《浅析煤矿提升系统优化与应用》

【摘 要】煤矿主、副井提升系统承担着人员、物料、煤炭的提升任务，本文主要通过对郑煤集团金龙煤业公司副井提升电控系统存在问题进行分析、对主井提升操作工序进行改进、对提升环节存在问题进行解决，达到提高工作效率和安全系数、减轻劳动强度、改善作业环境的目的。

【关键字】煤矿;提升系统;优化;应用

一、前言

随着当今煤炭企业的快速发展及机械化程度的不断提高，怎样提高矿井机电装备工作效率及安全系数是煤矿发展中的重要趋势，郑煤集团金龙煤业公司位于河南省巩义市大峪沟镇，属于资源整合矿井，于2007年投产，设计生产能力0.45Mt/a，开采方式为立井单水平开采，其中主井担负着原煤的提升任务、副井担负着人员和物料、矸石的提升任务。

金龙煤业公司主、副井提升均使用2JK系列单绳缠绕式提升机，钢丝绳缠绕滚筒为双层，副井电控系统于2008年投入使用焦作华飞电子电器工业有限公司生产的JTDK-ZN-01S型PLC控制系统，在使用过程中存在电制动在过减速点后参与过少，需要提升机司机通过手刹配合进行减速的情况，造成每罐提升时间在130s～150s内，且提升机闸瓦磨损比较严重。

金龙煤业公司生产原煤为二1煤，工作面原煤经过主井底装载硐室，由箕斗提升至地面，由于主井底没有安装托罐装置，每季度对主井提升机错底绳时，要将两码箕斗棚在井口，并且由人力将两码钢丝绳全部拉出车房，整个错底绳过程费时费力、工作效率低。

二、现状及问题分析

郑煤集团金龙煤业公司于2007年投产后，随着主、副井提升系统的运行，存在以下问题：

1、副井提升机型号为2JK-2.6/11.5E，电控系统型号为JTDK-ZN-01S，在正常提升过程中，存在电制动在过减速点后参与过少，需要提升机司机通过手刹配合进行减速的情况，且自动减速效果不好，不易操作，造成提升时间过长，每罐在130s～150s内，造成闸瓦磨损严重。

2、主井提升机型号为2JK-3/15.23，为单绳缠绕式提升机，钢丝绳缠绕滚筒为双层，按照《煤矿安全规程》第四百二十条规定，每季度要对滚筒底绳错1/4圈位置。由于主井底没有箕斗承接装置，在错底绳过程中，必须将箕斗棚在井口，而且要将钢丝绳(每根570m)全部由人力拉出车房并盘好，错绳结束后，还要由人力配合将钢丝绳重新盘上滚筒。整个操作过程费时费力、效率低。

3、金龙煤业公司主井提升采用36NAT6V×37S+NF1770ZZ光面右同捻钢丝绳，该型号钢丝绳韧性好，在每次更换新钢丝绳或错绳后，在提升过程中钢丝绳受到箕斗及自身悬垂重量而有所伸长，导致两码钢丝绳长度不同，为了保证正常装卸载，必须将两码钢丝绳长度调整一致。以往调绳，必须由井底装载硐室信号工爬上15米湿滑的墙梯往返数次观察箕斗在井底到位情况，以确定需调绳长度，既费时费力，又存在不安全隐患。

4、金龙煤业公司主井承担着矿井原煤由井下提升至地面的任务，为进风井，正常生产过程中，由于井底定量斗及地面井架空气炮的使用及箕斗的装卸载，会出现少量扬尘及洒煤的情况(每班约2矿车)。生产期间每班需配2-3人清煤，工作量繁重，清煤期间，时常有煤渣块落下，构成安全隐患，由于主井筒有淋水现象，洒落的煤随水流入水沟，增加了水仓清挖次数。

三、优化及应用

1、针对副井提升机电控系统存在问题，机电系统技术人员对副井电控进行优化升级，通过增加电制动在过减速点后的参与程度，从而达到自动减速目的，无需司机手动配合减速，并增加最后至井口阶段的强爬速度(由0.25m/s调为0.35m/s)，最终将时间控制在每罐在90s～100s内，通过优化，提高了副井提升效率、缩短了提升时间、提高了安全性能。

2、针对主井提升机错底绳工序复杂、劳动强度大等情况，技术人员根据提升系统实际情况，进行现场查看、计算，加工、安装了主井底箕斗承接装置和主井架锁绳装置，在错底绳操作中投入使用该套装置后，直接将箕斗放在井底承接装置上、在井架上利用锁绳装置将钢丝绳锁牢后，只需将滚筒上剩余的底绳(75m)由人力拉出即可，这样既优化了错座底绳工序、缩短了作业时间(缩短了2小时)，又解放人力、减少劳动强度、提高了工作效率。

