中關(guān)鐵礦副井提升設(shè)備及工藝布置特點

魏國昌　張曉波　季永康

(中冶京誠(秦皇島)工程技術(shù)有限公司)

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中關(guān)鐵礦副井提升設(shè)備及工藝布置特點

魏國昌張曉波季永康

(中冶京誠(秦皇島)工程技術(shù)有限公司)

摘要根據(jù)中關(guān)鐵礦副井提升下放任務(wù)重的特點，在副井內(nèi)布置了2套提升系統(tǒng)，介紹了提升設(shè)備的配置方式，并就設(shè)備工藝布置的特點進行了闡述，供類似礦山參考。

關(guān)鍵詞副井提升機提升系統(tǒng)配置方式工藝布置

中關(guān)鐵礦采用主井、副井開拓系統(tǒng)，副井擔負井下巖石、人員、材料、設(shè)備和井下大型無軌設(shè)備的提升和下放任務(wù)，巖石提升采用0.7 m3翻轉(zhuǎn)式礦車，每次提升6輛。副井提升系統(tǒng)是礦山生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，對提高效率，降低能耗，釋放產(chǎn)能發(fā)揮著重要作用[1]。副井提升設(shè)備配置方式及工藝布置形式的合理性對礦山生產(chǎn)具有重要意義。

1副井提升設(shè)備配置

副井井筒凈直徑7 m，井口標高222.5 m，井底標高-436.3 m，井深659.8 m。副井在-409 m水平與破碎機硐室相通。通過副井運輸?shù)闹饕O(shè)備有4 m3鏟運機不可拆部分(15.1 t)、水泵、電機、材料車廂、20 t電機車解體件、6 m3底側(cè)卸式礦車。為降低副井的交通壓力，縮短人員上下井的等待時間，在副井設(shè)置了1套罐籠提升系統(tǒng)和1套交通罐籠提升系統(tǒng)。目前，多繩摩擦式提升機使用塔式提升較多，但落地式提升方式仍有一定的優(yōu)勢。相對于落地式提升方式，塔式提升方式建井架占用井口的時間短于建井塔占用井口的時間，井筒裝備、提升安裝工程可同時施工，加快建設(shè)進度。在工程地質(zhì)不良的地區(qū)和地震區(qū)，提升機房和井架的安全穩(wěn)定性高于井塔，但落地式提升方式占地面積大，對工業(yè)場地較狹小的礦井不宜采用。綜合考慮各類因素，中關(guān)鐵礦副井采用落地式提升方式。

礦井提升設(shè)備是礦山較復(fù)雜且龐大的機械-電氣組[2]。副井提升機由中信重型機械公司提供，電機由上海電機廠提供，控制部分由ABB公司提供。提升設(shè)備既有國產(chǎn)設(shè)備，又有進口設(shè)備，機械與電控接口配合復(fù)雜，設(shè)計難度較大。ABB全數(shù)字式提升機電控系統(tǒng)主要由提升主程序控制系統(tǒng)、驅(qū)動控制系統(tǒng)、制動閘控制系統(tǒng)、監(jiān)控及信號系統(tǒng)組成。為確保提升系統(tǒng)的高效、安全運行，在井口和鋪軌運輸中段設(shè)置液壓推車機、液壓阻車器、液壓搖臺和液壓安全門，排水中段設(shè)置手動阻車器、搖臺和安全門，其余輔助中段設(shè)置手動安全門。

(1)罐籠提升系統(tǒng)。采用多繩雙層罐籠帶平衡錘提升方式，提升機采用JKMD-4×4(Ⅰ)E型落地式多繩提升機，電機功率1 000 kW，罐籠底板尺寸5 180 mm×3 000 mm，帶滾輪罐耳。該罐籠可整體提升電機車和礦車、鏟運機拆卸后的最大部件、重載材料車等。罐道形式為型鋼罐道，提升系統(tǒng)最大靜張力533.812 kN，最大靜張力差100.553 kN，最大提升速度6.56 m/s。

(2)交通罐提升系統(tǒng)。采用多繩單層罐籠帶平衡錘提升方式，提升機采用JKMD-1.6×4(Ⅰ)E型落地式多繩提升機，電機功率67 kW，罐籠底板尺寸1 800 mm×1 150 mm。該罐籠擔負井下人員的升降任務(wù)，每次可載10人。罐道形式為型鋼罐道，提升系統(tǒng)最大靜張力64.066 kN，最大靜張力差4.773 kN，最大提升速度4.95 m/s。

2工藝布置特點

2.1井筒內(nèi)提升設(shè)備布置

副井井筒內(nèi)設(shè)置了2套提升系統(tǒng)，為保障該2套系統(tǒng)的安全運行，互不干擾，需合理布置井筒斷面。中關(guān)鐵礦副井井筒布置充分利用了井筒的空間，在布置了交通罐的基礎(chǔ)上，取消了梯子間，井筒內(nèi)布置了4條排水管、通信電纜、動力電纜等設(shè)施。副井設(shè)備斷面布置如圖1所示。

