汝城钨矿竖井的设计与实践.pdf

7 矿竖 井 的设 计 与实践 中南工业大学曹永忠 _ -___ _一 [ 摘要 ] 舟 鲴了波城钨矿主 副井的 装备设计宴践 及使用效果． 关 键 词 圭 塑 量 茎 型／ 堡 堕 裼 彳 ／ 关键 词 多 绳提升机箕斗罐笼 ． ’‘ ‘‘‘。一1 一一，⋯ 汝城 钨 矿是 一 座 开采 了七 十多年 的 中 型矿 山 。矿 田上部 用 平窿一 溜 井开拓 ，随 着生产 中段逐年下降 ，为使矿山生产持续 平衡 ，近 年来 ，根 据 资源情况 进行 了深部 开 拓 ，1 9 8 4 年 以来 ，相 继建成 了一座 箕斗 主 竖井 与一 座罐 笼副竖 井 ，及 时解决 了裸 部 开拓 问 题 ，为 矿 山近年 的稳产 起 了关 键 性作 用 。 设计采用了一些比较先进的技术 和设 备 ，投运 多 年显 示 出其 良好 的性 能 。 本 文拟 对该 矿 两 座竖 井设计 实践 中所 采用 的新技术 、新设备作一介绍 ， 并根据实践 加以评价 ，旨在为同类矿山提供有关的技 术信息 ， 并能对其在进行竖井设计时有所 稗益 。 1 情况简介 箕斗 井 为主 井 ，提升矿石 ，断面 为圆 形 ，直径 2 ． 7 m ．深1 5 6 m ， 为明竖井 ，采用 1 ． 5 ma 翻转 式箕斗配 平衡 锤提升 系统 ，落 地 式 多绳摩 擦 提升 机提升 ．罐 笼井 为矩形 断面 ，长3 ． 5 m ，宽3 m ，井深2 3 7 m ，单 罐 笼带平衡锤提升系统 ， 塔式多绳摩擦提升 机提升 ， 主要用于上下人员 、材料 、设备 及提 升废石 。 2， 2 主要装 备设计 两座 竖井全 部 采用 国产设 备 ，主要非 标 准设备 均 由矿 山 自行 设计 。经多年 运行 实 践 证 明 ，这 些 设 备 性 能 良好 ，安 全可 靠 ， 运行 费用节省 。 2 ． 1 选用适 合 中小型矿 山竖井提升新设备 汝城 钨矿两 座竖 井 均选 用 了重 庆矿 山 机器厂生 产的J KM 【 D 一1 ． 6 4 塔式 落地 式 多绳摩擦式提 升机 。该设备是 由重庆矿 山机 器 厂 根 据 汝 城 钨 矿 的 技 术 要 求 制造 的 ， 1 9 8 4 年 1 1 月首先在箕斗井投入运行 ， 1 9 8 4 年4 月通过了技术鉴定 。 这是一种新机 型 ， 其技术性能和使用效果如下 2 ． 1 ． 1 提升设备参数 摩擦轮 直径1 ． 6 m 钢绳敦 为4 根 钢 绳最大静张力8 4 0 0 k g； 钢绳最大静张力差 2 0 0 0 k g；钢绳 间距2 0 0 mm ；钢绳仰 角O N 9 0 o ； 最大 提升速度8 m／ s 2 ． 1 ． 2 提 升系统设 计的主要 技术参数 实 际钢 绳 静 张力 差 1 7 0 0 kg f i kg f 9 8 0 6 6 5N；落 地 式 提 升 机 仰 角 3 6～ 4 1 。 ；提 升机额 定速 度2 ． 5 m／ s；目前箕 斗 井 提 升 高 度 1 5 1 in ，罐 笼 井 提 升 高 度 2 3 7 m ；主 电机型 号 J R1 1 78 型 ， 8 0 kW 罐笼井6 0 k W j 微拖动 电机J Z R2 4 1 8 型 性斌臀矿墅井的话计与实践一曹永忠 2 9 ／ ， 维普资讯 1 l k Wj 液 压站 工作压 力5 5 kg f ／ c m 。 