矿井提升机

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矿井提升机范文第1篇

关键词：矿井，提升机，硬件设计

 

1 引言矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉，是矿山最重要的关键设备，是地下矿井与外界的唯一通道，肩负着矿石、物料、人员等的重要运输责任。对提升机来说，运行的安全性与可靠性是至关重要的。。长期以来，我国矿用提升机盘形闸制动间隙监测都是用非常原始的方法，即用两个限位开关来控制制动间隙和闸皮摩损，该方法误差大，操作起来费时费力，存在着极大的安全隐患。随着单片机技术的不断发展，采用单片机控制电液比例阀来调节闸瓦间隙可以使矿井提升机的闸瓦间隙监控性能得到极大的改善，其自动化水平、安全性、可靠性都达到了新的高度。

本文对矿井提升机制动系统工作原理进行分析，给出系统控制方案设计，并对其部分硬件电路进行了设计，保证提升机可靠、准确地运行，实现了闸间隙的自动控制。。

2 矿井提升机制动系统工作原理

在煤矿生产中，提升机的制动系统是保证提升机安全运行以及实现提升机正常减速停车或者执行紧急制动的最终手段。盘形闸如图1 所示，其作用是：在提升机正常停车或工作制动发生故障时，能迅速而合乎要求地闸住提升机，即安全制动；当提升机检修时，使之保持静止不动。为了确保制动装置正常工作，制动器上应设有闸瓦间隙和碟簧疲劳指示器。当闸瓦

磨损超过规定值和当碟形弹簧疲劳或断开时，可分别发出故障信号输入电保护回路，导致本次提升结束后，下一次提升不能开始，而必须进行闸瓦间隙调整或更换碟形弹簧后，才能恢复工作。

图 1 多绳摩擦式矿井提升机盘型闸

盘形制动器是由蝶形弹簧产生制动力，靠油压松闸。制动状态时，闸瓦压向制动盘的正压力的大小决定于液压缸内工作油的油压，即盘形制动器松闸的动力来源是高压油。

3 系统控制方案设计根据《煤矿机电设备完好试行标准》中要求：盘式闸间隙不大于 2mm。所以在矿井提升机的盘型闸闸瓦监控系统中，间隙给定值为 2mm，通过传感器检测闸瓦间隙，形成闭环反馈，输入到控制器，并且由控制器来控制电液比例阀，通过比例阀阀门开度来调节进油油压，再通过蝶形弹簧，来调节闸瓦间隙，其控制系统方案图如图2 所示：

图 2 控制系统方案图

对闸瓦间隙控制系统工作原理图图3 分析可以得到：

图 3 闸瓦间隙控制系统工作原理图

（1）输入：红外传感器将闸瓦间隙信号转换成模拟电压信号，模拟信号通过 ADC0809模数转换器变成数字信号输入单片机。

（2）控制：单片机读取后，显示当前的工作间隙，根据相关的分段拟合算法，输出控制量，调节闸瓦间隙，使之处于正常间隙。

（3）输出：单片机输出控制量用于控制电液比例阀，调节电液比例阀的阀门开度，进

而控制进油油压，油压缩蝶形弹簧带动连杆式闸瓦移动，达到控制闸瓦间隙的目的。

根据现场噪声大、干扰信号强、条件恶劣的实际情况，面对所需要解决的实际问题，确定方案的原则：系统能适应持续工作，实时准确测量，在恶劣环境条件下声光报警仍然非常明显，具备远距离观测和控制功能，系统可靠性高，具备较好的性价比。

基于以上原则，系统由两部分组成：上位机和下位机。上位机由计算机和通信接口组成，系统监测软件借用计算机的强大功能实现远程实时观测和控制，通信接口则完成通信电平的转换和数据通信。下位机则以微控制器为核心，辅以相关外围电路完成工作间隙实时监测，进行数据显示，声光报警，远距离通信。

上位机由计算机和通信接口组成，计算机利用专用的软件实现上位机的检测和控制功能，通信接口则负责实现数据的双向传输。。上位机可以远距离放置在其他调度室或办公室，实现远距离监测和控制。

下位机是整个监控系统的核心，由电源变压器、主机板和显示板组成。主机板的核心采用了高性能低功耗的微控制器，主机板由微控制器，传感器信号放大电路，AD 转换电路，显示器电路，存储器电路，传感器调零电路，通信电路，报警电路，电源等组成。

