淺談王莊煤礦+540 水平延伸副立井罐籠技術(shù)改造方案

董兆艷

（中煤科工集團北京華宇工程有限公司，中國 北京 100120）

0 簡介

王莊煤礦隸屬山西潞安環(huán)保能源開發(fā)股份有限公司，是一座聞名全國的特級高產(chǎn)高效現(xiàn)代化礦井。原設(shè)計能力為0.90Mt/a，經(jīng)過兩次改擴建和持續(xù)環(huán)節(jié)系統(tǒng)改造，目前，生產(chǎn)能力達(dá)到7.10Mt 以上。+540m水平延深工程設(shè)計生產(chǎn)能力3.0Mt/a，提升副立井井筒深度462m，直徑7.0m，裝備一套非標(biāo)設(shè)計的900mm 軌距3t 礦車單層單車四繩寬罐籠＋平衡錘，寬罐籠凈尺寸為：長×寬×高=5510×2000×5400mm，罐籠罐道間距5.7m，該罐籠尺寸主要根據(jù)液壓支架尺寸確定的。寬罐籠用于液壓支架、人員及其它物料上、下井的需要，滿足以下三工況：①1 輛3t 矸石車，②1 輛大件+平板車，③56 人。擔(dān)負(fù)人員、機電設(shè)備和一般材料的輔助提升，副立井于2014 年通過驗收。

1 罐籠技術(shù)改造方案編制的必要性

1）+540m 水平原設(shè)計生產(chǎn)能力為3.0Mt/a，目前已經(jīng)竣工投產(chǎn)。根據(jù)王莊煤礦反應(yīng)的實際情況，隨著井下巷道不斷開拓延深，井下各種掘進面較原設(shè)計增多，造成罐籠擔(dān)負(fù)的輔助運輸量增加，使現(xiàn)有寬罐籠提升能力日趨緊張。現(xiàn)+540m 水平作業(yè)點每天下井人員1479 人，其中8 點鐘最大班次下井人員652 人；下放物料62 車，加上零星下井人員和每年液壓支架上下井時占用罐籠的運輸時間，現(xiàn)有+540m 水平延伸副立井運力緊張。副斜井每天可下井人員1933 人，每天下放物料113 車。

原設(shè)計+540m 水平延深副立井最大班作業(yè)量：

（1）下井人員：92 人；（2）提矸石量：53t。

（3）下放坑木：1 車；（4）沙石水泥：4 車。

（5）支護材料：4 車；（6）下放設(shè)備：2 次。

（7）下放保健車：1 次；（8）其它：10 車。

原設(shè)計為“四六”制，三班生產(chǎn)，一班檢修，可滿足每天下放人員276 人，物料66 車，矸石156 噸。

按照王莊煤礦計劃，一段時間（預(yù)計半年到一年）后，王莊煤礦約8.00Mt 產(chǎn)能全部轉(zhuǎn)移到+540m 水平延深，現(xiàn)副斜井（老井）下放的人員及物料全部轉(zhuǎn)移到+540m 水平延伸副立井（新井）下放。因此+540m 副立井運量應(yīng)按照每天可下井人員3412 人，每天下放物料175 車。按照“四六”工作制，每天4 班，其中3 班生產(chǎn)，1 班準(zhǔn)備計算，即應(yīng)按照最大班853 人、最大班43 車物料進行核算?，F(xiàn)有副立井運量不能滿足每天下放人員、物料要求，必須進行技術(shù)改造。

2）根據(jù)《煤礦安全規(guī)程》規(guī)定，嚴(yán)禁在同一層罐籠內(nèi)人員和物料混合提升。對于原設(shè)計單層罐籠，從礦井的生產(chǎn)實際看，零星人員的頻繁上下井?dāng)D占了物料運輸時間，降低了運輸效率，因此除了從管理上進一步規(guī)范人員下井外，罐籠改造也是必要的。

2 技術(shù)改造方案編制的指導(dǎo)思想

1）充分考慮王莊煤礦現(xiàn)有生產(chǎn)狀況。該技術(shù)改造工程和王莊煤礦現(xiàn)有副立井提升系統(tǒng)工程屬于一個有機的整體，生產(chǎn)能力和銜接要統(tǒng)籌兼顧、全面安排。[1]

2）充分利用現(xiàn)有設(shè)施和生產(chǎn)經(jīng)驗。盡量利用王莊煤礦副立井現(xiàn)有設(shè)備和生產(chǎn)經(jīng)驗，把它作為該方案設(shè)計的主要依據(jù)。同時提高提升能力，改變副立井提升能力緊張的問題。

