗，保護環(huán)境的目的。本發(fā)明技術方案是這樣實現(xiàn)的該裝置包括氣囊、整流罩、鋼架、太陽能電池板、監(jiān)控設備、照明設備、系留纜繩固定裝置、卷揚機、提升纜繩、礦石料斗、系留纜繩、卷揚機電 纜、太陽能傳輸電纜、裝貨纜繩、裝貨機械絞盤、卸貨纜繩、固定索套、儲纜設備、太陽能控制 器、蓄電池組、供電裝置、卷揚機控制室、壓力控制室、壓力傳感器、避雷裝置和絞盤。該裝置的連接是氣囊包裹鋼架，整流罩覆蓋在氣囊上，系留纜繩由多根鋼絲繩組成，分別在各個方向連接系留纜繩固定裝置，系留纜繩固定裝置固定在鋼架四周，拉緊和固 定氣囊，卷揚機電纜、太陽能傳輸電纜同系留纜繩一起連接系留纜繩固定裝置，為卷揚機、 照明設備提供電能以及傳輸太陽能電池板產生的電能，在鋼架底部固定多個卷揚機，卷揚 機通過提升纜繩連接礦石料斗，在卷揚機上方的鋼架上安裝監(jiān)控設備，監(jiān)控卷揚機的工作 狀況，在鋼架四周安裝照明設備，在氦氣平臺氣囊上方安置太陽能電池板，裝貨機械絞盤通 過裝貨纜繩連接提升纜繩，固定索套安裝在提升纜繩上，通過卸貨纜繩與選礦場連接，儲纜 設備、太陽能控制器、蓄電池組、供電裝置和卷揚機控制室通過系留纜繩連接系留纜繩固定 裝置，絞盤安裝在系留纜繩的一端與儲纜設備連接，在氣囊頂部安裝避雷裝置。所述的氣囊包括主氣囊和副氣囊，主氣囊用于儲存升力氣體，囊體承受作用在氣 球上的外部載荷包括空氣動力、重力載荷、慣性載荷和集中載荷，充入內部的氣體決定其形 狀和剛性。副氣囊用于調節(jié)球體的壓力，使球體始終保持較好的剛性。副氣囊儲存空氣，在 氣球升空、滯空和下降的時候，通過充排空氣來調整氣球的姿態(tài)和維持囊體的外形；所述的整流罩用來保護球載設備免受空氣動負載和大氣的影響，同時提高氣球氣動性能，整流罩下方裝有密封拉鏈，方便內部安裝設備的拆裝和維修；所述的鋼架用來承載氦氣平臺上的各種運輸裝置；所述的壓力傳感器監(jiān)控氣囊內的壓力，并將檢測到的數(shù)據傳至地面的壓力控制 室，經過數(shù)據分析后通過副氣囊調節(jié)氦氣平臺內部壓力；所述的監(jiān)控設備操作人員通過攝像頭監(jiān)控卷揚機的工作狀態(tài)，并可及時發(fā)現(xiàn)問 題；所述的系留纜繩用于系泊和牽引氣球，完成球體的升空和回收，給氣球平臺上設 備供電，同時保持球上與地面的通信，系留纜繩由一條主纜繩及多條副纜繩共同組成；所述的絞盤在絞纜時，氣球在絞盤的卷繞力下收回至地面，絞盤放纜時，氣球在浮 力下升至高空；所述的儲纜設備當絞盤絞纜時卷繞系留纜繩將其存儲起來，絞盤放纜的同時.儲 纜設備跟隨其放出系留纜繩；所述的提升纜繩用于提升礦石，其末端安裝掛鉤機，勾住礦石料斗后，逐漸放松系 留纜繩，利用氦氣平臺升力將料斗提起；所述的卷揚機和卷揚機控制室，通過電纜由地表向卷揚機輸送電能，并在地表遙 控卷揚機進行工作；所述的供電裝置用來在氣球正常工作階段和緊急情況下給球上設備和地面支持 部分提供所需安全連續(xù)的電能，它包括電源部分和配電部分，電源部分是氣球供電部分的 核心，它是由主電源、應急電源、二次電源以及外部(地面)電源供電插座電源與設備組成； 配電部分主要功能是將電源部分輸出電能進行調節(jié)變換為地面和球上各用電設備所需的 電能，它由配電器、控制保護裝置以及輸電網構成；所述的避雷裝置，防雷措施可分為球體防護、球載設備防護以及地面設備及人員 的保護三個方面，對球體的防護措施一般采用靜電防護、導體籠防護和懸索導線防護；所述的卸貨纜繩用于牽引提升繩，在氦氣平臺將礦石料斗提起后，卸貨纜繩將裝 有礦石的料斗牽引至選礦場等位置，目的地附近有裝貨機械絞盤，用于收放卸貨纜繩。卸貨 纜繩與提升纜繩的連接位置使用固定索套進行固定；
