大隆礦主井井架過卷裝置改造方案及實(shí)踐

舒 適，杜 波，項(xiàng)丹丹，和建榮

1鐵煤集團(tuán)大隆礦 遼寧調(diào)兵山 112700

2洛陽礦山機(jī)械工程設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司河南洛陽 471039

3鐵煤集團(tuán)礦建公司 遼寧調(diào)兵山 112700

4陜西火石咀煤礦有限公司 陜西咸陽 713500

鐵煤集團(tuán)大隆礦主井提升為單繩纏繞式提升，原煤通過主井提升至地面。主井井架的服務(wù)年限已超過 40 a，而現(xiàn)行 《煤礦安全規(guī)程》對立井井架的高度和強(qiáng)度等技術(shù)規(guī)定與原設(shè)計(jì)相比有較大變化，主井井架的過卷高度已經(jīng)不能滿足現(xiàn)行安全生產(chǎn)的要求。

1 改造的必要性

大隆礦主井井架由沈陽煤礦設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，于 1972年投入使用，井架總高度為 50.5 m，卸載標(biāo)高 +16.5 m(相對于井口)，現(xiàn)配備 JCS-15 型的箕斗 (載重 15 t)，采用 1×6×3.2/0.75 型單筒可分離纏繞式提升機(jī)，最大提升速度為 10 m/s。根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》(2016 年版)第四百零七條 (見表 1)的規(guī)定，大隆礦主井提升裝置的過卷高度不得低于 10 m。大隆礦主井提升裝置的實(shí)際過卷高度和過放距離為 5 m，比規(guī)定少 5 m。為確保主井提升安全，決定對主井井架過卷裝置進(jìn)行改造。

表1 立井提升裝置的過卷和過放距離

2 方案的提出

根據(jù)對井架過卷裝置改造的安全技術(shù)要求和施工條件的初步分析，沈陽煤礦設(shè)計(jì)院提出了 2 個(gè)改造方案：

(1)方案一 拆除老井架，按強(qiáng)度和過卷距離要求重新設(shè)計(jì)安裝一個(gè)新井架，在原井架基礎(chǔ)的兩側(cè)重新建造新井架基礎(chǔ)。新井架在安全技術(shù)上完全滿足規(guī)程規(guī)定，但拆除老井架和安裝新井架需要礦井停產(chǎn)45 d，由于停產(chǎn)時(shí)間過長，消耗人力、物資大，不可取。

(2)方案二 將原井架頂部部分拆除，井架加高7 m。由于提升機(jī)為可分離式，兩天輪為上下對中布置，原井架兩天輪高度差為 7 m，井架加高后，原主罐天輪平臺做為副罐天輪平臺用，新主罐天輪平臺相對副罐天輪平臺再抬高 7 m，因折井架須加高 7 m。井架加高后，對斜支撐進(jìn)行改造，加強(qiáng)加固。除主井井架加高及斜支撐改造外，另外還有天輪、緩沖托罐裝置的移設(shè)，木罐道、防撞梁、起吊梁的制作安裝。雖然此方案比方案一的施工工期短 15 d，但是由于井架屬于空間鋼結(jié)構(gòu)受力體系，通過焊接加高井架后，強(qiáng)度難以保證、可靠性差，且施工難度較大。

3 卸載煤倉改造方案的確定及實(shí)施

針對上述 2 種方案存在的弊端，為了做到既滿足井架改造的技術(shù)要求，又盡可能縮短礦井的停產(chǎn)時(shí)間，把停產(chǎn)損失降到最小，筆者提出一種新思路，卸載煤倉改造方案 (即方案三)：保持原井架結(jié)構(gòu)不變，將卸載標(biāo)高由 +16.5 m 降到 +11.5 m，拆除原混凝土倉，新建鋼結(jié)構(gòu)煤倉。與前 2 個(gè)方案相比方案三縮短了改造時(shí)間，既滿足了規(guī)程要求，又節(jié)省了時(shí)間和物資。

