一種新型改絞方式

譚龍海

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

目前國內(nèi)的建井方式一般是在井筒見底后，副立井進(jìn)行永久裝備，風(fēng)立井、主立井仍然使用原有提升設(shè)備，但是提升容器更換為臨時罐籠，用于提升設(shè)備、矸石、物料及人員。此種傳統(tǒng)改絞方式存在投資較高、管理組織協(xié)調(diào)困難、工期較長、安全性差、井架受力不對稱、提升能力小的缺點(diǎn)。

針對傳統(tǒng)改絞方式的弊端，提出一種新型改絞方式[1-5]：在井筒到底后，在風(fēng)立井中布置兩套容器，一套為雙箕斗，用于提升矸石，另一套為雙罐籠，用于提升人員、物料和下井設(shè)備。這樣，井下掘進(jìn)矸石可通過臨時帶式輸送機(jī)輸送至臨時箕斗，與臨時罐籠提升矸石車相比減少了運(yùn)輸環(huán)節(jié)，提高了效率。其次，人員、物料等輔助作業(yè)通過臨時罐籠完成，主副提升分開作業(yè)，可大大提高提升能力，縮短工期。同時，由于實(shí)現(xiàn)了人料分離，也提高了礦井運(yùn)行安全性，便于管理。最后，由于在一個井筒中進(jìn)行提升作業(yè)，主副井筒同時進(jìn)行井筒裝備提升，可縮短建井工期，提高建設(shè)速度，并便于管理。

1 礦井概況及設(shè)計依據(jù)

石拉烏素礦井風(fēng)井井筒直徑7.5 m，井筒深度716 m。井筒鑿井期間布置4.0 m3座鉤式吊桶2 個，分別作為主提和副提，并擔(dān)負(fù)矸石、人員及材料等提升任務(wù)。在轉(zhuǎn)入平巷施工期間，主提提升容器更換為一對6.6 m3臨時箕斗，雙鉤提升，采用主提提升機(jī)；副提提升容器更換為1.5 t 雙層二車臨時罐籠提升，雙鉤提升，采用副提提升機(jī)。井架采用V 型臨時鋼井架。改絞后提升載重重量及提升能力較改絞前要求高，所以按照改絞后核算提升設(shè)備。由于本文主要介紹一種新型改絞方法，所以對于改絞提升機(jī)只進(jìn)行主要參數(shù)的簡單核算。

1.1 主提升機(jī)核算

該礦井改絞主提提升機(jī)為2JKZ-4×2.65 鑿井提升機(jī)一臺，滾筒直徑4 m，滾筒寬度2.65 m，最大靜張力F=290 kN，最大靜張力差Fc=255 kN，配減速箱減速比15.5，繩速V=6.66 m/s；配電動機(jī)10 kV、740 r/min、800 kW 兩臺，雙機(jī)拖動。鋼絲繩型號46 ZBB 18×7+FC 1670，單重8.25 kg/m，抗拉強(qiáng)度1670 MPa，最小鋼絲破斷力總和1 411.3 kN。

主提臨時改絞更換為一對6.6 m3箕斗，雙鉤提升，箕斗自重6500 kg，載重6000 kg。

1.1.1 提升機(jī)校核

式中：Hc為鋼絲繩懸垂長度，m；Ht為鋼絲繩提升高度，m；Qk為鋼絲繩單重，kg/m；Qc為箕斗自重，kg；Qz為箕斗載重，kg。

1.1.2 電機(jī)容量校核

首先，按照規(guī)范規(guī)定計算最高提升速度：

吊桶升降物料：Vm=0.4×7161/2=10.7 m/s

吊桶升降人員：Vm=0.25×7161/2=6.68 m/s

電機(jī)轉(zhuǎn)速493 r/min，變速箱速比15.5，計算提升速度：

Vm=π×Dg×n/60×i=π×4×493/60×15.5=6.6 m/s，滿足規(guī)范要求。

式中：i為減速機(jī)速比，15.5；n為電動機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，r/min；Dg為滾筒直徑，4 m。