3）盡量采用技術(shù)先進、可靠程度高的機電設(shè)備，力爭技術(shù)改造的工程量少、工期短、成本低、效益最大化；盡可能采取有關(guān)措施，確保安全生產(chǎn)。

3 技術(shù)改造方案比較

本次王莊煤礦+540m 水平延深副立井提升罐籠技術(shù)改造方案的設(shè)計主要集中在對罐籠、平衡錘本體的改造，而且不改變罐籠、平衡錘的本體重量和在井筒內(nèi)的相對位置關(guān)系，這樣保證提升系統(tǒng)不用改造。同時不改變罐籠、平衡錘的平面尺寸（長和寬）和在井筒內(nèi)的相對位置關(guān)系，保證了原有井口、井底及井筒內(nèi)端罐道的間距和位置不變。擇優(yōu)選擇二個方案進行比較。

3.1 方案一

3.1.1 罐籠的改造

1）原有罐籠長、寬、高尺寸均不變；

2）在罐籠內(nèi)設(shè)置一層活動的中盤（200mm），中盤將罐籠由一層隔成兩層，上層凈高1900mm，只提升人員（上層每次可提56人），下層凈高3300mm，用于平時提升人員（下層每次可提56 人）、3t 礦車和機電設(shè)備等；

3）在井口、井底分別設(shè)二層平臺，便于人員進出罐籠，還可保證罐籠停罐位置不變，避免倒罐。罐籠側(cè)上下人員平臺可以翻轉(zhuǎn)，便于超大件進出罐籠；

4）當(dāng)整體下放液壓支架時，罐籠側(cè)平臺翻轉(zhuǎn)，罐籠中盤拆開、升高并固定在罐籠內(nèi)，中盤以下凈高滿足整體下放8000型液壓支架中間架要求；

5）改造前寬罐籠本體重約12500kg，配重約20500kg，總計33000kg。整體高度為7250mm，凈尺寸為：長×寬×高=5510×2000×5400mm。經(jīng)技術(shù)改造后寬罐籠本體重為約14000kg，配重約19000kg，總計33000kg，與改造前寬罐籠總重量相同，改造后寬罐籠整體高度為7250mm 不變，凈尺寸為：長×寬×高=5510×2000×5400mm 不變，其中上層凈高為1900mm，中盤高200mm，下層凈高為3300mm。

方案一改造后罐籠圖詳見圖1。

3.1.2 平衡錘的改造

1）原有平衡錘長、寬、高尺寸均不；

2）在平衡錘內(nèi)設(shè)置一層固定中盤（320mm），平衡錘改名交通罐，中盤將交通罐由一層隔成兩層，上層凈高1900mm，只提升人員（每次可提15人），下層裝載配重塊；

3）在井口、井底分別設(shè)二層平臺，便于人員進出交通罐，還可保證交通罐停罐位置不變，避免倒罐；

4）平衡錘改造成交通罐后整體重量50500kg 不變，增加中盤的重量通過減少配重塊來平衡。

方案一改造后交通罐圖詳見圖2。

3.1.3 方案一的優(yōu)點

1）滿足了甲方提高提升能力的要求；

2）可以利用現(xiàn)有罐籠和平衡錘進行改造，最大程度的利用了現(xiàn)有資源。

3.1.4 方案一的缺點

1）罐籠中盤雖然設(shè)置為活動的，但時間太長容易造成連接件銹死，給拆裝造成困難。

2）罐籠長時間運行后會造成本體變形，容易把中盤卡死。中盤的拆開和升高比較麻煩，需要多人協(xié)同參與，占用大量提升時間。

3）存在安全隱患，中盤升高后固定在罐籠內(nèi)一旦固定不牢或拆裝過程中出現(xiàn)誤操作容易造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。

4）在原罐籠、平衡錘基礎(chǔ)上改造的罐籠和交通罐廠家無法出具相關(guān)的改造安全資質(zhì)。

3.2 方案二（推薦方案）

3.2.1 罐籠的改造

1）原有罐籠長、寬尺寸均不變，高度增高300mm，由7250mm 增高至7550mm；

2）在罐籠內(nèi)設(shè)置一層固定的中盤（200mm），中盤將罐籠由一層隔成兩層，上層凈高2000mm，只提升人員（上層每次可提56 人），下層凈高3500mm，用于平時提升人員（下層每次可提56 人）、3t 礦車和機電設(shè)備等，同時滿足整體下放8000 型液壓支架中間架要求（8000 型液壓支架中間架+平板車高度為3220mm）；[2]