2 ． 1 ． 3 设 备结构 特点 1 将传统的主轴 一支轮 一导轮的连接 方 式 ，改 为 直接在 主轴 上 锻制法 兰盘 ，再 通 过 饺制 孔螺 栓 ，把 主轴 与 导轮直 接 连接 起来 ． 2 为 防 止 盘 式 制 动 器 漏 油 和 调 整 方 便 ，采用 了碟形 弹簧装 置 ，无复 位 弹簧的 新结 构 盘 式 闸 。该闸 易 制 易 修 ，使 用 方 便 ， 效果 良好 。 3 为了获得提升机安全制动时的等减 速度和减少钢丝绳与衬垫打滑的可能性， 采 用了液压延时的等力矩二级制动液压站。 4 为减少提 升 机的外部 设备 ，使之更 适 应 中 、小矿 山的 特点 ，在提 升 机教拖离 合器上 采用 了液 压摩擦离合 器 ． 2 ． 2 采用帮丝 绳罐道和滚 动导 向装 置 此两 座竖井均 采 用 母3 0 ． 5 n 1 m的密 封钢 丝绳作镱道 ， 镱道为井上拉紧式 ， 设在箕 斗两靖 2 根 与罐 笼 的四角 4 根，每角有 两 个 导 向器 ，运 行 十分 平稳 。罐 笼井为适 应 多 中段提升 ， 在各中段设计安装 了一种具 有稳镊和承接双重作用的摇稳装置 ， 实现 各 中段井 口机设备的联动化 ． 原设计采用滑动罐耳 ，虽将尼龙衬套 改为黄铜衬套仍束解决磨损快 使用寿命 短的同题 ．为解决这一同题 ， 设计 了一种 滚动导 向装置 ， 使用寿命有较大的提高 ． 安 装 在箕 斗 上的滚 动导 向装 置装 在 罐道 绳 1 一导 向 鬣 轮 2 一一 道冤 近八 年 的生 产 实践 表 明 ，滚动 导 向装 置与滑动导向装置相 比 ， 具有下列特点 1 运行 平稳 ，安全 可靠 ，自使用 以来 ，投 有发生过运行事故 ； 2 结构简单 紧凑 ， 体 积 小 、重 量 轻 、安 装 使 用 方 便 ； 3 成 本 低 ， 使用寿命长 ，二者使 用寿命与制造成 本 比较 如下表所示 ． 滑动与滚动导向装置比较表 蒋 行动导 l 尼 龙 村 謇8 2 2 1 7 6 9 6 向装置 l 冀锅衬謇 8 4 0 3 ∞ 4 8 o 壤动导向装置 l 6 2 0 3 2 0 2 B 8 0 从 上表 可 以看 出 ，在一 次性投 资 中 ， 滚动导 向装 置的投 资 比尼龙 衬套 投资多 1 4 4 元 ， 与黄铜衬套相等 ， 而使用寿命却是 尼龙衬套的3 0 倍 ， 是黄铜衬套的6 倍 ． 2 ． 3 使用链条 尾绳 目前使用较普遗的平衡尾绳是多层 圆 股钢丝绳和扁钢丝绳 ．汝城钨矿的两座竖 井的均使用 了自行设计的环形链条平衡 尾 绳 ， 效果较好 ． 两座竖井的提 升主绳为普通圜股钢丝 绳 ． 直径1 8 ． 5 ram ． 单位重量1 ． 2 2 k g ／ m 。 为满足等重尾绳提升 ，设计 了两条单重为 2 ．4 4 k g ／ m的链条作为平衡尾绳 ． 链环的几 何尺寸及 形状如 图2 所示 ． 翟 脓栅 一 R 一 3O 一 有色矿山 1 ∞3 维普资讯 的链条 重量q 2 ． 4 4 1 4 k g ／ m。 2 ． 3 ． 1 链条 尾绳 的主要特点 1 链条尾绳比钢丝绳挠性好 ， 在下部 尾绳 环处很容易改变运动 的方向 ， 从而不 会使尾绳发生扭结现象 ． 2 只要链环参数选择适当 ． 就可以保 证与提升主绳的单位重量接近或相等 。 3 链条尾 绳与 提升容 器 的连接非 常简 单． 