一种新型改绞方式

2022-08-10谭龙海

山东煤炭科技 2022年7期

谭龙海

（通用技术集团工程设计有限公司，山东济南 250031）

目前国内的建井方式一般是在井筒见底后，副立井进行永久装备，风立井、主立井仍然使用原有提升设备，但是提升容器更换为临时罐笼，用于提升设备、矸石、物料及人员。此种传统改绞方式存在投资较高、管理组织协调困难、工期较长、安全性差、井架受力不对称、提升能力小的缺点。

针对传统改绞方式的弊端，提出一种新型改绞方式[1-5]：在井筒到底后，在风立井中布置两套容器，一套为双箕斗，用于提升矸石，另一套为双罐笼，用于提升人员、物料和下井设备。这样，井下掘进矸石可通过临时带式输送机输送至临时箕斗，与临时罐笼提升矸石车相比减少了运输环节，提高了效率。其次，人员、物料等辅助作业通过临时罐笼完成，主副提升分开作业，可大大提高提升能力，缩短工期。同时，由于实现了人料分离，也提高了矿井运行安全性，便于管理。最后，由于在一个井筒中进行提升作业，主副井筒同时进行井筒装备提升，可缩短建井工期，提高建设速度，并便于管理。

1 矿井概况及设计依据

石拉乌素矿井风井井筒直径7.5 m，井筒深度716 m。井筒凿井期间布置4.0 m3座钩式吊桶2 个，分别作为主提和副提，并担负矸石、人员及材料等提升任务。在转入平巷施工期间，主提提升容器更换为一对6.6 m3临时箕斗，双钩提升，采用主提提升机；副提提升容器更换为1.5 t 双层二车临时罐笼提升，双钩提升，采用副提提升机。井架采用V 型临时钢井架。改绞后提升载重重量及提升能力较改绞前要求高，所以按照改绞后核算提升设备。由于本文主要介绍一种新型改绞方法，所以对于改绞提升机只进行主要参数的简单核算。

1.1 主提升机核算

该矿井改绞主提提升机为2JKZ-4×2.65 凿井提升机一台，滚筒直径4 m，滚筒宽度2.65 m，最大静张力F=290 kN，最大静张力差Fc=255 kN，配减速箱减速比15.5，绳速V=6.66 m/s；配电动机10 kV、740 r/min、800 kW 两台，双机拖动。钢丝绳型号46 ZBB 18×7+FC 1670，单重8.25 kg/m，抗拉强度1670 MPa，最小钢丝破断力总和1 411.3 kN。

主提临时改绞更换为一对6.6 m3箕斗，双钩提升，箕斗自重6500 kg，载重6000 kg。

1.1.1 提升机校核

式中：Hc为钢丝绳悬垂长度，m；Ht为钢丝绳提升高度，m；Qk为钢丝绳单重，kg/m；Qc为箕斗自重，kg；Qz为箕斗载重，kg。

1.1.2 电机容量校核

首先，按照规范规定计算最高提升速度：

吊桶升降物料：Vm=0.4×7161/2=10.7 m/s

吊桶升降人员：Vm=0.25×7161/2=6.68 m/s

电机转速493 r/min，变速箱速比15.5，计算提升速度：

Vm=π×Dg×n/60×i=π×4×493/60×15.5=6.6 m/s，满足规范要求。

式中：i为减速机速比，15.5；n为电动机转数，r/min；Dg为滚筒直径，4 m。

电机功率核算：

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

式中：K为矿井提升阻力系数，取1.1；Ρ为动力系数，多绳摩擦提升取1.1；η为传动效率取0.85。

1.1.3 钢丝绳安全系数校核

提矸：m矸=Fp/Fjmax=7.782 ＞6.5，Fp为钢丝绳最小破断力总和，kN。

1.1.4 校验容绳量

式中：Lm为定期试验用的钢丝绳长度，取30 m；Dg为滚筒直径，m；d为钢丝绳直径，m；ε为钢丝绳间隙，m；Dp为多层缠绕时，钢丝绳在卷筒上缠绕的平均直径，m；B为滚筒宽度，m。

1.2 副提升机核算

钢丝绳、提升机及电动机与主提相同。

副提临时改绞为1.5 t 双层二车罐笼，双钩提升，罐笼自重5600 kg，矿车自重970 kg，900 轨距，乘人数二层约30 人。

改绞后副提升机不再担任提升矸石任务，主要担负升降人员和提升物料。

1.2.1 提升机强度校核

2 提升设备布置

在风井井筒两侧布置主、副提升机各一台，对称布置，如图1 所示。井筒内布置箕斗、罐笼各一套，均采用钢丝绳罐道，田字形布置。提升容器及提升设备的对称布置可平衡井架受力，使这个提升系统更加稳定。井筒内布置压风管、排水管及通风风筒，采用井壁吊挂技术，如图2 所示。V 型井架安装两套天轮，缠绕在提升机滚筒上的钢丝绳经天轮在提升容器上牢固绑定。罐笼主要担负人员和材料的提升，箕斗担负掘进矸石提升。

图1 提升系统图

图2 井筒平面布置图

3 效果分析

本文所公布的新型改绞方式，有着明显的优点，具体表现在：创造性地将两套提升容器布置于风井井筒，一套双箕斗，一套双罐笼，箕斗升降矸石，罐笼升降人员、设备及材料，两套设备分列运行，互不干扰；当一套提升机设备发生故障，可利用另一套设备使人员升井，提高了安全性；风井两侧各布置一套双滚筒缠绕式提升机，井架受力对称，运行更稳定；井筒内统一布置临时压风管路、临时排水管路、临时通风管路，节省投资；主井井筒及副井井筒不必改绞，可以直接进行井筒装备，缩短建井工期。同时，由于矸石采用临时箕斗提升，井下可布置临时带式输送机，将掘进矸石输送至临时箕斗中，相比临时罐笼利用抓岩机将掘进矸石装载入矸石车，利用机车牵引，操车进出罐笼，大大简化了运输环节，提高了效率。