趙雅風(fēng)，裴常靈

（山西國辰建設(shè)工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，山西 陽泉 045000）

1 陽煤二礦相關(guān)概述

1.1 礦井基本情況

陽煤二礦（全文簡稱二礦）是陽泉煤業(yè)有限責(zé)任公司特大型骨干礦井之一，也是我國煤礦行業(yè)特級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化及現(xiàn)代化礦井之一。二礦具有得天獨(dú)厚的自然開采條件，井田面積達(dá)到62.4km2，煤炭可采儲量達(dá)到4.9億t。該礦井自1951年建成以來，截至2011年已經(jīng)累計(jì)生產(chǎn)煤礦1.1億t，為國家創(chuàng)造稅收額度3億多元。

1.2 礦井地理位置

二礦所處地理位置東距陽泉市約5km，井田東邊是大陽泉井田，西邊則是正處于勘探階段的西上莊井田，南邊與五礦井相鄰，北邊以石態(tài)鐵路為界。此外，二礦具有十分便捷的交通網(wǎng)絡(luò)，石太線為復(fù)線電氣化鐵路，以東西方向貫穿該礦區(qū)，在煤炭運(yùn)銷中起著重要作用［1］。另外，太石高速公路以南北向穿過井田，307國道以西向東穿過，構(gòu)成了連通全國各地的交通運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。

1.3 二礦副立井基本情況

二礦龍門副立井井筒直徑10m，龍門分區(qū)副立井井筒直徑10m，井口標(biāo)高Zk＝＋885mm，井底馬頭門標(biāo)高Z＝＋470m。除擔(dān)負(fù)龍門分區(qū)的進(jìn)風(fēng)任務(wù)外，還擔(dān)負(fù)著材料、少量人員、一次采全高大型液壓支架及無軌膠輪運(yùn)輸?shù)仍O(shè)備的升降任務(wù)，對煤礦的安全生產(chǎn)起著至關(guān)重要的作用。

2 副立井提升策略概述

2.1 陽煤二礦龍門副立井提升基礎(chǔ)

井筒內(nèi)裝備有一套提升設(shè)備，提升方式為罐籠加平衡錘提升、一個水平進(jìn)出車。提升容器為特制單層大型罐籠加可調(diào)式平衡錘。采用冷彎方管罐道，提升高度415 m，額定最大提升速度8.38m／s。設(shè)一臺JKM5x6 型塔式多繩摩擦式提升機(jī)，配兩臺ZKTD 型低速直聯(lián)電動機(jī)，單臺電機(jī)額定功率1 800kW，轉(zhuǎn)速32r／min。配套全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)化操作系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)組成的直流電控裝置［2］。需要注意的是，在設(shè)計(jì)的提升方式中電機(jī)變位質(zhì)量為估計(jì)值，還需要以廠家提供的實(shí)際數(shù)據(jù)重新校核提升系統(tǒng)，最終確定罐籠和平衡錘重量，并依此修正本設(shè)計(jì)計(jì)算選型過程。

2.2 副立井提升方案依據(jù)

陽煤二礦龍門副立井提升方案設(shè)計(jì)主要以相關(guān)會議討論通過的決議為依據(jù)、集團(tuán)公司確定的設(shè)計(jì)原則、礦方所提的相關(guān)意見和建議以及相關(guān)專業(yè)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)意見為依據(jù)。

2.3 副立井提升策略相關(guān)參數(shù)確定

分別需要確定陽煤二礦龍門副立井系統(tǒng)最大提升量、罐籠、平衡錘，具體闡述如下：

第一，對副立井系統(tǒng)最大提升量的確定。根據(jù)最大件（液壓支架）升降方式，最大件重量為59.3t（過渡架加平板車），考慮到支架加平板車制造誤差，在不影響提升機(jī)選型的前提下，適當(dāng)考慮一定富裕量，確定提升系統(tǒng)最大提升重量64t，最大載重量差為32t。

第二，對副立井系統(tǒng)提升方式罐籠、平衡錘的確定。其中，罐籠采用特制加長加寬單層罐籠，根據(jù)井筒直徑和提升設(shè)備外形尺寸，按照罐籠最大化原則確定其尺寸為：長×寬×高＝8 600mm（罐道間距）×3 300mm（凈寬）×6 000mm（凈高），可滿足最大件設(shè)備提升任務(wù)。罐籠自重62 000kg（包括首尾懸掛裝置和滾動罐耳）。另外，平衡錘則采取可調(diào)式，也就是罐籠加平衡錘的提升方式，運(yùn)行效率較低，為了降低成本，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，設(shè)計(jì)采用可調(diào)式平衡錘。正常提升（Q≤34 000kg）時平衡錘重量79 000kg；提升大件（64 000kg≥Q＞34 000kg）時平衡錘重量94 000kg，井筒布置見圖1。