4 系统硬件电路的设计（1）控制系统电路

在本系统中 AT89S52 作为系统控制核心完成所有检测显示和通信的功能，系统上电后，AT89S52 首先要对相关外围器件进行初始化设置，然后循环检测传感器信号，将检测数据由数码管显示，并在检测到间隙距离大于报警值时进行声光报警，同时发出指令信号控制电机转动，直到间隙距离回到标准范围内。选用外时钟频率低的微控制器可以有效降低噪声和提高系统的抗干扰能力。

图 4 最小系统电路图

（2）电机驱动电路

电机驱动模块主要功能是将主控芯片发出的指令通过 L298 电机控制芯片转化为电机带动活动杆的实际动作。L298 芯片有两个电源引脚，VSS 引脚和VS 引脚。VS 引脚接+12V 电源用来给电机供电，VSS 引脚接+5V 电源用来给芯片供电，并作为逻辑高电平标准。由于本系统设计中只用到一个电机，我们选用 ENA 接高电平，使电机使能控制有效，IN1 和IN2 接收微控制器输出的电机动作的指令信号，并通过 OUT1 和OUT2来控制电机的正转和反转，最终实现活动杆的前进和后退，改变间隙距离。

图 5 电机驱动电路

（3）显示电路

本文中使用的 BC7281A 价格低廉，功能强大，外围电路少，软件控制简单，使用方便。其应用电路设计中，显示位数为 4 位，外接移位寄存器 74HC164。电路如图6所示。

图 6 显示电路

5 总结矿井提升机常被人们称为矿山的咽喉，是矿山最重要的关键设备，是地下矿井与外界的唯一通道，肩负着矿石、物料、人员等的重要运输责任。对提升机来说，运行的安全性与可靠性是至关重要的。长期以来，我国矿用提升机盘形闸制动间隙监测都是用非常原始的方法，即用两个限位开关来控制制动间隙和闸皮摩损，该方法误差大，操作起来费时费力，存在着极大的安全隐患。随着单片机技术的不断发展，采用单片机控制电液比例阀来调节闸瓦间隙可以使矿井提升机的闸瓦间隙监控性能得到极大的改善，其自动化水平、安全性、可靠性都达到了新的高度。

本文对矿井提升机制动系统工作原理进行分析，给出系统控制方案设计，并对其部分硬件电路进行了设计，保证提升机可靠、准确地运行，实现了闸间隙的自动控制。

参考文献[1] 冯树旭.矿井提升机控制系统设计: [D].中南大学,2005

[2] 沈辉.精通 SIMULINK 系统仿真与控制[M].北京:北京大学出版社,2003

[3] 胡寿松.自动控制原理[M]. 北京:北京大学出版社,2001

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[5] 陈建铎.单片机原理与应用[M].北京:科学出版社,2005.02

[6] Jiang,Jianguo Full digital computer automatic implement of faultinspection and intelligent monitoring for mine hoist Computer Applications inthe Minerals Industries, 2001, p 445-448

[7] Anon,Remote elevator monitoring,Elevator WorldInc.2003(8):104-113

[8] 煤矿安全规程(2005 版)

矿井提升机范文第2篇

矿井监控系统的设计主要分成两个部分—上位机和下机位，上下机位之间是通过CCM协议实现连接的。计算机和通信接口组成了上机位，它主要负责的是利用专门的软件实现检测和控制功能。通信接口的作用就是完成双向的数据传输，实现通信。上机位主要是负责的是检测和控制功能，那么上机位位置的设置就可以很随意。可以将其放置在调度室或者是办公室，实现的是远程的控制和检测。上机位可以连接不同的接口，将所有的井下检测的情况都显示在显示屏上，也可以达到全面控制的状况。监控系统真正核心的地方则是下机位，它是实现监控的重要部分，上机位都是通过下机位才完成检测这一职能的。下机位的组成主要是有电源变压器、主板机和显示板，但是对硬件的设施也是有要求的。那就是他们的耗电要小，因为在井下电力的输送并没有那么容易。只有小耗能的设施才能保证工作的时间长，不会在施工的过程中没有能量，从而引起一定的灾难。

