中华人民共和国国家标准煤炭工业矿井设计规范GB 50215-2005条文说明 4
8.1.3 摩擦式提升防滑是提升确保安全生产的关键，影响因素较多，近年来国内摩擦式提升运行事故增多，在吸取国内外摩擦式提升防滑设计和使用经验的基础上，找出影响防滑设计的诸多因素，确定合理的防滑设计校验范围、方法，以达到摩擦提升设计既安全可靠又经济运行合理的目的。下述有关规定条款，经过我们对国内外10余台提升机产品在矿井现场防滑调试实践，证明是安全可行的。
1 摩擦式提升机无论工作闸还是保险闸所作用的最终执行机构都是盘形闸闸块，只是根据两种不同需要在不同时间所作用的力矩不同。而提升机出厂产品均根据其额定负载并有一定富裕量配备盘形闸闸块，以利使用安全和生产维修。本条文规定强调的是，往往矿井提升机设计实用负载低于提升机额定负载，个别甚至有大马拉小车情况。良好的设计应根据提升实用负载需要和盘形闸给定参数计算合适的盘形闸使用副数，而不是提升机产品配多少副闸块，就盲目使用多少，且莫要以为使用闸块愈多愈安全；设计能保证摩擦式提升机的保险闸制动力矩不低于提升实用静荷重旋转力矩的3倍即可。
预可行性设计时均将保险闸制动力矩设定为3倍，这点多与实际供货参数不符；如果提升机为直联结构，其质量模数偏小，想要满足产生紧急制动时的重载提升或下放减速度滑动极限，将是十分困难的。因此，在技术设计时需要注意。
另需说明的是，设计按闸间隙2mm弹簧力计算常用闸制动力矩，而实际使用时的初始闸间隙为1～1.5mm，闸衬垫与闸盘之间的摩擦力也不一致，需实用磨合一段时间；所以现场在启用提升机时必须按现行《煤矿安全规程》第四百三十一条、第四百三十二条和第四百三十三条的规定，做好安全制动装置的实际使用参数的测定调试工作。
2 1994年出版的《矿井设计规范》经多次调研和多方专家研讨决定废除原规范曾多年采用的苏联传统"动、静防滑安全系数法"，并根据欧拉公式原理推荐采用"张力比滑动极限法"、"减速度滑动极限法"和"系统最小防滑质量校验法"，为此做了大量工作，经过多年来的设计应用实践证明均是可行的。故本规范仍推荐采用"张力比滑动极限法"。
本条文将原规范条文"……提升系统两侧张力比不超过钢丝绳滑动极限"，改为："……主摩擦轮两侧张力比值 小于钢丝绳滑动极限(ef·α)"，使条文规定更为明确。
3 经过国内外较多矿井摩擦式提升系统防滑验算证明，除极少数单容器带平衡锤提升系统，仅需一级制动装置可满足提升防滑安全外，多数需采用二级制动装置才能解决摩擦提升防滑要求。
考虑到大型提升机如采用直联，其系统变位质量偏小，满足防滑要求困难，为了提高摩擦提升机制动的安全可靠性，本规范推荐"有条件时应采用恒减速安全制动装置。"
4 摩擦提升应尽量选择平衡提升系统，是基于防滑基本原理，即主、尾绳平衡提升系统对防滑最有利；但在实用中难以办到，多为不平衡提升系统，则主、尾绳差重愈大即不平衡度较大，对防滑的危害性也加大。
条文规定将其不平衡差重计入重载侧，不但考虑了提升运行时对防滑影响不利因素，有利于安全，也简化了设计。
对提升防滑校验来说，设置导向轮(或天轮)的提升系统，也是影响防滑的不利因素之一，设计应考虑导向轮的惯性影响。塔式单侧带导向轮的提升系统，由于每次提升方向的变化，空、重载位置居于不同侧，对防滑是有影响的。
设计计算防滑忽略了井筒阻力的影响，相对而言是对防滑安全有利的，起到部分安全储备作用。
5 有条件应优先采用摩擦系数为0.25的摩擦衬垫。是考虑到摩擦式提升机衬垫材料的摩擦系数影响防滑安全和经济的灵敏因素，是关键性技术问题。例如，如果是相同钢丝绳同色角180°的提升系统，摩擦系数0.2的衬垫比摩擦系数0.25的衬垫防滑极限值(θf·α)，理论上降低17％，其提升系统的防滑重量要相对增加38％。这对经济和运行都很不利。
