蔡园煤矿副井提升系统升级改造.pdf

煤矿 现代化 2 0 1 3 年增刊 蔡园煤矿副井提升系统升级改造 刘思哲 ( 济宁市蔡园生建煤矿， 山东 济宁 2 7 7 6 0 6 ) 摘要本文针对蔡 园煤矿副井提升 系统改造 ， 在分析现存 问题 、 比较 多种可能方案的基础上 ， 提 出 了符合矿井实际的技术发放 改造方案。通过对各 系统单元进行整合优化 、 技术升级 ， 从根本上改变了 煤矿人力推车、 装车， 劳动强度 大且效率低 下的局面； 罐笼与罐道 的改造设计 ， 优化 了副井装备结构 ， 充分利用 了井筒空间， 增大提升容量 ； 大幅缩短 了副井提 升循环 时间， 副井提升能力为原 系统提升能 力的 2倍 ， 综合提升能力显著提 高， 对类似老旧矿井技 术改造有一定的借鉴作用。 关键词副井提升 系统； 技术改造 ； 操车 系统 ； 罐道 ； 罐笼 中图分类号 ： T D 5 3 文献标志码 ： B 文章编号 ： 1 0 0 9 0 7 9 7 ( 2 0 1 3 ) 增刊 一 0 0 3 6 0 3 蔡园生建煤矿位于滕县煤田的南部 ，地处山东 省济宁市微 山县 ， 始建于 1 9 7 5年 l O月 ， 1 9 8 2年 9月 建成投产 ，设计生产能力万 ，目前实际生产能力 3 0 万 t a 。 原副井提升系统为人力推车， 单罐提升( 南 罐配有 1 t 单层单车普通罐笼， 主要提矸及材料； 北罐 为 l t 单层非标准罐笼， 只作为提人使用) ， 立井单绳 缠绕式罐笼提升方式， 钢丝绳罐道。 随着大槽煤的枯 竭 ， 小槽煤 的开拓量快速增加 ， 大量矸石升井 ， 原副 井提升系统 已不能满足要求 ，必须进行升级改造 以 提高提升效率 ， 释放产能。 1 操车系统选型 菜园煤矿年产煤炭 S = 3 0万 t ， 井深 H = 1 9 6 m。辅 助运输采用 1 t 矿车 ， 其主要技术参数如表 1 所示 。 表 1矿车参数 型号 容量( 、 _) 标定载 ) 最大载重量“) MG1 1 6A 1 1 1 1 8 6 0 0 3 0 0 质量( k g ) 轨距 ( m m) 轴距( m m)牵 引高度 ( m m) 长 、 宽 、 高 ( ra m) 推车机主要用于 自动化装卸矿车操作，降低人 力推车的劳动强度和矿车不到位的情况，设计选用 板链式销齿推车机 。阻车器通过阻挡矿车车轮防止 矿车误人罐笼或井筒 ，设计选用液压弹簧连杆 阻车 器 。要求运行平稳并实现 自动控制 。 1 1 摇 台选型 在竖井罐笼单绳提升系统中，最常用的井 口机 械连接装置为摇台。它是连接竖井罐笼 中矿车轨道 与井 口或井下轨道运输的主要井口机械设备之一。 合理的优化各参数 ， 选择摇 台， 将给矿井带来诸 多便 利， 在井口换车时， 推车机容易推车进罐 ， 钢丝绳冲 击小 ， 换车平稳， 时间短， 从而提高了矿井提升及运 输的效率 。 摇 台的驱动方式主要有 四种： 电液驱动 、 电 力驱动 、 压缩空气驱动及液压驱动， 经综合比较 ， 设 计选择的是液压驱动摇台。 1 2 推车机选型 t 推车机选用板式传动机构， 主要由销排， 销轮和 导轨槽组成，其传动原理相当于齿轮齿条传动。板链 为开放式特制齿条， 两端与推爪相连， T作 时由销轮 驱动板链在导轨槽中运行。销排横轴两端有圆滚轮， 中间有套筒， 用于减小板链与导轨槽的运行摩擦和销 排 与销轮的啮合摩擦。推爪推车行程大小取决于销 排的长度， 可根据需要任意调整 。