组合竖井提升系统设计浅析

２ 竖井提升系统设计
２． １ 设计条件 井口标高 ： ＋９ ５ｍ ／ ， ， ／班 工作制度 ： ３ ３ ０ｄ ａ ３ 班／ ｄ ６ｈ ／ 矿石提升量 ： １ ２ ０ ０ｔ ｄ ／ 废石提升量 ： １ ３ ５ｔ ｄ 最大班人员 ： １ ７ ２人 ／ 材料总量 ： １ ５ｔ ｄ 提升高度 ： 约４ ５ ０ ｍ 服务 生 产 中 段 有 －２ ８ ０ ｍ、 －３ ２ ５ ｍ、 － ３ ７ ０ｍ、 －４ １ ５ｍ。 ２． ２ 竖井提升系统方案选择 根据统计资 料 分 析 及 经 济 效 益 比 较 ， 年 ， 产量大于 ３ 矿体垂直深度大于２ ０万ｔ ０ ０ｍ 时， 一般采用竖井开拓 ； 年产量为２ ０～３ ０ 万ｔ 的矿山 ， 一般采用竖井罐笼提升 ； 年产量大于 一 般 采 用 主 副 竖 井 开 拓， 主井为 ６ ０ 万 ｔ时 ， 箕斗井 ， 副 井 为 罐 笼 井； 年产量介于３ ０～６ ０ ， 万ｔ 且深度适中 的 矿 山 ， 采用混合井或组合 井提升较为合适 。 根据该矿的 实 际 情 况 ， 若采用混合井提 一个 井 筒 内 布 置 单 箕 斗 和 单 罐 笼 ２ 升方式 ， 套提升系统 ， 单箕斗提升系统负责提升全矿 单罐笼 提 升 系 统 负 责 提 升 全 矿 废 石 及 矿石 ， 人员 、 材料 、 设 备。 经 计 算， ２套提升系统均 选用 Ｊ ＫＭ－２． ２ ５ Ｘ ４（ Ｅ 多绳摩擦式提升 Ⅰ） 机， 功率３ Ｚ ＤＵ－１ ５ ２－１ Ｂ 直流电动机（ ６ ０
４பைடு நூலகம் 结 语
／ 矿山生产规模在 ５ 组合 ０ 万ｔ ａ左 右 时 ，
竖井提升系统比主副竖井和箕斗罐笼混合井 提升系统在基建工期及投资上有较明显的优 （ 下转第 ２ ０ 页）
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工 程 设 计 与 研 究
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表 ５ 柱顶变位
软土 ／ ｍ（ ｋ Ｎ ｍ
４）
可塑 — 中硬土 １ ４ ０ ０ ０～３ ５ ０ ０ ０
图 ２ 组合竖井井筒配置断面
３ 矿石采用 ６ｍ 多绳 底 卸 式 箕 斗 提 升 ， 提
， 升高度 ５ 箕斗质量１ 一次有 ７ ０ ｍ， ５ ９ ０ ０ｋ ｇ ， 效提升重量 １ 提升１ １ ６ ２ ８ｋ ２ ０ ０ｔ矿 石 耗 ｇ 时 ６． ７ ８ｈ。 箕 斗 侧 钢 绳 终 端 负 荷 为 ２ ６ ９． ８ 选用 ６ 直径３ Ｖ×３ ４＋Ｆ Ｃ 三 角 股 钢 绳， ２ ｋ Ｎ， ； 抗拉强 度 １ 尾绳选用３ ｍｍ， ７ ７ ０ ＭＰ ａ ４×７ 多层股钢绳 ， 直径４ ８ ｍｍ。 提 升 首 绳 安 全 系 数 大 于 ８。 箕 斗 提 升 矿 石 时 ， 罐笼侧作平衡
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工 程 设 计 与 研 究
