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核桃峪煤矿副立井提升系统设计装备φ6.2m落地式摩擦轮提升机，是目前国内煤炭矿井应用最大的副立井落地式多绳摩擦提升系统。结合该煤矿副立井的设计建设情况，对井深达到m左右，井下辅助运输采用矿用防爆无轨胶轮车的特大型矿井的副立井提升系统设计选型进行了系统论述，可为建设相似条件的同类型特大矿井的副立井提升系统提供一定的借鉴。
根据我国煤炭行业的发展趋势，煤炭矿井的开采深度不断增加。对于埋深在m左右的特大型矿井，副井采用立井罐笼提升，可以大幅度地减少矿建工程量，缩短矿井的建设周期，降低建设费用，成为目前国内外较普遍采用的辅助提升方式。副立井提升作为矿井建设生产的重要环节，特别是埋深在m左右的特大型现代化矿井，对于副立井提升系统，从提升钢丝绳、提升容器、主轴装置，到闸控装置、电控装置等方面的选型均需要大胆创新，严谨论证，精心设计。
1矿井概述
核桃峪煤矿主要开采煤层埋藏深度约～m，按高瓦斯矿井设计，设计生产能力为万t/a，服务年限为.8a。结合该矿井外部条件和资源条件，设计采用缓坡主斜井、副立井、回风立井综合开拓方式。
缓坡主斜井井口布置在一个工业场地，位于井田西部边界处的马家咀，泾河北岸，井口标高为+m，倾角7°，斜长m，暗主斜井倾角7°，斜长m，装备两套同型号的带式输送机，通过搭接转载，担负该矿井煤炭的提升运输任务。
副立井井口和回风立井井口布置在同一工业场地，位于钻孔南部，葛家村附近。副立井井口标高为+m，落底水平标高为+m，井筒深度为m，净直径为9m。装备一单层加长非标宽罐笼和一非标双层窄罐笼，除完成材料下放、矸石提升和人员上下井等任务外，加长的非标宽罐笼还能满足整体运送最重件液压支架和其他大型设备的要求，并满足8t及以下中、轻型矿用防爆无轨胶轮车满载不换装直接开进(开出)罐笼上、下井的需要。
2副立井提升系统2.1副立井提升容器与井筒布置
核桃峪煤矿井下辅助运输选用的8t矿用防爆无轨胶轮车，自重kg，额定装载量为0kg，外形尺寸为mm×mm×mm(长×宽×高)；最重件(液压支架)自重为kg，调整重心后，外形尺寸为mm×mm(长×宽)，重型平板车自重kg。
本矿井副立井提升容器采用一对非标罐笼，一宽一窄，宽罐为单层非标加长罐笼。结合8t矿用防爆无轨胶轮车和液压支架参数，确定副立井提升采用宽罐笼，外形尺寸为mm×mm(长×宽)，内部净尺寸为mm×mm(长×宽)，自重为40kg，1次可乘载人员名。窄罐为双层罐笼，允许乘载人员32名，窄罐笼与宽罐笼调至等重。提升容器中心距为mm。
本提升系统窄罐笼主要起配重作用，上、下层均可装、卸配重车，根据不同的负载配置不同的配重。正常提升时，宽罐笼提升8t或5t矿用防爆无轨胶轮车(装载物料)或提升人员，窄罐下层装载0kg配重车，上层乘载零星人员或工具材料及轻小型设备；宽罐笼提升其他设备、物料时，根据实际提升质量不同，灵活调整窄罐笼的配重，可使提升系统节能运行；升降最重件(液压支架等)时，窄罐笼侧临时配重增加至2kg，装载时，窄罐笼应先加载临时配重后，宽罐笼再装载最重件，卸载时顺序反之。
副立井井筒内除装备一对罐笼外，还设有梯子间，并敷设有动力、通信电缆以及洒水管、压风管、注氮管各1趟，并为后期可能增加的降温管路预留了一定空间。
为使井筒断面得到最大利用，宽罐中心线与井筒中心线重合，经合理优化布置后，确定井筒净直径为9.0m。核桃峪煤矿副立井井筒断面布置如图1所示。
图1核桃峪煤矿副立井井筒断面布置示意
2.2副立井提升系统方案
本矿副立井提升宜采用多绳摩擦轮式提升系统。多绳提升系统有井塔式和落地式2种布置形式，笔者从地震烈度、气候条件、地基承载力、施工占用井口时间、建井工期安排、安装维护工艺性等方面对2种提升方式进行了比较。
(1)井塔式提升与落地式提升相比，其优点有：布置紧凑，占地少，设备质量轻，使用维护方便，提升系统钢丝绳在井塔内运行，受气候影响小，在摩擦因数相同的前提下，提升系统防滑性能更好；其缺点有：抗震性能差，井塔施工周期长，建井期占用井口时间长，辅助设施多(需设电梯及超卷扬电动起重机)，井塔基础对井筒压力大，井塔因不均匀沉降引起变形的风险高，土建费用高。
(2)落地式提升与井塔式提升相比，虽然占地面积大，钢丝绳运行条件相对较差，但其抗震性能好，建井期占用井口时间短，井架基础对井筒压力相对较小，因不均匀沉降引起变形的风险低，土建费用低。
(3)矿区地震烈度较低(只有Ⅵ度)，副立井表土层稳定性较好，副井采用塔式提升系统较好。但同时气候条件较差，冬季最低温度-22.8℃，副井井筒采用冻结法施工，冻结深度为～m，解冻后出现不均匀沉降风险性较高，且主斜井斜长约m，施工周期长，副井井筒成为矿井建设工期的关键线路。
