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一、概述
淮北矿业集团鄂尔多斯成达矿业有限公司陶忽图矿井，位于鄂尔多斯市纳林河矿区，采用立井开拓，设计生产能力800万t/a。主井井筒设计净直径Φ9.4m，装备两对40t箕斗，采用“一”字形布置，井口标高+1222.50m，井筒全深792.5m。
图1主井井筒布置平面图
副井井筒设计净直径φ10.5m，装备一个非标特大罐笼配一个平衡锤担负全矿井人员、材料及设备升降提升任务，并装备二个非标小罐笼担负应急提升及零星人员下井任务。井口标高+1222.50m，井底车场水平标高+496m，井筒全深761.5m。
图2副井井筒布置平面图
二、提升方式分类及现状
国内大中型立井开拓矿井多数采用多绳摩擦式提升机，分塔式和落地式提升方式。塔式提升占地面积小，系统不受气候影响、钢丝绳包角大对防滑有利，设备检修维护方便。落地式提升可利用永久井架和永久锁口开凿井筒，提升机房的施工及提升机安装和预调试可与井筒装备施工平行作业，缩短建设工期，但是落地式提升系统占地面积大，系统受气候影响程度大、特别是在寒冷地区对防滑不利，需要加绳廊保护，井口房以上部分井架亦需封闭，天轮检修维护困难。
目前国内在严寒地区的矿井提升设备因受气候影响多数采用塔式提升，也有部分矿井采用落地式提升，如鄂尔多斯地区榆树井副井提升设备采用JKMD4×4落地多绳摩擦式提升机，鹤岗矿业兴安煤矿副井提升设备采用JKMD4×4落地多绳摩擦式提升机。两个矿井落地提升系统均加绳廊保护、井口房以上部分井架封闭，天轮检修维护不便。
三、主、副井提升方案比较
1、塔式提升方案优缺点：
优点：
①钢丝绳围包角大，对防滑有利。
②采暖保温有保证，井塔是一个封闭的建筑物，其内部采暖保温容易实现；提升系统不受气候影响，特别适用于北方严寒地区。
③提升设备均在井塔内，设备检修维护方便。
④耐久性好。钢筋混凝土剪力墙结构相较于钢结构有更好的耐久性，能够保证矿井服务期间的正常运转，一劳永逸。
⑤后期维护成本低。混凝土结构相较于钢结构维护费用很少。
⑥占地面积小。
缺点：
①井塔施工及永久提升设备安装不能与井筒施工及装备平行作业，井筒提升系统形成时间长。
②井塔施工受鄂尔多斯地区寒冷气候影响大，施工最佳时期在每年4初~10月底，在不利施工季节将临时停工。
③受土层冻融影响和开采造成地下水的流失影响可能引起井塔基础不均匀沉降，一旦发生沉降很难进行调偏。
④投资费用高。
⑤塔式比落地式需增设大吨位电动超卷扬起重机及客梯一部，增加辅助设施。
2、落地式提升方案优缺点
优点：
①可利用永久井架和永久锁口开凿井筒，减少了租用临时凿井井架。
②施工工期短。
③提升机房的施工及提升机安装和预调试可与井筒装备施工平行作业，缩短永久提升系统形成工期。
④落地式井架的基础斜架跨过冻结圈，发生轻微不均匀沉降時可以用千斤顶纠偏。
⑤投资费用低。
缺点：
①落地式需另增加提升机房及封闭保温措施。
②系统受气候影响程度大、钢丝绳围包角小，特别是在寒冷地区对防滑不利，为防止钢丝绳结冰打滑影响安全生产，需增加井口房以上井架封闭及绳廊保温措施。
③结构的耐久性相对低，同时绳廊、天轮的外部围护结构使用寿命也仅能达到20年左右，所以要定期更换、保养，使用上就不如井塔方便。
④ 井口房以上部分井架及天轮封闭后不便于天轮检修维护。
⑤钢井架较混凝土井塔整体刚度差，主井井架高达86m，受风荷载和地震荷载等产生的横向位移大。
⑥占地面积大。
四、井塔和井架的沉降控制
主副井井筒采用冻结法施工，由于土层冻融影响，基础会产生沉降。再者本矿区场地自然水位较高，土层中孔隙水丰富。长期井下开采后，随着孔隙水的流失，地基也会产生不可避免的沉降。故生产活动中应尽量避免在主副井附近扰动提升系统基础，如在附近打水源井等。此外针对可能产生的沉降特制定以下控制措施：
