刘宝聪
三门峡市黄金设计院有限公司，河南 三门峡 472000
摘 要：由于小秦岭地区矿山工业场地多受周边地形限制，原始地形无法满足矿山工业场地的平面布置要求。本文介绍了笔者在枪马峪竖井设计中，利用矿山原有地形代替竖井井塔创新设计应用情况。通过该工程的实施，为今后利用地形代替井塔的推广应用起到了示范作用，供矿山竖井工程设计、建设参考应用。
关键词：多绳塔式竖井；利用地形代替井塔；黄金矿山
中图分类号：TD214 文献标识码：B
Innovative design and practice of multi rope tower shaft hoisting in gold mine
LIU Bao-cong
（Sanmenxia golden Design Institute Co., Ltd，Sanmenxia 472000，china）
Abstract: Because the mining industrial site in Xiaoqinling area is mostly restricted by the surrounding terrain, the original terrain cannot meet the layout requirements of the mining industrial site. This article introduces the author's innovative design and application of using the mine's original terrain instead of the shaft tower in the design of the shaft in Qiangmayu. Through the implementation of this project, it has played a demonstrative role in the application of terrain instead of towers in the future, and is a reference application for the design and construction of mine shaft engineering.
Key words: Multi rope tower shaft; Using topography to replace well tower; Gold mines
1 引言
黄金矿山经过几十年的资源开发，逐步由浅部转入中深部开采。结合黄金资源储量的赋存条件，竖井开拓具有明显优势。竖井提升系统担负着竖井开拓矿山整个地下生产系统材料、矿（废）石及人员运输的重要工作，在矿山生产中占有至关重要的地位。提升竖井作为（竖井开拓）矿山的主要安全出口，竖井提升系统的布置方式直接关系着整个矿山运营期间的经济合理性和安全可靠性。
目前，我国竖井提升系统主要以多绳摩擦式提升系统为主，主要包括塔式和落地式两个类型。多绳摩擦式提升系统与单绳缠绕式提升系统的竖井相比，具有提升能力大、运输安全可靠性高、运营能耗低、工业场地占地面积小、易于安装检修等特点。
由于枪马峪竖井工业场地受周边地形限制，原始地形无法满足矿山工业场地的平面布置要求，笔者在对枪马峪竖井提升布置、开拓方案布局等方面设计时进行了创新设计，利用矿山原有地形代替多绳提升竖井井塔，节约矿山建设投资，有利于对周边环境的保护。
通过该工程的实施，为今后利用地形代替井塔的推广应用起到了示范作用，供矿山竖井工程设计、建设参考应用。
2 工程概述
矿区位于老鸦岔脑主背斜南翼，属小秦岭金矿田中矿带的中部，主要地层依次为第四系（Q）、太古界太华群枪马峪组（Ar2q，岩性组合主要为条带状混合岩、条纹条痕状混合岩、黑云斜长片麻岩、混合片麻岩、混合花岗伟晶岩）、观音堂组（Ar2g，岩性组合主要为磁铁石英岩、石英岩、矽线石黑云斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩、条痕条带混合岩）、闾家峪组（Ar2l，岩性组合主要为条带状混合岩、条纹条痕状混合岩、黑云斜长片麻岩、混合片麻岩、混合花岗伟晶岩）。
枪马峪竖井位于河南省灵宝市朱阳镇灵金一矿金矿区，根据竖井所需的提升能力，经计算确定竖井净直径为5.0m的圆形断面，采用2#冶金多绳罐笼双罐笼提升系统，担负矿井主要提升任务。根据矿山开拓系统的整体布置，枪马峪竖井井下仅设一个+911m提升中段（水平）。
2.1 方案比选
经多次现场实地勘察，对枪马峪竖井提升考虑了2个方案：
方案一：采用多绳落地式摩擦提升系统。
提升机选用JKMD-2.25×4型落地式多绳摩擦提升机，提升速度为6.9m/s，配套电机Z560-2A型直流电动机，电机功率 430kW，电压 660V，转速431r/min。
该方案在本工程中的主要优点：竖井施工期间可利用永久井架进行施工作业，减少凿井井架的安装和拆除时间；井筒装备的施工和永久提升机房的施工可以平行作业，减少竖井建设周期；落地式多绳提升机安装在地面，不受作业空间的限制，施工速度快，节约了占用井口的时间。