二、矿井提升机监控系统的主要功能及特点

矿井提升机的监控系统存在是有它的必要性，我们设计的计算机监控系统就是要满足实际的需要。本系统主要就是要实现监控保护和系统信息监视，具体如何实现这样的功能如下：

（一）监控保护通过监控系统我们可以实现对提升机的控制，包括对提升机的启动、关闭、上升、反向运作等一些基本的操作，另外还包括提升机的速度和提升机索道的信号锁定。总的来说就是实现对提升机的数字化操作，这提高了提升机的工作效率以及工作的准确度。监控系统还可以随时随地的检测提升机的位置、电路的电流、提升机的提升速度，上机位和下机位都可以观测到这些数据，并及时的进行调整。监控系统的保护功能就体现在有电路安全设备的状态信号显示，以及提升机各个部分的安全性显示，一旦有一个部分出现问题，就可以及时的进行维修。在整个监控系统中，计算机的计算功能也是被发挥的很好。比如一个轨道上有好几个提升机，如何控制他们不让他们相撞，就需要精确计算他们的速度。计算机通过检测到他们之间的距离了以及各自的速度，然后在计算出提升机的速度，保证他们不出现超车的情况。减少危险情况的出现，达到了保护的作用。

矿井提升机范文第3篇

关键词 矿井主提升；电控系统；煤矿；应用

中图分类号TD8 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）39-0111-02

1 概述

矿井提升机的电控系统主要包括主控、驱动控制、监控、井筒信号、制动控制、人机对话、显示、硬件安全回路及其它子系统等硬件和软件。该系统具有全数字调速+可控硅整流+PLC控制功能，其中主控部分采用S7-400系列的可编程程序控制器，完成S曲线的给定和速度闭环控制；全数字直流调速系统的主驱动部分变流装置采用西门子6RA70；操作台配备工控机与PLC建立网络通讯，实现整个系统的时时监控；主控PLC、行程控制PLC、上位机，通过PROFIBUS总线构成网络；操作台配远程I/O，控制柜配远程I/O，远程I/O与主控PLC通过PROFIBUS总线构成网络；主井装卸载及提升信号系统采用PLC可编程控制，实现定量装载、监控、记忆、显示灯，彻底解决了原“TKD”电控老化、维修量大、事故率高、交流控制不稳定、停车位置不准确，经常出现紧急制动等不安全隐患，为矿井的长远发展奠定了基础。

2 矿井提升控制技术研究的必要性

目前我国提升机设备的制造和技术水平远远落后于世界提升机的发展水平，无论在硬件还是软件上都有较大差距。国内提升机电控系统设备技术水平较国外还有较大差距。数字化电控设备虽然已有部分产品，但尚未实现系列化、系统化、规模化。在提升机数控技术上仍处于学习发展阶段，多为消化吸收国外的成熟技术，技术相对较简单的软硬件已能够设计编制，但一些关键软件技术如驱动控制等尚未有较大突破若使用还需购买，生产的较高档电控设备的硬件多为国外公司的成熟产品。国内产品尚未达到国外80年代末的技术水平。

德国SIEMENS（西门子）公司和瑞典ABB公司是世界提升机电控设备生产领域的两大主要公司，代表了提升机电控技术和装备的世界先进水平。他们均生产系列化的提升机直流和交流驱动数据化电控设备，德国SIEMENS（西门子）公司的代表产品为SIMATICS5系列（用于主控、制动控制、井筒信号等）和 SIMADYND 系列（用于驱动控制和监控）；瑞典ABB公司代表产品为MASTERPIECE系列（用于主控和监控）、PRIDE系列（用于直流驱动控制）和TCDC系列（用于交交变频交流驱动控制）。对应于硬件设备，两公司开发了适应不同系统要求的模块化、系列化、易读、易编的专用程序软件。

该系统不仅可用于煤炭、冶金行业的提升机系统，还可广泛应用于有驱动控制的领域及许多过程控制需要的场合，不仅可以成套使用，还可以根据实际情况使用某些系统，前景十分广阔，国外进口设备不仅价格高，而且技术服务和配件购置不方便；国内数控设备有取代国外数控设备的趋势。对提高我国提升机等领域的技术水平和经济效益具有重要意义。