我国矿山原采用衬垫O.2摩擦系数的提升机，经数十年运行实践证明确实存在如下问题：
1)对已运行的老式摩擦式提升机有相当数量因摩擦系数0.2难以满足国家现行防滑安全标准的有关规定要求；已有部分矿井主井提升发生滑动事故，造成提升系统严重损坏影响矿井生产；副井提升造成人员损伤。且机械部件损坏率高，运行效率低，生产成本高。有的矿井为了确保安全，甚至不得不减少提升量，从而影响了矿井产量；
2)对新设计的提升系统，由于系统防滑质量大，可能引起提升设备升级，如果是深井，其钢丝绳供货也存在问题，无疑提高了基建费用；
3)有碍落地式多绳摩擦式提升系统向大型化的应用发展；
4)有碍主井提升向大容量、高效率的设备发展方向。
综上所述，积极促进国内制造摩擦系数为0.25的衬垫，对提升事业发展意义重大。据我们了解，近年来有部分科研院校和制造厂已对此做了不少有益工作，有的厂家已称能达到摩擦系数0.25衬垫要求。经我们了解，如原苏联、波兰、德国等国家对这类产品十分重视，因为涉及到生产和人身安全，且使用条件恶劣，影响因素复杂，所以必须经过国家指定的安检部门检测批准确认，方可作为正式产品由设计部门选用。
当然，近年来煤炭行业矿山引进了不少世界各国先进提升设备，并采购一定数量摩擦系数0.25的配件衬垫材料及优质戈培油，这对确保生产安全可靠性和发展摩擦式提升技术起了重要推动作用。
8.1.4 据我们调查了解，国内矿井的部分提升事故，多是由于提升量超载造成的。如摩擦提升机主井提升发生事故，往往造成系统损坏，甚至迫使矿井停产；其原因在于设计所确定的负载是提升机、电动机，钢丝绳及防滑极限等诸因素锁定的额定负载，也可以说是生产限定的安全负载；然而，在生产实践中往往由于所选用的标称箕斗富裕容积过大、在生产过程中有时掺入矸石或水分、有时箕斗卸载不净造成重复装载、再加上冲击性装载等不利因素，致使箕斗严重超载，产生事故。为吸取教训，本条文强调对主井提升箕斗采用定重装载、定容限量，这对矿井提升确保安全生产是十分必要的。
目前，国内已有些采用标称箕斗的矿井，如兖州矿区的鲍店矿、兴隆庄矿为限制超载，采用将箕斗上部装载多余部分的两侧壁挖成空洞的办法解决，实践证明是行之有效的。为此，箕斗容积设计应与箕斗额定载重量相适应。
8.1.6 提升钢丝绳安全系数的选择应按现行《煤矿安全规程》第四百条的规定执行。此外，本条文补充了一些钢丝绳选择应适应矿井提升特点需要的若干条文规定。
摩擦式提升的平衡尾绳宜采用扁尾绳的规定，其理由是扁尾绳在运行中比较平稳，相对事故少，较安全。
我国矿山使用的多绳摩擦提升系统，近年来已出现多起尾绳断绳事故；如兖州矿区鲍店矿井投产两年后，副井提升正在负载运行中突发一根尾绳断绳事故，产生紧急制动停车，未造成事故扩大影响，就是因为采用了两根尾绳。若采用一根尾绳，则事故危害性必然加大，根据原苏联马凯耶也夫矿山科学研究所规定："摩擦式提升的配重绳至少要装设两根尾绳。"故本条文予以采用。
原苏联和国内个别资料介绍："重尾绳对双箕斗提升防滑有利。"我们经研究认为此提法理论依据不确切。因为由于提升方向的不断变化，轻、重尾绳所构成的系统张力差，不但对摩擦提升防滑安全不利，而且对提升钢丝绳、提升机及电动机来说也是多余的负担。故多绳摩擦提升装置宜采用平衡提升系统。当然，这也是相对而言，绝对平衡是难以办到的。
8.1.7 本条文增补了提升机最大运行速度的选择原则："应根据提升载重量和井深选择既运行经济又节省投资的运行速度图为原则确定。"是必要的。
关于副井升降人员的最大速度，应遵照现行《煤矿安全规程》第四百二十四条和第四百二十六条的规定执行。