该方案在本工程中的主要缺点：根据竖井周边的地形，需开挖（修筑）不小于80m×60m（长×宽）的工地场地，以满足落地式多绳提升机房及其配套设施的布置，建设资金投入较大；根据竖井提升最大终端荷载需要安装相应的提升井架，井架的日常维护量大、防腐费用较高；根据多绳落地式摩擦提升系统的布置形式，提升钢丝绳在滚筒上的围包角较小，冬季运行时对防滑不利；落地式多绳提升机的提升钢丝绳裸露在大气中，在冬季提升休止时，特别是雨雪天，提升钢丝绳经常结冰，对提升防滑有影响。
方案二：竖井采用多绳井塔式摩擦提升系统。
提升机选用JKM-2.25×4ZI型塔式多绳摩擦提升机，提升速度为6.9m/s，配套电机Z560-2A型直流电动机，电机功率 430kW，电压 660V，转速431r/min。
该方案在本工程中的主要优点：根据枪马峪竖井周边原有地形，可利用原有地形作为竖井上部的井塔，材料、矿（废）石、人员通过下部的新建平硐进、出竖井，仅在竖井井口开挖（修筑）40m×40m（长×宽）工业场地即可满足竖井提升需要，工地场地占地面积较小，不需要大量开挖（修筑）工业场地，降低了建设资金投入；节省占地，对山体防护区域植被的破坏降低到最低限度，有利于绿色矿山的建设；可利用地形，将枪马峪竖井上部（新建平硐以上部分）工程作为井塔，不在地表建设井塔，节约建设投资；提升设备及其配套设施均布置在井塔内，设备检修维护方便；根据多绳井塔式摩擦提升系统的布置形式，提升钢丝绳在滚筒上的围包角较大，竖井运行时对防滑有利；井塔围岩主要为混合片麻岩、混合花岗伟晶岩，岩石致密坚硬，强度大，抗压强度高，井塔安全稳定性较好；竖井井塔是一个封闭的构筑物，其内部采暖保温容易实现；提升系统不受气候影响。
该方案在本工程中的主要缺点：竖井井塔施工、永久提升设备安装不能与井筒施工平行作业，占用井口的时间较长，井筒提升系统形成时间长；本工程中，在竖井井塔内施工作业空间有限，井塔结构形式复杂，施工质量要求相对较高；井塔围岩致密坚硬，施工作业速度慢。
2.2 方案确定
由于矿山枪马峪竖井工业场地的布置受周边地形条件的限制，工业场地建设施工工程量大；工业场地岩层主要为混合片麻岩、混合花岗伟晶岩，岩石较稳固，场地开挖较慢，工程建设资金投入多。经多次综合论证，最终确定枪马峪竖井采用多绳井塔式摩擦提升系统。
枪马峪竖井多绳井塔式摩擦提升简图见图1。
图1枪马峪竖井多绳井塔式摩擦提升简图
Fig. 1 Diagram of tower type lifting of multi rope shaft in qiangmayu shaft
2.3 工程布置情况
根据枪马峪竖井周边地形，首先在拟建枪马峪竖井位置开挖+1508m工业场地平台，然后在平台上新建提升竖井。由+1508m工业场地平台下掘至+911m中段（水平），井深597m（不包含井底水窝）。
结合本工程实际，枪马峪竖井井塔总高度为30m，井塔内主要由提升机房、副导向轮及检修硐室、防过卷硐室等组成。
枪马峪竖井井筒内共设+1478m、+911m两个中段马头门，其中+1478m中段马头门与新建PD1478（+1478m）运输平硐相连。枪马峪竖井+1478m马头门共设有两个运输平硐口（采用矿石、废石分流），分别为枪马峪竖井北侧的材料、矿石运输平硐；竖井东南侧的废石运输平硐。
枪马峪竖井+1478m运输平硐平面布置见图2。
图2 枪马峪竖井+1478m运输平硐平面布置简图
Fig. 2 Layout plan of qiangmayu shaft +1478m transport adit
3 结束语
枪马峪竖井于2014年4月份开工建设，至2016年2月底竣工。枪马峪竖井利用地形代替竖井井塔，其造价仅为普通多绳落地式摩擦提升系统综合造价的2/3，节约了矿山建设投资。不需要大量开挖（修筑）工业场地，节省占地，对山体防护区域植被的破坏降低到最低限度，有利于绿色矿山的建设。
由于小秦岭地区矿山工业场地多受周边地形限制，原始地形无法满足矿山工业场地的平面布置要求，小秦岭地区等地形复杂的矿山深部采用竖井开拓时，可利用地形代替竖井井塔，以减少建设投资，降低对环境的破坏。
枪马峪竖井利用地形代替竖井井塔在河南省小秦岭黄金矿山中属于首次使用，通过该工程的实施，为今后利用地形代替井塔的推广应用起到了示范作用，同时积累了宝贵经验。以供矿山竖井工程设计、建设参考应用，并与业内同仁共同探讨。
参考文献：
[1] 吴永强. 浅析煤矿立井多绳摩擦式提升系统[J]. 科学时代, 2014(4).
[2] 卞明君. 黄金矿山竖井设计的新技术[J]. 黄金, 2005, 26(1):25-27.
[3] 南卫国. 浅谈煤矿矿井提升系统[J]. 能源与节能, 2012(10):20-21.
[4] 马玉瓒. 塔式与落地式多绳提升机使用条件分析[J]. 煤炭工程, 1981.
[5] 仲松. 红庆河煤矿主立井提升系统创新设计与实践[J]. 煤炭工程, 2019(6).