提升系统

　　矿井提升是用一定的装备沿井筒运出矿石、废石以及升降人员、材料和设备等的运输环节。按提升物料采取的方式可分为两大类，一类是有绳提升（钢丝绳提升），另一类是无绳提升（如带式输送机提升、水力提升和气力提升等），其中钢丝绳提升应用较为广泛。

　　矿井提升设备主要组成部分有提升容器、提升钢丝绳、提升机（包括拖动装置）、井架和天轮以及装卸载等附属装置。

　　1）竖井单绳缠绕式提升

　　对于井深在300m以内、卷筒直径不超过3m的矿井，以采用单绳缠绕式提升系统为宜。选用罐笼或选用箕斗作为提升容器是设计中的重要问题，需要经过各方面的比较来确定（多绳摩擦式提升也同此）。

　　通常在设计提升系统时，多采用主、副两套提升设备来保证矿井产量及完成其他提升工作任务。主井采用箕斗提升矿石，副井采用罐笼完成辅助提升任务或者主、副井全采用罐笼。究竟采用哪种方式要根据各矿井的具体条件来确定。当矿井年产量较大时，最好采用主井箕斗、副井罐笼的方式当矿井年产量较小或者矿石种类超过两种以上，或者矿石不宜粉碎时，最好全采用罐笼。

　　当多水平提升时，通常在产量不是很大而提升水平较多的矿井采用平衡锤单罐笼提升，有时为保证产量而用两套平衡锤单罐笼提升。

　　对于年产量很小的矿山，可以采用一套罐笼提升设备完成一切提升任务。我国许多有色金属矿山、非金属矿山、核工业矿山即是如此。

　　2）竖井多绳摩擦式提升

　　多绳摩擦式提升机具有很多优点，因此，除井深大于300m时使用多绳摩擦式提升机代替卷筒直径大于3m的单绳缠绕式提升机外，还可以用较小的多绳摩擦式提升机代替卷筒直径小于3m的单绳缠绕式提升机。

　　由于多绳摩擦式提升难以调整钢丝绳长度，因而双容器提升只适用于一个生产水平。同时由于提升钢丝绳变形的影响，双容器提升系统在实际运转中，只能保证井口的准确停车，不能保证井底的容器停在准确的位置上（对于箕斗提升，要求停车的准确度不严格）。

　　单容器平衡锤提升系统特别适用于多水平提升的矿井。而且平衡锤提升可以改善多绳摩擦式提升系统的防滑性能。更因为单容器提升系统不受钢丝绳变形的影响，能确保在各个生产水平的准确停车，所以使用较多。对于矿石种类超过两种以上的多水平提升，可以按照具体的产量及生产水平的需要，在一个井筒中装设两套单容器提升设备也可以采用一套单容器、一套双容器的提升系统。

　　3）斜井提升

　　斜井提升具有施工快、投资少等优点。其缺点是提升速度较慢，特别是当斜长较大时，生产能力较小，钢丝绳磨损大，井筒维护费用较高。因此，斜井提升多用于中小型矿山（带式输送机提升除外）。

　　矿车组提升分为单钩和双钩两种。单钩矿车组提升的优点是需要的井筒断面小、投资少、维护费低且便于多水平提升缺点是生产能力低、电耗大。双钩矿车组提升的优点是产量大、电耗小缺点是井筒断面大、井上下车场复杂、投资多、不利于多水平提升。一般当采用单钩矿车组提升能满足产量要求时，不采用双钩矿车组提升。

　　斜井箕斗提升因投资多、施工时间长，所以斜井倾角小于28°时，尽量采用矿车组提升。但斜井箕斗提升允许的速度较大，停车时间较短，所以在年产量较大的矿井，不论倾角大小都可采用斜井箕斗提升。但当倾角小于18°时，也可以采用带式输送机提升。

　　运输系统

　　地下运输是地下金属矿与非金属矿采掘生产中的重要环节，其工作范围包括采场运搬及巷道运输。它是连续采场、掘进工作面与地下矿仓、充填采空区或地面矿仓与废石场的运输渠道。采场运搬包括重力自溜运搬、电耙运搬、无轨自行设备运搬（铲运机、装运机或矿用汽车）、振动出矿机运搬及爆力运搬等。巷道运输包括阶段平巷及斜巷的运输，即采场漏斗、采场天井或溜井以下的至地下储矿仓（或平硐口）之间的巷道运输。

　　1）轨道运输

　　轨道运输一般指机车运输，它是国内外地下矿山的主要运输方式。轨道运输主要由矿车、牵引设备和辅助机械等设备组成，常与耙矿、装矿、带式输送机或无轨运输等设备组成有效的运输系统，在生产过程中可运送矿石、废石、材料、设备和人员等。它是组织生产、决定矿山生产能力的主要因素之一。

　　轨道运输的优点是用途广，生产量大（由机车数量而定），运距不受限制，经济性好，调度灵活，能沿分叉线路分别运输多种矿石。缺点是运送是间断性的，生产效率依赖工作组织水平适用的巷道坡度有局限性（一般为3‰——5‰），线路坡度过大时难以保证运输安全。

