竖井提升系统设备选型计算
一、规范手册推荐选择方式 ▼
(一)、摘自《有色金属采矿设计规范》
13.1.1 竖井提升方式选择,宜符合下列规定:
1 矿石提升量小于700t/d,井深小于300m 时,宜采用一套罐笼提升;矿石提升量大于1000t/d,井深超过300m 时,宜选用箕斗提升矿石、罐笼提升人员、材料等;矿石提升量为700t/d~1000t/d 时,应根据具体技术经济条件合理确定;
2 当矿石含泥水较多、矿石粘性较大不宜采用高溜井放矿时,宜采用罐笼提升;
3 废石提升量大于500t/d,井深超过300m 时,宜采用箕斗提升;
4 多阶段同时作业时,宜采用单容器带平衡锤提升。
13.1.2 提升机类型选择,应符合下列规定:
1 提升髙度小于300m 时,宜采用单绳缠绕式提升机,单绳提升宜采用双钩提升方式;
2 提升高度大于300m 时,宜采用多绳摩擦式提升机提升;
3 提升高度大于1400m 时,可采用布雷尔式提升机。
(二)、摘自《采矿设计手册》
(单绳)6.1.1 提升系统选择的一般原则
竖井提升是联系井上、井下的咽喉要道,它担负着矿石、废石、人员、材料和设备的垂直提升任务。因此,提升系统选择的正确与否是直接影响矿山生产能力的重要问题。
竖井提升系统的选择,影响因素很多,诸如矿山规模,运输方式,矿井通风,具体提升任务(主、副或混合提升),矿、岩物理性质等。因此,提升系统一般应经过方案比较后方可确定。
竖井提升,可以采用单绳缠绕式提升机,也可以采用多绳摩擦式提升机或双简双绳缠绕式(布雷尔式)提升机。一般单绳缠绕式提升机多用于深度小于600m的矿井;多绳康擦式提升机多用于深度300~1400m的矿井;布雷尔式提升机目前仅在深度大于1000m的矿井中使用。本章仅介绍单绳缠绕式提升设施的选择计算,多绳摩擦式提升设施的选择计算详见本卷第七章。因我国矿井绝大多数均在1000m以内,故布雷尔式提升设施的选择计算,本书从略。
单绳提升最重要的问题是提升容器的选择。提升容器有罐笼、箕斗和罐笼-箕斗的组合形式等。罐笼能完成矿石、废石、人员、材料和设备的综合提升任务,灵活性大;其缺点 是∶容器质量大,提升能力小。簧斗的优点是,容器质量小,提升能力大,便于实现自动 化;其缺点是,只能掘升矿石和废石,不能升降人员、材料和设备,井上、井下均需设置转载矿仓,还要设置粉矿回收设施,基建工程量大,基建时间长。罐笼-箕斗的组合式容器,集中了前两者的优点,能较好地完成综合提升任务,但容器质量大,结构复杂,井上、井下都要相应地增加一些辅助设施。
提升容器和提升方式选择的一般经验∶
(1)提升容器一般应根据矿井产量和井筒深度进行选择。有色金属矿山的设计经验是;产量在700t/d左右,井深在300m上下,一般可考虑罐笼提升,而产量大于1000t/d,井深大于300m时,多选用簧斗提升。
(2)对于不宜粉碎,或含泥水较多的矿石,或提升物料品种多于两种时,宜采用罐笼提升。为减小罐笼质量,增加有效负荷,可采用轻型结构罐笼。寿王坟铜矿的5号轻型铝合金罐笼,巳使用近20年,效果良好。为实现提升系统的自动化,提高辅助提升的效率,国外普遍使用提升长材料和设备的专用罐笼。
(3)根据《冶金矿山安全规程》规定,凡进风用的提升井只能采用罐笼提升,禁止采用箕斗提升。
(4)对于箕斗提升,当矿石块度为400~500mm时,应选翻转式箕斗;当矿石块度控制在350mm以下时,可以选择底卸式篝斗,如水口山铅锌矿和丰山铜矿等。
(5)罐笼-箕斗组合式容器国外使用较多,一般是罐笼放在箕斗上边。罐笼有单层、双层或三层的,箕斗有翻转式或底卸式的,也有的上部罐笼的底板可以活动,底板打开即可作箕斗的装矿口用。联邦德国Grimberg钾盐矿采用的罐笼-箕斗组合式容器,箕斗容积19m³,装载量25t,三层罐笼每层可容纳18人。国内部分改建矿山也有采用罐笼-箕斗的,如辽宁岫岩铅矿;也有采用一端罐笼,一端箕斗的,如通化铜矿东区竖井。