由于这种机构结构 简单紧凑， 占用安装空间小， 制作容易， 因而将此种机 构用于推车机系统， 可使推车行程依实际需要任意调 整， 不仅可实现原有推车机的所有功能， 保留其原有 优 点， 而且还可 以做到推爪进入罐笼， 将矿 车直接 推 出 ， 从而提高生产效率和操作 的安全性。 2 罐笼与罐道选型 2 1 罐笼与罐道分类及比较 罐笼是矿井 的提升容器 ， 既可 以提升人员 ， 又可 以提升物料。按提升绳分为单绳罐笼 、 多绳罐笼； 按 层数分为单层罐笼 、 双层罐笼和多层罐笼； 按布置形 式分为标准双罐笼和非标双罐笼( 一大一小) 。单层 罐笼结构简单 ， 提升物料少 ， 重量轻 ； 双层 罐笼和多 层罐笼提升物料多 ， 重量大 。非标罐笼一个提人 ， 一 个提物结构不对称 ， 提升效率低 。 罐道是提升容器 的导向装置 ，作用是消除在提 升过程中提升容器的横向摆动，使容器在井筒中高 速、 安全、 平稳地运行。 罐道分为刚性和挠性两种。 挠 性罐道采用钢丝绳。刚性罐道一般用钢轨 、 各种型钢 和方木。 钢罐道有钢轨罐道和用型钢组合而成的矩形罐 道。钢轨罐道的侧向刚性小，易造成容器的横向摆 动， 当配套使用刚性罐耳时， 其磨损较大。组合刚性 罐道的截 面是空心矩形 ，由两个角钢或槽 钢焊接而 3 6 煤矿 现代化 2 0 1 3 年增 刊 成， 也有用整体轧制型钢的。 组合刚性罐道的优点是 罐道刚性强，提升容器运行平稳，罐道与罐耳磨损 小， 服务年限长。 钢丝绳罐道每个容器一般用四根钢 丝绳导向， 与刚性罐道相比， 钢丝绳罐道安装工作量 小， 建设时间短 ， 维护简便， 高速运行平稳 、 可靠 ， 无 罐道梁窝， 可减小井壁厚度， 通风阻力小。但采用钢 丝绳罐道时，容器之间及容器与井壁之间的间隙要 求较大， 增大了井筒净断面积和井架荷重。 2 2 提升 系统现状 蔡园矿副井安设 2 J K 一 2 5 2 0型提升机一台， 配有 1 8 0 K w J R 1 3 6 8 型电动机一台， 南罐配有 l t 单层单车 普通罐笼， 主要提矸及材料； 北罐为 1 t 单层非标准罐 笼， 只作为提人用， 最大提升速度 4 7 8 m s ， 提升方式为 立井单绳缠绕式罐笼提升， 钢丝绳罐道。见图 1 。 图 1 副井罐笼、 井梁布置 图 2 3 设计选型分析 基于副井提升系统现状，在井筒尺寸和绞车提 升能力不变的情况下，制约矿井提升能力提高的因 素有以下两方面： 一是罐笼一大一小， 一个提人 ， 一 个提物，造成提升效率低。二是罐道采用钢丝绳罐 道， 钢丝绳罐道间隙尺寸要求大， 井筒空间没有充分 利用， 造成罐笼一大一小。根据 煤矿安全规程 第 3 8 7 条立井提升容器间及提升容器与井壁、罐道梁、 井梁间最小间隙值的规定， 钢罐道最小间隙的要求远 小于钢丝绳罐道最小间隙的要求。因此设计方案确 定为将钢丝绳罐道改造设计为钢罐道，将子母罐笼 改为双标准罐笼， 将单罐提升改为双罐提升， 成倍提 高副井提升能力。 2 4 设计方案对 比分析 通过对该矿副井提升系统现状的研究分析 ， 按 照确定的钢丝绳罐道改造设计为钢罐道，单罐提升 改为双罐提升设计思路， 提出以下三个设计方案： 方案一： 在维持现有井筒内梯子间及管线布置不 3 7 变的情况下布置一对 1 t 单层单车单侧钢轨罐道的罐 笼，罐道梁及罐道布置在两罐笼之间， 4根钢轨罐道 布置在两个罐笼的中间， 由 2个托架支撑的 1 根罐道 梁 固定在井壁上。