煤矿提升系统改造及应用

机械管理开发

ＭＥＣＨＡＮＩＣＡＬＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＡＮＤＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＴｏｔａｌ１９０Ｎｏ．２，２０１９

ＤＯＩ：１０．１６５２５／ｊ．ｃｎｋｉ．ｃｎ１４－１１３４／ｔｈ．２０１９．０２．０８３

煤矿提升系统改造及应用

甘彪彪

（西山煤电集团镇城底矿机电科外维队，山西

古交０３０２０３）

摘要：针对某矿主井提升系统中存在的问题，对井塔、提升机、箕斗等进行了优化改造，并在原有设备的基础

上，取消了定量斗，增设了定重式给煤机，同时将变频器引入到了电控系统中。通过上述优化改造，该主井提升系统在煤矿中得到了有效的应用，不仅实现了煤矿提升量的增加，还提高了煤矿井下的机械化和自动化程度，该改造方案可为其他矿井解决提升系统的问题提供经验和参考。关键词：煤矿主井中图分类号：ＴＤ６３３

提升系统

优化改造

电控

文章编号：（2019）1003-773X02-0197-02

文献标识码：Ａ

引言

我国目前已有的生产矿井大部分都是根据２０

世纪５０年代的标准建立的中小型矿井，且着重进行浅部煤层的开采，因此，矿井的提升设备主要是用来满足浅部煤层的开采要求。进入８０年代以后，随着煤层采深的不断增加，原有的提升设备已经不能满足矿井的生产需求，同时在采用新的开采工艺、先进的提升设备以后，为了进一步增加设备的自动化以及机械化程度，或者对提升机进行了性能上的改造，或者直接更换设备。虽然改造后矿井的生产能力大大提高，但经济成本较大，改造效果并不理想，因此必须有针对性地对矿井的提升系统以及相关设备进行优化改造，以寻求最佳的解决办法。1矿井提升系统概况

某矿在建井初期，矿井原设计生产能力为０．６Ｍｔ／ａ，２００８年矿井经过改扩建后，设计生产能力提高到了０．９Ｍｔ／ａ，其中主井的提升设备采用的是井塔式多绳摩擦轮提升机，提升机的型号为ＪＫＭ－２．２５×４（Ｉ），它的主要作用是用来运输井下开采原煤的，提升井的井筒直径为５ｍ，整个的提升高度为５００ｍ，并配备了一对多绳箕斗，箕斗的承载量为６ｔ，两个箕斗的中心线之间的距离为２ｍ，且采用端部刚性罐道导向，此外减速器的传动比为１１，滚筒的直径为２．２５ｍ，与之配套的有ＹＲ－１１８／４４－１０型绕线电动机，该电动机的额定功率为６３０ｋＷ，电压为６０００Ｖ，电动机的转动速度为５９２ｒ／ｍｉｎ，可进行提升的最大速度为６ｍ／ｓ。在这样的提升系统下，该矿已经进行了３０多年的生产，但由主井的提升现状可知，原有的提升系统已经远远不能满足矿井生产能力的需求了，且由于设备损耗、老化，故障常常发生，这严重阻碍了井下