(6)为节约能源和保证安全,竖井单绳提升多采用双端提升,一般不采用单端提升。多水平提升时,最好使用带平衡锤的单端提升。
(7)为减轻副并的负担,可以考患增大箕斗井的提升能力,兼提升矿石和废石,并在井口、井底分别设置两种物料的装卸设施。如凤凰山铜矿垂直上下分设矿石仓和废石仓,利用活动曲轨,使之伸出时卸废石,收回时卸矿石;锡矿山锑矿则利用一旋转装置,使箕斗在水平面上旋转180°,分别卸矿石和废石。
(8)大型矿山可以考虑建立两套戴多套提升系统,分别提升各种物料和人员、设备等。提升方式可以是带平衡锤的单罐、单箕斗或双罐、双箕斗;提升系统的配置可以是一井一套或一井多套,视具体情况而定。南非的克劳夫矿, 曾在一个直径9.6m的井筒中安装5台缠绕式提升机。国内矿山在一个井筒中安装两台以上提升机的也不乏其例
(9)若矿井较深,服务年限较长,中间需更换电动机时,以更换一次为宜。
(多绳)7.1 概述
多绳摩擦式提升机和单绳缠绕式提升机相比,具有适于深井重载提升,钢绳直径小,设备重量轻,投资省,耗电少,安全可靠等优点,因而获得广泛的应用,其缺点是井塔投资高,基建时间长。
多绳摩擦式提升机宜用于深度300~1400m的矿井。当采用重平衡绳或加重的提升容器时,亦可用于深度小于300m的矿井。一般深度小于300m的矿井 应优先考虑采用φ3m以下的单绳缠绕式提升机。
多绳摩擦式提升机有塔式和落地式两种,目前使用塔式较多,但落地式多绳提升机日益发展。二者相比,落地式多绳提升机的主要优点如下∶
(1)建井架比建井塔占用井口时间短,并筒装备和提升机安装工程可同时施工,加快建设进度;
(2)在工程地质不良和地震区,提升机房和井架的安全稳定性比井塔高。
其主要缺点是∶占地面积大,对工业场地比较狭小的矿井不便采用。
在某些具体条件下,采用落地式还是采用塔式的应通过经济比较确定。在一般情况下,竖井只装一台提升机时,采用落地式较为经济(如格项媒矿钢筋混凝土井架和提升机房的建设费仅为同类结构的井塔建设费的42%。若竖井安装两台提升机,则采用塔式较为经济。
落地式多绳提升机的设计计算与塔式提升机相同。仪在井口布置方面具有和单绳缠绕式提升机相似的特点。由于没有钢绳偏角的限制,提升机可以尽量靠近井筒,钢绳仰角可达50°~90°,使井口布置更为紧凑。为简化导向轮结构,落地式多绳提升机一般为二绳或四绳。
二、单绳与多绳提升对比表 ▼
| 比较项目 | 单绳缠绕式 | 多绳摩擦式 | 均可(技术经济比较) | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 适用井深(m) | <300;300~800优先 | >1200优先 | 800~1200 | 新建提升深度超过300米且单次提升超过9人的竖井提升系统,严禁使用单绳缠绕式提升机。(矿安〔2022〕4号) |
| 提升能力(万t/a) | <100 | >300 | 100~300 | 与工作制度、提升速度有关,仅供经验选型 |
| 最大静张力(kN) | ≤2500~3000 | >3000 | 2500~3000 | 经验值 |
| 电动机功率(kW) | <2000 | >3500 | 2000~3500 | 厂家系列调整 |
| 井筒直径(m) | ≤7 | ≥7 | 6~7 | 经验值 |
| 箕斗容积(m³) | ≤4 | ≥6 | 4~6 | 经验值 |
| 最大提升速度(m/s) | ≤10 | >15 | 10~15 | 受设备限制 |
| 钢丝绳直径(mm) | ≤50 | >60 | 50~60 | 经验值 |
| 钢丝绳数量 | 1根 | 2~8根 | - | |
| 提升原理 | 卷筒缠绕 | 摩擦轮摩擦 | - | |
| 平衡方式 | 双容器或平衡锤 | 双容器 | - | |
| 提升机型号 | JK、2JK、JKB | JKMD | - | |
| 设备投资 | 低 | 高 | - | |
| 运行能耗 | 较高 | 较低 | - | |
