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煤矿 现代化 2 0 1 3 年第2 期 总第1 1 3 期 蔡园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 ) 摘要副井提升 系统是煤矿 生产的重要环节，担 负着矿井提升物料和人 员的重要任 务。 副井提升系统升级改造， 就是在保证安全的前提下， 对各系统单元进行整合优化， 提高副 井提升能力。副井操车 系统研究设计 ， 选用了销齿板链式操车系统进行设计研究。该 系统采 用液压站作为动力源， 不仅提 高了生产效率， 降低 了劳动强度 ， 同时保障了人 员和财产的安 全 。对罐道与罐笼的组合方式进行优化设计 ， 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。罐笼与罐道的改造设计成功应用 ， 优化 了副井 结构 ， 充分利用了井筒空间， 增大提升容积 ， 提 高副井提升能力。 关键词操 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) 0 2 — 0 1 1 2 — 0 3 副井提升系统是煤矿生产的重要环节 ，对提高 效率 ， 降低能耗 ， 释放产能发挥着重要作用。本文 为 例研究的山东省济宁市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， 矿井始建于 1 9 7 5 年 1 O月， 年产量 2 0万 t 左右 ， 矿井大槽煤枯竭 ， 需加 快小槽煤的开拓 ， 安排五个掘进工作面 ， 大量的矸石 需上井 。原副井提升系统为人力推车 ， 单罐提升( 南 罐配有 i 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) ， 提升方式 为立井单绳缠绕式罐笼提升 ， 钢丝绳罐道 。现有的副 井提升系统 ， 已远远不能满足要求 。针对以上 问题 ， 对副井提升系统安装新型操车系统 ，同时对罐笼和 罐道进行升级改造。 l 操车系统选型设计 菜园煤矿年产煤炭 S = 3 0万 t ，井深 H = 1 9 6 m， 辅 助运输采用名义载重为 i t 的矿车，其主要技术参数 如表 1 所示。 表 1 矿 车参数 推车机主要用于装卸矿车 ，能够实现 自动化操 作。 解决人力推车劳动强度大， 矿车不到位的情况。 本 设计选用板链式销齿推车机。 阻车器通过阻挡矿车车 轮 ， 阻挡矿车误入罐笼或井筒。本设计选用液压弹簧 连杆阻车器 。设备要求运行平稳 、 可实现 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 11 2 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 ， 不容易发生墩罐事故 ， 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 ， 此次设计 中选择的是液压驱动摇台。 1 ． 2 推车机选型 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， 工作 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 罐笼与罐道选型设计 2 ． 1 罐笼与罐道分类及优缺点 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 。 煤矿 现代化 2 0 1 3 年第2 期 总第1 1 3 期 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 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 l 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 l 副井罐笼 、 井梁布置图 2 ． 3 设计选型分析 对该矿副井提升 系统 的现状 分析可 以看 出 ， 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米。 方案二：井筒断面布置一对 l 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 1 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 。 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 Ⅱ节省了约 2 0 t 钢材 ， 比方案 Ⅲ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 Ⅱ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 蔡园矿梯子间中管路较多，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 Ⅲ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 结论 副井提升系统的成功改造，为老旧煤矿操车系 l 1 3 煤矿现代化 2 0 1 3 年第2 期 总第1 1 3 期 表 2 方案对比表 井筒直径 上段 9 0 m为 6 i n ， 下段 8 8 m为 65 m 提升机 2 2 J 2 K 8 6 4 - 2 N ．5 ， 2 。型单绳缠绕式’最 大静 张力 5 。 1 6 4 N ’ 最大静张力差 电动机 J RI 3 6 — 8型．功率 1 8 0 k W 标 准段 井筒装备 4根 钢 轨 罐 遁 ， 层 4根方钢管罐逼， 层 4根 钢轨罐道， 层间 间 距 4 m ； l根 3 0 b间 距 4 m ； 2根 2 5 a距 4 m；3根 2 5 a工 工字钢罐道梁， 2 个 工字钢罐道梁，4个 字钢罐道梁，6个托 托架 。 托架 。 架 。 井口井底选 1 、 提升容器， 2 、 井13 过卷、 缓冲、 托罐装置； 井底过放、 缓冲装 用设备 置。 井 曩 茬 篓 篙 ⋯ 需要进行的套架测试。 口套架 试投资 8 万元 井 筒测试 由于井筒中罐道由钢丝绳罐道改为钢轨罐道后 ， 引起井筒 中 要增加罐道梁和托架来固定罐道。 加上副井筒变形偏斜，井筒 上下段直径不同等原因， 必须进行井筒测试才能满足罐道梁 和托架的安装要求 。 井筒测 试投资 l 0万元 合计总投资 7 3 ．8 + 7 8 = 1 5 1 ． 8 8 6 ．8 + 7 8 = 1 6 4 ． 8 9 8 ．3 + 7 8 = 1 7 6 ． 3 统的广泛使用提供了经验。