　　2）无轨运输

　　地下矿山采用无轨自行设备运输始于20世纪60年代，随着地下无轨设备的完善，地下无轨开采技术也得到了迅速的发展。

　　地下矿用汽车是专为地下矿山设计的自行车辆，是实现无轨开采技术的主要运输车辆，具有机动、灵活、多能、经济的优越性。地下矿用汽车广泛应用于条件适宜的各类地下矿山进行强化开采，不但可以提高地下矿山的劳动生产率和产量，促使生产规模不断扩大，而且还改变了该类矿山的回采工艺、采矿方法和掘进运输系统。特别是随着近些年矿山自动化、智能采矿等技术和系统的发展，促使地下矿山朝着无轨开采的无人化方向迈进。

　　3）带式输送机运输

　　带式输送机运输是一种连续运输方式，主要用来运输矿岩，也可运输材料和人员。这种运输方式生产能力大、安全可靠、操作简单、自动化程度高。随着高强度胶带的使用，带式输送机运输已具有长距离、大运量、高速度的特点，符合现代矿山设备高效运输的要求。

　　带式输送机运输在地下矿的使用受到矿岩块度、运量、巷道倾角、弯道等的限制。通常只能运送经过粗碎的矿岩（块度小于350mm），且只适宜使用在运量较大、巷道倾角较小、没有弯道的情况下。

　　地下带式输送机运输按其使用场所和完成的运输任务可分为∶①采场带式输送机运输，它直接从采矿工作面接受和运输矿岩。②集矿带式输送机运输，它从两台或多台带式输送机接受矿岩。③干线带式输送机运输，它运输地下开采的全部矿岩，包括经平巷、斜井至地表的带式输送机运输。

　　通风系统

　　为了把足够的新鲜空气沿着一定的方向和路线送到井下采掘工作面，同时又以一定的方向和路线把采掘工作面的污浊空气排出矿井，就必须要求矿井有合理的通风系统。

　　1）中央式

　　进风井、排风井均位于矿体走向中央，风流在井下的流动路线是折返式的。

　　中央式布置具有基建费用少、投产快、地面建筑集中、便于管理、井筒延深工作方便、容易实现反风等优点。中央式布置多用于开采层状矿体。

　　2）对角式

　　进风井在矿体一翼，排风井在矿体另一翼，称为单翼对角式，如图3-8所示进风井在矿体中央，回风井在两翼，称为两翼对角式，如图3-9所示当矿体走向很长，进风井和排风井沿走向间隔布置或矿体厚度大，进风井、排风井环绕矿体周围间隔布置，称间隔对角式。对角式通风时，风流在井下的流动路线是直向式的。

　　对角式布置具有风流线路短、风压损失小、漏风少、矿井生产期间风压较稳定、风量分配较均匀、排出地表的污风距工业场地较远等优点。金属矿山普遍采用对角式布置方式。

　　3）中央对角混合式

　　当矿体走向长、开采范围广，采用中央开拓，可在矿体中部布置进风井、排风井，用于解决中部矿体开采时的通风在矿井两翼另开掘排风井，解决边远矿体开采时的通风，整个矿体既有中央式又有对角式，形成中央对角混合式。

　　进风井、排风井的布置形式，虽可归纳为上述几种，但由于矿体赋存条件复杂，开拓、开采方法各异，在矿并设计和生产实践中，要根据各矿的具体条件，因地制宜地进行布置，而不受上述几种的局限。

　　排水系统

　　矿山同时工作的阶段数目较多，其排水系统的布置方式也很多。合理地选择排水系统，对提高采掘进度和安全生产都有很重要的意义。

　　（1）每个水平（即每个阶段的主要运输水平）各自设置水泵房直接排水。这种排水系统的优点是各水平有独立的排水系统缺点是每个水平都需要设置水泵和独立的管路，井筒内管路多，管理、维修复杂。

　　（2）当下部水平涌水量小、上部水平涌水量大时，可在下部水平安设辅助水泵，将水排至上部水平，再由上部水平主水泵房集中排至地表。

　　（3）当下部水平涌水量大、上部涌水量小时，可用钻孔、管道、放水天井等办法将上部水平的水放至下部水平，再由下部水平集中排至地表。这种系统的优点是简单、基建费用低（减少了水泵、管子以及开掘硐室和各种联络道的费用）、管路敷设简单、管理费用低缺点是上部水平的水流到下部水平后再排出，增加了电能消耗。这种排水系统用得比较多。但有突然涌水危险的矿井，主水泵房不应设在最低水平。

