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第四章 采区运输
第一节 概述
张集北区设计生产能力为3.0Mt/a，留有发展到4.0Mt/a条件。北区工业场地内设主井、副井、回风井3个井筒，井口标高+26.50m，一个水平开采，水平标高-492m，主井装载水平-437.40m。
一、主井提升
（一）设计依据
矿井年工作日300d，每天提升14h。两班生产。提升不均衡系数取1.1。 （二）提升设备选型
主井提升设备考虑了2个方案：
方案I：装备1套32t双箕斗，选用JKMD-4.5×4（Ⅲ）型落地多绳摩擦提升机，由4600kW直流悬挂式交—交变频同步电动机拖动，提升速度10.5m/s。
方案Ⅱ：装备1套26t双箕斗，选用JKMD-4×4(Ⅲ)落地多绳摩擦提升机，由3800kW直流悬挂式交—交变频同步电动机拖动，提升速度10.5m/s。
因通风要求，两个方案主井井筒直径均为5.5m。
方案I主要优缺点：选用标准箕斗，充分利用井筒直径及提升机能力，生产潜力大，尤其为矿井增产创造了有利条件，但投资略大。
方案Ⅱ主要优缺点：采用非标准箕斗，提升机与电机比方案I小一些，井架或井塔高度低3m左右，总投资略高，但增产潜力小。
考虑到北区后期生产能力将提高到4.00Mt/a。方案I提升能力较大，且增加投资较少，故本设计推荐方案I，即装备一套32t箕斗。
两个方案的综合技术经济比较见表7-1-1。
由于张集北区主井系统投入使用时间对本工程的建设工期影响较大，虽然塔式提升机有占地面积小、提升设备轻、便于维护管理、钢丝绳寿命较长等优点，但施工占用井口工期长，同时张集中央区主、副井均选用落地提升机，在施工、运行、管理上有较丰富经验，因此本设计选用落地式多绳提升机。
综上所述，本设计推荐1套32t箕斗，选用落地式JKMD-4.5×4（Ⅲ）型多绳提升机，由4600kW，44.6r/min 同步电动机拖动。
（三）提升设备计算
以推荐方案I进行提升设备的计算。 主井提升系统图见图7-1-1；
主井提升机及钢丝绳的选择见表7-1-2； 主井提升运动学计算见表7-1-3和图7-1-2； 主井提升能力见表7-1-4； 主井提升能力计算表 表7-1-4
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提升容器 一次休止时间（s） 一次循环时间 年提升能力（Mt/a） 富 裕（%） 年提升能力A=3600?300?14?101.1?6一套32t双箕斗 32 94.42 4.65 55 ?nQTg 式中：n:提升容器套数 Q:一次有效载荷（t） tg:一次循环时间（s） 主井提升系统变位重量见表7-1-5；
主井提升各阶段力的计算见表7-1-6和图7-1-2； 主井电动机选择见表7-1-7； 主井防滑计算见表7-1-8；
四、主井提升电气设备及控制
主井提升机采用同步电机拖动，其定子由三相无环流、反并联的晶闸管交～交变频器供电，采用纯12脉动、全数字矢量控制，磁场由6脉动晶闸管整流器直流供电。
电控系统实现提升系统的行程、速度、定子电流及转子电流等有关参数闭环调节，在安全回路、辅机控制等有关设施和环节采用PLC控制，并对提升过程中的各类故障进行报警、分析、记录和趋势预测等。电控系统的计算机与矿井生产监控及管理系统联网，在矿调度中心能够进行控制和监视。
另外，井口卸载站、井下装载站各设1套提升机控制系统分站，对装卸载及配套设施进行控制，并发送提升信号。
主井绞车房设1座6kV变电所，内设两台6/0.4kV干式电力变压器，由地面110kV变电所引2路6kV
电源，单母线分段运行。
五、副井提升 （一）设计依据
副井井筒直径为6.8m，主要担负北区升降人员、提升矸石、下放器材设备等辅助作业任务。 1．前期3.0Mt/a时最大班下井工人数为111人，最大件（液压支架）重20t。 辅助作业量见最大班作业时间平衡表7-1-9。 2．标高
井口标高：+26.5m
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水平标高：-492m
3．提升容器
1.5t双层四车双罐笼一宽一窄，宽罐笼净宽1850mm，自重19.5t，窄罐笼净宽1270mm，自重16.4t，宽罐乘2×47人，窄罐乘2×32人。
4．提升状态
（1）提升液压支架时，窄罐配重10.5t； （2）提升矸石时，另一罐下4辆空矿车；
（3）混合提升（下层提矸，上层提人）另一罐可以放空。
（二）提升设备选型
根据井筒布置和提升要求，副井考虑了2个提升方案。
方案：装备1套1.5t双层四车双罐笼（宽、窄罐笼各一只），升降人员时，双层同时进出车，升降物料时倒钩一次，选用落地式提升机，使用钢结构永久临时两用井架。
方案选用落地式提升机，并使用两用井架，对缩短本矿井的建井工期极为有利，其综合经济效益十分明显。即选用落地式多绳摩擦轮提升机JKMD-4×4(Ⅲ)1台，由1600kW直流悬挂式电机拖动，提升速度10.5m/s。
（三）副井提升电气设备及控制