收稿日期：２０１８－１１－０７

作者简介：甘彪彪（１９８７—），男，本科，毕业于太原理工大学采矿工程专业，主要从事机电方面相关工作。

正常生产的进行，因此对现有的主井提升系统进行

优化改造是十分必要的，此外基于矿山建设中自动化和机械化程度的提高，还对提升系统的电控部分进行了技术改造，以实现矿井的高效生产［１］。2主井提升系统中存在的问题

该矿的主井提升机所采用的是井塔式多绳摩擦式提升机，目前主轴装置上的滚筒已经出现了裂纹，虽然在检修的过程中工作人员已经对其进行了补焊，但强度已大大降低，在生产过程中极有可能造成更大的破坏。装卸载设备的装载时间较长，在卸载过程中煤炭易发生洒落，卸煤后设备还留有许多残煤，从而造成了煤炭资源的大量浪费，同时箕斗在提升的途中经常会发生扇形门开启，也因此造成了洒煤现象的发生，且洒落的大块煤炭与井筒发生撞击后，还会对井筒造成损伤。其次在实际的运行中，主轴装置与减速器的联轴器之间的距离逐渐变大，影响了主轴与减速器的有效配合，且在设备开启和停机的过程中容易遭受较大的冲击。而对于电控系统来说，由于采用的是串电阻调速系统，在进行调速时运行不稳定，耗能比较大，电路杂乱，其电阻器、接触器等往往会发生损坏，从而导致事故的发生率较高，电机磨损严重，阻碍了正常运输工作的进行。除此之外，由于该提升系统已经运行了很长时间，设备的老化已经非常严重，不仅增加了维修工人的作业量，还使得设备因疲劳损伤而极易发生故障，比如减速器发生断齿等，因此该矿井的提升系统已经远远不能满足运输的需求［２］。

3主井提升系统的优化改造３．１井塔的优化改造当前该矿的主井提升系统主要是依靠主井井塔来实现的，整个井身由混凝土浇筑而成，其高度为４８ｍ，主井提升机、减速器等设置在３８ｍ的位置处，由于设计高度较高，在相关的规章制度下，其井筒内必须

·１９８·

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机械管理开发

第３４卷

布设钢结构的内套架。在长期的生产过程中，

由于原有提升机的提升能力不足，因此必须在原有提升机的基础上更换运输能力更大的提升机，故应首先拆除原矿井中的提升机房以及钢井架，同时对井筒和内套架进行重新设计，从现场的实际情况出发，因地制宜，对提升系统进行合适的优化改造。在此次的优化改造中，为了满足矿井提升的需求，保证井下的煤炭可以顺利的运到地面，将井架支撑平台的高度进行了提升，使其高出原有井架２．５ｍ，在这样的改造条件下，矿井可以在较短时间内就完成提升机的改造以及更换工作，不仅减少了井下的经济投入，而且对生产的影响较小。此外原来的井塔屋面所采用的是网架承载结构，在钢丝绳穿过的过程中，容易造成受力结构与钢丝绳之间的摩擦，从而降低钢丝绳的使用寿命，因此在本次改造中将屋面进行了拆除，而使用彩钢板和钢大梁搭建替代。３．２提升机的优化改造该矿在建井初期，所使用的主井提升机为井塔式多绳摩擦提升机，型号为ＪＫＭ－２．２５×４（Ｉ），由于该提升机目前已经不能承担煤矿的提升任务，因此决定将其更换为落地式多绳摩擦提升机，型号为ＪＫＭＤ－３．５×４（Ⅱ），其具体的技术参数见表１。同时在主井中新建提升机房，当新的提升机设置完毕后，进行新系统的更换和使用，这样就尽可能减少了提升机优化所带来的生产影响［３］。

表１ＪＫＭＤ－３．５×４（Ⅱ）型提升机技术参数

天轮直径／ｍｍ３５００主导轮直径／ｍｍ３５００天轮变位重量／ｋｇ６３００主提升绳数４提升机变位重量／ｋｇ１８０００绳间距／ｍｍ３００提升机系统围包角（／°）１８２．４

最大净张力／ｋＮ５９０最大净张力差／ｋＮ１８０衬垫摩擦系数

０．２５

提升机制动力／ｋＮ

２６５

提升系统总变位质量／ｔ１０２．６５

３．３箕斗的优化改造原有的矿井提升系统中配备有１对箕斗，可提升量为６ｔ，箕斗的断面积为２．２ｍ×１．１ｍ，中线线之间的距离为２ｍ，且采用曲轨对箕斗运输的煤炭进行卸载。根据矿井原有箕斗的提升容量来看，单次提升的煤量是有限的，在这样的情况下如果只提高提升机的运输能力是很难实现原煤的大量运送，因此必须采用更大容量的箕斗。基于ＪＫＭＤ－３．５×４（Ⅱ）型主井提升机的防滑要求，箕斗的重量最大不得超过１６ｔ，且由于井筒的尺寸是不变的，所以要想增加箕斗的提升量，就必须增加箕斗的高度。在此次优化改造中，将箕斗的提升量增加到了１０ｔ，同时将箕斗的高度设计为１１ｍ，以更好地完成井下原煤提升的任务。

