實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效關(guān)鍵在于立井提升

摘 要：文章介紹了梧桐莊礦礦井概況，分析了礦井高產(chǎn)高效技術(shù)改造的必要性和可行性，通過(guò)對(duì)主井提升設(shè)備改造的理論分析和安全技術(shù)參數(shù)論證，對(duì)主井提升系統(tǒng)改造的方案進(jìn)行了驗(yàn)證，論述了提升系統(tǒng)改造給礦井帶來(lái)的巨大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：高產(chǎn)；高效；關(guān)鍵；立井；提升

中圖分類(lèi)號(hào)：TD531 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2012）29-0160-02

1 礦井概況

1.1 礦井地理位置

桐莊礦是一座年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力120萬(wàn)t的新型現(xiàn)代化礦井，礦井位于河北省邯鄲市峰峰礦區(qū)東南部，國(guó)家南北大動(dòng)脈—京廣鐵路線和107國(guó)道在礦井東部15 km處穿過(guò)，與京廣線相接的礦區(qū)環(huán)行鐵路馬磁支線及峰磁公路從井田北部通過(guò)，交通便利。井田南北長(zhǎng)11.5 km，東西0～5 km，面積37.4 km2，地質(zhì)儲(chǔ)量4億t。

1.2 主井提升系統(tǒng)基本情況

主井提升絞車(chē)型號(hào)：JKM3.25*4（Ⅲ）-WTZ；主電機(jī)型號(hào)：ZKTD250/45-P，功率1500 kW；最大提升速度9.87 m/s；設(shè)計(jì)提升能力120萬(wàn)t/a。電控系統(tǒng)采用西門(mén)子公司的SIMADYND全數(shù)字控制系統(tǒng)，雙電流閉環(huán)控制。

主井井筒直徑5.5 m，原布置一對(duì)12 t多繩提煤箕斗，雙勾提升。箕斗斷面積2 300×1 300 mm，高度10 700 mm，容積12.6 m3，側(cè)扇型閘門(mén)異側(cè)裝卸載?；沸遁d采用氣動(dòng)開(kāi)閉，過(guò)卷高度10 080 mm。井下裝載為ZLQ-12型立井箕斗計(jì)量裝載設(shè)備，氣動(dòng)開(kāi)閉閘門(mén)裝載，井下過(guò)放距離為10 100 mm。井底裝載采用兩臺(tái)GZY1220振動(dòng)給煤機(jī)，井底裝載膠帶輸送機(jī)為T(mén)D75-800。

2 礦井高產(chǎn)高效改造的必要性和可行性

梧桐莊礦原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為1.2 Mt/a，服務(wù)年限為82.3 a。本礦井煤層傾角變化不大，煤層厚度適中，資源豐富；煤層頂板條件較好，瓦斯含量低，適合綜合機(jī)械化開(kāi)采。煤質(zhì)優(yōu)良，市場(chǎng)前景廣闊，故從資源條件及開(kāi)采技術(shù)條件上看，進(jìn)行高產(chǎn)高效技術(shù)改造是可行的；同時(shí)礦井主要生產(chǎn)系統(tǒng)已具備良好的基礎(chǔ)，自投產(chǎn)以來(lái)，主井提升系統(tǒng)一直運(yùn)行良好，稍加技改即能實(shí)現(xiàn)礦井高產(chǎn)高效建設(shè)。這些因素為礦井高產(chǎn)高效改造提供了必要條件和可行性。

另外梧桐莊礦礦井涌水量大，治水難度大，排水費(fèi)用高，通風(fēng)距離遠(yuǎn)，且“三下采煤”開(kāi)采技術(shù)的實(shí)施需對(duì)村民進(jìn)行一定的經(jīng)濟(jì)補(bǔ)償。如果仍維持礦井原設(shè)計(jì)產(chǎn)量，原煤成本必然增加，礦井效益差。為提高效益，就必須提高礦井產(chǎn)量。因此，也必須對(duì)礦井進(jìn)行高產(chǎn)高效的技術(shù)改造，使梧桐莊礦在今后較長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)保持較好的經(jīng)濟(jì)效益。

本礦生產(chǎn)國(guó)家緊缺的低灰、低硫、低磷、高揮發(fā)份和高熱量的優(yōu)質(zhì)肥煤，是峰峰集團(tuán)公司配制煉焦煤的稀缺煤種。根據(jù)市場(chǎng)需求，為增加企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，集團(tuán)公司決定對(duì)梧桐莊礦井進(jìn)行高產(chǎn)高效技術(shù)改造，最終礦井產(chǎn)量達(dá)到210萬(wàn)t/a。

