一种超深竖井浮力与提升机联合提矿系统的制作方法

1.本实用新型属于地下矿山开采技术领域，特别是涉及一种超深竖井浮力与提升机联合提矿系统。


背景技术：

2.随着浅部资源的枯竭，未来千米级的深井开采几乎是获得矿产资源的唯一方式。在地下深井采矿生产过程中，采出的矿石需要从深井井下运输至地面，目前主要采用钢丝绳摩擦轮提矿系统，而钢丝绳作为提矿系统的重要部件，关乎这提矿系统运行的安全性和经济性。
3.然而，在超千米的深井中，传统提矿系统的钢丝绳也会因井深的增加而导致自重越来越大，由于钢丝绳的巨大自重，造成传统提矿系统的输出功率被大量的消耗在钢丝绳的提升上，而能够分配给矿石提升的有效功率则大幅度降低，导致单次矿石运载量较低，从而拉低了矿石的整体运载效率，造成提矿成本居高不下。
4.此外，传统提矿系统的钢丝绳在适配超千米井深时，由于钢丝绳存在大长度、高自重的特点，导致钢丝绳受力不平衡、摩擦蠕动、局部疲劳等问题也会愈发凸显，进而造成钢丝绳的使用寿命进一步降低。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种超深竖井浮力与提升机联合提矿系统，通过超深竖井与井下采矿作业用水的结合形成浮力运输通道，矿石的提升过程完全依靠浮力实现，无需消耗能源，而且单次矿石运载量大，仅在提升末端配置提升机，并由提升机将矿石运输至地面，大幅度提高了矿石的整体运载效率，进一步降低了提矿成本。
6.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种超深竖井浮力与提升机联合提矿系统，包括矿石仓、浮力仓、盲竖井、抓斗式起重机、溜井、振动式放矿机、矿车、主竖井、副竖井、主井提升机、副井提升机、主井罐笼、副井罐笼、井底运输平巷、矿石转运平巷及矿石转运车场；所述矿石仓和浮力仓存放于井底运输平巷内；所述盲竖井的井底端与井底运输平巷处于同一标高位置，盲竖井的井口端与矿石转运平巷处于同一标高位置；所述盲竖井作为浮力运输通道，盲竖井内由井下采矿作业用水进行充填；所述抓斗式起重机设置在矿石转运平巷内且位于盲竖井的井口上方；所述溜井的上井口与矿石转运平巷相连通，溜井的下井口与矿石转运车场相连通；所述振动式放矿机设置在矿石转运车场内且位于溜井的下井口下方；所述矿车存放于矿石转运车场内；所述矿石转运平巷与副竖井相连通；所述矿石转运车场与主竖井和副竖井相连通；所述主井提升机设置在地面且位于主竖井的上井口上方，主竖井的下井口与井底运输平巷相连通；所述主井罐笼位于主竖井内，主井罐笼吊装连接在主井提升机的钢丝绳上；所述副井提升机设置在地面且位于副竖井的上井口上方，副竖井的下井口与井底运输平巷相连通；所述副井罐笼位于副竖井内，副井罐笼吊装连接在副井提升机的钢丝绳上。
7.所述盲竖井的井筒内壁施工有抗高压和抗渗水的内衬层。
8.在所述井底运输平巷内设置有压力平衡室，压力平衡室与井底运输平巷之间设置有第一闸门，压力平衡室与盲竖井之间设置有第二闸门；所述压力平衡室作为矿石仓和浮力仓进入盲竖井的中转室。
9.在所述井底运输平巷内设有加压设备硐室，在加压设备硐室内设置有水泵、储水仓、抽水管、排水管、回水管、空压机及气管；所述水泵的进水口通过抽水管与储水仓相连通，水泵的出水口通过排水管与压力平衡室相连通，压力平衡室通过回水管与储水仓相连通；所述空压机通过气管与压力平衡室相连通。
10.在所述水泵出水口与压力平衡室之间的排水管上依次设置有给水阀门、止逆阀及防污隔断阀；在所述空压机与压力平衡室之间的气管上依次设置有缓冲罐、过滤器及气阀；在所述压力平衡室与储水仓之间的回水管上设置有回水阀门。