总的来说，井塔式提升与落地式提升2种提升系统在技术上均是可行的。综合考虑井塔式和落地式提升系统的特点，经对矿区附近(彬县、长武)及更冷地区(如唐山、内蒙及黑龙江)矿井的设计、建设及使用情况的充分调研，在满足安全的前提下，为了降低井筒解冻不均匀沉降对提升系统的风险，加快矿井建设速度，缩短建设工期，推荐副立井提升系统选用落地式多绳摩擦提升方案。
2.3副立井提升设备方案及参数
2.3.1副立井提升设备方案
针对该矿副立井提升设备的选型设计了2种方案，如表1所列。
表1副立井提升设备方案比较
(1)方案二选用1套5m直径6绳落地式摩擦轮提升机。虽然具有钢丝绳直径与提升机摩擦轮直径较小的优点，但该直径落地式6绳提升机，国内缺少相关设计和制造经验。无论是采用国产还是进口设备，系统投资增加，交货周期延长，副立井提升系统建设投用周期延长，不利于加快矿井建设速度、缩短建设工期，也不利于早出煤、早见效。
(2)方案一选用1套6.2m直径4绳落地式摩擦轮提升机。虽然钢丝绳直径和提升机摩擦轮直径较大，但国产5.7m直径落地式4绳摩擦轮提升机已实际使用过多年，中信重工机械股份有限公司(以下简称“中信重工”)以其雄厚的技术实力和丰富设计制造经验，承诺能够在约定时间内完成6.2m直径4绳落地式摩擦轮提升机的生产制造任务，可以保证副立井提升系统的建设投用周期，利于加快矿井建设速度，缩短建设工期，实现早出煤、早见效。
通过多次技术交流与协调，经过国内多位专家论证后，确定采用方案一，选用1套6.2m直径4绳落地式摩擦轮提升机，并最终定型为JKMD-6.2×4(Ⅲ)多绳摩擦式提升机。副井提升机的配套电动机，根据设计计算，其容量为kW，采用结构简单、坚固耐用、功率因数高、节能高效的直联悬挂式交流调速同步电动机。制动系统作为多绳摩擦轮提升的主要保护设施，本着安全可靠、技术先进适用的原则，在方案论证的基础上，选用进口恒减速闸控系统。核桃峪煤矿副立井提升系统示意如图2所示。
图2核桃峪煤矿副立井提升系统示意
2.3.2副立井提升设备参数
(1)JKMD-6.2×4(Ⅲ)多绳摩擦式提升机的主要技术参数如表2所列。
表2提升机主要技术参数
(2)TDBS-24型直联悬挂式交流调速同步电动机的主要技术参数如表3所列。
表3电动机主要技术参数
(3)闸控系统主要技术参数如表4所列。
表4闸控系统主要技术参数
提升系统配套恒减速闸控系统，其安全制动力矩可自动调节，在各种工况和载荷下，以不同制动力矩保证安全制动减速度相对恒定，设计取恒减速度为1.5～1.7m/s2。
(4)×41WS-FC(R)BZS(SZ)型进口左、右交互捻向提升钢丝绳，其主要技术参数如表5所列。
表5钢丝绳主要技术参数
(5)×34PD8×4×19-B型平衡扁尾绳的主要技术参数如表6所列。
表6平衡扁尾绳主要技术参数
2.4副立井提升机系统的使用情况
核桃峪煤矿副立井提升系统竣工后经验收合格，投入使用至今系统状况良好，运行平稳。核桃峪煤矿副立井提升机安装使用现场如图3所示。
图3提升机安装使用现场
3副立井提升系统的设计特点
核桃峪煤矿副立井提升系统，设计大胆创新，方案论证严谨，从系统方案到设备选型，国内多家矿山机械专业机构参与，并经过多次论证，得到了行业内多名专家的指导。
(1)核桃峪煤矿副立井提升系统的井筒深度、井筒冻结深度以及装备提升机规格，在目前国内同等规模的煤炭矿井中均属首例。
(2)首次采用直径6.2m的4绳落地式摩擦提升机，是煤炭行业在用提升机规模上的新突破。
(3)采用双绕组变频电动机拖动，即便一路开关、一路变频器的整流变压器或一个变频器发生故障时，提升机仍可在降低功率下满载半速运行；控制系统机构简单，坚固耐用，确保了副立井提升的安全运行。
(4)闸控系统采用恒减速系统，确保提升系统的安全、平稳运行。
4结语
在我国，煤炭在整体能源中占比虽在逐年下降，但其作为主要能源的地位在未来的一段时间内不会改变。随着洁净煤技术的不断发展，煤炭的绝对消耗量仍将稳中有增，随着浅埋藏资源的不足，煤炭矿井的开采深度不断增加，副立井提升作为矿井建设生产的重要环节，副立井大型提升系统装备水平的提高，对于开发埋深在m左右的特大型煤炭矿井，将起到至关重要的、积极的推动作用。
6.2m直径4绳落地摩擦式提升机在核桃峪副立井提升系统中的成功应用，为我国开发埋深在m左右的特大型现代化煤炭矿井，积累了经验，可以为相似埋深及规模的矿井建设提供可靠的借鉴。
引文格式：
[1]王秋里.特大型煤矿千米深井副立井提升系统研究.[J].矿山机械,,47(7):25-29.
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