深豎井提升與井筒裝備系統研究與分析

王春雷，王祥辰

（山東黃金礦業股份有限公司新城金礦，山東 萊州 261438）

現階段，我國礦山的淺部資源已經慢慢的進入一個開采后期，隨著開采的逐步結束，淺部資源已經無法滿足越來越深開采深度的要求，所以礦山項目中，我們經常會遇到深豎井這樣一個工程類型，其提升與井筒裝備系統是一個值得深思的課題。在實際工作中，在豎井內提升的時候，該如何保證物料運行的穩定性以及人員的安全性，又該如何在井筒提升設施使用的過程中最大程度的降低成本，并且如何有效的提升井筒裝備系統的安全性與穩定性，我們需要進行多方面的技術研究。本次研究在確定主題深豎井提升與井筒裝備系統研究與分析的基礎上分析研究了深豎井的主要技術關鍵點，促使后期實施深豎井工程提供了切實的參考以及依據。

1 深豎井提升系統的配置

通常情況下，對于地下礦山提升系統來說，主要的兩種類型是：第一種是斜井提升，第二種是豎井提升，豎井提升還可以被分為單繩提升系統和多繩提升系統兩種，主要的劃分標準是提升鋼絲繩數量的不同以及使用的提升機不同。并且還可以分為以下三個系統類型：第一個是箕斗提升系統、第二個是混合提升系統、第三個是罐籠提升系統，這是按照提升容器的類型分類的結果。對于豎井提升系統的作用，主要就是聯系井上、井下的一個非常重要的咽喉通道，在在井筒沿垂直方向設置豎井提升系統主要作用就是運輸物流和人流，并且還需要負責提升礦石和廢石、下放材料、升降人員和設備。在礦山生產的整個過程中，豎井提升系統的設置都是非常重要的，其地位不言而喻。通常情況下，多繩摩擦式提升機是深豎井提升系統的第一選擇，這個多繩摩擦式提升機最為顯著的優勢就是設備非常輕，鋼繩直徑較小，不存在大耗電問題。現階段，我國國內一般會選擇多繩摩擦式提升機。按照項目條件的差異跟不同，需要從根本上結合具體情況決定是選擇落地式還是選擇塔式，確定兩項技術的技術經濟收益值之后才能決定。倘若在地面上安裝多繩提升機，在井架的過程中，會安裝一些配套的設施以及設備等。在將塔式安裝在井塔上的時候，設置好提升機、導向輪等設備，設置好電動機極配電控制的安裝以及設置。在提升機布置的時候，設置好的安全距離，檢修設備、維護設備。在深豎井提升系統配置的時候，還需要從根本上重視豎井設計選型相關的工作。并且，對于現階段大部分深豎井來說，分期裝載情況是存在的，在遇到上述情況的基礎上，在分期裝載的前期的時候，會完善相關的井筒下部封閉隔離的方法，可以有效的回收創造粉礦，以此為為基礎穩定運行豎井提升系統，以此為基礎實現運行成本的節省。

2 深豎井井筒裝備的配置

在實際工作中，礦井提升是深豎井井筒裝備中可以高速的、安全的運行的重要組成部分，井筒裝備可以劃分為鋼絲繩罐道、剛性罐道，這是按照按罐道結構形式的不同來劃分的。剛性罐道包括很多種鋼質罐道，方形空心型鋼、鋼軌、型鋼組合等，隨著社會的發展，基本上不愿意使用鋼軌罐道和型鋼組合罐道，在國外，很多的深井礦山使用的鋼罐道類型都是外卷邊槽形型的罐道類型，螺栓是連接罐道跟梁兩者的器件，在連接的部位是不需要進行焊接附件操作的，所以，可以靈活的安裝罐道接頭，安裝起來還可以得到非常顯著的精度[1]。

在我國，大部分深豎井礦山都是使用到鋼絲繩罐道，所以存在較多的鋼絲繩罐道，鋼絲繩罐道的使用可以促使提升速度得到大大的提升，但是，如果選擇使用剛性罐道，就會從根本上降低井筒的凈斷面積，還會減少豎井的實際掘進工程量。但是，因為現階段我國國內還沒有掌握外卷邊槽形型鋼罐道技術，外卷邊槽形型鋼罐道技術是一項非常新型的技術。在安裝的過程中，對于方形空心型鋼罐道的設置來說，安裝施工精度是要求比較高的，因此，速度會大大限制。現階段，在加深豎井深度的過程中，我們需要從根本上重視以及關注深豎井剛性罐道技術的時候。

3 深豎井工程實例分析

3.1 深豎井工程的概況分析

設置分析案例為土耳其Kure 銅礦項目，在土耳其Kure 銅礦開采的前期階段，整個階段是露采階段，對于整個銅礦的開采都屬于一個深部資源的開采，對于礦山的開采來說，對于深部礦體的開采，完善一條混合井服務的新掘進，倘若使用的是混合井系統，那么就可以選擇使用落地多繩的提升操作。詳細的提升任務如下所表達：提升材料、提升人員、提升廢石、提升礦石等。在井筒內，設置了提升設備兩套，其中一套則是罐緊急罐籠提升系統，另一套則為復合箕斗+箕斗提升系統。其中，混合井井筒深度大小為960m，為了從根本上滿足采礦生產的實際需要標準，對于混合井來說，需要完善兩個箕斗裝礦點的設置，主要包括：第一個是上部裝礦點，第二個是下部裝礦點，在實際生產的過程中，對于上部裝礦點的首先運行，在安裝好下部裝載破碎系統后，在采礦巷道以及形成溜井形成之后，則應第一時間停止上部裝礦點。設置井筒直徑大小為φ6.5m，設置井口標高大小為1111.16m，箕斗卸礦標高大小為1135m。對于前期裝載安裝來說來說，如果低于470mL 水平的話，在后期的時候，棄放應該低于470mL 裝載水平，完善一系列裝載需要基于230mL 水平這個標準，針對主井的設置，一般會滿足170m 井底標高，按照一次安裝到底的原則完善罐道繩的一系列安裝。在使用復合箕斗罐籠，對于提升人員的過程中，其設置了共4 個停靠點，第一個是1111m L，對應的是井口位置、第二個是710mL、第三個是470mL、第四個是230mL。