钢轨罐道 的层间距均为 4 m。 方案二：井筒断面布置一对 I t 端头罐道的单层 单车罐笼， 4 根方钢矩形钢罐道布置在两个罐笼的两 端， 2 个罐道梁分别布置在两罐笼两端 ，每根罐道梁 由2 个托架支撑固定在井壁两侧， 钢轨罐道的层间距 均为 4 m。 方案三：井筒断面布置一对两侧中间钢罐道的 l t 单层单车罐笼， 3 根罐道梁 2 根布置在两罐笼外 侧， 1 根布置在两罐笼中间。每根罐道梁由 2 个托架 支撑固定在井壁两侧。每个罐笼两侧各布置两根钢 轨钢罐道。 钢轨罐道的层间距均为 4 m层高。 对上述 三方案进行对比分析 ， 见表 2 表 2 方案对比表 井简直径 上段 9 0 m为 6 m， 下段 8 8 m为 5 m 提 升机 J 2 K 8 6 4 -2 N 5 ， 2 。型单绳缠绕式， 最大静张力 叫6 4 最大静张力差 电动机 J R 1 3 6 8 型l I 力 率 1 8 0 k W 井底金属支持结构、 井底梯子问、 井底制动绳固定拉紧梁 、 井 井 底 马 头 f 1 段 器 翥 罐 蘧 垂 I 而 甄 丽 甄 道梁及其连接装置 及其连接装置 道、 及其连接装置 井 口 井 底 设 备 提 升 容 器 、井 口 过 卷 、曩 鎏 ：托 罐 装 置 ；井 底 过 放 、缓 冲 井 上 下 设 备 投 资 誊 莫 呖 嘴 底 过 卷 缓 冲 托 罐 装 置 井 口井架套架为钢结构井架。由于安装过卷 、 缓冲 、 托罐 、 防撞 井架套架形式 装置和钢性罐道装置， 引起套架构件的受力状况的改变， 需要 进行的套架测试。 井口套架测试8 万元 井筒中罐道由钢丝绳罐道改为钢轨罐道后，要增加罐道梁和托 井筒测试 架来固定罐道。因副井筒变形偏斜， 井筒上下段直径不同等原 因， 须进行井筒测试。 ( 下转第 4 0页) 煤矿 现代化 2 0 1 3 年增 刊 巷距工作面 1 5 0 m处站岗警戒 ， 工作 面所有人员必须 躲闪至液压支架内侧的安全地点，警戒范围内严禁 有人， 并在站岗警戒处悬挂“ 禁止进入” 牌板， 需要进 人此范围内作业时， 作业人员必须在工作面停机、 顶 板稳定半个小时后方可进入 ；超前支护段有人作业 时， 工作面严禁开机生产 。 ( 5 ) 保持两端头 出 口及 超前支护段人行 道 的畅 通。两巷回撤的单体、 十字梁、 配件等物料应及时外 运 ，沿空顺槽物料存放位置距工作面不小 于 2 0 0 m， 实体顺槽物料存放位置距工作面不小于 8 0 m，并采 取可靠同定方式， 严禁在超前支护段内存放。 放置在 人行道侧单体支柱 、板梁等长形物料必须靠帮平放 并用钢丝绳拴牢 。 ( 6 ) 沿空顺槽 3 0 0 m范 围内( 实体顺槽 8 0 m范围 内) 的锚索盘、 锚杆盘采用复合网护好或用铁丝将托 盘固定在金属网上。 ( 7 ) 两顺槽的单体支柱全部采用细钢丝绳连成 一 体 ， 防止歪倒伤人 ， 安全绳必须高 1 6 m以上。 单体 支柱活柱行程不小于 1 5 0 l l l m。 3 5 危险区域解危措施 在冲击地压危险区域治理上 ，主要采用爆破卸 压的方式。在监测到具有冲击危险 区域 内的巷道帮 部 ，每隔 35 m布置一个卸压爆破孔 ，卸压孔 直径 4 2 m m、 孑 L 深 l O re， 距巷道底板 1 01 3 m。 采用深孔爆破进行解危卸压后 ，要对深孔爆破 卸压情况进行验证 。 验证方法与钻屑法相同。 