济阳矿主井提升系统技术改造及效益分析

文/吕向亭刘萌

济阳矿矿井设计年生产能力45 万吨，按照90 万吨提升能力装备， 服务年限87年。 随着矿井的发展，采面生产能力有了较大幅度的提高， 主井现有的提升能力已不能满足生产需求。 提升能力不足已经成为制约矿井提高产量的瓶颈， 同时也成了影响矿井提升安全的主要隐患。 为了矿井的长远发展必须对主井提升系统进行改造。

一、改造前主井提升系统概况

主井井筒直径Φ5.0m， 井口标高+25.5m, 装载标高：-548.8m， 卸载标高：+38.65m，提升高度：587.45m。装备一对6t 多绳提煤箕斗,选用JKMD-2.8×4(Ⅲ)E 型落地多绳摩擦式提升机一台， 配ZKTD215/45型，1000kW、660V、60r/min 低速直流直联电动机。

提升机主电机采用晶闸管串联12 脉动供电，电枢可逆、磁场恒定的全数字调速与监控直流传动系统。

主井装载采用液压称重定量装载系统及可编程控制器控制的自动化装卸载系统， 并与提升系统配合实现主井提升自动运行。

二、改造原因

济阳矿现开采上组煤一、五、七三个煤层。煤层厚度0.75～1.30m 不等。采煤方法采用机械化综合开采工艺。 开采煤层全区属超薄煤层， 开采中伴随着大量矸石产生。2010 年原煤产量44.8 万吨，然而主井2010年全年提升量大于提升能力。 为保证安全生产，矿井在加强设备检修，减少事故率的同时，压缩交接班时间，装卸载系统实现全自动控制，压缩提升休止时间，增加提升钩数。 目前主井每天的平均提升时间为22h，主井检修时间少，负荷率高，设备超负荷运行，不利于矿井提升设备的安全运行。

另外，由于产量的不均衡性，井下生产条件较好时常造成井下煤仓满仓， 影响回采产量。 主井提升能力不足已经成为制约矿井提升产量的瓶颈， 急需提高主井的提升能力，以确保矿井产量，同时为主井检修增加时间，保证主井的安全运行。

三、改造方案

通过对整个系统的认真分析， 经过多次调研， 以尽量减少原系统改造工作量和最低限度减少影响生产时间为原则， 提出了将现用的6t 箕斗更换为8t 箕斗的构想，更换后主井的提升能力将达到130 万t/a，比更换前年提升能力增加近40 万t。

1.井筒装备改造

（1） 箕斗扩容。 保持箕斗断面尺寸不变，将现用的箕斗加长至1.95m，以增加箕斗容积，使其满足8t 的装载量，同时不影响箕斗在现有井筒中运行。

（2）更换首绳。 首绳为BRIDON 钢丝绳，绳径28mm 不变，总重9t，钢丝绳的抗拉强度由现用的1570Mpa，提高到1770Mpa。

（3）更换扁尾绳。 因提升重量增加，提升钢丝绳的抗拉强度加大，同样平衡尾绳也需要加重。 扁尾绳总重9t，尾绳配重等重尾绳。

（4）天轮、天轮底座、井口防撞梁、罐道梁的改造。 将箕斗改为8t，提升机的提升速度Vmax=8.8m/s，与原设计一样。因箕斗增加了高度，根据《煤矿安全规程》第397 条计算， 防撞梁的高度为9.5m， 卸载点高度13.15m，箕斗高度10.65m，这样现在的防撞梁需要抬高1.34m， 天轮在现有基础上抬高0.55m，以满足过卷距离，同时相应增加钢罐道和稳罐道。

（5）更换滚筒衬垫。 更换滚筒衬垫，将摩擦系数提高到0.25 以上，将抗拉强度提高到3MPa 以上。

2.电气改造

（1）主电机的更换。 经过计算，将箕斗改为8t 后， 提升系统的实际最大静张力为278KN，小于335KN 的额定值。 最大静张力差78.4KN， 小于95KN 的额定， 但是电机1000KW 不能满足需要， 在现有电机基础不变的情况下，新制作一台1120KW 的直流直连电动机， 将原1000kw 主电机更换为1120KW，电压750V，电流1757A。

（2）更换电控设备一套。 现有系统采用中矿大电控设备，为直流串联12 脉动，整流功率单元为1800A， 因电机更换为1120KW后，电流增加为1757A，为保证电控系统的稳定运行， 需将整流功率单元更换为2635A， 将容量为800KVA 的整流变压器更换为1200KVA，同时二次侧电控进行程序修改和容量增加。

3.主井底装载系统改造

（1）定量斗扩容。 为配套箕斗的装载量，井下需要将现有的定量称重装置的容量增大。 现有装载安装位置为混凝土浇筑基础，基础改变难度较大，因此设计将装载称重定量斗加粗，满足8t 的装载量。

（2）液压测重定量装置校正。 为适应定量斗8t 装载量的要求， 将原来兖州量子YCF-18 型液压测重的参数进行调整并用砝码进行标重。

四、投资估算及效益分析

通过对主井的设备升级和更换，解决了矿井薄煤层开采原煤矸石含量高，主井提升能力不足的问题，打破了制约矿井产量提升的瓶颈，提高了矿井整体生产能力，使主井提升能力在现有90 万t 基础上提升到130万t，每年增加原煤产量40 万t，其中精煤12万t，每吨按1100 元计算，就精煤一项增加收入1.32 亿元，经济效益明显。

改造后提升能力增大， 缩短了提升时间，解决了主井生产时间和检修时间之间的矛盾，延长了主井的检修时间余量，主井提升系统安全可靠性增大，社会效益明显。

五、结论

通过对主井设备的升级和更换，使主井提升能力在现有基础上有较大提升，满足了矿井日益发展的生产水平，为矿井的发展提供了保证，经济效益、社会效益明显，在煤矿立井改造设计中有一定的参考价值。