豎井多繩摩擦輪提升機升級改造與應用

郭 超，劉會寶

（山東能源新礦集團 鄂莊煤礦，山東 萊蕪271122）

鄂莊煤礦1982年投產，設計產量為0.45Mt／a，主井為豎井，塔式全高44.3m，井口標高＋188.2m，安裝一臺JKM－2.25×4（I）－（EZ）型多繩摩擦輪提升絞車，井筒直徑為4.7m，井筒內裝備一對5.5t四繩垂直插板式側卸式箕斗，主繩4根，6V8×21＋FC－Φ24mm，扁尾繩2根，P8×（4＋7＋FC），Φ36mm鋼絲繩罐道，提升高度477.6m，采用JTMR型電控，減速箱為XP800（2），配用630kW交流電動機，提升速度7.7m／s，擔負著礦井原煤生產任務。經多次改造，提升能力達到1.04Mt／a。隨著礦井采掘機械化提高，綜采、綜掘、大功率采煤機投入使用，產量提高，提升機提升能力成為制約礦井發展瓶頸，結合礦井發展要求，對提升機進行更新換代技術改造。

1 主井提升系統存在的問題

1）提升機為豎井塔式四繩摩擦輪提升，自1982年投入使用至今，存在控制系統落后、環節多、故障率高、可靠性差、噪聲大，且絞車主軸裝置基礎座開裂、絞車與井塔產生共振等隱患，影響礦井安全生產。

2）減速箱滲油有異響，存在著不安全隱患，箕斗卸載通過風動氣缸帶動小跑車提供外力，打開垂直插板卸煤，卸載時間長，輔助設備多，故障率高，影響生產時間長。

3）電控部分采用串電阻調速，轉子電阻切除采用大功率接觸器，電流沖擊大，能耗高，故障率高，性能差，維護工作量大。

4）隨著礦井開采的不斷延深，原煤生產受向斜軸地質條件限制，煤層薄，煤質變化大，含矸量高達50%，且主提已滿負荷運行，成為制約礦井發展、質量效益提升的瓶頸。

2 提升機升級改造原則及實施方案

1）改造原則。結合礦井現有主井提升系統和裝備情況，堅持技術先進、裝備合理、縮短工期、減少投資、充分利用現有井筒與設施、減少井上下改造工期、最大限度地減少對礦井影響原則，對主井提升系統進行升級改造。

2）改造實施方案。礦井停產前：在井塔以北新建絞車房一座，將新進提升機、電機、液壓站、開關柜、電控等設備全部安裝完畢；將新加工井架安裝在現在井塔外，井架通過焊接與井塔連接，在井架上安裝兩組上、下天輪；提升機電控、液壓站調試，提升機空載試運行正常，一切準備工作正常后，礦井停產改造。

礦井停產期間：拆除井口、井下給煤機并安裝新給煤機；拆除井塔內原提升機尾繩、提升繩、箕斗，拆除原罐道繩下放新罐道繩，并安裝墜砣；拆除導向輪、提升機機械部分、電控部分等；在6層樓頂打提升孔，割5層底板，安裝鎖繩器，放線，標記提升中心線、井口標高，確定標記永久防撞梁、過卷裝置、金屬套架、罐道繩鎖繩平臺定位點，恢復新箕斗、提升繩、尾繩；安裝井口穩罐道、防撞梁、過卷裝置、金屬套架；提升機調試、試運轉。

3 提升系統升級改造項目

1）提升機升級改造。提升機由原來塔式多繩摩擦提升機改為JKMD3.5×4（III）落地式多繩摩擦提升機，滾筒直徑3500mm，兩組Φ3500mm上、下天輪，采用E141E恒減速液壓站，配大型低速直聯1400kW，50r／min直流電動機，電機采用晶閘管并聯12脈動低速直聯直流電動機傳動，恒磁電樞換向，裝備一對10t箕斗，提升速度9.16 m／s。

