高家堡礦井副井提升系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案比選

徐 康 韓秀林 安昌輝

（通用技術(shù)集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限公司，山東 濟(jì)南 250031）

1 概況

高家堡礦井地處陜西省彬長(zhǎng)礦區(qū)境內(nèi)，井田面積220 km2，工廣沿涇河河谷布置，年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力5.0 Mt/a。副井井筒凈直徑8.5 m，井口標(biāo)高+926.5 m，井底車場(chǎng)水平+120 m，提升高度806.5 m，擔(dān)負(fù)全礦井材料、人員、設(shè)備、大件等提升任務(wù)。

高家堡礦井副井提升深度超過(guò)800 m，屬于規(guī)范確定的深井提升范疇。由于該項(xiàng)目井田開(kāi)拓量大，矸石提升任務(wù)較重，且該項(xiàng)目位于陜西電網(wǎng)的末端，供電穩(wěn)定性不高，為有效保障該項(xiàng)目建設(shè)工期，需選定合適的副井提升方案。

2 副井提升系統(tǒng)設(shè)備選型方案

根據(jù)該礦井特征及條件，參照國(guó)內(nèi)外提升設(shè)備的制造技術(shù)及性能參數(shù)，對(duì)副井提升設(shè)備進(jìn)行了多方案的比選，除考慮日常輔助提升作業(yè)外，還考慮了升降大件設(shè)備的需要。經(jīng)篩選后列出以下3 個(gè)主要方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，詳見(jiàn)表1。

方案I 及方案Ⅱ：在井筒直徑Φ8.5 m 內(nèi)布置兩套提升容器，裝備一套一寬一窄雙層四車罐籠以滿足副井提升內(nèi)容要求及升降大設(shè)備。為提高提升系統(tǒng)的安全可靠性，配置一套交通罐帶平衡錘提升，用于日常零星人員運(yùn)送，減少寬窄罐大提升機(jī)的運(yùn)行次數(shù)，降低運(yùn)行費(fèi)用。且在寬窄罐大提升機(jī)故障情況下，可較快提升井下人員，增加副井提升系統(tǒng)的安全可靠性。

在這兩個(gè)方案中，寬窄罐籠所選用的提升機(jī)不同。

方案I 為1 臺(tái)JKMD-5.5×4PIII 落地式多繩摩擦提升機(jī)，配2800 kW、1450 V、35 r/min 低速交流變頻同步電動(dòng)機(jī)，懸臂直聯(lián)。主要特點(diǎn)是采用落地式四繩摩擦提升機(jī)，四繩提升容器受懸掛裝置制約（目前最大懸掛裝置設(shè)計(jì)破壞載荷每根繩為4000kN），寬罐只能升降不超過(guò)37t 大設(shè)備重量（含平板車），致使選型的液壓支架不能整體升降，井下需設(shè)置組裝硐室。

方案Ⅱ?yàn)? 臺(tái)JKMD-4.5×6 落地式多繩摩擦提升機(jī)，配2800 kW、1450 V、40 r/min 低速交流變頻同步電動(dòng)機(jī)，懸臂直聯(lián)。主要特點(diǎn)是提升機(jī)為6繩，寬罐可升降重達(dá)43t 整體支架（含平板車），提升容器不受懸掛裝置制約，運(yùn)輸環(huán)節(jié)較簡(jiǎn)單。但目前國(guó)內(nèi)落地式多繩摩擦提升機(jī)均為4 繩，沒(méi)有6 繩的，雖咨詢廠家可以生產(chǎn)，但無(wú)成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。因此兩方案相比，設(shè)計(jì)暫推薦采用方案I。

方案Ⅲ：在直徑Φ8.0 m 的井筒內(nèi)裝備一套寬窄罐提升。選用1 臺(tái)JKMD-5.5×4P Ⅲ落地式多繩摩擦提升機(jī)，配2800 kW、1450 V、35 r/min 交流變頻調(diào)速同步電動(dòng)機(jī)，懸臂直聯(lián)。該方案系統(tǒng)簡(jiǎn)單，投資低，也能滿足礦井輔助提升量的要求，但一套提升設(shè)備安全可靠性不如方案I。

表1 副井提升設(shè)備方案比較表

經(jīng)綜合分析比較，方案I 投資相較方案Ⅱ低，且在今后生產(chǎn)中兩套提升設(shè)備運(yùn)行靈活。一套寬窄罐用于集中升降人員、物料及大設(shè)備，而副井設(shè)備的檢修及零星人員的運(yùn)送則采用交通罐，以減少大提升機(jī)的提升次數(shù)，可節(jié)省電耗費(fèi)用，并在寬窄罐提升設(shè)備故障情況下，較快升降井下人員，提高礦井生產(chǎn)的安全可靠性。因此，設(shè)計(jì)推薦方案I 為主導(dǎo)方案。即在井筒直徑Φ8.5 m 內(nèi)裝備一套一寬一窄雙層四車罐籠，選用1 臺(tái)JKMD-5.5×4P Ⅲ落地式多繩摩擦提升機(jī)，配2800 kW、1450 V、35 r/min低速交流變頻同步電動(dòng)機(jī)，懸臂直聯(lián)。提升速度為10 m/s，最大班工人下井時(shí)間15.34 min，最大班作業(yè)時(shí)間3.45 h；另一套交通罐帶平衡錘提升，選用1 臺(tái)JKMD-2.25×2PI 落地式多繩摩擦提升機(jī)，每臺(tái)配200 kW、380 V、745 r/min 交流變頻電動(dòng)機(jī)，提升速度8.36 m/s。

3 輔助設(shè)施

（1）提升機(jī)房供電電源及電控設(shè)備

礦井副井提升機(jī)房?jī)?nèi)雙回路電源分別引自地面110 kV 變電所10 kV 兩段母線。低壓電源一路引自地面110 kV 變電所低壓母線，另一回引自本提升機(jī)房?jī)?nèi)變電所低壓側(cè)。提升機(jī)主電機(jī)采用交流全數(shù)字調(diào)速及監(jiān)控傳動(dòng)系統(tǒng)。

副井交通罐電源引自副井提升機(jī)房變壓器低壓側(cè)，另設(shè)柴油發(fā)電機(jī)組作為備用電源接入低壓母線，與正常供電電源相互閉鎖，確保交通罐提升在礦井失電情況下能夠正常運(yùn)行。

提升信號(hào)采用可編程控制的多功能提升信號(hào)裝置，設(shè)有與提升機(jī)控制回路閉鎖信號(hào)。

（2）附屬設(shè)備

副井提升機(jī)（一寬一窄罐籠）房位于副井井筒的西南側(cè)，副井井架上天輪軸中心線距井口高度37.5 m。提升機(jī)機(jī)房設(shè)一臺(tái)75/10 t 電動(dòng)雙梁橋式起重機(jī)，供安裝及檢修設(shè)備起吊用。交通罐提升機(jī)房坐落在副井井口房進(jìn)車側(cè)的屋面上。

4 經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益

（1）解決了建井初期矸石量大副井提升壓力大的問(wèn)題，實(shí)際運(yùn)行中單日提升近900 鉤，為節(jié)省礦井建設(shè)工期奠定基礎(chǔ)，直接節(jié)省建設(shè)資金近2000萬(wàn)元。

（2）提升交通罐的布置有效規(guī)避了零星人員下井對(duì)副井主提升的影響，并方便了副井罐道等設(shè)施的維護(hù)和檢修。

（3）方案中設(shè)置了柴油發(fā)電機(jī)做為備用電源，有效提高了副井提升的安全系數(shù)，為礦井應(yīng)急提升提供了一種布置方案。