３．４定量斗的优化改造井下煤仓在设计初期设置有２部给煤机，且每部给煤机的下方还对应有２台定量斗，其容量为６ｔ，基于上述主井提升机和箕斗的优化改造可知，在提升能力和箕斗运输能力提高的情况下，若不改变定量斗的容量，则会使提升机和箕斗得不到充分的发挥，因此为了适应新的提升系统，应在原来装载硐室的基础上进行扩建，并将井筒的深度进行延深，最重要的是将定量斗的容量由原来的６ｔ改造为１０ｔ。但在改扩建的过程中，一旦对定量斗以及硐室进行更换及建造，则会造成生产运输的停滞，影响井下工作的正常进行，故最终决定将定量斗取消，而使用定重式给煤机，该给煤机的体积较小不需要进行硐室扩建，且采用定重式给煤机后，在一定程度上也增加了可用的空间，从而提高了箕斗的装载高度，不需要再进行井筒的延深工作，不仅降低了工人的劳动强度，减少了经济的投入，还确保了运输工作的正常进行。同时在箕斗的装载点处设置了传感器，当箕斗到达给煤机上方时，传感器发生信号，使给煤机在该信号的作用下自动进行装载作业，装载完毕后，传感器再次发出信号，使给煤机停止工作［４］。３．５电控系统的优化改造在主井提升系统中，

为了保证井下的生产能力、提高煤炭资源的利用率、实现对井下提升机的精准控制，将变频提速技术引入了煤矿主井提升系统中，通过将变频器设置到提升系统后可以发现，该变频器不仅可以减少闸瓦的磨损程度，避免钢丝绳打滑，还可以实现整个提升过程中的电牵引以及控制，此外变频器在使用过程中还可以对电压以及频率进行控制，不仅使电机的启动电流得到了稳定，还减少了故障的发生率，延长了电动机的使用寿命。4优化改造效果分析

通过上述优化改造后，该矿的主井提升系统不仅提升能力得到了大大提高，由原来的０．９Ｍｔ／ａ提高到了１．２Ｍｔ／ａ，而且节能效果明显，平均１ｔ煤的耗电量减少了０．４ｋＷｈ，按照１．２Ｍｔ／ａ的生产能力来算，每年可以节约电量４７．８ｋＷｈ，不仅实现了原煤产量的提升，增加了矿井的生产能力，还显著提高了该矿的经济效益。此外，改造后的主井提升系统自动化程度较高，维修量小，工人的负担较轻，不仅降低了故障的发生率，还实现了主井提升系统的安全可靠运行。

参考文献

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李永实．振兴煤矿主提升系统技术改造［Ｊ］．山东煤炭科技，２０１３（１）：２５４－２５６．

（下转第２４３页

）２０１９年第２期王广军：基于联合定位的采煤机相对位置校正系统的研究·２４３·

表现出了极高的稳定性和可靠性。位误差仅２０ｍｍ，

参考文献

［１］

［３］［４］

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赵丽娟，马永志．基于多体动力学的采煤机截割部可靠性研究［Ｊ］．煤炭学报，２００９，３４（９）：１２７１－１２７６．

张雪峰．无人工作面开采关键技术［Ｇ］／／煤炭开采新理方新秋，

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方新秋，何杰，张斌，等．无人工作面采煤机自主定位系统［Ｊ］．西安科技大学学报，２００８，２８（２）：３４９－３５３．

［２］

李媛）（编辑：

ResearchonRelativePositionCorrectionSystemofShearerBased

onJointPositioning

WangGuangjun

（SitaiMineofDatongCoalMineGroupCo.,Ltd.,DatongShanxi037016）

Abstract:Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｏｆｓｈｅａｒｅｒｂａｓｅｄｏｎｊｏｉｎｔｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ，ｕｓｉｎｇｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎ

