某金矿竖井提升系统改造设计.pdf

有有色色矿矿冶冶NON-FERROUS MINING AND METALLURGY第 40 卷第 2 期2024 年 4 月Vol.40No.2April 2024文章编号：1007-967X（2024）02-16-04某金矿竖井提升系统改造设计*王悦（沈阳有色冶金设计研究院有限公司，辽宁 沈阳 110003）摘要：通过对某金矿提升系统现状的研究，提出了 2 个可行的技术方案，对两个方案在技术上和经济上进行较为详细的比较，分析其各自的优缺点，最后推荐新建一条混合井兼具主提升系统和辅助提升系统功能，改造原有竖井作为辅助提升系统的一部分。并且阐述了推荐方案中提升系统设备选型和提升系统辅助设施设计思路，为以后相似工程设计提供借鉴。关键词：提升系统；混合井；主提升系统；辅助提升系统中图分类号：TD 53文献标识码：A1前言某金矿现有一条竖井用于提升作业。竖井上部从 386.5 m 标高（地表标高）至 240 m 标高为规格 2m4 m 矩形井筒，240 m 标高以下竖井为直径 4.5 m的圆形井筒，中段高度为 30 m，分 12 个中段，竖井最下中段现已延深至-30 m 中段。竖井为双罐笼提升系统；提升机为 GKT22.51.5-20 型，提升速度3.9 m/s，配 套 电 机 型 号 为 JRQ158-10，转 速 590 r/min，功率 310 kW；提升容器为 2#双层罐笼；矿车为YFC0.7-6（0.7 m3）翻转车厢式矿车；竖井提升能力700 t/d，最大班升降人员 120 人。该竖井主要负担矿石、废石以及人员材料的提升任务。2矿山提升系统改造方案为了保证该矿山在进行技术改造期间，不影响矿山现有选厂的供矿需要，现有竖井待新提升系统形成后再进行改造。2.1方案概述该项目设计提升规模为：矿石量 1 000 t/d，废石量 410 t/d；竖井深度为 610 m 左右，设计考虑两个方案。2.1.1方案一主提升系统（新建）：在现有竖井南偏西 39方向，距离约 257 m 处，新建一条主井，井筒断面为直径 3.5 m 的圆形井，竖井深度为 600 m。提升采用箕斗配平衡锤提升系统，提升机为 2JK-3.01.5 单绳缠绕式提升机，箕斗为 FJD3.2 单绳翻转箕斗，该竖井主要用于提升矿石。辅助提升系统（新建+改造原有）：在现有竖井南偏西 45方向，距离 227 m 处，新建一条副井，井筒断面为直径 5.0 m 的圆形井，竖井深度为 590 m，提升采用双罐笼互为平衡提升系统，提升机为 2JK-3.01.8 单绳缠绕式提升机，罐笼为单绳单层罐笼，该竖井主要用于提升废石和升降人员、设备和材料，同时作为入风井；矿山现有竖井待新建主井和新建副井正常运行后进行改造，改造修复完成后与新建副井同时作为辅助提升系统使用。2.1.2方案二主提升系统（新建）：在矿体下盘岩石移动界限20 m 以 外（井 口 中 心 坐 标 为：X=4507462.515，Y=40427621.117，Z=396）新建一条混合竖井，最下中段标高为-190 m，井底标高为-220 m，竖井深度为 616m，井筒断面为 5.0 m 圆形井，井筒内设梯子间及管缆间，罐道形式为钢木混合罐道。提升采用箕斗与罐笼互为配重的提升系统，提升机为 JKMD2.84（）型落地式多绳摩擦提升机，箕斗为 5 m3多绳底卸式箕斗，罐笼为 3#多绳双层钢罐笼（加配重）。箕斗主要用于提升矿石和废石，罐笼主要用于升降人员、材料、设备等。箕斗提升矿废石时罐笼侧不提人员及物料等，罐笼只做配重使用；罐笼提升人员设备时箕斗侧不提矿废石，箕斗只做配重使用。该竖井同时做为入风井及第一个通向地表安全出口。辅助提升系统（改造原有）：矿山现有竖井待新建主提升系统正常运行后进行改造，改造修复完成后作为辅助提升使用同时兼安全出口。2.2新建提升系统方案比较*收稿日期：2023-07-17作者简介：王悦（1983），男，辽宁沈阳人，本科，机械工程专业高级工程师，主要从事有色金属矿山行业机械设计工作。第 2 期王悦：某金矿竖井提升系统改造设计两个方案的比较见表 1，通过表 1 对两个提升系统方案比较可知，方案一的主要优点在于主副井提升能力大效率高，而且主提升系统和辅助提升系统相互独立，对于单一系统管理更容易，但是新增 2条竖井提升系统有占地面积大、要求场地开阔、前期经济投入较高的缺点，方案二虽然提升能力不如方案一但是能够完成本次的设计提升任务，对场地要求也不高，在经济投入上方案二比方案一少投入约30%，方案二明显优于方案一，因此本次设计推荐方案二。表 1提升系统方案比较表方案论述方案优缺点提升设备电机功率提升速度提升容器提升钢绳提升能力井架高度井架投资设备投资井架及设备小计开拓工程开拓工程小计开拓工程及设备合计结论方案一 主、副井方案主井（新建）：井筒断面为直径 3.5 m 的圆形井，竖井深度为 600 m，负责提升矿石。副井（新建）：净直径 5.0m，井深 590 m，负责提升废石和升降人员、设备和材料等。优点：箕斗提升矿石，提升能力大、效率高，便于实现自动化运行。