中关铁矿副井提升设备及工艺布置特点

魏国昌　张晓波　季永康

(中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司)



中关铁矿副井提升设备及工艺布置特点

魏国昌张晓波季永康

(中冶京诚(秦皇岛)工程技术有限公司)

摘要根据中关铁矿副井提升下放任务重的特点，在副井内布置了2套提升系统，介绍了提升设备的配置方式，并就设备工艺布置的特点进行了阐述，供类似矿山参考。

关键词副井提升机提升系统配置方式工艺布置

中关铁矿采用主井、副井开拓系统，副井担负井下岩石、人员、材料、设备和井下大型无轨设备的提升和下放任务，岩石提升采用0.7 m3翻转式矿车，每次提升6辆。副井提升系统是矿山生产的重要环节，对提高效率，降低能耗，释放产能发挥着重要作用[1]。副井提升设备配置方式及工艺布置形式的合理性对矿山生产具有重要意义。

1副井提升设备配置

副井井筒净直径7 m，井口标高222.5 m，井底标高-436.3 m，井深659.8 m。副井在-409 m水平与破碎机硐室相通。通过副井运输的主要设备有4 m3铲运机不可拆部分(15.1 t)、水泵、电机、材料车厢、20 t电机车解体件、6 m3底侧卸式矿车。为降低副井的交通压力，缩短人员上下井的等待时间，在副井设置了1套罐笼提升系统和1套交通罐笼提升系统。目前，多绳摩擦式提升机使用塔式提升较多，但落地式提升方式仍有一定的优势。相对于落地式提升方式，塔式提升方式建井架占用井口的时间短于建井塔占用井口的时间，井筒装备、提升安装工程可同时施工，加快建设进度。在工程地质不良的地区和地震区，提升机房和井架的安全稳定性高于井塔，但落地式提升方式占地面积大，对工业场地较狭小的矿井不宜采用。综合考虑各类因素，中关铁矿副井采用落地式提升方式。

矿井提升设备是矿山较复杂且庞大的机械-电气组[2]。副井提升机由中信重型机械公司提供，电机由上海电机厂提供，控制部分由ABB公司提供。提升设备既有国产设备，又有进口设备，机械与电控接口配合复杂，设计难度较大。ABB全数字式提升机电控系统主要由提升主程序控制系统、驱动控制系统、制动闸控制系统、监控及信号系统组成。为确保提升系统的高效、安全运行，在井口和铺轨运输中段设置液压推车机、液压阻车器、液压摇台和液压安全门，排水中段设置手动阻车器、摇台和安全门，其余辅助中段设置手动安全门。

(1)罐笼提升系统。采用多绳双层罐笼带平衡锤提升方式，提升机采用JKMD-4×4(Ⅰ)E型落地式多绳提升机，电机功率1 000 kW，罐笼底板尺寸5 180 mm×3 000 mm，带滚轮罐耳。该罐笼可整体提升电机车和矿车、铲运机拆卸后的最大部件、重载材料车等。罐道形式为型钢罐道，提升系统最大静张力533.812 kN，最大静张力差100.553 kN，最大提升速度6.56 m/s。

(2)交通罐提升系统。采用多绳单层罐笼带平衡锤提升方式，提升机采用JKMD-1.6×4(Ⅰ)E型落地式多绳提升机，电机功率67 kW，罐笼底板尺寸1 800 mm×1 150 mm。该罐笼担负井下人员的升降任务，每次可载10人。罐道形式为型钢罐道，提升系统最大静张力64.066 kN，最大静张力差4.773 kN，最大提升速度4.95 m/s。

2工艺布置特点

2.1井筒内提升设备布置

副井井筒内设置了2套提升系统，为保障该2套系统的安全运行，互不干扰，需合理布置井筒断面。中关铁矿副井井筒布置充分利用了井筒的空间，在布置了交通罐的基础上，取消了梯子间，井筒内布置了4条排水管、通信电缆、动力电缆等设施。副井设备断面布置如图1所示。