（1）方案一。箕斗-單層罐籠的復合箕斗是6m3的主提升，箕斗則為6m3提升系統，其這是的終端荷載最大為26t，復合箕斗提升人員一次最多達到17 人。前期達到V1=11m/s 的提升速度，后期達到V2=13m/s 的提升速度，并且實現了 V=8m/s 的提升人員時速度，對應的方案一斷面配置詳細如下圖1。

圖1 方案一復合箕斗+ 箕斗斷面配置圖

（2）方案二。使用平衡錘提升系統+11.5m3復合箕斗（箕斗-單層罐籠）進行主提升，終端荷載最大達到49.5t，復合箕斗一次最多提升人員為17 人。最大提升速度V=13.19m/s，方案二斷面配置見圖2。

圖2 方案二復合箕斗+ 平衡錘斷面配置圖

（3）方案三。將整體向上提升11.5 立方米，箕斗和單層罐籠提升系統，其底部尺寸為2400×1450mm。箕斗整體可支持48.5t的載荷，每層最大載荷人數17 人。速度最快可達到V=13.19m/s，具體斷面情況通過圖2 來顯示。

圖3 方案三箕斗 + 單層罐籠斷面配置圖

站在經濟成本以及技術水平角度來比較的話，第一種方案的優勢要大于后兩種方案，且整體成本是最低的，而且還能夠實現豎井斷面進風，對此，第一種方案為此次項目的主打方案。

3.2 創新豎井斷面配置技術

豎井內部需要借助不同管道以及不同規格的線纜來實現其正常工作，而且大多是采用國標形式來布置，其中，通過圖4 可以看出，內部的設計主要是以螺栓擠入式管子支架為主，而且圖5 中也重點突出了重力式梯形電纜支架的作用，這種設計的價值，一方面是為了將井筒內部空間最大化，另外還有效保證了電纜的工作效率。另外，土耳其豎井安裝領域已經十分成熟，且同樣是以此種設計方法進行安裝的，因此我國的安裝方式和流程可借鑒土耳其在這方面的經驗。

圖4 螺栓擠入式單側緊固豎井管子支架

圖5 重力式梯形襯墊新型豎井電纜支架

本項目膠帶裝在水平方面，基本是按照防沖擊箕斗裝礦裝置來進行布置的，其工作流程和原理如下：在對輸送對象進行精準計算后，由膠帶輸送機直接把礦石輸送到箕斗中，在此過程中，計量時主要是借助于輸送機中間所安裝的稱重架以及稱重單元來實現，然后在得到準確數字后再將信息直接通過傳感器而傳遞到控制平臺上，緊接著將物料置于輸送機上，等到箕斗回歸原位后，再將物料直接倒進去。這種技術的使用價值就在于可獨立完成受料、轉運、計量（稱重）等過程，這樣一來在保證完成任務的前提下只需更少的工作量就能完成，有助于項目的快速推進；另外，計算精度較高，一般可達到0.16%～0.42%。裝置裝礦時，還能夠保證物料均勻持久的運輸，盡可能環節鋼絲繩所面對的各種壓力，進而有助于增加鋼絲繩的使用周期，并能夠使其應用價值提升到最高，通常來說，該系統大多用于深井大載荷、高速系統中。圖6 所顯示的就是該系統的整體布局。

圖6 防沖擊箕斗裝礦裝置結構圖

4 結束語

（1）此次研究的主題基本是以篩選深豎井提升系統方案為主，同時還提出了可行方案在運作過程中需要解決的其他問題，比如要重視井底排水系統的效率以及礦粉的回收質量等，對于分階段提升的豎井，可嘗試隔離的方式來進行操作，進而能夠有效控制各項支出。（2）項目能否安全進行，直接取決于深豎井的井筒裝備的配置，無論是鋼絲繩灌道還是鋼性罐，都有不同的優勢和弱點，對于深度較大的豎井而言，特別要保證剛性罐道的安裝質量和安全性，盡可能保證其正常運行，降低額外成本的支持。（3）經研究和梳理土耳其 Kure 銅礦項目井筒的具體安裝方式和流程后，本文作者發現，保證鋼絲繩罐道的正常運行的必要條件就是要計算好容器之間的距離，而該項目由于部分新技術的參與，使得整體提升的穩定性與安全性得到了很大提升。而是否引進成功的安裝經驗和理念，則需要與施工方以及設計方等共同探討和確定，這樣一來才能夠保證預期目標的有效實現。經本次研究，希望能為相關裝置的安裝提供一些可參考的模式和建議，并填補國內關于深豎井設計與施工技術科研方面的不足與漏洞。