主井提升是原煤運(yùn)輸關(guān)鍵環(huán)節(jié)，主井的提升能力制約著礦井高產(chǎn)高效建設(shè)，如果提高礦井的生產(chǎn)能力，就必須提高主井的提升能力。礦井進(jìn)行技術(shù)改造產(chǎn)量達(dá)到210萬(wàn)t/a，則主井提升系統(tǒng)也必須進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造，提升能力達(dá)到210萬(wàn)t/a。故提高礦井的生產(chǎn)能力就必須對(duì)主井提升能力進(jìn)行技術(shù)改造。

主井提升設(shè)備為JKM-3.25*4（III）型塔式多繩摩擦提升機(jī)，改造前箕斗裝載量為12 t。實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)絞車(chē)休止時(shí)間長(zhǎng)，即裝卸載時(shí)間長(zhǎng)。以上情況說(shuō)明在對(duì)提升系統(tǒng)不做大的改造，提高主井年提升能力是可行的。

提高主井提升能力達(dá)到210萬(wàn)t/a的措施如下：

①充分利用絞車(chē)和鋼絲繩的最大靜張力，對(duì)絞車(chē)電控進(jìn)行改造提高絞車(chē)的提升能力。增加箕斗的裝載量提高每鉤的提升量。

②縮短定量斗裝載和井口煤倉(cāng)卸載時(shí)間，提高單位時(shí)間內(nèi)的提升鉤數(shù)。

③通過(guò)調(diào)整絞車(chē)的爬行、加速、減速等運(yùn)行時(shí)間，縮短絞車(chē)單鉤運(yùn)行時(shí)間。

3 技術(shù)改造實(shí)施方案

依據(jù)主井技術(shù)改造措施，對(duì)主井提升系統(tǒng)進(jìn)行改造，達(dá)到年提升能力210萬(wàn)t，主要改造工程以下幾個(gè)方面。

3.1 箕斗改造

為增加每勾提升量，箕斗斷面（2 300×1 300 mm）保持不變，將箕斗裝煤斗箱加高，使箕斗容量由12.6 m3加大到14.7 m3，充分利用絞車(chē)的最大靜張力差，裝載量達(dá)13 t。

3.2 裝卸載氣動(dòng)系統(tǒng)改造工程

裝載氣控系統(tǒng)改造方案是在原有的氣控裝置基礎(chǔ)上進(jìn)行的，主要從增加汽缸活塞速度，減少閘門(mén)開(kāi)啟的時(shí)間考慮，加大了管路的通徑，將原來(lái)通徑DN20 mm的氣路改為DN25 mm，使管路的通氣面積增加到原來(lái)的1.56倍。

箕斗卸載氣控系統(tǒng)原設(shè)計(jì)為一個(gè)汽缸兩路同時(shí)供氣，管路通徑為2*DN25 mm。本次改造方案主要是加大了管路的直徑，將原來(lái)管路通徑改為2*DN40 mm，使管路的通氣面積增加到原來(lái)的2.56倍，將進(jìn)氣回路中的節(jié)流閥取消，減少管路的壓力損失，達(dá)到提高氣缸活塞速度，減少休止時(shí)間的目的。

通過(guò)對(duì)氣控管路的改造，提高氣缸了活塞速度，使休止時(shí)間減少約5s。

3.3 裝載皮帶改造工程

主井底原安裝兩條TD75-800皮帶，運(yùn)輸能力300 t/h，改造為兩條TD75-1000皮帶，運(yùn)輸能力達(dá)400 t/h，裝載時(shí)間由每鉤2.5 min縮短為2 min。改造前后裝載皮帶技術(shù)參數(shù)對(duì)比如表1所示。

3.4 定量斗改造工程

將現(xiàn)有2臺(tái)定量斗上段加寬300 mm，減短100 mm，容量增至14.69 m3。為實(shí)現(xiàn)順利卸載，在下部加裝不銹鋼滑板。

3.5 主井底給煤機(jī)改造

原設(shè)計(jì)主井底安裝兩臺(tái)GZY1220震動(dòng)給煤機(jī)給煤，當(dāng)產(chǎn)量增大時(shí)將無(wú)法滿足給煤要求，并且運(yùn)行中事故率高，現(xiàn)改為兩臺(tái)JDG14/F甲帶式給煤機(jī)，給煤量400t/h。