2.2井架布置

2套提升系统共用1个钢结构井架，井架总高40.5 m，井架上安装楔型罐道及防撞梁。在井上过卷长度内设置过卷、过放缓冲装置。在井架标高为33.5，27.5 m平台上安装罐笼提升系统的天轮。在井架标高为20.6，17.6 m平台上安装交通罐提升系统的天轮。副井井架布置如图2所示。

图1　副井设备断面布置(单位：mm)

图2　副井井架布置

2套提升系统的天轮垂直布置，对井架的设计和受力分析有重要影响。井架属高耸构筑物，受力形式复杂。副井井架斜架承受主要荷载，立架主要作为罐道框架使用。作用于井架上的荷载有3类：自重荷载(杆件自重、设备自重等)，可变荷载(风荷载、裹冰荷载、地震作用、雪荷载、安装检修荷载、平台活荷载、温度变化、地基沉陷、提升荷载等)及偶然荷载(断绳荷载)。井架力学计算除进行静力分析(正常工作时的变形分析和强度分析)外，更重要的是对起控制作用的风荷载效应和地震荷载效应进行分析。副井井架由斜架、立架、起重梁、天轮平台及1架扶梯构成。斜架为钢板焊接变截面箱形结构，天轮平台及天轮安装于斜架上，斜架顶部安设起重梁，中间立架为型钢框架结构。为节省风压，立架外围采用钢板密闭，但落地式提升系统钢丝绳的摆动较大，直接带来的影响是衬垫磨损大。

2.3提升机房布置

根据井筒断面的布置形式，2套提升系统需分别用作提升机房。罐笼提升系统的提升机房平面尺寸15 m×16 m，安装1台JKMD-4×4(Ⅰ)E型提升机及配套的控制台，机房内设控制室，并设1台50 t/10 t电动桥式起重机供设备安装和检修使用。副井罐笼提升系统的提升机房布置如图3所示。

图3　副井罐笼提升系统的提升机房布置(单位：mm)

为满足井口工业场地的要求，交通罐提升机房设置于井口房高4.90 m的二层平台上，提升机房平面尺寸12 m×12 m，安装1台JKMD-1.6×4(Ⅰ)E型提升机及配套的控制台，机房内设控制室，并设1台5 t手动单梁起重机供设备安装和检修使用。副井交通罐提升系统的提升机房布置如图4所示。

图4　副井交通罐提升系统的提升机房布置(单位：mm)

从采光、通风、防潮与维护等方面考虑，落地式提升机房以地面楼层式为宜([3])。副井的2个提升机房均将提升机布设于二层楼上，将主电机通风设施(过滤器、风机、管路)、轴承润滑站等噪音较大的设备置于地面一层，减少了对机房大厅的声响污染，并对通风机、风管设置消音罩、吸音板，有效降低了声源声级。通风系统较简单，无需设置出风道，热风可直接排入大气。各类缆线用桥架敷设于一层楼板顶板之下，敷设及管理方便且美观。两层楼之间的楼板豁开，便于检修和更换大件。采用二层楼方式的缺点是土建费用较高，设计时需考虑提升机房整体的结构布置形式并进行严格的受力分析。

3结语

详细分析了中关铁矿副井内2套提升系统的提升设备配置方式及工艺布置特点，该2套提升设备经安装、运行考核，证实了设计思路的科学性，机电设备工艺布置达到了功能分区清晰、缆线及管路交叉最少和路径最短、2台设备相互独立互不干扰、室内环境良好的目标，取得了预期效果。

参考文献

[1]刘思哲.蔡园矿副井提升系统升级改造[J].煤矿现代化，2013(2)：112-114．

[2]张旭阳.提升机的选型设计[J].新疆有色金属，2011(S)：182-184．

[3]何建平，陈子春.济宁二号矿井副井提升设备及工艺布置特点[J].煤炭工程，2001(9)：16-19．

(收稿日期2015-09-02)

魏国昌(1982—)，男，工程师，硕士，066004 河北省秦皇岛市经济技术开发区龙海道71号。