三联隧道斜井提升设备的选型设置及管理

彭方勇 弓永召

1 工程概况

贵昆铁路六沾段 W 4标三联隧道一号斜井工区位于云南省宣威市乐丰乡境内，隧道进口里程为 D 1K300+465，出口里程D 1K312+601，全长12 136m，在里程D1K 305+101.8处设斜井施工支洞，斜井倾角 21.2°，斜井中线与线路左线行车中线夹角 42°，井身斜长399.8m。

2 斜井提升设备的选型及验算

2.1 提升设备选型

1)提升机受力计算:根据施工组织设计该斜井采用 8m3矿车。

其中，S1为提升机强度要求允许的钢丝绳最大静张力，N;S2为提升机强度要求允许的钢丝绳最大静张力差，N;G1为提升物料荷重，N，采用8m3矿车，每次装载7m3物料，换算成重量系数取1.5;G2为提升容器荷重，N，取50 000;P为每米钢丝绳标准重量，N/m，该斜井钢丝绳采用φ31mm，钢丝绳标准重量37.7 N/m; L为钢丝绳最大斜长，m，井身斜长399.8m，斜井外斜长25m，总长424.8m;β为斜井倾斜角，取 21.2°;f1为矿车运行阻力系数，取0.015;f2为钢丝绳移动阻力系数，取0.2。

2)电动机功率估算:

其中，P为电机功率，kW;S2为钢丝绳最大静张力差，kg;K为矿井阻力系数，取1.2;V为钢丝绳运行速度，取3.9m/s;η为传动效率，取0.92;ρ为动力系数，取1.2。

3)经计算该斜井选用的提升机钢丝绳最大静张力必须大于66 997 N，钢丝绳最大静张力差大于 49 615 N，结合该项目实际情况确定提升机容绳量不小于570m。根据提升机各种型号选定提升机型号为2JK 2.5×1.5-20，该型号提升机卷筒直径2.5m，容绳量1 013m;卷筒宽度1.5m，钢丝绳最大直径31mm，钢丝绳最大静张力为83 kN，最大静张力差为65 kN，电机功率310 kW，可满足要求。

2.2 提升机天轮至卷筒最大偏角验算

提升机钢丝绳经天轮至卷筒偏角由下式计算:

其中，α为天轮至卷筒最大偏角;L为卷筒宽度;S为天轮至卷筒距离。

提升机天轮至卷筒距离为 76m，卷筒宽度为1.5m，代入上式:

按煤矿安全规程标准，提升机天轮至卷筒最大偏角不大于1.5°，0.57°＜1.5°，故提升机天轮至卷筒最大偏角符合要求。

2.3 钢丝绳抗拉强度验算

该斜井选用的钢丝绳直径为31mm，公称抗拉强度为1 670MPa，钢丝绳最小破断拉力为506 000 N，而前面计算提升机受力载荷为66 997 N，506 000/66 997=7.6，即钢丝绳安全系数为7.6，而煤矿安全规程中规定专为升降物料的钢丝绳安全系数最低值为 6.5，7.6＞6.5，故所选钢丝绳能满足要求。

3 斜井提升设备布置

3.1 斜井轨道布置

1)斜井运碴轨道采用 43 kg钢轨，18号槽钢作为轨枕，轨距按矿车标准设为 900mm。轨道铺设完成后，斜井底板浇筑混凝土硬化，将轨枕埋入混凝土内，保证轨道不会因为矿车运行产生变形移位，减少维护轨道的工作量。

2)为提高提升系统运碴效率，斜井铺设两条运碴轨道，采用双卷筒提升机，在一个卷筒提升矿车时，另一个卷筒同时下放矿车。采用8m3矿车，矿车宽 1.5 m，两矿车交会时安全距离取0.5m，两矿车距斜井边墙及人行步梯安全栏杆安全距离分别取0.5m，人行步梯宽度取1m，1.5×2+0.5×3+1=5.5m，而斜井断面宽度为5.65m，故铺设两条运碴轨道满足斜井断面宽度要求。

3.2 井底轨道及接碴坑布置

井底轨道及接碴坑平面布置见图 1。

1)斜井既是出碴通道也是部分材料和设备的下放通道，因此在靠近井底附近的副车轨道设置一副道岔，当需要下放材料或设备时，将道岔扳至与正洞运料轨道相连;当需要出碴时，将道岔扳至与主车轨道相连。

2)洞碴由电瓶车牵引梭式矿车到达接碴坑，当提升矿车在接碴坑下就位后，将梭式矿车内的洞碴输送至提升矿车内，装满后由提升机提升至洞外栈桥卸碴。在出碴过程中，提升矿车不需要摘钩，降低了溜车的几率。

3)副车轨道与主车轨道从道岔至接碴坑段合成相距很近的两股道，井底只需要设置一个接碴坑，主矿车与副矿车可以分别进入接碴坑接洞碴，节约了布置轨道需要的空间。

4 提升系统日常管理

1)提升司机必须严格执行交接班制度和机房进出人员登记制度。

2)必须每天对钢丝绳进行是否变形及断丝数检查，对钢丝绳进行直径测量，并将检查结果作好记录。

3)必须每天检查矿车行走装置及轨道的情况，防止矿车在运行过程中脱离轨道造成事故。

4)必须每天检查天轮、地轮的情况，防止因天轮、地轮不转动或钢丝绳拖在地上造成钢丝绳异常磨损。

5 提升系统存在的问题及改进措施

三联隧道提升系统运行两年来，总体运行情况良好，但由于初装时经验不足，在使用教程中发现了一些问题，并作出了改进的措施，收到了良好的效果。

1)该斜井提升机原先采用的是电阻调速，提升机加速、减速依靠切、投电阻与制动系统配合实现，在启动和减速阶段刹车片磨损比较严重。随着变频技术在提升机电控系统得到广泛应用，如今采用变频调速可以实现电机无级变速，大大减少刹车片的工作时间，节约电能，并使提升机的操作变得更轻松、安全。

2)由于提升机设备在山区使用，遭受雷击的几率比较大，特别是电控系统中的PLC控制器及某些精密电气元件，容易受到雷电干扰而损坏，故考虑在提升机供电线路增设了避雷装置，防止电控元件受到雷击损坏。

3)由于大型设备进出斜井要受轨道及地轮、矿车等的制约，每次进出都很困难、危险，并且要动用大量的人力物力耗用大量的时间，斜井施工时也综合考虑设置了大型设备进出通道。

[1] 李天长.新版煤矿安全规程实施手册[M].北京:北京矿业出版社，2001:83-89.

[2] 巨景才.乌鞘岭隧道九号斜井机械管理统计分析[J].山西建筑，2009，35(4):350-351.