现阶段,我国地表和地下浅层矿产资源逐渐被消耗殆尽。为了我国的经济发展不受浅层资源的制约,地层深部资源开发(开采深度>1500m)已经成为国家的重大战略。目前我国发展成熟的矿井提升设备及其理论主要有单绳缠绕式提升系统与多绳摩擦式提升系统,主要适用于开采深度1000m以内的浅井提升。随着开采深度的增加,缠绕式提升系统提升钢丝绳和卷筒直径就要增大或者多绳摩擦式提升系统的提升钢丝绳应力幅增大,导致提升深度不能达到超深的要求。现有的提升系统设备和理论均不满足超深井重负载、高速度、大惯量、高安全性提升要求所带来的挑战,为此需要大力开展超深井提升装备研究。采用多钢丝绳多点多层提升是实现超深井提升的有效型式。在多绳多点多层缠绕过程中,钢丝绳会有层间过渡和圈间过渡行为,因此需要层间过渡装置的引导。本文采用理论分析和仿真验证相结合的方法,以实现超深矿井多层缠绕提升系统运行平稳为基本出发点和最终实现目标,主要针对影响超深井矿井提升系统运行平稳的因素——层间过渡和圈间过渡,进行深入的探讨和研究。本文的研究内容主要包括以下几个方面:(1)以超深矿井多层缠绕的层间过渡装置为研究对象,为使钢丝绳在多层缠绕时平稳顺利过渡,在考虑绳槽深度和间隙的因素下,推导建立了一到二层和二到三层的层间过渡装置的计算公式以及确定其在绳槽上的布置形式。揭示了层间过渡运动的规律,得到了设计层间过渡装置需要的基本参数。(2)以设计的层间过渡装置为研究对象,结合超深矿井多层缠绕试验台参数,研究了钢丝绳在层间过渡运动特征,揭示了层间过渡和圈间过渡时由于缠绕半径变化时引起的钢丝绳加速度变化规律,推导了提升过程的钢丝绳动张力的微分方程,通过对微分方程的求解,揭示了加速度变化对提升过程中钢丝绳动张力、提升容器的加速度和加速度变化率的影响,并初步验证了在层间过渡装置作用下,多层缠绕提升系统运行平稳。(3)基于前面层间过渡装置的结构设计和超深矿井多层缠绕试验台参数,计算层间过渡装置的设计参数,采用相对坐标法和有限元离散方法,通过三维设计和多体动力学仿真软件建立了提升系统多层缠绕刚柔耦合的动力学模型,对整体模型进行仿真研究,揭示了在层间过渡装置的作用下,提升过程中提升容器加速度变化率、层间过渡瞬时提升容器加速度幅值和钢丝绳张力差异的变化规律,和理论分析结果对比验证了理论分析的正确性,并进一步验证了在试验台提升系统的参数下设计的层间过渡装置使钢丝绳运行过程中达到平稳性指标要求。本文的研究对超深矿井多层缠绕层间过渡装置的设计,减小提升过程中钢丝绳的振动,提高钢丝绳多层缠绕时的平稳性具有重要参考价值,并为多层缠绕提升系统提供了一种可行的研究方法。