11.在所述盲竖井内设置有第一压力传感器；在所述压力平衡室内设置有第二压力传感器；所述压力平衡室与盲竖井之间设置有压力平衡管，在压力平衡管上设置有减压阀，减压阀的进水口与盲竖井相连通，减压阀的出水口与压力平衡室相连通。
12.在所述井底运输平巷内还设有应急卸压储水硐室，应急卸压储水硐室与盲竖井之间设置有第三闸门。
13.在所述矿石仓底部设置有轨道轮，在矿石仓顶部设置有吊环；在所述浮力仓底部设置有挂钩，浮力仓通过底部挂钩与矿石仓顶部吊环进行挂接配合，在浮力仓顶部设置有引导轮，在压力平衡室顶部设置有导轨，浮力仓通过引导轮与压力平衡室顶部导轨进行移动配合。
14.与所述矿石仓挂接的浮力仓数量至少为一个；当所述浮力仓的数量为多个时，多个浮力仓采用串联挂接方式，通过调整浮力仓的串联挂接数量与矿石仓的矿石运载量进行适配。
15.一种超深竖井浮力与提升机联合提矿方法，采用了所述的超深竖井浮力与提升机联合提矿系统，包括如下步骤：
16.步骤一：开启第一闸门，首先将装载有矿石的矿石仓通过轨道轮移动到压力平衡室内，然后将浮力仓通过引导轮移动到压力平衡室内，使浮力仓位于矿石仓正上方，之后将浮力仓与矿石仓挂接在一起；
17.步骤二：关闭第一闸门，压力平衡室封闭，之后开启给水阀门和气阀，然后启动水泵和空压机，由空压机向外抽取压力平衡室的空气，同时由水泵将储水仓的水泵入压力平衡室内，直到压力平衡室被水充满，此时关闭给水阀门和气阀，同时关闭水泵和空压机；
18.步骤三：开启减压阀，使压力平衡室与盲竖井导通，压力平衡室的水压会逐渐升高，当第一压力传感器监测的盲竖井井底压力与第二压力传感器监测的压力平衡室内的压力相等时，说明压力平衡室与盲竖井之间达到压力平衡，此时关闭减压阀；
19.步骤四：开启第二闸门，然后将挂接在一起的浮力仓与矿石仓一同移动出压力平衡室并进入盲竖井中，之后由浮力仓输出的浮力来带动矿石仓实现提升，直到矿石仓被提升至盲竖井的井口端；
20.步骤五：当挂接在一起的浮力仓与矿石仓一同移动出压力平衡室后，关闭第二闸门，压力平衡室重新封闭，之后开启回水阀门和气阀，同时启动空压机，由空压机将外部空
气泵入压力平衡室内，压力平衡室的水则通过回水管返回储水仓中，直到压力平衡室的水全部排净为止，此时关闭回水阀门和气阀，同时关闭空压机，最后开启第一闸门，为下一次的矿石仓进入压力平衡室做准备；
21.步骤六：当矿石仓被提升至盲竖井的井口端后，启动抓斗式起重机，通过抓斗式起重机将浮力仓和矿石仓转移到矿石转运平巷内，当浮力仓和矿石仓移动到溜井的上井口时，将矿石仓留在溜井上井口进行落矿，而浮力仓先解除与矿石仓的挂接，之后被移动到副井罐笼内，最后由副井提升机驱动副井罐笼沿着副竖井返回井底运输平巷备用；
22.步骤七：当矿石仓向溜井内完成落矿后，空置的矿石仓也需要移动到副井罐笼内，之后由副井提升机驱动副井罐笼沿着副竖井返回井底运输平巷备用；
23.步骤八：落入溜井内的矿石会首先进入振动式放矿机，再由振动式放矿机均匀放矿至矿石转运车场中的矿车内，之后将装载有矿石的矿车移动到主井罐笼内，然后由主井提升机驱动主井罐笼沿着主竖井移动到地面，并在地面将矿车的矿石卸载，之后将空置的矿车移动到副井罐笼内，最后由副井提升机驱动副井罐笼沿着副竖井返回矿石转运车场备用。
24.本实用新型的有益效果：
25.本实用新型的超深竖井浮力与提升机联合提矿系统，通过超深竖井与井下采矿作业用水的结合形成浮力运输通道，矿石的提升过程完全依靠浮力实现，无需消耗能源，而且单次矿石运载量大，仅在提升末端配置提升机，并由提升机将矿石运输至地面，大幅度提高了矿石的整体运载效率，进一步降低了提矿成本。
附图说明
26.图1为本实用新型的一种超深竖井浮力与提升机联合提矿系统的结构示意图；