改变了煤矿人力推车、 装 车 ， 劳动强度大且效率低下 的局面。操车系统的成功 研究和应用 ， 大幅缩短了副井提升的提升循环时间 ， 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 ， 大幅提高单次提升 的重量 。经过对副井提升系统升级改造 ， 副井综合提 升能力大幅提高 。为解决煤矿接续 困难 、 采掘失调 、 矸石提升量增大的诸多困难， 提供了很好的借鉴。 副井提升系统 的升级改造研究和应用 ，极大的 释放了矿井产能 ， 提高了煤矿 的经济效益。以本文研 究矿井 为例 ， 该矿改造后 ， 副井提升能力为原 系统提 升能力的 2倍 ， 解决了随着矿井大槽煤 的枯竭 ， 小槽 煤的开采 ， 掘进工作面增加 ， 大量的矸石需上井的困 难。 改造后满足年产 3 0 万 t 原煤的生产接续， 年产值 约合人 民币 3亿元左右 。 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 ] ． 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 f J J ． 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钢梁的工艺及方法[ J ] ． 能源技术与 管理． 2 0 0 8 ． 作者简介 ： 刘思哲 ， 男， 硕 士 ， 工程 师 ， 历任 济宁 市方 圆机 电公 司副 经 理、 山东科盟机械有限公司副总经理、 济宁蔡园煤矿机电科科 长， 曾在山东煤炭科技发表论文 2篇， 在 山东科技大学学报发 表论文 2篇， 获得山东省监狱管理局科技进步三等奖2次。 ( 收稿 日期： 2 0 1 3 — 2 — 3 ) Au x i l i a r y S ha f t Ho i s t i ng S y s t e m Up g r a di ng o f Ca i Yua n Co a l M i ne Li u S i z h e ( C a i Y u a n S h e n g J i a n C o a l M i n e J i n i n g C i t y ， S h a n d o n g J i n i n g 2 7 7 6 0 6 ) Ab s t r a c t ： a u x i l i a r y s h a f t h o i s t i n g s y s t e m i s a n i mp o r t a n t p a r t o f c o a l p r o d u c t i o n b e c a u s e i t a s s u me s t h e i mp o r t a n t t a s k o f ma t e ria l s a n d p e r — s o n n e l h o i s t i n g ． T h e u p g r a d e o f a u x i l i a r y s h aft h o i s t i n g s y s t e m me a n s i n t e gr a t i o n a n d o p t i mi z a t i o n o f t h e a l l u n i t s ， u n d e r t h e p r e mi s e o f e n s u r - i n g s afe t y ， S O a s t o i mp r o v e a u x i l i a r y s h a f t l i f t i n g c a p a c i t y ． T h e a u x i l i a ry s h aft o p e r a t i n g v e h i c l e s y s t e m d e s i g n c h o o s e s p i n t o o th p l a t e c h a i n o p e r a t i n g v e h i c l e s y s t e m． Us i n g h y d r a u l i c s t a t i o n a s p o we r s o u r c e ， t h i s s y s t e m d o e s n o t o n l y i mp r o v e t h e p r o d u c t i o n e ff i c i e n c y ， r e d u c e l a ir i n t e n s i t y ， b u t a l s o s afe g u a r d t h e s e c u rit y o f p e r s o n s a n d p r o p e r t y ． T o o p t i mi z e t h e c o mb i n a t i o n d e s i g n o f c a g e g u i d e a n d c a g e ， s t e e l wi r e r o p e c a g e gu i d e i s d e s i g n e d i n t o s t e e l c a g e gu i d e ， p r i ma r y a n d s e c o n d a ry c a g e i s t r ans f o r me d i n t o d u a l s t and a r d c a g e i n d e s i gn ， a n d s i n g l e c age i s u p gra d e d t o d u a l c a g e h o i s t i n g ． T h e s u c c e s s f u l a p p l i c a t i o n o f the t r a n s f o r ma t i o n d e s i g n i n c a g e a n d c age gu i d e h a s o p t i mi z e d the a u x i l i a r y s h aft s t r u c t u r e ， t a k e n f u l l a d v a n t a g e o f t h e s h a f t s p a c e ， e n h a n c e d t h e h o i s t i n g v o l u me ， an d i mp r o v e d a u x i l i a r y s h a f t l i f t i n g c a p a c i t y ． Ke y wo r ~ ： o p e r a t i n g s y s t e m； c a g e g u i d e ； c a g e l1 4