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筒直径 ５ ８ ０ ０ｍｍ。 若采用组合 井 提 升 方 式 ， 一个井筒内布 （ 置 １ 套提升系统 ， 选用 Ｊ ＫＭＤ－３． ２ ５×４ Ⅰ） Ｅ 落地式多绳摩擦轮提升机 ， Ｚ ６ ３ ０－２ Ａ 直流 ； 电动机 （ 功率 ８ 摩擦轮直径 Ｄ＝３． １ １ｋＷ） ２ ５ 减速 比 ｉ＝１ 最 大 提 升 速 度 Ｖ ＝８． ｍ， ０． ５， １ ３ ／ 。 摩擦轮一侧 悬 挂 箕 斗 ， 选用６ｍ 多绳 ｓ ｍ 底卸式箕斗 ； 另一侧悬挂罐笼 ， 选用 ４． ３ ｍ× １． ４ ５ｍ 多 绳 双 层 罐 笼 。 箕 斗 和 罐 笼 互 作 平 衡锤 ， 箕斗提升矿石时 ， 罐笼内推入装有平衡 块的矿车 ， 作平衡锤使用 ； 罐笼提升废石或承 需将罐笼内装有平衡块 担其他提升任 务 时 ，
排水中段 ， 通过斜井与 －４ ４ ５ｍ 中段相通 。 根据通风系 统 设 计 要 求 ， 组合竖井兼作 为了解决箕斗井 Ⅴ 号矿体深 部 开 采 进 风 井 ， 在井筒配置上将箕斗运行间用隔 进风问题 ， 板进行 密 闭 ， 提 升 容 器 罐 道 采 用 冷 弯 方 钢。
３ １期 总第 １
３ 组合竖井提升系统设计
组合竖井地面及井下提升系统见图 １。
图 １ 组合竖井提升系统
— — 多绳摩擦式提升机 ； — — 上天轮 ； — — 下天轮 ； — — 多绳箕斗 ； — — 多绳罐笼 ； １— ２— ３— ４— ５— — — 卸载溜槽 ； — — 振动放矿机 ； — — 地面矿车 ； — — 带式输送机 ； — — 计量漏斗 ６— ７— ８— ９— １ ０—
的矿车推出 ， 箕 斗 作 为 平 衡 锤 使 用。 井 筒 直 径５ ５ ０ ０ｍｍ。 就本工程而 言 ， 采用混合井比组合井多 因此 ， 设备投资及安装费用比 １ 套提升系统 ， 组合井多 ８ ０ ０ 万元左右 。 加上混合井井塔或 双井架比组合 井 井 架 建 设 工 期 要 长 ， 基建投 资及管理成 本 相 应 增 加 。 为 减 少 投 资 ， 节约 建设成本 ， 尽量 缩 短 建 设 工 期 ， 早 投 产， 推荐 采用组合竖井提升系统 。
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表 ８ 承台底摩擦系数
土层 软土 硬塑土 砂土 摩擦系数 ０． ２ ５ ０． ３ ０～０． ３ ５ ０． ４ ０～０． ５ ０ 土层 碎石土 软质岩 硬质岩 摩擦系数 ０． ４ ０～０． ６ ０ ０． ４ ０～０． ６ ０ ０． ６ ５～０． ７ ５
应回填 Ｃ １ ０ 混凝土 。 承台底摩擦抗力系数 ： ／ ２ ５ ｕ Ａ２ －３． １ ４ ｄ） Ｒｈ ｆ ｒ＝０． ｃ ａ ｋ（ η η — — — 。 式中 ｆ 地基承载力特征值 ａ ｋ 地震时 ， ｂ＝０ η ） 。 桩顶约束效应系数η 见表 ７ ｒ（ 表 ７ 柱顶约束效应系数
井底标高 ５ ｍ， 该组合竖井 井 口 标 高 ＋９ ， 、 、 承 担 －４ ８ ５ｍ －２ ８ ０ ｍ －３ ２ ５ ｍ －３ ７ ０ ｍ、 废石及其他提升 －４ １ ５ ｍ４ 个 中 段 的 矿 石 、 ／ ， 其中矿石提升量１ 废石提升 任务 ， ２ ０ ０ｔ ｄ ／ 。 －４ 量１ 井底 ３ ５ｔ ｄ ８ ５ｍ 为井底粉矿回 收 、
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工 程 设 计 与 研 究