27.图中，1—矿石仓，2—浮力仓，3—盲竖井，4—抓斗式起重机，5—溜井，6—振动式放矿机，7—矿车，8—主竖井，9—副竖井，10—主井提升机，11—副井提升机，12—主井罐笼，13—副井罐笼，14—井底运输平巷，15—矿石转运平巷，16—矿石转运车场，17—压力平衡室，18—第一闸门，19—第二闸门，20—水泵，21—储水仓，22—抽水管，23—排水管，24—回水管，25—空压机，26—气管，27—给水阀门，28—止逆阀，29—防污隔断阀，30—缓冲罐，31—过滤器，32—气阀，33—回水阀门，34—第一压力传感器，35—第二压力传感器，36—压力平衡管，37—减压阀，38—应急卸压储水硐室，39—第三闸门。
具体实施方式
28.下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的详细说明。
29.如图1所示，一种超深竖井浮力与提升机联合提矿系统，包括矿石仓1、浮力仓2、盲竖井3、抓斗式起重机4、溜井5、振动式放矿机6、矿车7、主竖井8、副竖井9、主井提升机10、副井提升机11、主井罐笼12、副井罐笼13、井底运输平巷14、矿石转运平巷15及矿石转运车场16；所述矿石仓1和浮力仓2存放于井底运输平巷14内；所述盲竖井3的井底端与井底运输平巷14处于同一标高位置，盲竖井3的井口端与矿石转运平巷15处于同一标高位置；所述盲竖井3作为浮力运输通道，盲竖井3内由井下采矿作业用水进行充填；所述抓斗式起重机4设置在矿石转运平巷15内且位于盲竖井3的井口上方；所述溜井5的上井口与矿石转运平巷15相
连通，溜井5的下井口与矿石转运车场16相连通；所述振动式放矿机6设置在矿石转运车场16内且位于溜井5的下井口下方；所述矿车7存放于矿石转运车场16内；所述矿石转运平巷15与副竖井9相连通；所述矿石转运车场16与主竖井8和副竖井9相连通；所述主井提升机10设置在地面且位于主竖井8的上井口上方，主竖井8的下井口与井底运输平巷14相连通；所述主井罐笼12位于主竖井8内，主井罐笼12吊装连接在主井提升机10的钢丝绳上；所述副井提升机11设置在地面且位于副竖井9的上井口上方，副竖井9的下井口与井底运输平巷14相连通；所述副井罐笼13位于副竖井9内，副井罐笼13吊装连接在副井提升机11的钢丝绳上。
30.所述盲竖井3的井筒内壁施工有抗高压和抗渗水的内衬层。
31.在所述井底运输平巷14内设置有压力平衡室17，压力平衡室17与井底运输平巷14之间设置有第一闸门18，压力平衡室17与盲竖井3之间设置有第二闸门19；所述压力平衡室17作为矿石仓1和浮力仓2进入盲竖井3的中转室。
32.在所述井底运输平巷14内设有加压设备硐室，在加压设备硐室内设置有水泵20、储水仓21、抽水管22、排水管23、回水管24、空压机25及气管26；所述水泵20的进水口通过抽水管22与储水仓21相连通，水泵20的出水口通过排水管23与压力平衡室17相连通，压力平衡室17通过回水管24与储水仓21相连通；所述空压机25通过气管26与压力平衡室17相连通。
33.在所述水泵20出水口与压力平衡室17之间的排水管23上依次设置有给水阀门27、止逆阀28及防污隔断阀29；在所述空压机25与压力平衡室17之间的气管26上依次设置有缓冲罐30、过滤器31及气阀32；在所述压力平衡室17与储水仓21之间的回水管24上设置有回水阀门33。
34.在所述盲竖井3内设置有第一压力传感器34；在所述压力平衡室17内设置有第二压力传感器35；所述压力平衡室17与盲竖井3之间设置有压力平衡管36，在压力平衡管36上设置有减压阀37，减压阀37的进水口与盲竖井3相连通，减压阀37的出水口与压力平衡室17相连通。