8.1.8 本条文将选择提升电动机相关条文予以合并，并作了必要的补充：规定着眼于提升电机电控的实用性，既考虑目前国情，又考虑到将来技术发展，明确提出："斜井提升宜选用交流电动机传动系统"和"摩擦式提升机宜选用电力电子变流器供电的交、直流传动系统。"
提升是矿井主要生产安全设备，其电动机运转频繁，主井多为单一的重载提升方式，现代化大型矿井的主井提升载重量日趋增大；副井担负升降人员和运送重型设备，其提升载重量、方向、速度多变，设计应根据其运行特点，选择电机和电控，对副井提升的安全性应尤为重视。因此，在客观上对提升电动机及其供电和电控设备的性能要求愈来愈高，随着电力电子变流器供电调速系统和计算机可编程序控制技术的迅速发展，电子器件和电子变流装置的性能和可靠性的不断提高，大型交流电动机的调速性能也完全可以与直流电动机相媲美，而不再强调采用直流调速系统，还是交流调速系统。目前，国内外交流调速系统技术已经成熟，其应用领域已相当广泛。
例如，在国内400kW以下的提升运输电机传动装置，井下采区绞车和地面矸石山绞车以及带式输送机，均逐步采用了交流异步电动机PWM变频调速系统。
另对大型矿井的主井提升已逐步采用了同步电动机交一交变频调速传动系统。如滕南矿区的付村矿井主井提升机的电动机已采用引进的容量为1000kW电控装置，淮南矿区新集矿井主井提升机电动机已采用国产的容量为2×3000kW电控装置，运行近三年，情况良好。
改革开放20年来，我国煤矿矿山引进了不少世界先进的提升设备，对提升事业的飞速发展起了重要作用。目前，国内提升电动机电控可谓五花八门，正处在变革时期。电子变频调速装置的价格尚较昂贵.，因为部分控制软件尚需进口，一旦能自主开发，价格将势必大幅下降，则交流电动机变流调速控制系统将具显著优势和竞争力。
总之，矿井提升电动机采用交流异步电动机、同步电动机或直流电动机传动及其供电和控制系统，应根据生产安全、电机容量、电控装置产品发展状况、建设单位经济承受能力等具体情况，通过技术经济比较后合理确定。
8.1.9 本条文根据本规范第2.2.3条规定，把主井提升最大班作业时间由7h改为8h，每天提升作业时间由14h改为16h。又将主井提升设备应在第一水平留有20％的富裕能力改为10％～20％。
需要说明的是条文中所说的提升作业时间是指规定的计算提升作业时间，而不是实际作业时间。
这样就克服了原规范工作制所造成的提升装备过大浪费，提升能力过大造成历年来矿井超产过多，不利于保护国家煤炭资源。本规范所确定的工作制，对提升能力虽比过去规定减少，但总体上仍有一定的富裕量，且比较符合目前煤矿生产情况，并有利于与国际接轨。
斜井带式输送机提升适用在埋藏浅煤层的大型矿井，原规范规定："斜井带式输送机提煤时的不均衡系数宜取1.20"不太切合实际，为此修改为："斜井带式输送机提煤，当井底有煤仓时，不均衡系数宜取1.10～1.15；当井底无煤仓时，斜井带式输送机的输送能力应与大巷带式输送机的输送能力相适应。"
8.1.10 关于副井提升能力计算。
本条文根据规范修订工作统一指导要求，将副井提升的最大班作业时间不宜超过5h改为按6h计算。
关于副井提升能力计算涉及到综采矿井升降工人时的重合率问题，根据原煤炭工业部的文件要求，有综采、综掘工作面的矿井，每天要保证6h设备维修时间，回采工作面为4h工作制，检修班的井下工人作业也与三班作业时间不一致；因此，副井提升最大班升降人员的重合率大大减少。经初步调查兖州矿区的兴隆庄、南屯、鲍店矿井，也都证实了不重合率较大。故本条文推荐综采矿井升降工人时的重合率可按工人下井时间的1.6～1.8倍选取。(全综采矿井取大值)。
8.1.11 关于主井箕斗提煤的休止时间。
