深井提升动力学研究

何满潮

中国矿业大学(北京)深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,北京 100083

1 引言

随着浅部煤炭资源的日益枯竭,矿物资源开采朝着深部化和大型化方向发展.我国新建和改扩建的大型立井年生产能力已达1000 万吨,开采最大深度已达1500 m (何满潮 2021).在其他国家,如南非金矿,其矿井的深度已达地表下4800 m 以上.《国家“十二五”科学和技术发展规划》提出加强对三深(深海、深地、深空)的研究.在《国土资源部“十三五”科技创新发展规划》中明确提出“2020 年形成至2000 米矿产资源开采”的战略目标.作为深部资源开发技术体系的重要组成部分,深井提升技术能力直接影响到我国深部资源开发战略的顺利实施.为此,在国务院发布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006−2020 年)》提出,“重点研究开发煤炭高效开采技术及配套装备”;在《装备制造业调整和振兴规划》中提出要“大力发展新型采掘、提升、洗选设备”.在国内,根据工作原理和结构的不同,速度较低的单滚筒缠绕提升系统使用在施工立井;速度较高的双滚筒单绳缠绕与摩擦提升系统广泛运用在永久立井(如图1所示).

图1

然而对于上述传统的提升方式,提升加速度随着提升速度和高度的增大而增大,易诱发平衡尾绳大摆动、频繁碰摩,其提升效率、安全性等迅速下降而不适用于超深井高速提升.比如:提升深度千米级的辽宁沈阳大强煤矿,其平衡尾绳在运行过程中呈现大摆动状态;提升深度达1500 m的云南会……