4 主要缺 点是 磨损较快 。 2 ． 8 2 链条尾绳 的使 用情况 1 9 8 4 年 投 产 以来 ，链 条 尾 蝇 运 行 良 好 ．没有发生扭结或其它事故 。由于尾绳 磨 损严重 ．于1 9 8 8 年元 月更 换 了尾绳 为 提 高其 耐磨 性 ．对 新尾 绳进 行 了表面渗碳 淬火处理 ． 使其耐磨能力大大提高 。经过 表 面处理 的尾绳 比原 来 的尾 绳 寿命 提高 一 倍 以上 。经过几年的使用证 明 ， 在较低 的 提升速度下 ． 使用链条作平衡尾绳效果 良 好 ．但是 ．在较高的提升速度时 ． 能否使 用链条 尾绳还有待 于研究和实 践 。 2 ． 4 箕斗井井底矿仓新型底部结构 图3 矿仓底部结构图 1 爪 ， 2一前墙 ，3 一蠢板 ， 4～轻轨 ， 5 一挂轴 ， 6 一惜扦 ； 1 一非振动扳 ； 8 一工 字钢 ， 9 一控隹捐塞 ； 1 0 一振动电机 ； 1 1 一碱振椽 腔垫 为 了重 力 放矿 与 振动 放矿 有机 的结台 起来 ．从 实际情 况 出发 ，提 出了一种新 型 的矿仓低部结构方案 ， 该方案突破 了振动 放矿的传统观点 ，采用较大的倾角 ， 有效 地利用了重力放矿 ，从而扩大了振动放矿 技术在矿山的使用范围 。这种矿仓底部结 构如 图3 所示 。 2 ． 4 ． 1 设 计技术参数 和施工 底 部 安 装 倾 角 为3 6 。．采 用2 1 0 m x L2 5 m ，厚1 8 ram低碳 钢板 j漏斗宽1 ． 2 m ， 高l m ．振动源 为z w 一5 0 0 型 电机 ，根据计 算 ， 工作状态 系数Ku 2 ． 2 6． 施工 时 ．首 先预埋 工字钢 和挂轴 ．再 把非振 动板 固定在 工 字钢 上 ．减振 橡胶 用 埋 头 螺 钉 固 定 在 非 振 动 板 上 ，用 4 0 ram x 40 mm ，长 2． 1 mm方 钢 变 成 半 径 为 1 3 0 ram ．角度 为2 1 0。的 衄环 ．挂 在预 埋 的挂轴上 ．方钢 焊接在 底扳 上方 ，其功能 在 于增加底 板 高度 。挂轴 上方安 装加 强遮 板 ．以防止矿石 砸坏 挂轴的挂铸 。 2 ． 4 ． 2 使用效 果 1 放矿时 ，由于振动波的作用 ， 使整 个矿仓 中的矿石处于橙散状态 ， 有利于泥 水排泄 ， 故能有效地抑制了跑矿现象 。 2 本方案钎对以花 岗岩粉为主的结块 堵塞 ． 采用破拱理论 ，使在溜口狭窄部位 起拱而形成的结构体瓦 解 ，同时采用较大 安装倾角 ，一方面使形成的粉矿拱脚不断 松动 ，另一方面依靠重力使振动抛起的矿 石 ， 不在原地停留 ， 从而加速破拱 。每次 放矿前 ，首先 把 振动机 开 动一段时 间然后 再放矿 ，这样 就使振动波 传递到溜井 的 中 、上 部 ，避 免了 困溜 井下部 放空 ．振 动 波无介质传递 ， 使溜井中部发生堵塞 。 3 由于采用较大的安装倾角 ． 有效地 利用 了重力放 矿 ．所 以用较小 激动 力就 能 获得较佳的效果 。在使用过程中 ， 避免了 用爆破方法解决阻塞问题 ． 提高 了放矿作 业率 ，其 间接 经 济教 益也是 可观 的 ．本 方 斌城鹤矿竖井的设计与宴l ％ 一曹束盅 3 1 维普资讯 粜适用 于粉矿结 块严重 的矿 山 。 2 ． 5 副井用的新型多水平提升信号系统 2 ． 5 ． 