日提升能力可达 1 600 t/d。废石经副井由提升，系统简单。主井和副井作业互不干涉。缺点：需下掘主井和副井二条竖井，基建工程量大；两条竖井需二套提升系统，设备投资大。主井：2JK-3.01.5（单绳）；副井：2JK-3.01.8（单绳）主井：630 kW；副井：315 kW。主井：9.97 m/s；副井：7.9 m/s主井：FJD3.2 单绳翻转箕斗副井：2#a单绳单层罐笼6V37S+FC 型，直径 36 mm6V30+FC 型，直径 24 mm主井：按 19.5 h/d 计算，日提升能力 1 627 t/d。副井：13.3 h 完成 410 t/d。主井：35 m；副井：20 m200 万元提升容器拉紧装置钢丝绳提升机主机电控部分952 万元主井：460 万元；副井：1 060 万元溜井：70 万元1 590 万元2 542 万元总投资比方案二增加约 30%推荐方案二8+1220 万元10660 万元12 万元（包括罐道用钢丝绳）140+170310 万元200+150350 万元方案二 混合井方案混合井（新建）：井筒断面为 5.0 m 圆形井，竖井深度为 616 m，箕斗侧负责提升矿石和废石，罐笼侧负责升降人员、设备和材料等。优点：主副提升系统在一条井筒内，基建工程量少，并且只需要一套提升系统，基建投资和设备投资少。罐笼便于多个中段提升。缺点：箕斗侧和罐笼侧不能同时作业，所以提升能力小，但能完成本次设计任务。该井作为进风井，箕斗提升间需要封闭。一套设备提升矿石和废石需要设分离设施，井口和井底结构复杂。JKMD2.84（）（落地式多绳摩擦提升机）800 kW8.8 m/s5 m3多绳底卸式箕斗；3#多绳双层罐笼（加配重）首绳 6V34FC 型直径 28 mm，4 根；尾绳 347 圆钢丝绳直径 40 mm，2 根按 13 h 计算，日提升 1 410 t 矿石和废石40 m240 万元13 万元019 万元240 万元200 万元712 万元混合井：1 110 万元溜井：125 万元1 235 万元1 947 万元备注变频调速方案一比方案二多240 万元增加一条废石溜井方案一比方案二多355 万元方案一比方案二多595 万元1718有色矿冶第 40 卷2.3新建提升系统设备参数推荐方案提升系统主要参数见表 2。表 2提升系统主要参数序号1234567891011121314151617181920212223242526名称及单位装载标高（m）卸载标高（m）提升高度（m）提升机型号减速比实际提升速度（m/s）电动机型号电动机功率（kW）转速（r/min）电压（V）箕斗容积（m3）斗箱底板尺寸（mm）箕斗载重（t）箕斗自重（t）罐笼型号罐笼自重（t）罐笼底板尺寸（mm）罐笼载重（t）罐笼乘人数（人）提升钢丝绳型号提升钢丝绳质量（kg/m）提升钢丝绳数量（根）平衡尾绳型号平衡尾绳质量（kg/m）平衡尾绳数量（根）箕斗小时提升能力（t/h）型号或参数箕斗侧：-170罐笼侧：-190（最下中段）箕斗侧：411罐笼侧：396（井口标高）箕斗侧：581罐笼侧：586JKMD-2.84（）型落地式多绳摩擦提升机11.58.8Z560-2A 直流电机80069055051 6461 2041111.54 t（包含首尾绳悬挂装置）3#多绳双层钢罐笼14.5（包含首尾绳悬挂装置和配重）2 2001 3508.4306V34FC-28-1670 型三角股钢丝绳3.114347-40-1570 圆钢丝绳6.2421262.4原有竖井改造设计推荐方案二中把矿山现有竖井改造完成后作为辅助提升和兼作安全出口，所以该井提升主要任务为升降人员、材料、设备等。根据前文中矿山现有竖井参数和改造后的提升任务重新核算现有设备是否符合使用要求，见表 3。3提升系统附属设计3.1箕斗卸矿仓、给矿仓设计箕斗卸载矿仓和给矿仓的容积是箕斗提升系统的重要部分，如果容积太小会影响箕斗提升能力；如果容积过大会浪费不必要的经济投入而且延迟工程进度。表 3现有竖井改造后设备序号1234567891011121314名称及单位提升高度（m）提升机型号减速比实际提升速度（m/s）电动机功率（kW）转速（r/min）电压（V）罐笼型号罐笼自重（t）罐笼底板尺寸（mm）罐笼载重（t）罐笼乘人数（人）提升钢丝绳型号钢丝绳质量（kg/m）型号或参数416.52JK-31.5单绳缠绕式提升机205.732807303802#单绳双层罐笼3.11 8001 1504.4206V34FC-28-1670型三角股钢丝绳3.11备注替换原有原有替换原有注：根据 GB50771-2012有色金属采矿设计规范中要求，竖井升降人员时，卷筒上钢丝绳应单层缠绕。现有提升机不能满足规范要求。箕斗卸矿仓容积选择需要考虑以下几点：（1）对箕斗提升系统运转周期和地表运输系统运转周期的差异起调节作用；（2）对采矿系统和选矿系统不同的工作制度起调节作用；（3）减少或避免提升机系统、箕斗给矿/卸矿系统和井下电机车运输系统出现故障时的影响。