巻上装置の2つの主要なシステムは、鉱業および立坑操業で使用されるドラム巻上げとケーペ（または摩擦）巻上げです。ドラム巻上げ機は、巨大な釣り竿のリールのように、巻上げロープの全長を大きなドラムに巻き取ることで作動します。対照的に、ケーペシステムは摩擦駆動のホイールを使用してロープを動かし、ロープはホイールに巻き取られることなく単にホイールの上を通過します。
ロープを物理的に保管するドラム巻上げ機と、摩擦によってロープを動かすケーペ巻上げ機のどちらを選択するかは、主に鉱山の縦坑の深さと運用ペイロードによって決まる基本的なエンジニアリング上の決定です。
巻上装置の主な機能
巻上装置、またはホイストは、ケージ（人員用）やスキップ（資材用）のような搬器を垂直な鉱山の縦坑で上下に移動させるための不可欠な機械です。システムのタイプに関係なく、いくつかの主要なコンポーネントは常に存在します。
主要コンポーネント
巻上げエンジンまたはモーターが動力を供給します。この動力は、ギアを介して、ドラムまたはケーペホイールのいずれかによってロープに伝達されます。
システム全体は地上の巻上げ機室に収容され、ロープは縦坑の真上に位置する背の高い鋼鉄構造物であるヘッドフレームの頂上にあるシーブホイールの上を走ります。
システム1：ドラム巻上げ
ドラム巻上げ機は、2つのシステムの中でより伝統的なものです。その操作原理は直接的で、機械的に単純です。
操作原理
このシステムでは、縦坑の底に到達するために必要な巻上げロープの全長が、大きな円筒形または二重円筒円錐形のドラムにしっかりと取り付けられ、巻き付けられます。ドラムが一方向に回転すると、ロープが繰り出されてケージまたはスキップが下降し、逆方向に回転するとロープがドラムに巻き戻されて上昇します。
主な特徴
この方法は、ロープがドラムに物理的に固定されているため、縦坑内の搬器の位置に対して確実で滑りのない制御を提供します。ただし、ドラムのサイズは、ロープ全体を収容できる大きさでなければならず、これが大きな制約となる可能性があります。
システム2：ケーペ（摩擦）巻上げ
ドラム巻上げ機の深さの限界を克服するために開発されたケーペシステムは、現代の深部鉱業の標準です。
操作原理
ケーペシステムはロープを保管しません。代わりに、ロープは特別な摩擦ライニング溝を持つ、大口径の単一ホイール（ケーペプーリー）の上を通過します。
このシステムは、ロープとプーリーライニングの間の摩擦に依存して動力を伝達します。ケージまたはスキップはロープの一方の端に取り付けられ、もう一方の端にはカウンターウェイト（または2番目の搬器）が取り付けられ、負荷をバランスさせ、摩擦駆動が機能するために十分な張力を確保します。
主な特徴
この設計は、モーターが鋼鉄ロープ自体の巨大な重量ではなく、ペイロードを持ち上げるだけでよいため、深部縦坑にとって非常に効率的です。下降側のロープの重量が、上昇側のロープを持ち上げるのを助けます。
トレードオフの理解
| システム | 最適な用途 | 主な利点 | 主な制限 |
|---|---|---|---|
| ドラム巻上げ | 浅い/多層縦坑（1500m未満） | 搬器の確実で滑りのない制御 | ロープの重量/ドラムサイズにより、非常に深い縦坑には不向き |
| ケーペ（摩擦）巻上げ | 深い縦坑と高ペイロード | 深部で非常に効率的；ロープの重量を保管/持ち上げる必要がない | より複雑で、滑りを防ぐために正確な張力が必要 |
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