電機(jī)功率核算：

P'=K×Fc×Vmax×ρ/η=1 005.73 kW ＜2×800 kW，滿足要求。

式中：K為礦井提升阻力系數(shù)，取1.1；Ρ為動力系數(shù)，多繩摩擦提升取1.1；η為傳動效率取0.85。

1.1.3 鋼絲繩安全系數(shù)校核

提矸：m矸=Fp/Fjmax=7.782 ＞6.5，F(xiàn)p為鋼絲繩最小破斷力總和，kN。

1.1.4 校驗容繩量

式中：Lm為定期試驗用的鋼絲繩長度，取30 m；Dg為滾筒直徑，m；d為鋼絲繩直徑，m；ε為鋼絲繩間隙，m；Dp為多層纏繞時，鋼絲繩在卷筒上纏繞的平均直徑，m；B為滾筒寬度，m。

1.2 副提升機(jī)核算

鋼絲繩、提升機(jī)及電動機(jī)與主提相同。

副提臨時改絞為1.5 t 雙層二車罐籠，雙鉤提升，罐籠自重5600 kg，礦車自重970 kg，900 軌距，乘人數(shù)二層約30 人。

改絞后副提升機(jī)不再擔(dān)任提升矸石任務(wù)，主要擔(dān)負(fù)升降人員和提升物料。

1.2.1 提升機(jī)強(qiáng)度校核

2 提升設(shè)備布置

在風(fēng)井井筒兩側(cè)布置主、副提升機(jī)各一臺，對稱布置，如圖1 所示。井筒內(nèi)布置箕斗、罐籠各一套，均采用鋼絲繩罐道，田字形布置。提升容器及提升設(shè)備的對稱布置可平衡井架受力，使這個提升系統(tǒng)更加穩(wěn)定。井筒內(nèi)布置壓風(fēng)管、排水管及通風(fēng)風(fēng)筒，采用井壁吊掛技術(shù)，如圖2 所示。V 型井架安裝兩套天輪，纏繞在提升機(jī)滾筒上的鋼絲繩經(jīng)天輪在提升容器上牢固綁定。罐籠主要擔(dān)負(fù)人員和材料的提升，箕斗擔(dān)負(fù)掘進(jìn)矸石提升。

圖1 提升系統(tǒng)圖

圖2 井筒平面布置圖

3 效果分析

本文所公布的新型改絞方式，有著明顯的優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：創(chuàng)造性地將兩套提升容器布置于風(fēng)井井筒，一套雙箕斗，一套雙罐籠，箕斗升降矸石，罐籠升降人員、設(shè)備及材料，兩套設(shè)備分列運(yùn)行，互不干擾；當(dāng)一套提升機(jī)設(shè)備發(fā)生故障，可利用另一套設(shè)備使人員升井，提高了安全性；風(fēng)井兩側(cè)各布置一套雙滾筒纏繞式提升機(jī)，井架受力對稱，運(yùn)行更穩(wěn)定；井筒內(nèi)統(tǒng)一布置臨時壓風(fēng)管路、臨時排水管路、臨時通風(fēng)管路，節(jié)省投資；主井井筒及副井井筒不必改絞，可以直接進(jìn)行井筒裝備，縮短建井工期。同時，由于矸石采用臨時箕斗提升，井下可布置臨時帶式輸送機(jī)，將掘進(jìn)矸石輸送至臨時箕斗中，相比臨時罐籠利用抓巖機(jī)將掘進(jìn)矸石裝載入矸石車，利用機(jī)車牽引，操車進(jìn)出罐籠，大大簡化了運(yùn)輸環(huán)節(jié)，提高了效率。

4 結(jié)論

從本例可以看出，此種改絞方式可大大縮短工期、降低投資，便于組織協(xié)調(diào)管理。