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组合竖井提升系统设计浅析
朱旭红
〔 摘 要〕 简要分析了组合竖井提升的优缺点及适用性 。 以某矿山组合竖井提升系统的设计为例 ， 关键词 〕 竖井开拓 ； 组合竖井提升系统 〔 地下开采 ； 矿床地下开采需从地面掘进一系列巷道 以便把地下将要开采出来的矿石 通达矿体 ， 运至地面 ， 同时把新鲜空气送入地下并把地 把矿坑水排出地表 ， 把 下污浊空气排出地表 ， 人员 、 材料和设备等送入地下和运出地面 ， 形 成完整的提升 、 运 输、 通 风、 排水和动力供应 系统 ， 统称为 矿 床 开 拓 。 提 升 系 统 更 是 整 个 其配置直接关系 矿山开拓系统 的 重 中 之 重 ， 到整个矿山的生产能力 。 为提高竖井 提 升 能 力 ， 我院近年设计了 多套组合竖井 提 升 系 统 ， 即一个竖井井筒内 布置箕斗和 罐 笼 ２ 套 提 升 容 器 ， 箕斗用来提 罐笼用来提升废石 、 材料及人员 。 本 升矿石 ， 文以某矿组合 竖 井 提 升 系 统 为 例 ， 对组合竖 井提升系统的适用性及其优缺点加以分析 。
表 １ 提升系统运行时间平衡情况
每次提升运行 ） 时间 Ｔ１（ ｓ 矿石 废石 最大班人员 设备 长材料 炸药 其他人员 其它材料 合计 ９ ２． ８ ２ ８ １． ９ ２ ９ ２． ８ ２ ９ ２． ８ ２ ９ ２． ８ ２ ９ ２． ８ ２ ９ ２． ８ ２ ９ ２． ８ ２ 两次提升之间 （ ） 休止时间θ ｓ ２ ０ ５ ０ ８ ５ １ ２ ０ １ ８ ０ ０ ６ ０ ８ ５ ４ ０ 一次提升全时间 ） Ｔ（ ｓ ２ ０ ５． ６ ４ １ ３ １． ９ ２ １ ７ ７． ８ ２ ２ １ ２． ８ ２ １ ８ ９ ２． ８ ２ １ ５ ２． ８ ２ １ ７ ７． ８ ２ １ ３ ２． ８ ２ １ ２ ０ ０ｔ １ ３ ５ｔ １ ７ ２人 ６次 １次 ２次 １ ５人 １ ０次 每天提升量 每天运行时间 （ ） ｈ ６． ７ ８ ３． ２ ７ ０． ３ ２ ０． ７ １ １． ０ ５ ０． １ ７ １． ４ ８ ０． ７ ４ １ ４． ５ １
３ ； 提升容器分别选用 ２． 底卸式箕斗 ｋＷ） ８ｍ 和３ ３ ０ ０ｍｍ×１ ４ ５ ０ ｍｍ 多 绳 双 层 罐 笼 。 井
１ 工程概况
某公 司 铜 矿 已 开 采 ４ ０ 余 年 ，井 下 开 采 ／ 深度已至 －２ 生产规模 ５ ３ ５ｍ 水平 ， ０ ０ｔ ｄ左 右， －２ ３ ５ｍ 水平以上资源储量大多消耗殆 尽 。 选矿厂经改造后 ， 处理能力已达到 １ ２ ０ ０ ／ 。 本次设 计 开 采 范 围 主 要 是 －２ ｔ ｄ ３ ５ ～－ ４ １ ０ｍ 水平之间的 Ⅴ 号矿体 ， －２ ８ ０ｍ、 －３ ２ ５ 单中段 产 量 加 ｍ、 －３ ７ ０ ｍ 等主要回采中段 ， ／ 。如果同时 上掘 进 副 产 矿 石 量 达 １ ０ ０ ０ｔ ｄ 开采二个中段 ， 生产能力可达１ ２ ０ ０～１ ４ ０ ０ ／ 。 井口工 业 场 地 、 选 厂、 供 电、 供 水、 机汽 ｔ ｄ 修、 尾矿库等 工 业 设 施 和 生 活 办 公 设 施 均 可 充分利用 。