验证无 冲击危险时， 工作面方可进行施工， 若验证仍然有冲 击危 险时 ， 需再次进行深孔爆破解危卸压 ， 继续进行 验证 ， 直至无冲击危险时 ， 方可进行施工。 南 屯煤矿 在各级领导的大力支持和帮助下 ， 通 过采取各种有效 的预测 预报及解危方法 ，对矿井采 掘工作面进行实时监测监控和全方位治理 ，冲击地 压防治工作有条不紊的开展，冲击地压事故得到有 效的超前预控 ，自 2 0 0 7年发生 冲击地压事故后 ， 杜 绝了冲击地压事故的发生， 确保矿井安全生产。 作者简介 ： 岳 宁 ， 男 ， 1 9 7 8年 8月 出生 ， 中国矿 业 大学( 采矿 工程 专 业) 毕业， 现任充州煤业股份有限公司南屯煤矿生产技术科科 长 、 防冲办公 室主任 。 2 0 0 0年7月毕 业后 一直在 井下煤炭生产 单位工作，先后担任技术员、主管技 术员和行政管理 岗位， 2 0 1 0年 1 0月调至生产技术科从事技术管理工作。工作中， 理 论联 系实际， 多次获得矿 、 公 司及 省级技 术管理 、 技 术创新 项 目奖励， 并在多个煤炭专业杂志期刊发表多篇论文。 ( 收稿 日期 ： 2 0 1 3 1 2 5 ) ( 上接 第 3 7页 ) 经济 、 技术分析 比较 ： 方案 I的优点是罐笼布置 紧凑 ，单侧钢罐道的形式可大大减少罐笼运行在井 筒中间时罐道梁的布置数量， 比方案 节省了约 2 0 t 钢材 ， 比方案 节约了近 4 0 t 钢材 ， 大幅减少投资 ， 同 时减少 了工人的劳动强度 ， 从而加快了施工进度 。并 且符合罐笼能够满足下放最大件重量 4 t ， 下放 9 m的 长材料的要求。 方案 罐道布置的方式， 使罐笼在运 行时的稳定性尤其突出。但此布置不适用于现行的 套架结构形式 ， 必须重新设计套架才能够使用， 并且 蔡园矿梯子问中管路较多 ，现有管道影响罐道梁的 布置 。在井 口和井底停罐位置时需要断开端罐道 ， 需 要再增设四角罐道稳罐装置停罐 ，同时较单侧罐道 布置成倍的增加了罐道梁的用量 ，施工和安装工作 量大 ， 费用高 ， 无论给设计还是施工都增加 了许 多工 作量。而方案的布置方式罐笼在运行时的稳定性 均不如前两种， 且大大增加了罐道梁的用量， 增加材 料消耗， 延长工期。 综合考虑罐笼与罐道的改造设计 方案选择方案一 。 3 实际效果 副井提升系统改造后 ，从根本上改变 了煤矿人 力推车 、 装车， 劳动强度大且效率低下的局面； 罐笼 与罐道的改造设计 ， 优化 了副井装备结构 ， 充分利用 了井筒空 间， 增大提升容量 ； 大 幅缩短了副井提升循 环时间 ， 副井提升能力为原系统提升能力的 2倍 ， 综 合提升能力显著提高，完全满足矿井矸石提升量增 大 、 年产 3 0万 t 原煤的生产要求。 参考文献 ： 1 赵春长， 常玉萍 裴沟煤矿副井提升 系统技术改造与研究 【 J 1 煤炭机械， 2 0 0 5 ， ( 5 ) ： 2 - 3 2 代 业滨 老矿 井提 升 系统 综合 技术 改造研 究与 实施I J 1 科 技信 息， 2 0 1 0 ， ( 5 ) ： 3 - 4 3 魏涛， 郑鹏 龙固煤矿主井更换罐道铜梁的工艺及方法l J 1 能 源技术 与管理 2 0 0 8 作者简介： 刘思哲， 男， 硕士， 工程师， 济宁蔡园煤矿机 电科科长， 先后 发表相关论文多篇。 ( 收稿 日期： 2 0 1 3 - 1 1 4 ) 40