1 信号系统的构成及其特点 根据 冶金 矿 山安 全 坦程 和 煤 矿 电工手册 对副井提舞信号的具体要求 ， 所设计 的多水平提升信号系统包括 。信号 电源 、 操作信号 、中段信号 、 工作制度信 号 、检修信号 、 事故信号 、联系信号和询 问信号八个部分 ， 它具有以下特点 ； 1 提升信号设有上下指示灯 ，工作信 号能保 留 。 2 能防止井 口信号工误转发井下水平 发来的工作信号 。 3 铃响次数与按钮次数 同步 ， 信号工 可按约定点数发出信号 。 【 4 水平转换时 ， 机房 内的水平转换铃 响 ， 提醒 司机注意 。 2 ． 5 ． 2 使用效果 由于该系统的设计 中采取 了一系列措 施 ，如 选 用通用 性强 ．运 行可 靠 的 电气元 件 ．所 以 自1 9 8 8 年1 0 月投 入 运行 以来 ．使 用情况良好 。可得 出如下结论 该 副井提 升信号系统的设计是合理的 ，具有安全可 靠 。使用方便 。 维修工作嚣少 ， 经济实用 的特点 ， 可供同类情况的生产矿山参考 。 2 ． 6 竖井采用倾斜锚喷支护技术 在 建成 的两 座竖 并 中 。主并 岩 石稳 固 性较好 ．除井 口表土及并底粉矿仓进行 了 整体混 凝土支护外 ，其它 中部 不需要支 护 。然而矩形竖井 由于用来提升人员 、 设 备 、 材料 。且井筒所穿过的岩层软弱面较 多 ，常有 贯通 性裂 隙交 会 ，在 井筒 上部还 有一平均宽度为0 ． 8 m的风化带呈7 0 。 斜交井 倚 。 故选择了馈斜锚杆喷射混凝土联合支 护形式 。 2 ． 6 ． 1 馈斜锚杆的应用 惯斜锚杆支护与一般锚杆支护的区别 在于它不垂直于被支护的岩面 。选是根据 岩 体 的性质 将矩形 竖 井断 面的 每 帮筒 化 成 受均布地应力作用的简支粱受 力模型丽提 出的 。 竖井 断面的锚杆 布置如 图4 所示 。 图4 井筒断面锚杆配置示意固 1 一喷射箍叠崖 一 2 一话轩 从图中可见 ，每帮锚杆在 四角处布置 比轴线处密集 。选恰好符台矩形井筒四角 处围岩应力最太而对锚杆布置的要求 。 在 井筒穿过的松动风化 带中采用长短 组台锚 杆 ． 短锚杆约束表匿部分 ， 长锚杆将浅部 的加l嗣圈与深部连接在一起 ．在整个工程 中选用 了一种 2 5 mm的A3 圆钢 制 成楔缝 式锚杼 和 4 0 ram楔管式锚杆进行 了对 比 使用 ．锚 杆为 l _ 2 m 、l _ 6 m 、l _ 8 m三种 长 度 。两种 锚杆的排列 均沿 井筒轴线 阊隔l m 一 层 。 阃距1 m星菱形布置 。 喷射i 劁鼯 土采 用zHP一 2 型转盘式 喷射机 干喷 ，层厚 1 0 0 ra m 。 2 ．6 ． 2 技术经济效果 采用锚喷联合支护不仅具有及时性和 封闭性 ， 使支护与岩俸鬃密结合成主动承 载结构 。 相对地提高支护效果 ， 而且极大 地简化 了成井工序 ，支护只需喷射手在 吊 盘 内进行操作 ， 避免 了其它支护形式要在 暴露的危 岩下作业 ，与采用整体式浇注混 凝土支护 比较 ，它使 啄岩开凿量减少6 0 0 多m’ ， 节约混凝土3 1 5 m 。用工仅为其 三分之一 。 成本为其7 5 。 3结 语 下 转第 l 4 页 一 3 2 一 有色矿山一1 9 9 3 4 维普资讯 A 4 s 6 h 式 中 一 一 钢 筋 设 甘 抗 拉 强 度， 2 3 5 M Pa；钢 筋 网 的 间 距 a 旦 取 钢 筋 直 径 d；0 ． 