書記溝鐵礦Ⅳ#異常區主井提升能力分析

張曉波　張　盼　魏國昌　姜生林

(1.中冶京誠(秦皇島)工程技術有限公司；2.東北農業大學資源與環境學院)

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書記溝鐵礦Ⅳ#異常區主井提升能力分析

張曉波1張盼2魏國昌1姜生林1

(1.中冶京誠(秦皇島)工程技術有限公司；2.東北農業大學資源與環境學院)

摘要書記溝鐵礦Ⅳ#異常區主井提升系統的實際提升能力較設計有大幅降低，通過分析，發現主要是主井實際速度圖未滿足設計要求，致使加、減速度降低。通過與類似礦井提升速度比較，指出該礦也可通過調整加減速度，實現該礦設計提升能力。

關鍵詞提升系統速度圖電控

書記溝鐵礦隸屬于內蒙古眾興集團大中礦業股份有限公司，礦區位于內蒙古高原陰山山脈中西段渣爾泰山南麓的小佘太洼地，烏松禿魯河北岸Ⅰ、Ⅱ級階地和臺地上。礦區已開采多年，地下礦體共有4處異常區。其中Ⅳ#異常區采用主井—副井—斜井—盲斜坡道—中段無軌運輸開拓方案，設計鐵礦石開采規模320萬t/a。礦山服務年限為19a，穩產17a。其中主井擔負170萬t/a鐵礦石提升任務[1]。

1　主井提升概況

1.1主井提升系統主要設備配置

Ⅳ#異常區主井井口標高1 368.04m，井筒凈直徑4.5m，提升高度505m。提升系統采用11m3多繩底卸式箕斗帶平衡錘提升方式(鋼絲繩罐道)，提升機為塔式配置，擔負井下960m中段以上的礦石提升任務。選用JKM-2.8×6(Ⅲ)E型多繩摩擦式提升機，主導輪直徑2.8m，最大提升速度8.21m/s，配用ZKTD250/50型直流電動機，低速直聯拖動。

960m中段以上的礦石經溜井進入井下破碎站，破碎塊度在250mm以下，溜入下部礦倉，經振動放礦機給入膠帶輸送機，運至與箕斗配套的計量裝置，裝入箕斗內，由塔式多繩摩擦輪提升機提升至地表礦倉，通過直軌卸載。地面礦倉的礦石由振動放礦機給入膠帶輸送機運至選廠。

1.2主井設計提升能力

Ⅳ#異常區主井箕斗井下定量裝礦，井上采用直軌卸載。提升設計采用五階段速度圖[2]，見圖1。

圖1　Ⅳ#異常區主井設計箕斗提升速度

重載箕斗開始以0.7m/s2的加速度加速運行11.73s，達到最大提升速度8.21m/s后，以最大提升速度勻速運行49.47s，井筒內經過減速開關后以-0.7m/s2減速運行11.01s，然后以0.5m/s的速度勻速爬行運行直軌，再以-0.5m/s2的減速度減速停車。設計箕斗單行程提升時間200.42s，提升次數17.96次/h。根據設計規范及相關要求，主井每年運行330d，每天運行時間19.5h，提升不均衡系數1.15，Ⅳ#異常區主井設計提升能力可達211萬t/a。

1.3主井實際提升能力

目前主井已調試完畢并投入生產運行，設備配置與設計一致。但根據建設單位反饋情況，主井目前實際提升能力僅為131萬t/a，與設計能力相比有較大差距。

2　主井提升能力差異原因分析

經過調查分析，發現造成主井提升能力大幅降低的原因主要為電控廠家未按設計確定的速度圖參數進行調試，提升速度或加速度較設計參數小，加長了提升行程時間。

由電控廠家提供的提升系統現場速度調試報告來看，箕斗實際上提升速度圖和下放速度圖分別見圖2，圖3。

圖2　Ⅳ3異常區主井重箕斗上提實際速度

圖3　Ⅳ#異常區主井空箕斗下放實際速度

由速度圖可見，箕斗實際重載上提時加速度僅為0.23m/s2，為設計加速度(0.7m/s2)的32.9%，減速度為0.5m/s2，為設計減速度(0.7m/s2)的71.4%；空載下行時加速度為0.27m/s2，為設計加速度的38.6%，減速度為0.49m/s2，為設計減速度的70%。

