濟陽礦主井提升系統技術改造及效益分析

文/呂向亭劉萌

濟陽礦礦井設計年生產能力45 萬噸，按照90 萬噸提升能力裝備， 服務年限87年。 隨著礦井的發展，采面生產能力有了較大幅度的提高， 主井現有的提升能力已不能滿足生產需求。 提升能力不足已經成為制約礦井提高產量的瓶頸， 同時也成了影響礦井提升安全的主要隱患。 為了礦井的長遠發展必須對主井提升系統進行改造。

一、改造前主井提升系統概況

主井井筒直徑Φ5.0m， 井口標高+25.5m, 裝載標高：-548.8m， 卸載標高：+38.65m，提升高度：587.45m。裝備一對6t 多繩提煤箕斗,選用JKMD-2.8×4(Ⅲ)E 型落地多繩摩擦式提升機一臺， 配ZKTD215/45型，1000kW、660V、60r/min 低速直流直聯電動機。

提升機主電機采用晶閘管串聯12 脈動供電，電樞可逆、磁場恒定的全數字調速與監控直流傳動系統。

主井裝載采用液壓稱重定量裝載系統及可編程控制器控制的自動化裝卸載系統， 并與提升系統配合實現主井提升自動運行。

二、改造原因

濟陽礦現開采上組煤一、五、七三個煤層。煤層厚度0.75～1.30m 不等。采煤方法采用機械化綜合開采工藝。 開采煤層全區屬超薄煤層， 開采中伴隨著大量矸石產生。2010 年原煤產量44.8 萬噸，然而主井2010年全年提升量大于提升能力。 為保證安全生產，礦井在加強設備檢修，減少事故率的同時，壓縮交接班時間，裝卸載系統實現全自動控制，壓縮提升休止時間，增加提升鉤數。 目前主井每天的平均提升時間為22h，主井檢修時間少，負荷率高，設備超負荷運行，不利于礦井提升設備的安全運行。

另外，由于產量的不均衡性，井下生產條件較好時常造成井下煤倉滿倉， 影響回采產量。 主井提升能力不足已經成為制約礦井提升產量的瓶頸， 急需提高主井的提升能力，以確保礦井產量，同時為主井檢修增加時間，保證主井的安全運行。

三、改造方案

通過對整個系統的認真分析， 經過多次調研， 以盡量減少原系統改造工作量和最低限度減少影響生產時間為原則， 提出了將現用的6t 箕斗更換為8t 箕斗的構想，更換后主井的提升能力將達到130 萬t/a，比更換前年提升能力增加近40 萬t。

1.井筒裝備改造

（1） 箕斗擴容。 保持箕斗斷面尺寸不變，將現用的箕斗加長至1.95m，以增加箕斗容積，使其滿足8t 的裝載量，同時不影響箕斗在現有井筒中運行。

（2）更換首繩。 首繩為BRIDON 鋼絲繩，繩徑28mm 不變，總重9t，鋼絲繩的抗拉強度由現用的1570Mpa，提高到1770Mpa。

（3）更換扁尾繩。 因提升重量增加，提升鋼絲繩的抗拉強度加大，同樣平衡尾繩也需要加重。 扁尾繩總重9t，尾繩配重等重尾繩。

（4）天輪、天輪底座、井口防撞梁、罐道梁的改造。 將箕斗改為8t，提升機的提升速度Vmax=8.8m/s，與原設計一樣。因箕斗增加了高度，根據《煤礦安全規程》第397 條計算， 防撞梁的高度為9.5m， 卸載點高度13.15m，箕斗高度10.65m，這樣現在的防撞梁需要抬高1.34m， 天輪在現有基礎上抬高0.55m，以滿足過卷距離，同時相應增加鋼罐道和穩罐道。

（5）更換滾筒襯墊。 更換滾筒襯墊，將摩擦系數提高到0.25 以上，將抗拉強度提高到3MPa 以上。

2.電氣改造

（1）主電機的更換。 經過計算，將箕斗改為8t 后， 提升系統的實際最大靜張力為278KN，小于335KN 的額定值。 最大靜張力差78.4KN， 小于95KN 的額定， 但是電機1000KW 不能滿足需要， 在現有電機基礎不變的情況下，新制作一臺1120KW 的直流直連電動機， 將原1000kw 主電機更換為1120KW，電壓750V，電流1757A。

（2）更換電控設備一套。 現有系統采用中礦大電控設備，為直流串聯12 脈動，整流功率單元為1800A， 因電機更換為1120KW后，電流增加為1757A，為保證電控系統的穩定運行， 需將整流功率單元更換為2635A， 將容量為800KVA 的整流變壓器更換為1200KVA，同時二次側電控進行程序修改和容量增加。

3.主井底裝載系統改造

（1）定量斗擴容。 為配套箕斗的裝載量，井下需要將現有的定量稱重裝置的容量增大。 現有裝載安裝位置為混凝土澆筑基礎，基礎改變難度較大，因此設計將裝載稱重定量斗加粗，滿足8t 的裝載量。

（2）液壓測重定量裝置校正。 為適應定量斗8t 裝載量的要求， 將原來兗州量子YCF-18 型液壓測重的參數進行調整并用砝碼進行標重。

四、投資估算及效益分析

通過對主井的設備升級和更換，解決了礦井薄煤層開采原煤矸石含量高，主井提升能力不足的問題，打破了制約礦井產量提升的瓶頸，提高了礦井整體生產能力，使主井提升能力在現有90 萬t 基礎上提升到130萬t，每年增加原煤產量40 萬t，其中精煤12萬t，每噸按1100 元計算，就精煤一項增加收入1.32 億元，經濟效益明顯。

改造后提升能力增大， 縮短了提升時間，解決了主井生產時間和檢修時間之間的矛盾，延長了主井的檢修時間余量，主井提升系統安全可靠性增大，社會效益明顯。

五、結論

通過對主井設備的升級和更換，使主井提升能力在現有基礎上有較大提升，滿足了礦井日益發展的生產水平，為礦井的發展提供了保證，經濟效益、社會效益明顯，在煤礦立井改造設計中有一定的參考價值。