所述的裝貨纜繩將提升纜繩末端牽引至采場位置，并控制提升纜繩的下放位置， 將提升纜繩末端的掛鉤勾住礦石料斗；裝貨纜繩由裝貨機械絞盤控制，根據采場位置的移 動而移動；所述的系留纜繩來完成球體的升空和回收；所述的太陽能電池板是太陽能發(fā)電部分中的核心，其作用是將太陽的輻射能力轉 換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作；所述的太陽能控制器的作用是控制整個裝置的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電 保護、過放電保護的作用，在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償?shù)墓δ埽?他附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項；所述的蓄電池組為鉛酸電池，其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能 儲存起來，到需要的時候再釋放出來；本發(fā)明的工作過程氦氣平臺是一種利用充入密度遠比空氣小的 氦氣所產生的浮 力來克服其自身重量及載重重量的浮空裝置，露天礦用大型氦氣平臺運輸是將氦氣平臺氣 囊通過系留纜繩固定至露天礦采場上方，利用裝貨纜繩以及可移動的裝貨機械絞盤將礦石 料斗牽引至采場，裝滿礦石后，利用卷揚機以及提升纜繩提升礦石料斗，達到一定高度時， 卸貨纜繩牽引固定索套，將礦石料斗牽引至選礦廠，卸下礦石后返回繼續(xù)裝礦作業(yè)。本發(fā)明的優(yōu)點由于空中運輸不受地形影響，能夠大量節(jié)約能源，減少二氧化碳排 放量；采用氦氣平臺低空搬運技術，運輸環(huán)節(jié)大大簡化，采用空中運輸方式，運輸設備少，節(jié) 約維修費用以及運輸?shù)娜加唾M用，同時減少管理人員和操作人員的數(shù)量，提高了礦山的生 產效率，減少土地占用，氦氣平臺低空運搬技術可以有效利用太陽能，風能等清潔能源，對 生態(tài)環(huán)境起到保護作用，使礦產資源得到最大限度的開采，有利于礦山的可持續(xù)發(fā)展，使礦 產資源得到更充分的利用。


圖1本發(fā)明采用氦氣平臺對露天礦進行低空運搬裝置結構原理圖；圖2本發(fā)明采用氦氣平臺對露天礦進行低空運搬裝置俯視圖；圖中1_氣囊；2-太陽能電池板；3-監(jiān)控設備；4-照明設備；5-系留纜繩固定裝 置；6-卷揚機；7-提升纜繩；8-礦石料斗；9-系留纜繩；10-電纜；11-裝貨纜繩；12-裝 貨機械絞盤；13-卸貨纜繩；14-選礦場；15-儲纜設備；16-太陽能控制器；17-蓄電池組； 18-供電裝置；19-卷揚機控制室；20-固定索套；21-整流罩；22-壓力傳感器；23-壓力控 制室；24-避雷金屬網；25-絞盤；
具體實施例方式本發(fā)明采用氦氣平臺對露天礦進行低空運搬裝置結合實施例和附圖加以說明。本實施例選用某露天礦山，礦坑長2公里，寬1公里，采深400m。設計生產能力為 1500萬噸/年。采剝總量6000萬噸/年。在礦坑外300m處布置卸礦點。采用6個拉緊絞 盤，即用六條系留纜繩在不同方向上固定氦氣平臺。氦氣平臺形狀為圓盤形，氦氣平臺尺寸 為直徑250m，高50m。有效充氦體積2400000m3，最大提升重量2400t (包括自重及載重)。 運輸裝置布置9條提升纜繩，即9個卷揚機，每個纜繩可提升200t礦石，15分鐘一個循環(huán)。
則其每年可提升礦巖總量為200*9*60/15*24*360 = 6200 萬噸。氦氣平臺距離地面高度為500m。需要將礦石提至離地面高度300m。礦石料斗需 水平運行300-800m至卸礦點。本發(fā)明避雷裝置采用避雷金屬網。該裝置包括氣囊1、整流罩21、鋼架、太陽能電池板2、監(jiān)控設備3、照明設備4、系 留纜繩固定裝置5、卷揚機6、提升纜繩7、礦石料斗8、系留纜繩9、卷揚機電纜、太陽能傳輸 電纜、裝貨纜繩11、裝貨機械絞盤12、卸貨纜繩13、固定索套20、儲纜設備15、太陽能控制 器16、蓄電池組17、供電裝置18、卷揚機控制室19、壓力控制室23、壓力傳感器22、避雷金 屬網24和絞盤25。