1.井塔的沉降控制
1）井塔第二层设置转换梁可保证首层内部不设柱。四周墙下采用条形桩基承台，可以使基础避开冻结圈范围。
2）在井塔四角柱底部及绞车大厅层、导向轮层、防撞梁层设置沉降观测点。
3）井塔必须在井筒解冻一段时间，待冻融引起的沉降逐渐消弱后再进行基础及上部结构的施工。
4）井塔在设计时将整个建筑物的合力中心与井筒中心重合，同时减小提升中心偏心距，控制井塔不均匀沉降。
5）井塔基础采用长桩形式，根据井塔的结构及受力状态桩端必须进入基岩层，从而减小冻融及其他不可知因素引起的沉降。
2.井架的沉降控制
1）在井架上、下天轮平台钢梁中心及井架四个角部设置沉降观测点。
2）建议井架在井筒解冻后一段时间，待冻融引起的沉降逐渐消弱后再进行井架的基础施工和上部结构安装。
3）井架设计时采用四支腿岔开的形式，尽可能采用上下左右对称，支腿位置必须避开冻结圈，减小井架的不均匀沉降。
4）井架基础与上部主体采用铰接连接，并预留液压千斤顶的位置用于调节后期可能产生的不均匀沉降。
5）井架基础采用短桩基础，桩端进入细砂层即可，主要控制减小冻融引起的沉降。
五、结论
综上比较得出如下结论：
1、主井提升方式：由于主井永久提升系统形成时间受井底撒煤清理硐室及井底煤仓的形成时间约束，选用落地式不具工期优势；而塔式具有比落地式提升方案便于设备维护、方便检修等优点；同时可采用在井筒解冻后再施工和长桩基础等措施有效减小冻融及其他不可知因素引起的沉降；因此主井推荐采用塔式提升方式。
2、副井提升方式：落地式提升系统形成具有不受当地气候影响、形成永久提升系统早、尽早改善了辅助提升环境、增加提升能力、可利用永久井架凿井、投资费用低，整个矿井建井工期比塔式短等主要优点；同时可通过增加绳廊和对天轮、井口房进行密闭等措施有效解决防滑问题；因此副井推荐采用塔式提升方式。
淮北矿业集团鄂尔多斯成达矿业有限公司陶忽图矿井，位于鄂尔多斯市纳林河矿区，采用立井开拓，设计生产能力800万t/a。主井井筒设计净直径Φ9.4m，装备两对40t箕斗，采用“一”字形布置，井口标高+1222.50m，井筒全深792.5m。
图1主井井筒布置平面图
副井井筒设计净直径φ10.5m，装备一个非标特大罐笼配一个平衡锤担负全矿井人员、材料及设备升降提升任务，并装备二个非标小罐笼担负应急提升及零星人员下井任务。井口标高+1222.50m，井底车场水平标高+496m，井筒全深761.5m。
图2副井井筒布置平面图
二、提升方式分类及现状
国内大中型立井开拓矿井多数采用多绳摩擦式提升机，分塔式和落地式提升方式。塔式提升占地面积小，系统不受气候影响、钢丝绳包角大对防滑有利，设备检修维护方便。落地式提升可利用永久井架和永久锁口开凿井筒，提升机房的施工及提升机安装和预调试可与井筒装备施工平行作业，缩短建设工期，但是落地式提升系统占地面积大，系统受气候影响程度大、特别是在寒冷地区对防滑不利，需要加绳廊保护，井口房以上部分井架亦需封闭，天轮检修维护困难。
目前国内在严寒地区的矿井提升设备因受气候影响多数采用塔式提升，也有部分矿井采用落地式提升，如鄂尔多斯地区榆树井副井提升设备采用JKMD4×4落地多绳摩擦式提升机，鹤岗矿业兴安煤矿副井提升设备采用JKMD4×4落地多绳摩擦式提升机。两个矿井落地提升系统均加绳廊保护、井口房以上部分井架封闭，天轮检修维护不便。
三、主、副井提升方案比较
1、塔式提升方案优缺点：
优点：
①钢丝绳围包角大，对防滑有利。
②采暖保温有保证，井塔是一个封闭的建筑物，其内部采暖保温容易实现；提升系统不受气候影响，特别适用于北方严寒地区。
③提升设备均在井塔内，设备检修维护方便。