| 维护难度 | 简单 | 较复杂 | - | |
| 典型用途 | 中小矿山、副井 | 深井大型主井 | - |
三、单绳提升方式初步选型表 ▼
| 井筒用途 | 提升方式 | 提升对象 | 推荐提升能力(万t/a) | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 副井 | 双罐提升 | 人员、材料、设备 | 50~150 | 最常见。推荐人员运输频繁,副井服务时间长。不推荐主井大量提矿。 |
| 副井 | 单罐+平衡锤 | 人员、材料 | ≤50 | 小矿山。推荐提升能力小,投资有限。不推荐大型矿山。 |
| 主井 | 单箕斗+平衡锤 | 矿石 | ≤200 | 目前较少采用,多见于老矿井改造、临时提升或特殊工程。 |
| 主井 | 双箕斗(<4m³) | 矿石 | 50~200 | 中小型矿山。推荐年产100万~200万t以内,中等井深。不推荐需要经常运输大型设备。 |
| 主井 | 双箕斗(4~6m³) | 矿石 | 200~300 | 中大型矿山。推荐井深800~1200m、提升能力较大。不推荐提升能力较小或浅井。 |
| 主井 | 双箕斗(>6m³) | 矿石 | >300 | 一般转多绳提升。 |
| 主、副井合用 | 箕斗+罐笼混合 | 矿石+人员+材料 | 50~150 | 一井多用。不推荐年产量较高(例如>200万t/a)。 |
四、多绳提升方式初步选型表 ▼
| 井筒用途 | 提升方式 | 提升对象 | 推荐提升能力(万t/a) | 备注 |
|---|---|---|---|---|
| 副井 | 双罐提升 | 人员、材料、设备 | 100~500 | 深井副井最常见。推荐井深较大(一般≥800~1000m)、人员和材料运输频繁、提升载荷大。不推荐浅井、小型矿山。 |
| 副井 | 单罐+平衡锤 | 人员、材料 | ≤100 | 小型副井、服务井。 |
| 主井 | 单箕斗+平衡锤 | 矿石 | ≤200 | 目前较少采用,多见于老矿井改造、临时提升或特殊工程。 |
| 主井 | 双箕斗(4~6m³) | 矿石 | 200~400 | 中大型矿山。推荐井深800~1200m、提升能力较大。不推荐提升能力较小或浅井。 |
| 主井 | 双箕斗(>6m³) | 矿石 | ≥300 | 大型、超大型矿山主井最常见。推荐井深≥1000m、大提升载荷、高提升速度。不推荐中小型矿山。 |
| 主井 | 双箕斗(>10m³) | 矿石 | ≥600 | 特大型深井矿山。一般配套大直径摩擦轮、大功率电动机和高速提升系统。 |
| 主、副井合用 | 箕斗+罐笼混合 | 矿石+人员+材料 | 100~300 | 一井多用。推荐井筒数量受限、需兼顾生产和辅助提升。不推荐提升任务繁重或年产量较高(如≥300万t/a),宜采用主、副井分设。 |
五、点击选定的选型方式开展计算。
推荐箕斗选型
输入提升高度,m
输入矿井规模,万t/a
推荐箕斗型号
推荐罐笼选型
输入最大班下井人数,人
输入提升井深,m
输入提升速度,m/s
输入最大班完成时间,min
输入提升间隔时间,s
选择配套矿车选型
计算单程提升时间
计算提升循环时间
计算最大班提升次数
计算需要一次提升人数
推荐罐笼型号
推荐箕斗选型
输入提升高度,m
输入矿井规模,万t/a
推荐箕斗型号
推荐罐笼选型
输入最大班下井人数,人
输入提升井深,m
输入提升速度,m/s
输入最大班完成时间,min
输入提升间隔时间,s
计算单程提升时间
计算提升循环时间
计算最大班提升次数
计算需要一次提升人数
推荐罐笼型号
参考文献:
- 【1】有色金属采矿设计规范(GB50771-2012)
- 【2】[89版]采矿设计手册(矿山机械卷)
- 【3】重要用途钢丝绳(GB8918)
- 【4】[24版]采矿手册第五卷下篇
- 【5】金属非金属矿山安全规程(GB16423)
