煤礦副立井生產系統設計淺析

馬鵬飛

（中煤天津設計工程有限責任公司，天津 300120）

煤礦副立井設計涉及井筒斷面、罐籠、操車設備、長材裝卸等一系列問題，設計中應根據項目的具體情況和特點合理布置，以中煤能源黑龍江煤化工有限公司依蘭第三煤礦為背景，進行副立井生產系統設備選型和工藝設計[1-3]。

1 概況

依蘭第三煤礦設計生產能力2.4 Mt/a。礦井材料、設備、液壓支架、矸石和人員等的提升任務由副立井承擔。副立井井筒斷面綜合考慮提升、通風、排水、運輸等影響因素，確定直徑為8.2 m。

井上、下進出車水平采用四角罐道穩罐，井上下均為有軌運輸，進出車方式為異側進出車。副立井為單一水平提升，提升高度709 m。井筒裝備冷彎方鋼管罐道，設有鋼梯子間，敷設壓風管、排水管、消防灑水管以及信號電纜和動力電纜等。井筒斷面布置如圖1。

圖1 井筒斷面布置圖

2 罐籠選型

2.1 罐籠外形尺寸

根據礦井輔助提升量要求，提升容器選定一對端面鋼罐道900 mm 軌距、1.5 t 礦車二層四車多繩罐籠（一寬一窄）。窄罐籠只承擔礦井材料、少量矸石、人員等升降任務；寬罐籠除了承擔上述任務外，還滿足液壓支架整體升降要求，即下放外形尺寸6300 mm×1650 mm×2300 mm、重量29 t(含平板車）的大型設備的需要。為了簡化井口、井底設備和工藝布置，窄罐籠長度和高度尺寸與寬罐籠一致，在滿足有關立井提升容器間及提升容器與井壁、罐道梁、井梁間最小間隙值要求的前提下，確定寬罐籠凈寬為2000 mm，罐道間距6600 mm，窄罐籠凈寬為1270 mm，罐道間距6600 mm，罐內阻車器選用滑塊式阻車器。罐籠圖如圖2。

圖2 罐籠圖

2.2 首、尾繩懸掛裝置及滾輪罐耳選型

首、尾繩懸掛裝置的選型是根據首、尾繩懸掛最大載荷和鋼絲繩公稱尺寸確定的，需滿足升降人員提升容器連接裝置安全系數不低于13。

尾繩有效計算長度（罐籠到達防撞梁位置時尾繩的長度）為L=744 m，尾繩懸掛最大載荷為F尾=155 kN，扁尾繩公稱尺寸為216 m×34 m。選尾繩懸掛裝置型號為XWB300。

首繩懸掛板提升最大終端載荷F首=937.84 kN，鋼絲繩直徑50 mm。選首繩懸掛裝置型號為XSZ350。

根據MT236《矩形鋼罐道滾輪罐耳》滾輪罐耳承受的最大水平力按提升容器總重（容器自重加載重）的1/24 計算，滾輪罐耳型號為LS35。

3 操車設備及工藝布置

3.1 搖臺選型

搖臺選型主要根據搖臺的調節高度選取。搖臺調節高度=由置換載荷引起的彈性伸長量+停罐時的位置誤差+調繩長度。由于鋼絲繩的懸垂長度井底大于井口，所以井底搖臺的調節高度大于井口搖臺。

目前常用的深井搖臺主要有德國SIEMAG 公司的鎖罐搖臺、南京友固科技公司的鎖罐搖臺和徐州工大三森科技公司的ZHT-B 型雙補鎖定回轉自動換層搖臺等。SIEMAG 公司的鎖罐搖臺只適用于罐籠+平衡錘系統，不適用于雙罐籠系統；南京友固科技公司的鎖罐搖臺，下液壓支架時需單獨設一套液壓系統；ZHT-B 型搖臺能實現緩沖托罐、同步搭接鎖定、自動換層等功能。對比后確定井口采用液動普通搖臺，搖臂長度為0.8 m，調節高度為150 mm；井底采用ZHT-B 型雙補鎖定回轉自動換層搖臺，上搖臂長1.5 m，補償高度200 mm，下托爪托罐高度500 mm。

3.2 操車設備工藝布置

井口、井底為異側進出車，進出車側寬、窄罐籠前各鋪設一股900 mm 軌道。進車側每股軌道設置前后兩道阻輪式阻車器，并以此為標志將軌道分成裝罐區段和待裝罐區段。在裝罐區段，前阻車器用于待裝兩輛裝罐礦車的限位；在待裝區段，后阻車器用于另外的待裝礦車限位使用，停放由對稱分車道岔分配后自動滑行來的兩輛礦車。分車對稱道岔后設一道復式配車阻車器，停放列車或車組。

推車機采用銷齒式推車機，具有推車和調車功能。該推車機的特點是推爪能進罐推車，有效地解決了電動鏈式推車機無法推車到位及罐外無車時置換罐內礦車等難題。推車機單次調車、推車數量為兩輛（或一輛），采用置換礦車方式進行裝卸礦車作業。推車機推爪能夠進入罐籠，把罐籠里的礦車推出罐籠；當提升重型設備時（如液壓支架），推車機可以把裝載重型設備的平板車推入或推出罐籠。

寬、窄罐籠出車側軌道坡度為15‰，推出的礦車可自溜滑行至停車線。

當罐籠運行到井底停車位置后，下補償臂伸出，托平容器底層，緩沖機構柔性承接罐籠，上搭接臂搭接罐籠并可靠鎖定，同時把罐籠鎖定在停罐位置，防止罐籠反彈，保證罐籠對軌準確，托罐平穩，進出車平穩順暢。正常提升礦車時，可只采用普通搖臺的搭接、承接功能；在大型設備進出罐籠時，具有鎖罐和穩罐功能。

操車設備應設有完善的安全聯動閉鎖關系。

井口不設二層乘人平臺，井底連接處不設地道，人員采用對罐上下罐籠。

3.3 長材下井方式

長材料下井采用“穿罐籠-吊罐底”方式，即：鋼軌、管材在井口捆扎好，罐籠下放至罐頂與井口軌面平齊時，打開罐籠各盤上的活動門，將長材料用卷揚機提起插入罐內，穿過罐籠掛于罐底，然后下放至井底。井底出車側設置調度絞車和起重滑車，輔助完成長材的卸載工作。需要注意的是要校核井底馬頭門的高度是否滿足下放長材的要求。

4 結 語

副立井提升作為礦井生產的咽喉要道，其運行狀況直接影響生產的效率和安全。副立井生產系統涉及環節較多，需結合礦井實際情況和裝備技術的發展，選擇最適宜的設備和工藝，合理布置，為礦井的安全高效生產提供保障。