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｉｎｆｒａｒｅｄｓｅｎｓｏｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄｅｎｃｏｄｅｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｏｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙｃａｌｉｂｒａｔｅｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｓｈｅａｒｅｒｉｎｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｃａｎｌａｙａｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅａｃｃｕｒａｔｅｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇｏｆｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｄｏｗｎｈｏｌｅａｎｄｔｈｅａｕｔｏｍａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｏｆｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｆｕｌｌｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ａｎｄｈａｓｇｒｅａｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｏｐｕｌａｒｉｚａｔｉｏｎｖａｌｕｅ．

Keywords:ｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎ；ｓｈｅａｒｅｒ；ｒｅｌａｔｉｖｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ

）（上接第１９８页

［３］

贾猛．龙固煤矿主井提升系统的技术改造［Ｊ］．煤矿机械，２００３

［４］吕向亭，刘萌．济阳矿主井提升系统技术改造及效益分析［Ｊ］．中

国煤炭工业，２０１３（２）：５６－５７．

（９）：１０１－１０２．

王慧芳）（编辑：

ReconstructionandApplicationofCoalMineLiftingSystem

GanBiaobiao

（ZhenchengdiCoalMineCompany,GujiaoShanxi030203）

Abstract:Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｈｏｉｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆａｍｉｎｅｍａｉｎｓｈａｆｔ，ｔｈｅｓｈａｆｔｔｏｗｅｒ，ｈｏｉｓｔａｎｄｓｋｉｐ

ａｒｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄａｎｄｒｅｆｏｒｍｅｄ．Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｏｒｉｇｉｎａｌｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｔｈｅｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｂｕｃｋｅｔｉｓｃａｎｃｅｌｌｅｄａｎｄｔｈｅｆｉｘｅｄｗｅｉｇｈｔｃｏａｌｆｅｅｄｅｒｉｓａｄｄｅｄ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｉｎｖｅｒｔｅｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｉｎｔｏｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｂｏｖｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎａｎｄｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅｍａｉｎｓｈａｆｔｈｏｉｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｈａｓｂｅｅｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙａｐｐｌｉｅｄｉｎｃｏａｌｍｉｎｅ，ｗｈｉｃｈｎｏｔｏｎｌｙｒｅａｌｉｚｅｓｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｏａｌｍｉｎｅｌｉｆｔｉｎｇｑｕａｎｔｉｔｙ，ｂｕｔａｌｓｏｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆｍｅｃｈａｎｉｚａｔｉｏｎａｎｄａｕｔｏｍａｔｉｏｎｉｎｃｏａｌｍｉｎｅ．Ｔｈｉｓｓｃｈｅｍｅｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅａｎｄｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｏｔｈｅｒｍｉｎｅｓｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｈｏｉｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ．

Keywords:ｃｏａｌｍｉｎｅｍａｉｎｓｈａｆｔ；ｈｏｉｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ；ｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｔｒｏｌ

（上接第２４０页）

ApplicationResearchofPLCControlSysteminElectricControl

SystemReformofShaftHoist

NingJianghai

（ElectricalandMechanicalDepartmentofLyuliangshanCoalandElectricityCo.,Ltd.,

）HuozhouShanxi033102

Abstract:Ｉｎｖｉｅｗｏｆｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆａｍｉｎｅｓｈａｆｔｈｏｉｓｔ，ａｆｔｅｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓ，ｔｈｅ

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｉｔｓｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｓｐｅｅｄｒｅｇｕｌａｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ，ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｖｅｃｔｏｒｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｈｏｉｓｔｅｌｅｃｔｒｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓａｆｅｔｙｌｏｏｐａｒｅａｄｊｕｓｔｅｄａｎｄｏｐｔｉｍｉｚｅｄｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ，ａｎｄｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｅｓｔｉｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｓａｆｅｔｙｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｒｅｔｒｏｆｉｔｔｅｄｓｈａｆｔｈｏｉｓｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｉｓｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｉｍｐｒｏｖｅｄ，ａｎｄｔｈｅｌｉｆｔｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｒｅｉｍｐｒｏｖｅｄ．Keywords:ＰＬＣ；ｍｉｎｅ；ｓｈａｆｔｈｏｉｓｔ；ｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