3、针对主井调绳存在弊端，机电技术人员通过选取装载硐室井梁及箕斗装载上沿为参照物，当箕斗装载上沿到达井底装载硐室参照井梁时，在井口箕斗装载上沿处井架上标记为A，然后制作刻度板，刻度线间距100mm，中间为0mm、最上端刻度为+600mm、最下端刻度为-600mm，将刻度板安装在井架上，且主井绞车司机能在车房监控视频中清晰观察到显示刻度，刻度板的0mm位置放在标记A处。这样，每次调绳前，只需绞车司机通过车房中监控视频，将箕斗落至井底参照位置，再观察井口显示刻度，就可以计算出需调绳长度，达到了安全高效的目的。

4、为解决主井底洒煤这一问题，机电技术人员多次现场，通过分析、测量，反复设计计算，利用22#工字钢梁、8mm厚钢板等材料在主井底安装了接煤漏斗，接煤漏斗的边缘贴住井壁，漏斗口下面放矿车，主井洒落的煤和井筒淋水通过漏斗完全落在矿车内，使煤和水有效分离，矿车满后由1名兼岗人员推出即可。

四、关键技术及创新点

(一)副井提升电控系统优化具体内容

1、调大低频电源电压至720V(原来660V)，增大电制动力矩。

2、调小低频电源柜内主控板取样电阻至135Ω(原来160Ω)，增大制动电流。

3、调大低频电源柜三相输出同步电压，增大低频制动时跟随电压。

4、调大低频电源柜频率至2.5Hz(原来2.0Hz)，增大强爬速度。

5、主控台主控机(PLC内)增加二次贴闸回路，如图1。

6、调小制动油压至4.5MPa(原来5.5MPa)。 (二)主井提升机错底绳优化创新点

1、根据主井底位置和井筒装备结构，通过测量、计算，利用12#工字钢梁轻便、易于搬运等特点，在主井底罐道梁上安装了承接装置。

2、利用φ36mm钢丝绳及配套绳卡制作成锁绳装置，利用12#工字钢在井架天轮平台上作为承担梁，将锁绳装置套在承担梁上。

3、在错绳时，只需将箕斗放在井底承接装置上，利用井架上锁绳装置将钢丝绳锁牢后，由人力将将滚筒上剩余的底绳拉出即可，操作简便、劳动强度小、施工效率高。

(三)主井底接煤漏斗创新点

1、在距离主井底轨道面以上1700mm位置，以井底南北方向中心线为基准，向西750mm在井筒壁标记出1根4200mm长横向22#工字钢梁安装位置(托架1、托架2);再以井底南北方向中心线为基准，向东450mm在井筒壁标记出另1根横向22#工字钢梁安装位置(托架3、托架4)，2根22#横向工字钢梁间距为1200mm。然后根据标记位置打眼、打锚杆，安装托架。

2、4个托架安装好以后，将1根4200mm长22#工字钢梁(150kg)由人工搬运安装在托架1和托架2之间;将另1根4400mm长22#工字钢梁由人工搬运安装在托架3和托架4上。

3、2根横向22#工字钢梁安装牢固后，再以井底东西方向中心线为基准，用两根1400mm长12#工字钢梁以间距600mm与两根横向22#工字钢梁焊接牢固，焊接后形成一个“矩形口”工字钢框架(600mm×1200mm)。

4、分别用加工好的8根12#矿工钢斜撑，按∠50°固定在工字钢框架与井壁上。8根斜撑底端分别割斜口嵌在“矩形口”4个角与4条边中心位置，并焊接牢固。

5、以8根斜撑为支撑面，依据斜撑角度现场测量钢板尺寸，并由电气焊操作工加工8块8mm厚钢板(最大块90kg)，每块钢板和斜撑用电气焊焊接牢固，钢板连接处的缝隙现场进行测量割补，并用薄铁皮焊封，防止积煤。

五、应用效果

1、副井电控系统优化后，提高了系统可靠性能、减少事故发生率，可操作性强，无需手动配合减速，延长了闸瓦的使用周期，节约了材料费用;缩短了提升时间，由130s～150s缩短至90s～100s，增加了副井提升效率，矿井排矸能力提升20%。

2、主井提升机错底绳投入使用承接装置和井架锁绳装置后，每次缩短了施工时间2个小时，1小时按提煤120吨计算，每年可增创产值960吨，而且减轻了劳动强度和工作量，提高了施工安全系数和效率。

3、主井底接煤漏斗投入使用后，主井洒落水煤通过漏斗进入矿车后进行沉淀，水和煤得到有效分离，矿车满后由1名兼岗人员推出即可，操作简单，安全系数高，且延长了煤仓清挖周期、减少了每班清煤工人数、减轻了清煤工劳动强度，提高了工作环境安全系数。

六、结论

郑煤集团金龙煤业公司针对主、副井提升系统存在的一系列制约矿井安全高效发展的问题，通过技术人员深入现场，采取测量、设计图纸、技术论证、修改程序等措施，提高了系统提升效率，减轻了职工劳动强度和工作量，提高了作业环境的安全系数，具有一定的推广价值。