加、減速度的大大降低，導致了加減速段運行時間延長，箕斗以最大速度8.21m/s勻速運行的有效時間大大縮短，一個提升循環時間為323.43s(重載上提+空載下放)，小時提升次數11.13次，與設計17.96次相比，每小時少提約143萬t鐵礦石，造成提升能力下降。

主井提升機實際采用的電控系統系基于西門子6R70直流調速裝置改裝的“外部擴硅調速裝置”和西門子S7-300PLC控制的全自動磁場恒定電樞可逆串聯12脈動直流提升機電控系統。該系統通過外部安裝國產“可控硅”取代原裝西門子調速裝置內的大功率元件的辦法，“擴硅”調速裝置整體速度給定諧波響應時間和加、減速性能比原裝器件要差，因此造成實際加減速度比設計小[3]，未達到設計要求。

3　設計提升速度圖安全可靠性分析實例

金屬非金屬礦山安全規程及冶金礦山采礦設計規范中，豎井采用罐籠提升人員時的最大加速度和減速度不超過0.75m/s2，而對于箕斗提升未作要求[4]。除此之外，業內認為，目前國內外提升最大加減速度應不超過1m/s2，在此范圍內，目前電控技術水平是可以實現的。

李樓鐵礦主井及南洺河鐵礦混合井提升均為中冶京誠(秦皇島)工程技術有限公司設計，其加速度基本滿足了設計要求。

3.1李樓鐵礦主井

李樓鐵礦礦石提升井包括1#主井、2#主井及吳集主井，均采用17m3底卸式箕斗帶平衡錘提升方式，JKM-4×6(Ⅲ)E型塔式多繩摩擦輪提升機，主導輪直徑4m，配直流同步電機。設計加速度為0.7m/s2，電控廠家為瑞典ABB公司。由圖4可見，提升機卷筒轉速由1.505 78r/min提高至47.528 2r/min，即箕斗提升速度由0.315 2m/s加速至9.949 2m/s共耗時14.4s，實際加速度a為0.67m/s2。實際加速度比設計值略小，但基本接近。

3.2南洺河鐵礦混合井

南洺河鐵礦混合井罐籠提升設計加減速度為0.5m/s2，電控廠家為洛陽源創電氣公司。混合井罐籠提升實際調試速度見圖5。

圖4　李樓主井箕斗重載提升實際調試速度

圖5　南洺河鐵礦混合井罐籠提升實際調試速度 (2014-08-31)

由圖5中標識出的時間和速度參數可見，重載罐籠從時間點10：22：01到10：22：15，耗時14s，罐籠提升速度由0.5m/s加速至7.5m/s，加速度a為0.5m/s。

可見罐籠提升系統常規設計選取加、減速度0.5m/s2是可以實現的，南洺河鐵礦的實際提升加速度與設計相同。

4　結　論

由以上礦山實例可以看出，書記溝Ⅳ#異常區主井設計提升速度圖是安全可靠的，加減速度采用0.7m/s2是可以實現的。在提供電控設備及現場調試時，建設單位如未對系統作其他特殊要求，電控廠家應嚴格按照設計院對提升系統的運行要求進行元器件配置以及速度圖調試，以滿足電控系統性能要求及礦山的生產規模要求。

參考文獻

[1]李來壯，王輝，魏國昌，等．內蒙古大中礦業股份有限公司書記溝鐵礦Ⅲ、Ⅳ異常區擴能改造工程方案設計[R]．秦皇島：中冶京誠(秦皇島)工程技術有限公司，2015．

[2]張夢麟．采礦設計手冊：礦山機械卷[M]．北京:中國建筑工業出版社，1989．

[3]于勵民，仵自連．礦山固定設備選型用使用手冊[M]．北京:煤炭工業出版社，1990．

[4]中國國家標準化委員會．GB16423—2006金屬非金屬礦山安全規程[S]．北京:中國標準出版社，2006．

(收稿日期2016-04-22)

張曉波(1982—)，男，工程師，066004 河北省秦皇島市經濟技術開發區龍海道71號。