　　充填系统

　　1）尾砂浓缩与存储系统

　　全尾砂充填矿山一般采用两种全尾砂浓缩方案，即立式砂仓方案和深锥浓密机方案。立式砂仓一般由仓顶、溢流槽、仓底及其仓内的造浆管件等组成。仓顶结构包括仓顶房、进砂管、水力旋流器（尾砂分级时）、料位计和人行栈桥等。溢流槽位于仓口内壁或外壁，槽底有朝向溢流管接口汇集的坡度。溢流槽的作用是降低溢流速度，并提高尾砂利用率。仓体是贮砂的主要组成部分，一般用钢筋混凝土构筑或钢板直接焊接而成。最初采用的是半球形仓底结构，放砂浓度低，易板结。现代立式砂仓一般均改为锥形放砂结构。尾砂泵送至立式砂仓后，采用自然沉降或絮凝沉降方式，实现尾砂浓密脱水，顶部溢流水通过溢流槽回收利用，底部浓缩的高浓度尾砂浆采用流态化造浆方式实现放砂充填。

　　深锥浓密机是继立式砂仓后尾矿浓密的关键设备，适用于处理细粒和微细粒物料，其最大特点就是可以获得较高质量浓度的底流，且生产能力较大。深锥浓密机自由沉降原理与立式砂仓基本一致，但加入了机械动力结构，其结构为中心传动式，主传动为低转速大扭矩涡轮减速机，壳体为钢筋混凝土高架式弹性结构或钢结构，采用深锥钢筋混凝土自防水结构。锥体上部配有控制系统、絮凝剂添加系统及尾矿给料口，均围绕中心竖轴旋转。轴下部装有螺旋、耙架、底流锥刮泥器，槽底有排膏器。

　　2）胶凝材料存储与供料系统

　　根据充填能力，计算出胶凝材料用料，并以此在充填站配置胶凝材料仓，仓内的胶凝材料通过仓顶的螺旋输送与计量系统实现胶凝材料的定量供料。水泥输送一般采用双管螺旋输送机，计量采用螺旋电子秤或者冲板流量计。近几年，具有集料与输送一体的微粉秤得到长足发展，其具有防水泥仓结拱与冲料功能，给料稳定，在矿山充填系统得到大量应用。

　　3）充填料浆搅拌系统

　　充填料浆搅拌系统根据充填料浆性质的不同采用不同的搅拌工艺与设备。总的来说充填料浆搅拌分一级搅拌和两级搅拌。一级搅拌主要针对两相流浆体，普遍采用立式搅拌桶。两级搅拌一般针对似膏体或膏体充填。两级搅拌常用配置有一段双轴叶片式搅拌机加二段双轴叶片式搅拌机、一段双轴叶片式搅拌机加高速活化搅拌机。

　　4）充填料浆输送系统

　　充填料浆输送分为自流输送与泵送，在矿山具备自流输送的条件下尽可能采用自流输送方案。自流输送一般要求矿山充填倍线小于6，具体是通过搅拌系统搅拌均匀的充填料浆，先通过充填钻孔到达井下充填中段，然后通过中段水平管路及中段间钻孔实现各中段采场的充填。

　　在不具备自流输送条件或要采用膏体充填时，需采用泵送，泵送采用柱塞泵，充填站搅拌均匀的膏体充填料浆，通过柱塞泵泵送至采场进行充填。

　　5）充填自动化控制系统

　　充填自动化控制系统应具有运行可靠有效、功能齐全、操作简单灵活、扩展容易、维护方便等特点，对充填生产过程进行全面的自动控制与运行监控。自动化控制系统要求能在稳定生产过程及保证充填指标的前提下，尽可能地提高设备生产能力，降低工人劳动强度，降低设备事故率，减少生产成本，提高经济效益。因此，未来充填系统应建立先进的自动化控制系统，以提高工作效率，确保充填质量。

　　安全避险系统

　　1、紧急避险系统

　　在矿山井下发生灾变时，为避灾人员安全避险提供生命保障的由避灾路线、紧急避险设施、设备和措施组成的有机整体。

　　2、压风自救系统

　　压风自救系统是在矿山发生灾变时，为井下提供新鲜风流的系统，包括空气压缩机、送气管路、三通及阀门、油水分离器、压风自救装置等。

　　3、供水施救系统

　　供水施救系统是在矿山发生灾变时，为井下提供生活饮用水的系统，包括水源、过滤装置、供水管路、三通及阀门等。

　　4、通信联络系统

　　通信联络系统是在生产、调度、管理、救援等各环节中，通过发送和接收通信信号实现通信及联络的系统，包括有线通信联络系统和无线通信联络系统。

　　5、人员定位系统

　　人员定位系统是由主机、传输接口、分站（读卡器）、识别卡、传输线缆等设备及管理软件组成的系统，具有对携卡人员出/入井时刻、重点区域出/入时刻、工作时间、井下和重点区域人员数量、井下人员活动路线等信息进行监测、显示、打印、储存、查询、报警、管理等功能。

　　6、监测监控系统

　　监测监控系统是由主机、传输接口、传输线缆、分站、传感器等设备及管理软件组成的系统，具有信息采集、传输、存储、处理、显示、打印和声光报警功能，用于监测金属非金属地下矿山有毒有害气体浓度，以及风速、风压、温度、烟雾、通风机开停状态、地压等。