国外发达国家早已发展主井提升大型箕斗，而对我国仅有20年发展历史，所以使用经验源于国外，原苏联有关规定见表3：
表3 原苏联箕斗提煤休止时间箕斗一次提煤量 (t) 6 9 12 15 20 ～ 30
休止时间 (s) 8 10 12 15 20 ～ 30
根据赴德国考察资料介绍，大型单侧装卸载垂直平板闸门箕斗的休止时间，按容器载重量每吨1s计算。
1993年我们赴德考察五个矿井大型箕斗提升，经实测稍有差异，但他们统一计算规定是每吨1s。双箕斗提升的休止时间是受卸载时间或装载时间的影响，二者取其时间长者(计算有关设备部件联动时间应包括信号联络时间)。经调查，国内使用的9t及以下箕斗的休止时间，一般均能满足要求。12～30t箕斗的休止时间一般来说与实际操作休止时间出入不大。只是部分12～16t特制靠外动力卸载的箕斗，难以满足规范规定要求。因此，本条文规定："30t以上箕斗以及特制靠外动力卸载的箕斗，应按有关设备部件环节联动时间计算确定。"也希望在箕斗设计总图上，能注明卸载时间。实际资料的确切数据，有待调研后进一步确定。
关于普通罐笼进出车的休止时间，由于近年新型操车设备的，投产应用，休止时间可能有所减少，但因缺少实际调查依据，所以，本规范仍采用原规范规定。
8.1.12 混合井提升能力计算。本条文根据规范修订工作统一指导要求，将最大班作业时间不应超过7h改为按7.5h计算。
8.1.13 专用提升矸石的设备能力计算。本条文根据规范修订工作统一指导要求，将每天作业时间不得超过14h改为按16h计算。
8.1.14 采区上、下山轨道提升能力计算。本条文根据规范修订工作统一指导要求，将当只提煤时，提升作业时间每班应取5.5h改为按6h计算。又将混合提升作业时间，每班应按6.5h改为按7h计算。
8.1.15 为了提升机安装检修使用方便，将滚筒直径3m改为2.5m及以上单绳缠绕式提升机、落地式多绳摩擦式提升机房宜设手动起重机。
另据了解，国内已建成投产的塔式多绳摩擦式提升机采用内吊装形式，包括直绳1.85m的多绳提升机也装备了超卷扬电动起重机，据此修订本条文。
8.2 通风设备
8.2.1 关于矿井主通风设备选择，本条文规定："新建矿井每一风井必须装设2套型号规格相同的通风设备及辅属装置，其中1套作为备用。且备用通风设备及辅属装置必须在10min内开动。"
能较准确全面贯彻现行《煤矿安全规程》第一百二十一条的规定，有利设计执行。
8.2.2 对通风设备选型而言，大型矿井各水平服务年限较长，即使是在同一个水平的采区，其工作面在的开采位置也不断变化，加上矿井由投产到达产的时间一般都在1～2年以上，风量负压变化较大，工况当然变化也大。矿井通风机属于常年不问断运行的安全设备，又是"电老虎"，节能很关键。所以，设计应尽量选择技术先进的高效风机。
针对上述变化复杂情况，风机选型又只能以第一生产水平达产要求为准，故应留有一定余量。选择高效可调工况风机，并推荐在必要时采用电气调速装置或采用分期选择电动机等措施满足矿井通风需要。
8.2.3 本条文增加了设计通风装置时"应尽量采用先进的防漏风设施"的规定，以利节能。
8.2.6 选择通风设备及其位置时，应考虑噪声对工作和周围环境的影响，本条文仅作原则性规定，具体应按现行《工业企业厂界噪声标准》GB 12348的有关规定执行。
8.3 排水设备
8.3.1 关于矿井主排水设备的选择。矿井主排水泵、备用泵和检修泵的能力及台数的选择，应按现行《煤矿安全规程》第二百七十八条的有关规定执行。
子母泵和潜水泵排水方式，是近年来国内部分大型矿井引进国外技术装备，已有一定的使用经验，条件适宜的矿井可以采用。本条文规定旨在促进国内排水设备新技术的发展需要。