副井提升机采用直流电机拖动，电枢回路由无环流、反并联的晶闸管整流器直流供电，采用纯12脉动、全数字控制，磁场回路由6脉动晶闸管整流器直流供电。
电控系统能实现提升机的行程、速度、电枢电流及磁通等有关参数闭环调节和控制，并对安全回路、辅机控制等有关设施和环节采用PLC控制以及对提升过程中各类故障进行报警、分析、记录和趋势预测等。该电控系统的计算机与北区生产监控及管理系统联网，在调度中心能够进行监视。
另外，在井口、井底车场各设1套提升机控制系统分站，完成提升信号的控制。条件许可时，也可对井上、下操车设备进行顺序控制。
副井提升机设有半自动、手动、简易开车三种控制方式，并可在井口进行平层、换层操作。 副井绞车房自设6kV变电所，内设两台6/0.4kV干式电力变压器，变电所两路6kV进线电源由矿井地面110kV变电所供给。
一、工作制度
年工作日300d，每天3班作业，其中2班生产，1班准备，每班工作8h，日净提升时间14h。 二、矿井生产能力
张集矿井原设计生产能力为4.00Mt/a，采用立井、集中大巷、主要石门、分区开拓、分区通风方式。全井田划分为中央区、北区和东区共3个分区；其中第一水平（-600m）划分为中央区和北区2个分区，先中央区一个分区生产来达到设计产量。2000年10月首采工作面出煤，2001年11月8日正式移交生产。2002年矿井中央区实际产量已达到5.07Mt。
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方案：北区生产能力为3.00Mt/a
本方案投产时于北区工业场地内设北区主井、副井和北区回风井3个井筒，移交东一（9-1～7-1）采区，投产1个8煤层综采工作面。井巷工程量为20057.6m，工期32.5个月，总投资91766.54万元，吨煤投资305.89元。
1．根据分区划分，北区主要开采东一采区的13-1～1煤层、西二采区-720m以上的9-1～1煤层和西三（原谢桥东三）采区-720m以上的13-1～1煤层。共获得工业储量568.62Mt，其中可采储量为285.30Mt。按3.00Mt/a生产能力计算，北区服务年限为67.9a，较为合适；若按4.00Mt/a生产能力计算，北区服务年限仅为50.9a，本设计认为偏短。
2．北区主采煤层厚度（1煤层除外）：东一采区为2.59～3.75m，西二采区为1.95～3.75m，均为中厚及厚煤层。若按装备1个综采工作面（面长250m）来保证矿井生产能力，3.00Mt/a时，工作面年推进度为2300～3300m/a；而4.00Mt/a时，要达到3200～4400m/a。显然，以1个综采工作面来保证矿井4.00Mt/a生产能力，其年推进度偏大。特别是开采8煤层时，由于其瓦斯涌出量较大，工作面单产的提高更加困难，以1个面保证4.00Mt/a生产能力难度极大。结合2002年矿井中央区以2个综采面生产，其原煤年产量已达5.07Mt的实际情况，3.00Mt/a井型可用1个综采面来保证，而4.00Mt/a井型则必须用2个综采面来保证。
3．北区西三采区距井筒约3km，距离较远，初期开拓工程量大、工期长，显然不宜做为首采块断；西二采区虽然出工业场地保护煤柱即可开采，但该采区11-2煤层属中央区开采，根据中央区开采计划，在北区投产时，该区11-2煤层也将开采，因11-2煤层与其下面的8煤层之间存在压茬关系，故该区初期也不宜布置首采区。因此，北区首采区宜选择在东一采区。但由于该块段13-1、11-2煤层距井底车场较远，8煤与6煤相距又近，开采时存在压茬关系，只能顺序开采。因此该采区初期只宜布置1个回采工作面。故从北区初期采场布置分析，北区初期生产能力以3.00Mt/a为宜。
4．北区走向长约7.6km，共有12层可采煤层，分布在东一、西二、西三3个块段内，每个块段内都可以布置推进长度2000m以上的综采工作面，且均有3个以上厚度大于3.0m的主采煤层。后期西二采区或西三采区打开后，布置2个综采面同时回采，产量达到4.00Mt/a以上是完全可能的。北区范围内还有部分厚度在1.26～1.84m的薄及中厚煤层，其储量占总储量的25％左右，这部分煤层后期与主采煤层搭配，采用薄及中厚煤层综合机械化开采，形成一个块段采主采煤层，另一个块段采较薄煤层，产量达到4.00Mt/a也是完全可能的。
综合上述分析比较认为，鉴于北区储量有限，且初期采场无法展开，因此，北区初期以布置一个综采面生产较为合适。该方案服务年限适中，采场布置及接替较为便利，单产合理，优点较为明显。为了尽快打开北区，尽量减少初期投资，本着稳妥可靠、适时发展的原则，本设计推荐北区生产能力为3.00Mt/a、并在主要生产系统上留有发展到4.00Mt/a的条件。
据此，北区投产后全矿井的设计生产能力可达到7.00Mt/a。 三、服务年限
根据确定的生产能力，并考虑1.4的储量备用系数，全矿井计算服务年限为78a；其中北区计算服务年限为67.9a。
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