2.2井架布置

2套提升系統(tǒng)共用1個鋼結(jié)構(gòu)井架，井架總高40.5 m，井架上安裝楔型罐道及防撞梁。在井上過卷長度內(nèi)設(shè)置過卷、過放緩沖裝置。在井架標高為33.5，27.5 m平臺上安裝罐籠提升系統(tǒng)的天輪。在井架標高為20.6，17.6 m平臺上安裝交通罐提升系統(tǒng)的天輪。副井井架布置如圖2所示。

圖1　副井設(shè)備斷面布置(單位：mm)

圖2　副井井架布置

2套提升系統(tǒng)的天輪垂直布置，對井架的設(shè)計和受力分析有重要影響。井架屬高聳構(gòu)筑物，受力形式復(fù)雜。副井井架斜架承受主要荷載，立架主要作為罐道框架使用。作用于井架上的荷載有3類：自重荷載(桿件自重、設(shè)備自重等)，可變荷載(風(fēng)荷載、裹冰荷載、地震作用、雪荷載、安裝檢修荷載、平臺活荷載、溫度變化、地基沉陷、提升荷載等)及偶然荷載(斷繩荷載)。井架力學(xué)計算除進行靜力分析(正常工作時的變形分析和強度分析)外，更重要的是對起控制作用的風(fēng)荷載效應(yīng)和地震荷載效應(yīng)進行分析。副井井架由斜架、立架、起重梁、天輪平臺及1架扶梯構(gòu)成。斜架為鋼板焊接變截面箱形結(jié)構(gòu)，天輪平臺及天輪安裝于斜架上，斜架頂部安設(shè)起重梁，中間立架為型鋼框架結(jié)構(gòu)。為節(jié)省風(fēng)壓，立架外圍采用鋼板密閉，但落地式提升系統(tǒng)鋼絲繩的擺動較大，直接帶來的影響是襯墊磨損大。

2.3提升機房布置

根據(jù)井筒斷面的布置形式，2套提升系統(tǒng)需分別用作提升機房。罐籠提升系統(tǒng)的提升機房平面尺寸15 m×16 m，安裝1臺JKMD-4×4(Ⅰ)E型提升機及配套的控制臺，機房內(nèi)設(shè)控制室，并設(shè)1臺50 t/10 t電動橋式起重機供設(shè)備安裝和檢修使用。副井罐籠提升系統(tǒng)的提升機房布置如圖3所示。

圖3　副井罐籠提升系統(tǒng)的提升機房布置(單位：mm)

為滿足井口工業(yè)場地的要求，交通罐提升機房設(shè)置于井口房高4.90 m的二層平臺上，提升機房平面尺寸12 m×12 m，安裝1臺JKMD-1.6×4(Ⅰ)E型提升機及配套的控制臺，機房內(nèi)設(shè)控制室，并設(shè)1臺5 t手動單梁起重機供設(shè)備安裝和檢修使用。副井交通罐提升系統(tǒng)的提升機房布置如圖4所示。

圖4　副井交通罐提升系統(tǒng)的提升機房布置(單位：mm)

從采光、通風(fēng)、防潮與維護等方面考慮，落地式提升機房以地面樓層式為宜([3])。副井的2個提升機房均將提升機布設(shè)于二層樓上，將主電機通風(fēng)設(shè)施(過濾器、風(fēng)機、管路)、軸承潤滑站等噪音較大的設(shè)備置于地面一層，減少了對機房大廳的聲響污染，并對通風(fēng)機、風(fēng)管設(shè)置消音罩、吸音板，有效降低了聲源聲級。通風(fēng)系統(tǒng)較簡單，無需設(shè)置出風(fēng)道，熱風(fēng)可直接排入大氣。各類纜線用橋架敷設(shè)于一層樓板頂板之下，敷設(shè)及管理方便且美觀。兩層樓之間的樓板豁開，便于檢修和更換大件。采用二層樓方式的缺點是土建費用較高，設(shè)計時需考慮提升機房整體的結(jié)構(gòu)布置形式并進行嚴格的受力分析。

3結(jié)語

詳細分析了中關(guān)鐵礦副井內(nèi)2套提升系統(tǒng)的提升設(shè)備配置方式及工藝布置特點，該2套提升設(shè)備經(jīng)安裝、運行考核，證實了設(shè)計思路的科學(xué)性，機電設(shè)備工藝布置達到了功能分區(qū)清晰、纜線及管路交叉最少和路徑最短、2臺設(shè)備相互獨立互不干擾、室內(nèi)環(huán)境良好的目標，取得了預(yù)期效果。

參考文獻

[1]劉思哲.蔡園礦副井提升系統(tǒng)升級改造[J].煤礦現(xiàn)代化，2013(2)：112-114．

[2]張旭陽.提升機的選型設(shè)計[J].新疆有色金屬，2011(S)：182-184．

[3]何建平，陳子春.濟寧二號礦井副井提升設(shè)備及工藝布置特點[J].煤炭工程，2001(9)：16-19．

(收稿日期2015-09-02)

魏國昌(1982—)，男，工程師，碩士，066004 河北省秦皇島市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)龍海道71號。