组合竖井提升系统设计浅析
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井筒配 置 断 面 见 图 ２。 由 于 废 石 提 升 量 较 为减少开拓工程量 ， 废石由罐笼提升 。 小，
配重使用 ， 平衡质量按箕斗质量加箕斗一次 。 为２ 有效提 升 重 量 的 ５ ０％ 计 算 ， １ ７ １ ４ｋ ｇ 钢丝绳最大静拉力为 ３ 钢丝绳最 ８ ４． ８ ２ ７ｋ Ｎ， 大静拉力差为 ５ ７． １ ２ｋ Ｎ。 当罐笼承担 废 石 、 人员或其他提升任务 时， 箕 斗 作 平 衡 锤 使 用 。 选 用 ４． ３ ｍ×１． ４ ５ ， 自重１ 可载６ ５ ６ ６ ０ｋ ２ ｍ 多 绳 双 层 罐 笼， ｇ ３ 人； 提升废石 时 ， 每 层 装 ２ 个 １． ２ｍ 固定式 提升 １ 矿车 ， ３ ５ｔ 废 石 耗 时 ３． ２ ７ｈ。 罐 笼 侧 钢丝绳终端 负 荷 为 ２ 钢丝绳最大 ０ ２． ７ ８ｋ Ｎ， 静拉力为 ３ 钢丝绳最大静拉力差 ０ ６． ５ ４ｋ Ｎ， 均小于箕斗提升时的相应值 。 为４ ７． １ ３ ５ｋ Ｎ， 因此 ， 提升系 统 设 备 按 箕 斗 提 升 选 择 就 可 满 足罐笼提升要求 。 由于罐笼自 重 小 于 箕 斗 自 重 ， 箕斗提升 矿石时 ， 罐笼 内 需 推 入 装 有 平 衡 块 的 矿 车 作 平衡 锤 使 用 ， 平衡块和矿车总质量为６ ０ ５ ４ 。 ｋ ｇ 根据计算 ， 提升系统运行 ， 时间平衡情况 见表 １。 从 表 １ 可 见 ， 由于矿石采用箕斗提 大大缩短了矿石提升时间 ， 从而提高了组 升， 合井的提升能力 。
硬塑 — 坚硬土中 密以上中粗砂
中密以上砾砂 、 碎石土
６ ０ ０ ０～１ ４ ０ ０
３ ５ ０ ０ ０～１ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０ ０～３ ０ ０ ０ ０ ０ １
— — 桩距 式中 ： Ｓ ａ— 侧土抗力效应系数η ． ０ ０ ０ ７ ５ ｍ（ Ａ＋ ｌ＝０ ） １ ｈ／ Ｒｈ ａ 基坑回填 土 应 达 到 选 用 的 ｍ 值 ， 否 则，
Ｌ α
２． ４ ０ ６ ０ ８ ０ ０ ０ ５ ０ ≥４． ０ ０ ２． ２． ３． ３． 位移控制 ２． ５ ８ ３ ４ ２ ０ １ ３ ０ ７ ０ ５ ２． ２． ２． ２． ２．
参考文献
［ ］ 普拉卡什 （ 印度 ） 土动力学． 徐攸在译． 北 京： １ Ｓ． ． 水利电力出版社 ， １ ９ ８ ４ ［ ］刘金砺 ． 桩 基 基 础 设 计 与 计 算． 北 京： 中国建筑 ２ 工业出版社 ， １ ９ ９ ０ ［ ］中 华 人 民 共 和 国 住 房 和 城 乡 建 设 部 ． ３ Ｊ Ｇ Ｊ ９ ４ － 中国建筑工业 ２ ０ ０ ８ 建 筑 桩 基 技 术 规 范 ．北 京 ： 出版社 ， ２ ０ ０ ８ ［ ］ 中华人民共和国建设部． ４ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ １ ７ － ２ ０ ０ ３钢结构 设计规范 ． 北京 ： 中国计划出版社 ， ２ ０ ０ ３