0 0 8 m ．钢 筋 酌层 数 4 喷锚网的实施及其效果 用上述计算的参数进行 支护时 ，尚需 根据巷道岩性 的实际变化 ． 部分参数进行 适当调整 。如在矽 卡岩和蚀变闪长岩等软 弱破碎 的 电耙道 中 ．采 用两 次 喷锚 网 支护 即n 2 ，每 次钢 筋 网 的问距 为0 ． 4 m 。在 其它较好的岩体 如闪长岩 中 ． 采用一次 喷锚 网 。从 1 9 9 0 年 下 半年 到 现在 ，总 共支 护 了2 O 个 采场 耙 道，其 中矽 卡 岩和 蚀 变 闪长 岩型 耙 道 1 6 个 ．除三 个采 场 均在 软 弱 破 碎 的矽 卡岩 中 ，在 出 了大 部分 矿石 后 ． 耙道塌冒外 ，其它l 7 个耙道均获得 了很好 的效 果 ，目前 有 l 1 个 采 场仍 在 回采 或 采准 之 中 。与 混凝土 衬 砌支 护相 比 ，其耙 道 的 稳定性有 了明显的改善 ． 从而使矿山的回 采各个工序得以顺利进行 。 三 条塌 冒的 耙道 的详 细 调查证 明 ，除 了该耙道的岩体本身的稳圃性极差外 ． 频 繁 的 二次 破 碎爆破 的动 态 影 响也是 造成 耙 道 塌 冒的 主 要 原 因 ．特 别 到 了出矿 的 后 期 ．由于二 次爆破 动载 的重复 作 用 ．使 电 耙 道 中一 些部位 的喷射 混凝土 钢筋 网脱 落 ． 最后导致该部位的整个桃形矿柱豹塌 冒 ． 对此 ，目前也正在研究探索如何维护 在动载下软岩巷道的稳定性问题 。 参考资料 ⋯T ‘Bi eni a we ki Roc k M 日 c h cs De s i g n i n M i ni ． ng a nd Tunne l i ng ,1 9 8 4 “’ B． H G． Br s dy , R．T． Br own． Roc k M e c ha ni c s f o r Und er g r o und M i n i ng ． 1 9 85 ． 2 6 02 9 1． T．R． 斯塔西 - C． H． 佩吉 ． 地下岩石力学宴用手册 ． 攥炭 工业 出艘杜 1 9 9 0 ． 责任编辑黄燮中 上接第3 2 页 老矿山发展生产 、提高效益必须坚定 不移地依靠新技术 、新设备 ．竖井是矿山 的咽喉工程 ．因而在设计 中应充分考虑矿 山的技 术 、设 备状况 ，现有 生产系统特 点 ， 采用先进技术 、 设备 ，因地制宜地选 取最优方案 ．如副井提升设备将多绳摩擦 轮提机安在坑内 ，以井筒和稠室取代钢筋 混 凝土 井塔 几 年的运 行实 践证 明 ，状况 且好 ， 技 术上可行而又 节省 了投资 ． 责任编辑王家骧 上接第3 9 页 要 因素 。执行机构中接触药液的阀体 、管 道 、球璩 等 采用高抗 腐蚀 塑料或不锈 钢 制做 ．阀体线圈应有 防蚀套 ． 控制主机应 采取抗干扰措施 。 此外 ． 完簧操作检查制度也是 电子给 药机正常运行 的重要保证 在药箱和药管 进 口处 应 设 隔渣 网 ，及 时 清除 药 渣 以免堵 塞或影响流量精疫 。 应经常校正标定 ，做 到合理准确加药 。应避免药费 时 跑冒滴漏造 成电磁阀线圈腐蚀 ． 这样 ． 电子给药机方 能充分发挥作用和效益 。 参考文献 略 责任编辑李怀先 一 1 4 色矿l I J ～1 9 9 3 ． 4 维普资讯