3）在井口、井底分別設(shè)二層平臺，便于人員進出罐籠，還可保證罐籠停罐位置不變，避免倒罐。罐籠側(cè)上下人員平臺可以翻轉(zhuǎn)，便于超大件進出罐籠；

4）當(dāng)整體下放液壓支架時，罐籠側(cè)平臺翻轉(zhuǎn)，無需拆除罐籠中盤，載有液壓支架的平板車可直接入罐，中盤以下凈高滿足整體下放8000 型液壓支架中間架要求；

5）改造前寬罐籠本體重約12500kg，配重約20500kg，總計33000kg。整體高度為7250mm，凈尺寸為：長×寬×高=5510×2000×5400mm。經(jīng)技術(shù)改造后寬罐籠本體重為約14000kg，配重約19000kg，總計33000kg，與改造前寬罐籠總重量相同。改造后寬罐籠整體高度為7550mm，凈尺寸為：長×寬×高=5510×2000×5700mm，其中上層凈高為2000mm，中盤高200mm，下層凈高為3500mm。方案二改造后罐籠圖詳見圖3。

3.2.2 平衡錘的改造

1）原有平衡錘長、寬尺寸均不，高度增高300mm，由7250mm 增高至7550mm；

2）在平衡錘內(nèi)設(shè)置一層固定中盤（高320mm），平衡錘改名交通罐，中盤將交通罐由一層隔成兩層，上層凈高2000mm 只提升人員（每次可提15 人），下層裝載配重塊；

3）在井口、井底分別設(shè)二層平臺，便于人員進出交通罐，還可保證交通罐停罐位置不變，避免倒罐；

4）平衡錘改造成交通罐后整體重量50500kg 不變，增加中盤的重量通過減少配重塊來平衡。

方案二改造后交通罐圖詳見圖4。

3.2.3 方案二的優(yōu)點

1）滿足了甲方提高提升能力的要求，可直接整體下放液壓支架，二層乘人空間比方案一更舒適。

2）中盤在下放大件時無需拆裝，更加省時、安全、可靠。

3）消除了方案一的安全隱患，中盤無需拆裝，保證了罐籠的本質(zhì)安全。

3.2.4 方案二的缺點

1）現(xiàn)有罐籠和平衡錘不能繼續(xù)使用，需要重新訂貨。

2）罐籠、交通罐的加高減小了井口過卷緩沖距離，但不影響罐籠、交通罐的使用安全。

綜上所述兩個方案，在運力上沒有差別，投資方面偏差也很小。但本著設(shè)計從本質(zhì)安全出發(fā)的原則，以及從減少工人勞動強度，減少人為安全因素出發(fā)，我們推薦方案二為優(yōu)選方案。

表1 最大班作業(yè)時間表

3.2.5 方案二能力校核

寬罐籠改造為雙層：一次可提升1 輛3t 矸石車、56 人或112 人或1 輛大件+平板車（35t）；

平衡錘改造為交通罐：一次可提升15 人。

根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》：最大班工人下井時間立井不應(yīng)超過40min，最大班作業(yè)時間應(yīng)按4.5h 計算。方案二最大班作業(yè)量見表1。

方案二每班最多能提升950 人及物料52 車，可滿足王莊煤礦8.00Mt 產(chǎn)能全部轉(zhuǎn)移到+540m 水平延深后最大班853 人、最大班43車物料的要求。

4 結(jié)語

本次改造方案只改造罐籠和平衡錘，單車罐籠改為雙層罐籠，平衡錘改為交通罐。并增加井口、井底二層平臺和交通罐四角罐道以及安全門[3]，修改交通罐停罐位置端罐道，不改變提升系統(tǒng)，電控方面只增加安全門閉鎖進入總控制系統(tǒng)。做到了最大限度利用現(xiàn)有設(shè)施，提高提升能力，從根本上解決了現(xiàn)有運量不夠的問題，并為后期原有副斜井運量向+540m 水平副立井轉(zhuǎn)移做好準(zhǔn)備。

［1］于載澤.礦井生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計手冊[M].北京:中國經(jīng)濟出版社,1998.

［2］離文龍.雙層罐籠的改造[J].礦山機械,1998(12):48-49.

［3］張峰,高宏,張長龍.副立井交通罐籠安全門改造[J].神華科技,2010(5):22-24.