3.1 施工步驟

(1)施工前的準(zhǔn)備包括構(gòu)件加工及防腐、施工設(shè)備安全系數(shù)驗(yàn)算及臨時(shí)設(shè)施安裝；

(2)澆筑新倉砼基礎(chǔ)；

(3)拆除控制系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)；

(4)拆除給料機(jī)、帶式輸送機(jī)；

(5)搭設(shè)腳手架，拆除卸載溜槽及其他非標(biāo)構(gòu)件；

(6)拆除舊砼倉，安裝鋼架及鋼倉；

(7)安裝給料機(jī)、帶式輸送機(jī)；

(8)安裝電控系統(tǒng)，單機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)。

為了加快施工進(jìn)度，減少停產(chǎn)時(shí)間，與上述施工同時(shí)進(jìn)行的施工項(xiàng)目還包括：①安裝封口盤；② 掛設(shè)臨時(shí)作業(yè)平臺及安全平網(wǎng)；③安裝卸載吊梁及加固，卸載裝置的拆除、安裝；④ 拆裝楔形罐道木 (梁加固)與防墜罐；⑤ 原卸載位置的加固及鋼板密封；⑥ 拆除臨時(shí)作業(yè)平臺及封口盤。

3.2 卸載煤倉改造的設(shè)計(jì)內(nèi)容

(1)新卸載吊梁及支撐的安裝 設(shè)計(jì)圖紙如圖1 所示，將卸載標(biāo)高下移 5 m，加固井架西南及東南的 2 根立柱，120×120×12 角鋼向下加固至新卸載位置，按照原井架固定形式安裝卸載吊梁及支撐。

(2)卸載裝置的安裝 新卸載吊梁及滑道形成后，把卸載裝置下移 5 m 后重新安裝 (包括將卸載風(fēng)缸安裝在新卸載吊梁上，同時(shí)拆除舊管道安裝新管道)，割除原井架角鋼斜支撐，按照原吊梁加固支撐依次安裝支撐梁及曲軌滑道等。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際尺寸安裝卸載溜槽等連接構(gòu)件。

圖1 主井卸載改造示意

(3)井架加固及鋼板密封 卸載裝置安裝固定后，井架原卸載位置需按照原井架設(shè)計(jì)圖安裝固定斜支撐，斜支撐采用 M20×65 螺栓與鋼板連接固定，并按設(shè)計(jì)用δ=3 mm 鋼板密封。

4 改造效果

大隆礦主井過卷裝置技術(shù)改造保持原井架不動(dòng)，通過降低主井卸載煤倉高度，滿足井架過卷距離要求。與加高新井架相比，減少停產(chǎn)時(shí)間 19 d。

采用新的改造方案，投入成本及安裝費(fèi)用累計(jì)260 萬元，工程造價(jià)如表 2 所列。

表2 工程費(fèi)用明細(xì)

經(jīng)計(jì)算，采用新方案累計(jì)節(jié)省資金 215 萬元，直接經(jīng)濟(jì)效益十分明顯。按大隆礦原煤產(chǎn)量 7 500 t/d，每噸煤售價(jià) 600 元，采用新方案減少了停產(chǎn)時(shí)間，相當(dāng)于增加產(chǎn)值 8 550 萬元。

5 結(jié)語

大隆礦通過主井過卷裝置的技術(shù)改造，不僅消除了安全生產(chǎn)隱患，而且最大限度地減少了人力、物力以及財(cái)力的投入，達(dá)到了節(jié)約資源的良好效果。主井改造后，自 2011 年 10 月投入試運(yùn)以來，運(yùn)行情況良好。

根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》的規(guī)定，主井提升裝置的過卷和過放距離與提升速度有直接關(guān)系，速度越高，過卷和過放距離越大。目前許多老礦井有延深擴(kuò)產(chǎn)需求，在升級改造中考慮加大提升速度，因此老提升設(shè)備需要加大過卷和過放距離。大隆礦主井過卷裝置改造方案的應(yīng)用，是煤礦系統(tǒng)挖潛技改領(lǐng)域中一次成功的探索實(shí)踐，值得推廣。□