圖1 井筒布置圖（mm）

3 副立井提升方案對比選擇

主要從提升機(jī)布置形式、提升機(jī)及拖動方案兩方面對陽煤二礦龍門副立井提升方案進(jìn)行對比選擇。

3.1 提升機(jī)布置形式

對于立井提升系統(tǒng)，提升機(jī)布置形式有井塔式及落地式兩種形式，分別對其優(yōu)缺點(diǎn)闡述如下：

1）井塔式。采用井塔式布置的提升機(jī)設(shè)備布置集中，節(jié)省占地；生產(chǎn)使用方便，維護(hù)方便；節(jié)省鋼材，可提高鋼絲繩使用壽命，安裝、更換鋼絲繩較為方便，對鋼絲繩防凍和提高防滑性能有利［3］。缺點(diǎn)則主要是井塔基礎(chǔ)及結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，施工困難，施工工期長（根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)相對落地式布置長約6個月），占用井口的時間較長，需科學(xué)安排施工方法和進(jìn)度，設(shè)備起吊安裝困難，需設(shè)吊裝孔和起重機(jī)，增加客貨兩用電梯等。從經(jīng)濟(jì)方面來考慮，以陽煤集團(tuán)二礦龍門副立井為例，這種方式造價(jià)約為9 025.79萬元，經(jīng)濟(jì)比較為0元，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。

2）落地式。采用落地式的優(yōu)點(diǎn)主要有：提升機(jī)房位于地面，安裝、維護(hù)方便；建設(shè)期間，不占用井口，提升機(jī)房施工、設(shè)備安裝調(diào)試和井筒施工可平行作業(yè)，井架施工占用井口的時間相對較短；提升機(jī)房距井筒較遠(yuǎn)，對井筒的壓力較小，有利于井筒的維護(hù)；落地式提升機(jī)房和設(shè)備基礎(chǔ)處理難度相對較小，費(fèi)用低；落地式提升系統(tǒng)對抗震較為有利。缺點(diǎn)則在于井架和提升機(jī)房占地面積大，鋼絲繩裸露在外，冬天易結(jié)冰，對天輪每日的例行檢查需爬井架，此外，井架的日常防腐費(fèi)用較高。

落地式在陽煤集團(tuán)二礦龍門副立井中使用，造價(jià)約為9 231.67萬元，經(jīng)濟(jì)比較增加了205.88萬元，需要資金較多。

3.2 提升機(jī)布置形式選擇

綜合考慮龍門副立井工業(yè)場地較小，與高速公路相鄰，其他方向?yàn)樯降?，設(shè)計(jì)推薦龍門副立井提升機(jī)布置方式采用井塔式。

3.3 提升機(jī)及拖動方案

提升機(jī)常用驅(qū)動方式有電機(jī)加減速器、低速直流直聯(lián)和交流變頻低速直聯(lián)等，對于電機(jī)加減速器驅(qū)動方式，因減速器傳遞功率有限，故常用于直徑3.5m 以下，配套電機(jī)功率1 500kW 以下的提升機(jī)，二礦龍門副立井提升機(jī)配套電機(jī)功率2×1 800kW，故不能選用此種方式（電機(jī)加減速器驅(qū)動方式）。因此，在對幾種方案進(jìn)行必選之后建議使用以下方案：采用型號為JKM5×6（Ⅲ）、最大靜張力為1 650kN、最大靜張力差為500kN、襯墊摩擦系數(shù)為0.25 的提升機(jī)；使用型號／根數(shù)為6×36WS－FC－1770ZZ（SS）、直徑為54 mm、單量為10.8kg／m、抗拉強(qiáng)度為1 770 MPa、最小鋼絲繩破斷拉力總和為2 084kN 的鋼絲繩；使用型號為TDBS懸掛式交流變頻3 400kW 調(diào)速同步電動機(jī)。此種方案的優(yōu)勢在于：第一，隨著大功率電力技術(shù)、微電子技術(shù)、控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)已完全達(dá)到直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)；第二，結(jié)構(gòu)簡單、體積小，效率可達(dá)96%；第三，維護(hù)量小、超載能力高；第四，氣隙大易于安裝；第五，裝機(jī)容量大，可達(dá)10MW 以上；第六，交流變頻采用的是智能型全控器件，可以實(shí)現(xiàn)自保護(hù)，對于器件故障的保護(hù)功能更完善，且能防止故障的進(jìn)一步擴(kuò)大，人員可以通過上位機(jī)得到故障信息。

4 結(jié)語

陽煤集團(tuán)二礦龍門副立井的提升與改造系統(tǒng)的選擇主要考慮安全性、合理性、投資回報(bào)率等問題。有關(guān)部門應(yīng)當(dāng)充分考慮該副立井現(xiàn)有條件、自然環(huán)境等特點(diǎn)，盡可能將資源最大化利用，節(jié)約提升與改造成本。

［1］趙學(xué)雷，連鴻飛.淺析王莊煤礦副立井提升系統(tǒng)改造［J］.水力采煤與管道運(yùn)輸，2009（12）：78.

［2］劉鳳先，胡昌華.副立井提升系統(tǒng)優(yōu)化提效技術(shù)改造［J］.煤礦機(jī)械，2010（9）：23.

［3］李子貴，王正義.多繩摩擦式提升機(jī)安全制動防滑校核分析計(jì)算［J］.煤礦機(jī)械，2011（8）：61.