④耐久性好。钢筋混凝土剪力墙结构相较于钢结构有更好的耐久性，能够保证矿井服务期间的正常运转，一劳永逸。
⑤后期维护成本低。混凝土结构相较于钢结构维护费用很少。
⑥占地面积小。
缺点：
①井塔施工及永久提升设备安装不能与井筒施工及装备平行作业，井筒提升系统形成时间长。
②井塔施工受鄂尔多斯地区寒冷气候影响大，施工最佳时期在每年4初~10月底，在不利施工季节将临时停工。
③受土层冻融影响和开采造成地下水的流失影响可能引起井塔基础不均匀沉降，一旦发生沉降很难进行调偏。
④投资费用高。
⑤塔式比落地式需增设大吨位电动超卷扬起重机及客梯一部，增加辅助设施。
2、落地式提升方案优缺点
优点：
①可利用永久井架和永久锁口开凿井筒，减少了租用临时凿井井架。
②施工工期短。
③提升机房的施工及提升机安装和预调试可与井筒装备施工平行作业，缩短永久提升系统形成工期。
④落地式井架的基础斜架跨过冻结圈，发生轻微不均匀沉降時可以用千斤顶纠偏。
⑤投资费用低。
缺点：
①落地式需另增加提升机房及封闭保温措施。
②系统受气候影响程度大、钢丝绳围包角小，特别是在寒冷地区对防滑不利，为防止钢丝绳结冰打滑影响安全生产，需增加井口房以上井架封闭及绳廊保温措施。
③结构的耐久性相对低，同时绳廊、天轮的外部围护结构使用寿命也仅能达到20年左右，所以要定期更换、保养，使用上就不如井塔方便。
④ 井口房以上部分井架及天轮封闭后不便于天轮检修维护。
⑤钢井架较混凝土井塔整体刚度差，主井井架高达86m，受风荷载和地震荷载等产生的横向位移大。
⑥占地面积大。
四、井塔和井架的沉降控制
主副井井筒采用冻结法施工，由于土层冻融影响，基础会产生沉降。再者本矿区场地自然水位较高，土层中孔隙水丰富。长期井下开采后，随着孔隙水的流失，地基也会产生不可避免的沉降。故生产活动中应尽量避免在主副井附近扰动提升系统基础，如在附近打水源井等。此外针对可能产生的沉降特制定以下控制措施：
1.井塔的沉降控制
1）井塔第二层设置转换梁可保证首层内部不设柱。四周墙下采用条形桩基承台，可以使基础避开冻结圈范围。
2）在井塔四角柱底部及绞车大厅层、导向轮层、防撞梁层设置沉降观测点。
3）井塔必须在井筒解冻一段时间，待冻融引起的沉降逐渐消弱后再进行基础及上部结构的施工。
4）井塔在设计时将整个建筑物的合力中心与井筒中心重合，同时减小提升中心偏心距，控制井塔不均匀沉降。
5）井塔基础采用长桩形式，根据井塔的结构及受力状态桩端必须进入基岩层，从而减小冻融及其他不可知因素引起的沉降。
2.井架的沉降控制
1）在井架上、下天轮平台钢梁中心及井架四个角部设置沉降观测点。
2）建议井架在井筒解冻后一段时间，待冻融引起的沉降逐渐消弱后再进行井架的基础施工和上部结构安装。
3）井架设计时采用四支腿岔开的形式，尽可能采用上下左右对称，支腿位置必须避开冻结圈，减小井架的不均匀沉降。
4）井架基础与上部主体采用铰接连接，并预留液压千斤顶的位置用于调节后期可能产生的不均匀沉降。
5）井架基础采用短桩基础，桩端进入细砂层即可，主要控制减小冻融引起的沉降。
五、结论
综上比较得出如下结论：
1、主井提升方式：由于主井永久提升系统形成时间受井底撒煤清理硐室及井底煤仓的形成时间约束，选用落地式不具工期优势；而塔式具有比落地式提升方案便于设备维护、方便检修等优点；同时可采用在井筒解冻后再施工和长桩基础等措施有效减小冻融及其他不可知因素引起的沉降；因此主井推荐采用塔式提升方式。
2、副井提升方式：落地式提升系统形成具有不受当地气候影响、形成永久提升系统早、尽早改善了辅助提升环境、增加提升能力、可利用永久井架凿井、投资费用低，整个矿井建井工期比塔式短等主要优点；同时可通过增加绳廊和对天轮、井口房进行密闭等措施有效解决防滑问题；因此副井推荐采用塔式提升方式。