本次设计混合井箕斗侧矿石卸矿仓尺寸为 6m4.5 m7 m（长宽高），有效容积为 160 m3；废石卸矿仓尺寸为 6 m4 m7 m（长宽高），有效容积为 145 m3。卸载矿仓整体可容纳箕斗提升 44.5m，提高了提升系统的抗事故延迟和调剂的能力。箕斗给矿仓容积选择需要考虑以下几点：（1）对箕斗提升系统运转周期和出矿中段运输系统的运转周期起调节作用；（2）对采场出矿不均衡起调节作用。本次设计混合井箕斗侧给矿仓分为矿石仓和废石仓，矿石仓位于矿石主溜井底部，高度为 30 m，直径 5.0 m；废石仓位于废石主溜井底部，高度 30 m，直径 5.0 m.矿石仓和废石仓均可容纳箕斗提升 23 h。具有调节井下各系统运转周期差异的能力。3.2给矿系统设备配置给矿系统工艺流程：矿石/废石通过位于矿石仓/废石仓底部的吊式振动放矿机输送至运输皮带上，再由运输皮带输送至计量装置内，最后由计量装置装入箕斗内提升到地表矿仓。给矿系统流程见图 1。第 2 期王悦：某金矿竖井提升系统改造设计图 1给矿系统流程图（mm）（1）吊式振动放矿机参数见表 4。表 4吊式振动放矿机技术性能序号123456名称及单位生产能力（t/h）振动频率（次/min）振动幅值（mm）给矿粒度（mm）振动电机（kW）电压（V）参数50096043003.7380序号7891011名称及单位电液推杆推力（kN）电液推杆行程（mm）每个吊点静载荷（kN）每个吊点动载荷（kN）电液推杆功率（kW）参数2 500700108.53（2）运输皮带参数见表 5。表 5运输皮带技术性能序号123名称及单位输送机型号输送带宽度（mm）水平输送距（m）参数DT1 20041序号456名称及单位输送速（m/s）倾角（）电动机功率（kW）参数1.0015（3）计量装置参数见表 6。表 6计量装置技术性能序号12345名称及单位有效容积（m3）最大称重（t）井口尺寸（mm）出口尺寸（mm）汽缸使用风压（MPa）参数5101 8001 3009508500.53.3卸矿系统设备配置卸矿系统工艺流程：箕斗将矿石/废石通过溜槽和矿石分配车分别卸入矿石仓和废石仓，矿石再经过矿石仓底部振动放矿机卸入卡车内运到矿石堆场，废石再经过废石仓底部振动放矿机卸入 0.7 m3矿车运送到废石堆场。卸矿流程见图 2。图 2卸矿系统流程（mm）4结语混合井提升系统的缺点是提升能力小和提升管理复杂，并且作为进风井时箕斗间需设隔离装置，但在地表场地布置、经济投入和节能降耗等方面有明显优势。某金矿混合井提升系统多年的运行情况证明，在提升能力和现场条件满足的情况下选择混合井提升系统是很好的方案。参考文献：1 冶金工业部，北京有色冶金设计研究总院.新编矿山采矿设计手册矿山机械卷 M.（第一版）.北京：中国矿业大学出版社，2006.2 GB50771-2012，有色金属采矿设计规范 S.3 王会来，于兆清.矿山竖井提升系统技术改造方案研究 J.有色设备，2021，35（3）：79-83.Transformation Design of the Vertical Shaft Lifting for a Gold MineWANG Yue（Shenyang Nonferrous Metallurgy Design and Research Institute Co.，Ltd.，Shenyang 110003，China）Abstract:Through the research on the current situation of a gold mines lifting system,two feasible technical schemes are proposed,thetwo schemes were compared in detail in terms of technology and economy,and their respective advantages and disadvantages were analyzed.Finally,a new mixed shaft was recommended with both the main lifting system and the auxiliary lifting system functions,andthe original shaft is reformed as a part of the auxiliary lifting system.The selection of lifting system equipment and the design of liftingsystem auxiliary facilities in the recommended scheme were also discussed to provide reference for the future similar engineering.Key words：lifting system;mixed shaft;main lifting system;auxiliary lifting system19