35.在所述井底运输平巷14内还设有应急卸压储水硐室38，应急卸压储水硐室38与盲竖井3之间设置有第三闸门39。当发生透水事故或设备在盲竖井3内发生故障时，可开启第三闸门39，将盲竖井3内的水排入应急卸压储水硐室38。
36.在所述矿石仓1底部设置有轨道轮，在矿石仓1顶部设置有吊环；在所述浮力仓2底部设置有挂钩，浮力仓2通过底部挂钩与矿石仓1顶部吊环进行挂接配合，在浮力仓2顶部设置有引导轮，在压力平衡室17顶部设置有导轨，浮力仓2通过引导轮与压力平衡室17顶部导轨进行移动配合。
37.与所述矿石仓1挂接的浮力仓2数量至少为一个；当所述浮力仓2的数量为多个时，多个浮力仓2采用串联挂接方式，通过调整浮力仓2的串联挂接数量与矿石仓1的矿石运载量进行适配。
38.一种超深竖井浮力与提升机联合提矿方法，采用了所述的超深竖井浮力与提升机联合提矿系统，包括如下步骤：
39.步骤一：开启第一闸门18，首先将装载有矿石的矿石仓1通过轨道轮移动到压力平衡室17内，然后将浮力仓2通过引导轮移动到压力平衡室17内，使浮力仓2位于矿石仓1正上方，之后将浮力仓2与矿石仓1挂接在一起；
40.步骤二：关闭第一闸门18，压力平衡室17封闭，之后开启给水阀门27和气阀32，然后启动水泵20和空压机25，由空压机25向外抽取压力平衡室17的空气，同时由水泵20将储水仓21的水泵入压力平衡室17内，直到压力平衡室17被水充满，此时关闭给水阀门27和气阀32，同时关闭水泵20和空压机25；
41.步骤三：开启减压阀37，使压力平衡室17与盲竖井3导通，压力平衡室17的水压会逐渐升高，当第一压力传感器34监测的盲竖井3井底压力与第二压力传感器35监测的压力平衡室17内的压力相等时，说明压力平衡室17与盲竖井3之间达到压力平衡，此时关闭减压阀37；
42.步骤四：开启第二闸门19，然后将挂接在一起的浮力仓2与矿石仓1一同移动出压力平衡室17并进入盲竖井3中，之后由浮力仓2输出的浮力来带动矿石仓1实现提升，直到矿石仓1被提升至盲竖井3的井口端；
43.步骤五：当挂接在一起的浮力仓2与矿石仓1一同移动出压力平衡室17后，关闭第二闸门19，压力平衡室17重新封闭，之后开启回水阀门33和气阀32，同时启动空压机25，由空压机25将外部空气泵入压力平衡室17内，压力平衡室17的水则通过回水管24返回储水仓21中，直到压力平衡室17的水全部排净为止，此时关闭回水阀门33和气阀32，同时关闭空压机25，最后开启第一闸门18，为下一次的矿石仓1进入压力平衡室17做准备；
44.步骤六：当矿石仓1被提升至盲竖井3的井口端后，启动抓斗式起重机4，通过抓斗式起重机4将浮力仓2和矿石仓1转移到矿石转运平巷15内，当浮力仓2和矿石仓1移动到溜井5的上井口时，将矿石仓1留在溜井5上井口进行落矿，而浮力仓2先解除与矿石仓1的挂接，之后被移动到副井罐笼13内，最后由副井提升机11驱动副井罐笼13沿着副竖井9返回井底运输平巷14备用；
45.步骤七：当矿石仓1向溜井5内完成落矿后，空置的矿石仓1也需要移动到副井罐笼13内，之后由副井提升机11驱动副井罐笼13沿着副竖井9返回井底运输平巷14备用；
46.步骤八：落入溜井5内的矿石会首先进入振动式放矿机6，再由振动式放矿机6均匀放矿至矿石转运车场16中的矿车7内，之后将装载有矿石的矿车7移动到主井罐笼12内，然后由主井提升机10驱动主井罐笼12沿着主竖井8移动到地面，并在地面将矿车7的矿石卸载，之后将空置的矿车7移动到副井罐笼13内，最后由副井提升机11驱动副井罐笼13沿着副竖井9返回矿石转运车场16备用。
47.实施例中的方案并非用以限制本实用新型的专利保护范围，凡未脱离本实用新型所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。