該裝置的連接是如圖1和2所示，氣囊1包裹鋼架，整流罩21覆蓋在氣囊1上， 系留纜繩9由多根鋼絲繩組成，分別在各個方向連接系留纜繩固定裝置5，系留纜繩固定裝 置5固定在鋼架四周，拉緊和固定氣囊1，卷揚機電纜、太陽能傳輸電纜同系留纜繩9 一起 連接系留纜繩固定裝置5，為卷揚機6、照明設備4提供電能以及傳輸太陽能電池板2產生 的電能，在鋼架底部固定多個卷揚機6，卷揚機6通過提升纜繩7連接礦石料斗8，在卷揚機 6上方鋼架上安裝監(jiān)控設備3，監(jiān)控卷揚機6的工作狀況，在鋼架四周安裝照明設備4，在氣 囊1上方安置太陽能電池板2，裝貨機械絞盤12通過裝貨纜繩11連接提升纜繩7，固定索 套20安裝在提升纜繩7上，通過卸貨纜繩13與選礦場14連接，儲纜設備15、太陽能控制 器16、蓄電池組17、供電裝置18和卷揚機控制室23通過系留纜繩9連接系留纜繩固定裝 置5，絞盤25安裝在系留纜繩9的一端與儲纜設備15連接，在氣囊1頂部安裝避雷金屬網 24。氣囊1由多個氦氣填充的獨立體組成。圓盤形氣球的尺寸根據礦山生產能力而 定。它主要用于提供提升礦石所需的升力；氣囊1包括主氣囊和副氣囊，主氣囊用于儲存升 力氣體氦氣，囊體承受作用在氣球上的外部載荷包括空氣動力、重力載荷、慣性載荷和集中 載荷，充入內部的氣體決定其形狀和剛性。副氣囊用于調節(jié)球體的壓力，使球體始終保持較 好的剛性。副氣囊儲存空氣，在氣球升空、滯空和下降的時候，通過充排空氣來調整氣球的 姿態(tài)和維持囊體的外形。氣囊1材料的選擇主要考慮輕質、高強度、高氣密性、良好的耐候 性、高比強、高模量、高抗曲撓、耐揉搓和耐磨性能良好，尤其是主氣囊材料要考慮耐臭氧和 對各種射線(紫外線等)的反射及其它環(huán)境因素的影響。整流罩21用來保護球載設備免受空氣動負載和大氣的影響，同時提高氣球氣動 性能。整流罩21下方裝有密封拉鏈，方便內部安裝設備的拆裝和維修，同時提高氣球氣動 性能。它是一種全新的金屬皮加半硬殼式結構。鋼架用來承載氦氣平臺上的各種運輸用裝置，如卷揚機、系留纜繩固定裝置等。氣球內的壓力傳感器22監(jiān)控氣囊1內的壓力，并將檢測到的數(shù)據傳至地面的壓力 控制室23，經過數(shù)據分析后通過副氣囊調節(jié)氦氣平臺內部壓力；監(jiān)控設備3保證其提升力卷揚機操作人員通過攝像頭監(jiān)控卷揚機6的工作狀態(tài)， 并可及時發(fā)現(xiàn)問題。系留纜繩9用于系泊和牽引氣球，完成球體的升空和回收，幫助氣球平臺上設備 供電，同時保持球上與地面的通信，系留纜繩9由一條主纜繩及多條副纜繩共同組成。
絞盤25絞纜時，氣球在絞盤25的卷繞力下收回至地面，絞盤25放纜時，氣球在浮力下升至高空；當絞盤25絞纜時儲纜設備15卷繞系留纜繩9將其存儲起來，絞盤25放纜的同 時.儲纜設備15跟隨其放出系留纜繩9。提升纜繩7用于提升礦石，其末端安裝掛鉤機，勾住礦石料斗后，逐漸放松系留纜 繩9，利用氦氣平臺升力將料斗提起，考慮提升和下放礦石料斗8的安全性和可靠性，需要 對纜繩收放裝置進行可靠的設計，必要時采用雙機備份的措施，纜繩選用合成纖維纜繩。卷揚機6和卷揚機控制室19，通過纏繞在系留纜繩9上的電纜10由地表向卷揚 機6輸送電能。并在地表遙控卷揚機6進行工作，卷揚機6與提升纜繩7數(shù)量為1-10個， 根據礦山生產能力而定。卸貨纜繩13用于牽引提升纜繩7，在氦氣平臺將礦石料斗提起后，卸貨纜繩13 將裝有礦石的料斗牽引至選礦場位置，目的地附近有裝貨機械絞盤12，用于收放卸貨纜繩 13，卸貨纜繩13與提升纜繩7的連接位置使用固定索套20進行固定，卸貨纜繩13的材料 與提升纜繩相同，只是所需股數(shù)較少。裝貨纜繩11將提升纜繩7末端牽引至采場位置，并控制提升纜繩7的下放位置， 將提升纜繩7末端的掛鉤勾住礦石料斗8。裝貨纜繩11由裝貨機械絞盤12控制，根據采場 位置的移動而移動。供電裝置18用來在氣球正常工作階段和緊急情況下給球上設備和地面支持部分 提供所需安全連續(xù)的電能。