淺談王莊煤礦+540 水平延伸副立井罐籠技術改造方案

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保能源開發股份有限公司，是一座聞名全國的特級高產高效現代化礦井。原設計能力為0.90Mt/a，經過兩次改擴建和持續環節系統改造，目前，生產能力達到7.10Mt 以上。+540m水平延深工程設計生產能力3.0Mt/a，提升副立井井筒深度462m，直徑7.0m，裝備一套非標設計的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。擔負人員、機電設備和一般材料的輔助提升，副立井于2014 年通過驗收。

1 罐籠技術改造方案編制的必要性

1）+540m 水平原設計生產能力為3.0Mt/a，目前已經竣工投產。根據王莊煤礦反應的實際情況，隨著井下巷道不斷開拓延深，井下各種掘進面較原設計增多，造成罐籠擔負的輔助運輸量增加，使現有寬罐籠提升能力日趨緊張。現+540m 水平作業點每天下井人員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。

原設計+540m 水平延深副立井最大班作業量：

（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）下放設備：2 次。

（7）下放保健車：1 次；（8）其它：10 車。

原設計為“四六”制，三班生產，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（預計半年到一年）后，王莊煤礦約8.00Mt 產能全部轉移到+540m 水平延深，現副斜井（老井）下放的人員及物料全部轉移到+540m 水平延伸副立井（新井）下放。因此+540m 副立井運量應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，1 班準備計算，即應按照最大班853 人、最大班43 車物料進行核算。現有副立井運量不能滿足每天下放人員、物料要求，必須進行技術改造。

2）根據《煤礦安全規程》規定，嚴禁在同一層罐籠內人員和物料混合提升。對于原設計單層罐籠，從礦井的生產實際看，零星人員的頻繁上下井擠占了物料運輸時間，降低了運輸效率，因此除了從管理上進一步規范人員下井外，罐籠改造也是必要的。

2 技術改造方案編制的指導思想

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

2）充分利用現有設施和生產經驗。盡量利用王莊煤礦副立井現有設備和生產經驗，把它作為該方案設計的主要依據。同時提高提升能力，改變副立井提升能力緊張的問題。

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

3 技術改造方案比較

本次王莊煤礦+540m 水平延深副立井提升罐籠技術改造方案的設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的相對位置關系，這樣保證提升系統不用改造。同時不改變罐籠、平衡錘的平面尺寸（長和寬）和在井筒內的相對位置關系，保證了原有井口、井底及井筒內端罐道的間距和位置不變。擇優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）在罐籠內設置一層活動的中盤（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 礦車和機電設備等；

3）在井口、井底分別設二層平臺，便于人員進出罐籠，還可保證罐籠停罐位置不變，避免倒罐。罐籠側上下人員平臺可以翻轉，便于超大件進出罐籠；

4）當整體下放液壓支架時，罐籠側平臺翻轉，罐籠中盤拆開、升高并固定在罐籠內，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。經技術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）在平衡錘內設置一層固定中盤（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 方案一的優點

1）滿足了甲方提高提升能力的要求；

2）可以利用現有罐籠和平衡錘進行改造，最大程度的利用了現有資源。

3.1.4 方案一的缺點

1）罐籠中盤雖然設置為活動的，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一旦固定不牢或拆裝過程中出現誤操作容易造成人員傷亡和財產損失。

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

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）在罐籠內設置一層固定的中盤（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。罐籠側上下人員平臺可以翻轉，便于超大件進出罐籠；

4）當整體下放液壓支架時，罐籠側平臺翻轉，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。經技術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）在平衡錘內設置一層固定中盤（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，保證了罐籠的本質安全。

3.2.4 方案二的缺點

1）現有罐籠和平衡錘不能繼續使用，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。但本著設計從本質安全出發的原則，以及從減少工人勞動強度，減少人為安全因素出發，我們推薦方案二為優選方案。

表1 最大班作業時間表

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《煤炭工業礦井設計規范》：最大班工人下井時間立井不應超過40min，最大班作業時間應按4.5h 計算。方案二最大班作業量見表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 產能全部轉移到+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，電控方面只增加安全門閉鎖進入總控制系統。做到了最大限度利用現有設施，提高提升能力，從根本上解決了現有運量不夠的問題，并為后期原有副斜井運量向+540m 水平副立井轉移做好準備。

［1］于載澤.礦井生產系統設計手冊[M].北京:中國經濟出版社,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.