3.6 主井液壓站改造

主井絞車(chē)原設(shè)計(jì)的液壓站（E138型）制動(dòng)力不足，為滿足增大提升能力的要求，重新選用了E146型液壓站，滿足絞車(chē)一次提升13 t制動(dòng)力的要求。

3.7 主井絞車(chē)全數(shù)字直流調(diào)速系統(tǒng)改造

功率柜電流限幅值由2 400 A調(diào)整為3 100 A，電樞電流建立時(shí)間由5.8 s縮短為3 s，每鉤提升時(shí)間節(jié)省了2.8 s，并且滿足了每鉤提升13 t的要求。

3.8 主井絞車(chē)主計(jì)算機(jī)PLC控制系統(tǒng)改造

主井絞車(chē)主計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)改造，由S5PLC改造為S7-300PLC控制系統(tǒng)，調(diào)試后使控制程序固化，不會(huì)因長(zhǎng)期停電或誤操作而造成主控程序丟失，并且可根據(jù)繩槽磨損情況很方便地進(jìn)行指示深度的修正，使運(yùn)行參數(shù)的調(diào)整簡(jiǎn)單明了，控制系統(tǒng)更加安全可靠。

4 改造后的實(shí)際運(yùn)行結(jié)果

改造后主井底兩碼定量斗容量增至14.69 m3，在下部加裝不銹鋼滑板，縮短了裝載時(shí)間；為縮短裝卸載時(shí)間，加大了氣控裝置管路通徑，提高氣缸活塞速度，使箕斗休止時(shí)間減少約5 s；更換了主井底兩條轉(zhuǎn)載皮帶，裝載時(shí)間由每鉤2.5 min縮短為2 min；改造了主井底兩部給料機(jī)，將原采用的GZY振動(dòng)給料機(jī)改造為JDG甲帶式給料機(jī)，使裝載能力與改造的裝載皮帶匹配；電控系統(tǒng)將功率柜電流限幅值由2 400 A調(diào)整為3 100 A，電樞電流建立時(shí)間由5.8 s縮短為3 s，每鉤提升時(shí)間節(jié)省了2.8 s，滿足每鉤提升13t的要求。改造前主井絞車(chē)每次提升量12 t，提升一次循環(huán)時(shí)間137 s。改造后每次提升量13 t，經(jīng)測(cè)試，提升一次循環(huán)時(shí)間120 s（南碼117 s，北碼122 s）。

改造后主井提升能力提高，每小時(shí)提升勾數(shù)由22勾增加到30勾，每勾裝載由12 t增加到13 t，年提升能力（考慮不平衡系數(shù)1.1）：

A=13×30×18×330/1.1=210.6萬(wàn)t/a

主井提升能力能夠滿足礦井年產(chǎn)210萬(wàn)t的生產(chǎn)需要。改造中選用先進(jìn)的技術(shù)裝備保證了主井系統(tǒng)運(yùn)行更加安全可靠。

5 經(jīng)濟(jì)效益分析

①間接效益：改造后礦井年增產(chǎn)量90萬(wàn)t，按市場(chǎng)價(jià)800元/t計(jì)，年增加產(chǎn)值：90萬(wàn)t×800元/t=7.2億元。

②直接效益：改造后，每勾提升時(shí)間縮短，節(jié)電效益明顯。經(jīng)測(cè)定，噸煤提升電耗降低0.4 kWh。

年節(jié)電：0.4×210=84萬(wàn)kWh；折合資金：0.42×84=35.28萬(wàn)元

這次主井改造方案合理，技術(shù)先進(jìn)，安全可靠，施工快捷，全部改造利用礦井檢修時(shí)間完成，沒(méi)有影響礦井的正常生產(chǎn)。改造后經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，是一次較為成功的技術(shù)改造，實(shí)踐證明提高礦井主提升系統(tǒng)能力是實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的新途徑，可以在同類(lèi)礦井中大力推廣應(yīng)用。這次成功改造不僅取得巨大的安全、經(jīng)濟(jì)效益，而且收到了良好的社會(huì)效益，為實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效礦井奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李劍峰.立井提升系統(tǒng)可靠性技術(shù)改造[J].煤礦機(jī)械，2010，（3）.