3 矿井提升机的现状

我国提升机大部分使用模拟控制，模拟提升机的主控系统采用电器控制，触点多，接线复杂，故障率高，维护困难；驱动控制系统采用直流发电机组拖动，无功电耗较大；保护系统、监控系统等的信号采集采用机械传动、分离元件处理。

随着数控技术进入中国，中国也进行了数控化的产品开发研制，并且逐渐的应用到了提升机领域，国内如大中院校、企业院所正在做数字化提升机电控系统的集成开发尝试。但由于资金投入少，人力、技术力量不强，并且由于国际矿山领域经济的不景气，整个系统的成熟性没有再上一个台阶，目前应用在提升机领域的国内的数控产品存在下列问题：

1）驱动控制产品不成熟，功能不够强大，可靠性还需要提高；

2）对提升控制工艺没有深入的研究，缺乏提升控制与维护的经验，产品适应性不强；

3）在硬件配置上，存在安全性差，系统可靠性需要探讨，不能完全满足提升控制的需要。

4 矿井提升机的特点

考虑当今数控技术的发展，紧密结合提升机控制工艺的需要，我们认为当今先进的数字化提升机应具有以下特点：

1）在驱动控制上，矿井提升机直流拖动与交流拖动相比，调速性能好，不需附加其它拖动装置，随着驱动控制产品的成熟，完全能够实现全数字化控制，大大增加了系统的可靠性与控制精度。与此相比，交流控制产品不够成熟，存在造价高、不易维护的特点；

2）在整个系统的配置上，应采用现在比较成熟的网络化设计，既减少了现场维护的工作量，增加了系统的可靠性，又减少了现场施工的工作量，减低了系统的整体成本；

3）数控化的系统要有友好的人机界面，实时显示系统的各种信息，具有故障智能诊断功能，增加维护的方便性，减少系统的故障处理时间；

4）随着基础技术的不断进步，各元器件的可靠性大大提高，在提升机控制系统中，应选用高可靠性的器件。

5矿井提升机电控系统在煤矿的应用

某煤矿副井提升机电气控制系统采用TS3A型电控系统。TS3A型电控系统能将可靠性和安全性放在首位，电控设备执行GB3797及煤炭行业相关标准，在元器件选择上，进行严格筛选，关键环节全部采用进口部件，在工艺上，采用经过实践检验的电工行业先进技术，采用双安全回路，关键控制量的传输也采用双回路方式，一是通过PLC控制，一是直接传输。具有下列优点：

1）主回路驱动控制系统能自动优化驱动电机的参数；

2）在安全回路方面，系统采用了相互独立的继电器安全回路和S7-400、S7-300分别形成的软件安全回路，S7-400形成完善的故障诊断系统，S7-300作为S7-400故障诊断的后备，主要完成电枢过流和行程类故障的判定，针对井筒过卷、高压柜合闸、快开及整流器故障，继电器安全回路再次将其纳入其中，大大提高了系统的安全性；

3）电控系统采用工业总线方式构成系统通讯网络，通过总线方式传输数据，极大地简化了控制系统的硬线连接，更有利于电控系统的进一步优化工作；

4）具有完备的故障诊断和上位监控功能，非常有利于对系统的维护，在较大程度上缩短了处理故障的时间；

5）控制系统软件采用结构化设计，使用于各种直流电机，实现了行程与速度给定一一对应的逻辑关系；

6）在社会和经济效益方面，该系统的投运，经济效益明显，系统吨煤电耗得到下降，日提升量有了较大幅度的提高。在社会效益方面，系统故障诊断的智能化和运行的自动化，大大减轻了职工的劳动强度，三条安全回路的可靠性设计，极大地提高了系统运行的安全性，通过此次数字化技术的应用，为该煤矿培养了一大批新型专业技术人才，为矿井今后的发展储备了人力资源。

总之，矿井提升机电控系统在煤矿提升系统中的应用，表现出运行稳定、可靠、维护方便等优势，并能为煤矿的发展带来社会和经济效益，从而为煤矿安全生产提供了保障，具有较高的推广应用价值。

矿井提升机范文第4篇

关键词：矿井提升机 准确停车位置 自动控制

1、前言

矿井提升机是矿山生产的重要设备，提升机的安全、可靠、高效运行，直接关系到企业的生产状况和经济效益。矿井提升机的任务是用于升降人员、设备、提升矿石及下放材料等。矿井提升机的工作特点是在一定距离内，以较高的速度往复运行，完成提升和下放任务。