经调查，有的矿井由于水泵吸上真空度低，造成水仓底部积水总是排不干净，这样实际上降低了水仓的有效利用容积，形成浪费。故本条文强调水泵的吸上真空度不应小于5m。
无底阀和射流引水方式使用经验成熟，有利水泵顺利起动和节能，设计应积极推广采用。
8.3.2 工作与备用管路排水能力的选择，应按现行《煤矿安全规程》第二百七十八条的有关规定执行。
为确保排水安全，补充了"水文地质复杂、有突水危险的矿井，应在井筒及管子道内预留备用排水管路位置"的规定。
国内已有一些矿井深度大于400m的立井井筒采用焊接连接钢管作为主排水管路。如兖州矿区的鲍店矿井副井在水压4MPa以上，施工采用钢管焊接连接，生产运行情况良好。
在井筒内设置管路中间直管座，对管路受力、检修折装均有利，且可使井底托管梁断面减小，对施工检修也方便。第一道梁最好布置在距井口1OOm左右处，因该处承受气温变化影响大，伸缩也较大。
深立井井筒排水管路，宜分别选择钢管管壁厚度，目的在于节省投资。
8.3.3 根据我们调查，主排水管路由于长期运行，水质污垢淤积，且坚硬的断面孔缩小十分严重。如开滦煤矿的一些老矿井震后重建排出矿井积水，在检修更换管路时均发现有这种情况。所以，设计考虑计入管路附加阻力系数1.7是十分必要的。
然而，在矿井投产初期新管路无淤积，不增加附加阻力，其水泵的工况点必然处于流量大，功率也大的状态，故有必要据此校验电动机起动容量。
8.3.4 对大型主排水泵起动运行需要操作的闸阀，由于操作力量较大且频繁，为减轻工人劳动强度，宜采用电动闸阀。选择标准取决闸阀的使用压力和管路直径。
8.3.7 由于矿井采区所处地质的水文地质情况不同，其涌水量情况有大有小、有时稳定或有时不稳定、甚至有突水危险，再加上近十余年来矿井采用综采技术增多，井型大，采面少，提高了综采采区对矿井生产的影响程度。
如滕南矿区的田陈矿井采区投产后不久，在雨季就发生了突然透水事故，淹没了采区，造成了矿井停产损失。当然，这也与水文地质报告预测有一定关系。
为此，本规范修订增补："当正常涌水量大于50m3／h或最大涌水量大于1OOm3／h的采区、有突水危险或有综采工作面的采区，可采取增设水泵、管路或预留相应设备的安装位置；必要时也可按第8.3.1条1款和第8.3.2条1款规定设计。"
另需说明的是，由于采区涌水情况复杂多变，难以详细区分各种情况制定条文规定，如有特殊突水危险的采区或有影响大的工作面采区是否还需要考虑水仓扩容问题，都是值得深入探讨研究的。
总之，我们认为采区排水设计应有区别于矿井主排水设计，应遵守既保障排水安全，又经济且使用灵活的原则。
8.3.8 由于井底水窝水质含煤渣泥砂多，且使用条件较差，维护检修困难，选择适合的水窝水泵有一定难度，本条文规定："安装使用地点条件差时，宜选用泥浆泵或潜污泵。"选择此类泵能克服上述问题，且有利于自动化运行，只是效率低，但因运行时间不长影响有限。
8.4 压缩空气设备
8.4.1 关于压缩空气站的选择，以往大型矿井设计都强调设置地面集中压缩空气站，但近年来由于国产适用于煤矿井下空气压缩机新产品的发展，以及投产的部分矿井开采面积大、巷道距离远，为保证掘进头风动工具的使用压力，提高工效，往往要求设置井下压缩空气站或采用小型随掘进头移动式空气压缩机。因此，新条文规定："选择压缩空气站位置宜靠近用风负荷中心。压缩空气站的集中或分散、井上或井下设置，应根据实际需要通过技术经济比较后确定。"这样规定更切实际，全面灵活。
8.4.2 本条文规定设计压缩空气站设备计算能力时需用的有关系数，对此过去曾做过一些调查，情况比较繁杂，数据有些出入，但影响并不大，所以，大部分采用了原规范规定。