它包括電源部分和配電部分，電源部分是氣球供電部分的核心， 它是由主電源、應急電源、二次電源以及外部(地面)電源供電插座電源與設備組成；配電 部分主要功能是將電源部分輸出電能進行調節(jié)變換為地面和球上各用電設備所需的電能， 它由配電器、控制保護裝置以及輸電網構成。避雷裝置，防雷措施可分為球體防護、球載設備防護以及地面設備及人員的保護 三個方面，對球體的防護措施一般采用靜電防護、導體籠防護和懸索導線防護。照明設備4用于夜間作業(yè)時提供必要的燈光，保證生產連續(xù)安全進行。太陽能電池板2是太陽能發(fā)電部分中的核心，其作用是將太陽的輻射能力轉換為 電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負載工作。太陽能控制器16的作用是控制整個部分的工作狀態(tài)，并對蓄電池起到過充電保 護、過放電保護的作用。在溫差較大的地方，合格的控制器還應具備溫度補償?shù)墓δ?。其?附加功能如光控開關、時控開關都應當是控制器的可選項；蓄電池組17為鉛酸電池。其作用是在有光照時將太陽能電池板所發(fā)出的電能儲 存起來，到需要的時候再釋放出來。
權利要求
一種氦氣平臺礦山低空運搬裝置，其特征在于該裝置包括氣囊(1)、整流罩(21)、鋼架、太陽能電池板(2)、監(jiān)控設備(3)、照明設備(4)、系留纜繩固定裝置(5)、卷揚機(6)、提升纜繩(7)、礦石料斗(8)、系留纜繩(9)、卷揚機電纜、太陽能傳輸電纜、裝貨纜繩(11)、裝貨機械絞盤(12)、卸貨纜繩(13)、固定索套(20)、儲纜設備(15)、太陽能控制器(16)、蓄電池組(17)、供電裝置(18)、卷揚機控制室(19)、壓力控制室(23)、壓力傳感器(22)、避雷裝置和絞盤(25)；該裝置的連接是氣囊(1)包裹鋼架，整流罩(21)覆蓋在氣囊(1)上，系留纜繩(9)由多根鋼絲繩組成，分別在各個方向連接系留纜繩固定裝置(5)，系留纜繩固定裝置(5)固定在鋼架四周，卷揚機電纜、太陽能傳輸電纜同系留纜繩(9)一起連接系留纜繩固定裝置(5)，在鋼架底部固定多個卷揚機(6)，卷揚機(6)通過提升纜繩(7)連接礦石料斗(8)，在卷揚機(6)上方的鋼架上安裝監(jiān)控設備(3)，在鋼架四周安裝照明設備(4)，在氣囊(1)上方安置太陽能電池板(2)，裝貨機械絞盤(12)通過裝貨纜繩(11)連接提升纜繩(7)，固定索套(20)安裝在提升纜繩(7)上，通過卸貨纜繩(13)與選礦場(14)連接，儲纜設備(15)、太陽能控制器(16)、蓄電池組(17)、供電裝置(18)和卷揚機控制室(23)通過系留纜繩(9)連接系留纜繩固定裝置(5)，絞盤(25)安裝在系留纜繩(9)的一端與儲纜設備(15)連接，在氣囊(1)頂部安裝避雷裝置。
全文摘要
一種氦氣平臺礦山低空運搬裝置，屬于運輸技術領域。該裝置包括氣囊、整流罩、鋼架、太陽能電池板、監(jiān)控設備、照明設備、系留纜繩固定裝置、卷揚機、提升纜繩、礦石料斗、系留纜繩、卷揚機電纜、太陽能傳輸電纜、裝貨纜繩、裝貨機械絞盤、卸貨纜繩、固定索套、儲纜設備、太陽能控制器、蓄電池組、供電裝置、卷揚機控制室、壓力控制室、壓力傳感器、避雷裝置和絞盤。本發(fā)明的優(yōu)點；能夠大量節(jié)約能源，減少二氧化碳排放量；運輸運輸設備少，節(jié)約維修費用以及運輸?shù)娜加唾M用，同時減少管理人員和操作人員的數(shù)量，提高了礦山的生產效率，減少土地占用，氦氣平臺低空運搬技術可以有效利用太陽能，風能等清潔能源，對生態(tài)環(huán)境起到保護作用。
文檔編號B65G49/00GK101830341SQ20101016546
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月7日 優(yōu)先權日2010年5月7日
發(fā)明者孫豁然, 安龍, 徐白山, 李少輝, 柳小波, 邵安林 申請人:東北大學