在矿井提升机提升过程中对罐笼速度及位置的控制是两个很重要的方面，在现有的矿井提升机电控中对位置的控制大多是将罐笼限制在一定的运行区域内，即上过卷与下过卷之间（安全运行区域），并没有涉及准确停车位置的控制。停车位置的控制完全依赖司机与打点工的操作，自动化程度不高，还增加了对罐时间，效率不高也增加了能耗。针对存在问题，提出其控制任务，即在罐笼低速运行至所要求的位置时矿井提升机自动停车。

2、控制功能的实现

根据控制任务设计继电器控制系统，以正向为例，当井筒中罐笼运行至我们预先设置的

停车点时，通过安装在井口处的接近开关，接近开关的接点闭合，就此获得一个信号，利用

这个信号使盘形闸抱闸，断开电机高压，从而罐笼停止运动。当司机台的可调闸和加速手柄

回到零位时，即可复位，可以重新动车。本控制系统采用PLC控制可以很容易的实现，共

最后将DWJ1、DWJ2的常闭点分别串接与矿井提升机电控工作闸继电器GZJ回路里，将DWJ1的常闭点串接与正向接触器ZC的回路里，将DWJ2的常闭点串接与反向接触器FC回路里。这样前面提到的控制功能就可以实现了。

在对于主副钩“鸳鸯钩”问题，如果不及时调整，那么下井口的停车位置就会受到影响，所以只有在主钩与副钩对称运行的状态下才能保证上下井口的停车位置是一致的，这样上下井口的搬运工作就可以同时进行，也可以避免因为停车不同步上下井口搬运工作必须分两个时段进行而造成的时间浪费。同样此设计也适用于一期工程的单钩提升，而且其可行性、实用性更好。

三、结束语

通过采用PLC，实现了提升机准确停车位置的控制，节省了对罐时间，避免了因为对

罐不准确而反复动车造成的能耗浪费，增加了系统的可靠性，保障了提升机运行的安全性。

由于提升机自动准确停车位置的实现，提高了提升机的运行效率，对企业效益的增加具有重

矿井提升机范文第5篇

关键词 矿井；提升机；自动化控制

中图分类号：TD534 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2013）21-0075-01

1 PLC和传统继电器控制系统的比较

在传统的矿井提升机自动化控制中，大部分传统绞车通过继电器构成控制系统。而PLC可编程控制器，不仅具有先进、可靠的技术，拥有集成度高、抗干扰能力好、事件响应快等优点，还具有使用周期长、可靠性高、维护简单等特点。在数字化速度显示和控制，低频制动与动力制动控制中，让整个矿井参数设置、故障维护、调试诊断都变得快捷方便。在主回路控制中，一般由变压器、配电系统以及大功率变频器构成，通过矢量控制，具有控制精度、启动力矩以及能量可回馈等优点。

与传统的继电器相比，通常只能进行开关领控制；PLC不仅可以进行开关量，还能进行模拟量控制，在和计算机形成网络的过程中，保障分级控制成果。在控制线路中，传统的继电器一般由多个硬件构成，PLC则由软继电器构成。传统的控制器具有强烈的抗干扰能力，由于使用的是机械触点，在电弧、隔离性以及疲劳的影响下，复杂的控制器一般由内部运算器构成，所以PLC的使用周期更长，具有更高的可靠性。

从编程来看，PLC更加直观、简单，可编程使用的是梯形图控制语言，控制器直接面向市场与用户，它和继电器线路控制基本一致，出现这种现象的主要原因是，梯形图在编排中使用了电路元件术语和符号。

从适应性来看，传统继电器的控制系统是通过硬件对相关元件进行连接，并且控制功能一直在线路中。与之不同的是PLC主要通过软件系统实现，一旦整个系统发生改变，只要对相关程序进行修改，就能达到灵活与应用的要求。目前，由于这种可编程控制器已经系列化、标准化、模块化，所以能够进行灵活方便的配置系统，并且构成不同功能、规模的控制系统，在远离控制系统的同时，保障现场控制成果。