2）電控系統升級改造。將原老電控改為TKM／Z－2－P型多繩摩擦輪礦井z直流提升機電控；將原提升信號改造為KXT127。

3）鋼井架。在現有井塔外新安裝落地鋼井架，采用空間鋼框架結構，梁柱采用箱型截面，井架基礎承臺埋深4.5 m，采用鉆孔灌注基礎，底平臺標高46.5m，下天輪平臺標高49.1m，上天輪平臺標高55.1m檢修起吊平臺61.6m，總高61.6m；過卷高度計算值Hg＝9.27m，考慮緩沖裝置的托盤高度及防撞木厚度，取Hg＝11m，可利用原提升機的基礎大梁安裝防撞梁；由于卸載口加高和箕斗長度加大，穩罐裝置在原來基礎上加高4.5m，原罐道繩繼續使用。

4）井筒裝備改造。原箕斗斷面為2200mm×1100 mm，高7.9m，有效載荷5.5t，改造后箕斗斷面不變，本體高加長至11m，有效載荷10t，自重16t；并對箕斗卸載曲軌進行改造，將箕斗直板閘門同側卸載改為曲軌式卸載；將Φ35mm罐道繩更換為Φ46mm密封罐道繩，采用重錘拉緊式鋼絲繩罐道裝置；提升主鋼絲繩4條（Φ36mm）型號為ZBB6×31WS＋FC1570，尾繩2條型號為P8×4×19－148×24。

5）井口受煤倉、給煤機改造。將現有受煤倉有效容積20t，加高1m，容量增加至30t，提高卸載點高度；將原往復式給煤機300t／h，更換為給料量400t／h帶式給煤機，其尺寸不變。

6）井底裝備改造。給煤機由原來往復式煤機300t／h更換為給料量750t／h帶式給煤機；定量斗將現有容量5.5 t，改造為10t定量斗；定量側采用YCF－24型定量裝置，控制系統采用液壓控制系統；由于箕斗加長，穩罐道在原來基礎上向下延長5m，防撞梁標高－296.26m，有效過卷距離10.5m。

7）井上下原煤運輸系統改造。將主井底SD－150皮帶機改造為一部2×132kW皮帶機，帶速由原來2m／s提高到2.5m／s，優化改造各采區運輸皮帶系統將帶速提到2.5m／s。同時，將地面生產運輸皮帶也進行了相應升級改造，實現集中控制，滿足生產需要。

4 提升系統改造后效果

1）通過提升系統改造，解決主井提升機超負荷運轉現象，有充足的檢修時間，保證提升機安全可靠運行，徹底解決提升機與井塔產生共振問題，消除重大安全隱患。

2）通過提升系統改造，箕斗由原來5.5t增加到10t，提升速度由原來7.7m／s增加到9.16m／s，一次循環時間由原95S降到90S，提升能力由原來1.04Mt／a提高到2.16Mt／a。

3）優化改造井上下運輸系統，地面排矸系統，解決了制約采掘生產、運輸瓶頸，全力打造高效生產模式，將副提的矸石通過主井提升，增加掘進煤0.3Mt／a提升能力，徹底解放副井的排矸，實現了主提系統煤矸一體化連續提升、運輸。

4）通過對箕斗卸載曲軌技術改造，將箕斗直板閘門同側卸載改為曲軌式卸載，縮短提升時間，同時，減少了2臺3m3壓風機及氣缸、小跑車等配套設備，降低了維修量和事故率，提高箕斗卸載可靠性。

5）通過對提升機進行改造，主滾筒直接與1400kW低速直流電機相連，這種機械配套方式去掉傳動減速箱，減少了設備隱患，減少機械維修工作量，相應增加了提升時間。

將提升機電控升級改造為TKM／Z型，主控系統由全數字閉環控制軟件及硬件構成，PLC1和PLC2實現互為冗余備用，系統無觸點化和數字化，抗干擾能力強，實現了提升機在提升過程中啟動、運行、減速、爬行、停車自動化提升。

6）采用E141E恒減速液壓站，與電控系統配合實現恒減速控制制動，同時保留原有恒力矩二級制動性能，可在恒減速控制失效時，自動轉換為恒力矩制動狀態，增加了系統運行安全可靠性。

5 結語

依托科技創新，將塔式多繩摩擦輪提升機升級改為落地式多繩摩擦輪提升機，加大箕斗容量，提高運行速度，增加提升能力，打造煤矸一體化提升高效創新生產模式，實現主提煤矸一體化連續提升，徹底解放副井排矸，消除設備隱患，提高提升機運行可靠性，具有較大安全效益和經濟效益，實現了礦井可持續發展。