近年来，由于井下巷道发展锚喷支护，混凝土喷射机使用增加，其耗风量计算应考虑同类设备的同时使用率；由于喷射机自身耗气量较大，计算时亦应考虑与其他风动工具的同时使用率问题，即应以尽量避开生产使用风动工具的高峰时间在检修班内使用。本规范所采用的混凝土喷射机同时使用台数表，是根据对兖州矿区的部分矿井调查和原煤炭部兖州设计研究院多年设计计算所选取数据的统计平均值粗略确定的。
8.4.3 压缩空气管道的干管(包括井上和井下)是为整个矿井开采范围服务的，所以本条文规定："干管管径应按矿井服务年限内最远采区供气距离确定。"
其他有关条文，均为成熟设计经验常规规定。
8.4.5 压缩空气站噪声限制规定，新条文增加了"在工业场地内选择压缩空气站位置时，应考虑噪声对周围工作环境的影响，执行现行《工业企业设计卫生标准》的有关规定，必要时应在地站内采取消噪声设施。"据我们了解，滕南矿区田陈矿地面工业场地集中压缩空气站噪声干扰影响周围工作环境，采取了相应环保设施，效果良好，故增设此条文。
众智软件 http://www.gisroad.com
9 地面生产系统
9．1 一般规定
9．1．1 为了合理利用煤炭资源，满足用户对煤炭质量和粒度的要求，提高经济效益，规定了矿井原煤不经选煤厂加工时，应设井口筛选、分级等加工车间。采用综合机械化采煤后，原煤含矸量增大，为提高产品煤质量和工效，改善工作环境，应采用机械排矸。
9．1．2 地面生产系统设备小时生产能力与矿井设计生产能力及工作制度有关，为了与主提升设备的提升能力相适应，本条文规定配(原)煤仓前的设备，其小时生产能力应和主提升设备最大小时提升(运输)能力一致。主提升设备为主井提煤箕斗或带式输送机。考虑到配(原)煤仓的储存缓冲，配(原)煤仓后的设备，其小时生产能力按矿井设计生产能力及工作制度计算，并乘以不均衡系数。在配(原)煤仓后矸石系统设备的不均衡系数取1．5，是由于综合机械化采煤原煤含矸量增大且变化较大，为满足排矸的需要故取的系数较大。
9．2 井口布置
9．2．2 备用罐笼存放方式不宜作硬性规定。本条文规定罐笼的存放方式可根据具体情况选择，但强调了要防止罐笼变形。
罐笼操车设备有多种形式，为适应不同情况下装卸罐笼的要求，宜采用可进罐装卸矿车的操车设备。
9．2．3 备用箕斗存放方式不宜作硬性规定。本条文规定箕斗的存放方式可根据具体情况选择，但强调了要防止箕斗变形。
9．2．4 立井提升罐笼、平衡锤或箕斗，在井口过卷或井底过放距离内必须设置安全保护装置。本条根据现行《煤矿安全规程》第三百九十六条、三百九十七条的规定，强调在井口必须设置过卷缓冲装置、托罐装置和防撞梁，在井底必须设置过放缓冲装置、防撞梁。
9.3 井口受煤仓
9.3.1 新建矿井均有较大容量的井底煤仓，井口受煤仓缓冲作用大为减小，可适当减小其容量。本条文规定受煤仓有效容量为箕斗容量的3～5倍，对于20t以上大型箕斗取小值；另留1箕斗容量的位置设煤位信号。
9.3.2 带式输送机提升的斜井或平硐的井口，在一般情况下可以不设受煤仓，当必须设井口受煤仓时，可根据计算确定其容量。
9.4 筛分、选矸与破碎
9.4.2 为了合理利用能源，提高经济效益，本条文规定应根据煤质、粒度组成和用户要求并经技术经济比较后确定煤的加工方案。
9.4.5 由于破碎机的品种比较多，不宜规定破碎机的品种。本条文只规定破碎机前应设除铁装置，以保护破碎机。
9.5 带式输送机运输
9.5.3 带式输送机配备的安全保护设施应符合现行《煤矿安全规程》和《煤炭工业带式输送机工程设计规范》MT／T 5030的有关规定。
9.5.4 本条文规定大型带式输送机驱动装置应设置软启动装置，软启动装置包括调速型液力偶合器、液体粘性软启动系统、CST软启动传输系统等。下运带式输送机驱动装置应加设避免带式输送机运行超速及飞车超速的软制动装置。