另外，从接口功能来看，可编程控制器具有数字量与模拟量逻辑输出、算数运算、顺序计数、定时控制、显示记录以及自检的功能，从而让相关设备的控制水平不断提高，为用户提供更多的方便。同时，它也可以将不同的设备顺序与可编程控制器连接起来，在接口输出的过程中，和接触器、继电器以及电磁阀进行连接。在继电器线路控制中，一旦电源处于接通状态，各种继电器就会处在制约与限制的过程中。而在PLC控制系统中，软继电器一直处在周期循环的环境下，并且软继电器还会受到接通时间限制。

2 全数字提升机自动化控制系统的构成

2.1 PLC控制与监控

在矿井提升机中，通过PLC控制，不仅能完成提升机操作系统、形成控制、主井卸载等功能，在操作部分使用远程控制系统，还能和PLC系统进行有效连接。在这过程中，它的主要功能是保障操作过程的执行力度，在故障闭锁以及保护显示的过程中，协助维护与管理人员对整个系统的维护与检测。对于系统的保护信号，都会直接传递到PLC系统中，通过处理，最后再应用到各种保护环节中；一旦出现故障，就会立即启动井口制动、二级制动以及电气制动等，通过对故障声波报警、类型进行记录，从根本上保障自动化控制成果。在安全回路中，由三套回路构成：主PLC、辅PLC以及制动回路。

在主PLC中，通过整合轴编码器、操作以及部分保护设定中的信号，对相关参数进行运算或者逻辑处理，并且主动产生提升机需要的给定信号。在给定信号中，减速、加速段一般以曲线“S”呈现，通过降低制动过程、启动对机械造成的冲击，从根本上提高机械控制精度，保障停车点精度与位置。

在形成控制中，通常由两台轴编码器、一个辅PLC与井筒开关组成。编码器通过转换行程位置以及在线速度，将对应的信号输入PLC中，并且通过软件计算与处理，不断提高钢丝绳在井筒中的在线速度与位置，最后在输送到监视器进行模拟与显示。对于预存设计的系统曲线，一般在软件形成预制和处理后，才能自动生成保护与跟踪过程，这种精确度高、可靠性好、灵活度高的控制方法，只要编制轴编码器，就能保障定位精度始终在2厘米之下，对于钢丝绳和打滑造成的误差，通过开关就能对其校正。

2.2 全数字调整

在目前的矿井提升机中，大部分全数字调整都是将先进、性能良好的PLC作为控制核心，在保障设施可靠度与完整性的同时，不断提高矿井提升机速率；通过双闭环电流调整，促成磁场回路与电枢回路故障保护。通过运用先进的PLC程序控制器，不仅能有效进行数字化处理，还具有事件响应迅速、集成度良好以及抗干扰能力强等优点。所以在深入数字化控制与显示的过程中，低频、动力制动都会让整个自动化控制过程的参数设置、故障诊断以及调试得到保障。

2.3 上位机控制

在操作台中，一般由右、左以及指示操作构成。在这过程中，左操作台具有高压输送、手柄制动、磁场输电等功能，并且还自带有紧停、复位、快开、灯试验、闸试验以及过卷旁通等按钮。右操作台由工作方式与手柄操作、控制方式等不同的按钮与开关构成，指示台左边为监视器，右边为指示器以及故障信号灯。

在监视器中，通过人机对话，不仅能显示低压配电、主回路系统，还能提高装卸、制动以及故障信息控制等。通过提供运行状态、故障时间、类型以及运行参数，进一步提高矿井提升机运行状态。一旦出现故障，通过监视器就能了解具体状况，并且通过相关人员进行故障排除，进而提高运作效率，缩短故障影响时间。

2.4 网络化控制

在整个控制系统中，各个部分都是通过信号以及数据进行交换的过程，为了保障现场安装，应该尽量缩小维护与安装成本；通过控制系统、操作台、控制柜以及系统信号灯网络通讯，对相关数据进行整合、交换，这样不仅能让控制更加方便快速，还能提高可靠性。

3 结束语

在矿井提升机中，使用全数字化的控制系统，不仅能提高提升机运行效率与可靠性，对全自动提升也有重要作用。因此，在实际工作中，必须加大研究力度，尽量减省提升时间，保障提升效率，从而不断提高矿井生产工作能力，取得更好的效益。

参考文献