平煤股份公司八礦2008年12月15日八礦矸石山提升能力升級

研究與應用

一、立項背景與意義

二、機械系統改造方案

三、電控系統改造方案

四、系統改造驗算

五、經濟與社會效益目錄一、立項背景與意義立項背景

八礦礦井原設計年產300萬噸，年出矸量為30萬噸/年，設計排矸能力為3４萬噸/年。隨著八礦二水平的投產，下一步原煤系統年出矸量達到50萬噸/年，以及丁組煤洗煤廠的投入生產，年洗煤量為90萬噸，丁組煤洗煤系統增加矸石量約20萬噸/年。這樣矸石山的排矸量下一步將達到約70萬噸/年，矸石山排矸能力滿足不了生產需要，需進行提升能力改造，同時對該系統各落后環節進行改造。矸石山現狀

八礦矸石山絞車為2JK—2.5/20型，1991年投入運行，倒拉牛運輸方式，雙鉤提升，雙箕斗運行，箕斗為3.4M3

，運輸長度（裝載點至卸載點）474m，軌道線路最大坡度17°。礦井原設計年產300萬噸，年出矸量為30萬噸/年，設計排矸能力為3４萬噸/年。絞車提升機型號：2JK—2.5/20；投入時間：91年元月；提升速度：3.14M/S； 提升力：90KN;靜張力差：55KN； 滾筒寬度：1200mm。鋼絲繩：6×7-?24.5同向左捻鋼絲繩1300米兩根。減速機型號：ZHLR-130K轉速比：1：20。箕斗車

容量：3.4M3； 行走輪直徑：?350mm； 卸載輪直徑：?250mm 行車軌距：1200mm；卸載軌距：1850mm；外形尺寸（長寬高）4640*2010*1415mm；軸距：3450mm；自重：3329kg。其它運輸長度（裝載點至卸載點）：474m；軌道線路最大坡度：17°；卸矸架處坡度：24°。下方4個導繩輪直徑為Ф1600mm，上方大架2個導繩輪直徑為Ф1170mm，沿途30個托繩輪直徑為Ф300mm。裝矸點放碴嘴距軌道上面的最小距離為1800mm,裝矸點前支撐橫梁與軌道面的最小距離為1880mm,車體在軌道上距軌道面的最大高度為1415mm。二、機械系統改造方案整體方案 將兩臺提升箕斗容量由原3.4立方米改為5.2立方米，年排矸量達70.3萬噸；更換原6×7－￠24.5mm鋼絲繩為6×7－￠26mm的鋼絲繩兩根各１３００米；更換絞車滾筒塑質襯木2套；更換矸石山前卸式翻矸架2套；更換沿途繩輪、托繩輪30套；峒內四股道軌道4×100米，現為38型軌道，軌型低、磨損嚴重，需更換為４３型鋼軌；矸石山大倉縮口處水泥基礎需加固；矸石山溜矸滑道更換。矸石箕斗車改造方案

1、容積由現3.4m3改為5.2m3。裝載箱體高加大300mm，長延長500mm，寬不變，鋼板厚度與原車體一致。2、卸載軸滑動部位加粗為ф125mm，輪直徑加大50mm并鑄成實心，軸卡進行加固，軸卡固定螺絲加大為M20。3、尾架受力部位進行加固。尾架與車體的連接部分建議按軸瓦處理，充分考慮其耐磨及潤滑和強度。4、行走車輪改為5噸礦車輪，軸卡螺絲增大為M20。5、繩環前移50-100mm，固定繩環的槽鋼向前延伸至第三個橫梁，去掉推爪。護繩環與Ф26鋼絲繩配套。卸矸大架改造方案

1、由于矸石箕斗車由現3.4m3改為5.2m3，其卸矸大架需進行相應改造。卸矸大架的固定方式進行改變，大架與軌道的引入連接改為夾板連接，大架運行軌道的傾角由現24°降為20°。2、卸矸大架鋼材相應加大。部分部位相應加固。3、卸矸大架倒繩輪直徑由Ф1170mm增大為Ф1584mm。大架運行軌道的仰角及卸載軌道的仰角相應變化。倒繩輪的前沿、上沿與運行軌道的關系不變。4、卸載曲軌采用50毫米厚的鋼板制作，入口尺寸與改變后的卸載輪一致。三、電控系統改造方案

電控系統 現絞車電控系統落后，不符合規程及系統升級要求。采用全數字礦井提升機四象限智能高壓轉子變頻調速電控系統進行改造。利用現有的機械系統及主電機，電控系統要求具有對新增液壓系統的控制功能。絞車電控系統采用ASCS-4電控系統，是基于數字化，自動化，網絡化，和信息化等先進技術，采用“交流異步電機＋全數字轉子雙饋變頻調速+多PLC冗余控制+上位機監控”全數字電控系統。其動態性能滿足絞車四象限運行要求，并滿足提升工藝要求的過載能力和安全系數。電控改造內容利用現有的機械系統及主電機，電控系統具有對新增液壓系統的控制功能。將有電控系統改造為“全數字轉子雙饋變頻調速+多PLC冗余控制+上位機監控”全數字電控系統。根據需要可增加轉接柜，使新老系統互為備用。高壓柜全部更換。完善提升信號系統，采用多功能斜井提升信號系統一套。完善監控系統，采用工業電視對裝載點、洞口、卸矸點進行監控。新增加后備保護和閘間隙在線檢測系統。四、系統改造驗算

提升容器為容量5.2m3箕斗,矸石比重1.64t/m3，軌距1200mm，自重4700kg。一次串車數為1輛。仍選用2JK-2.5/20型絞車，提升力為90KN，靜張力差為55KN。V=3.2m/s，滾筒寬度1200mm,電機型號JR1510-12功率280KW電壓6千V。系統參數鋼絲繩選擇1、繩端荷重：Qd=（Q+Qc）（sinx+f1cosx）

=(8528+4700)×(sin20°+0.01cos20°)=4648kg2、鋼絲繩選擇：選用6×7-Ф26同向左捻鋼絲繩1300m，其性能參數為：Qs=40050kgf，dk=26mm，pK=2.444kg/m，δmax=2.8mm。安全系數：m=40050/[4648+474×2.444×（Sin20+0.2Cos20）]=7.6＞6.5

滿足安全規程要求。絞車驗算選用2JK-2.5/20型絞車，參數:D=2.5m，B=1.2m，FZ=90KN，V=3.2m/s，主電機280KW，6KV。Dg=2500＞50dk=50×26=1300Dg=2500＞900δmax=900×2.8=2520故不滿足要求。采取滾筒襯墊加厚10mm以滿足要求。最大靜張力和最大靜張力差Fzmax=4648+474×2.444×（Sin20+0.2Cos20）＝52.62KN＜90kNFc=8528×(sin20°+0.01cos24°)+474×2.444×（sin20°+0.2cos20°）=36.10KN<55KN提矸時最大靜拉力小于絞車允許的最大靜拉力，靜張力差也小于允許的靜張力差，所選絞車滿足要求。鋼絲繩纏繞按《安全規程》規定傾斜井巷專門提物料的絞車，滾筒纏繩纏繞層數為三層，鋼絲繩纏繞三層時纏繩寬度:B=×（26+2.5）=662mm<1200mm符合《安全規程》要求。因此經計算現用絞車滿足要求，可繼續使用。根據《煤礦安全規程》416條規定：導向輪與鋼絲繩直徑之比不小于50，可知26×50=1300。導向輪的直徑不符合規定，需更換。電動機的驗算按現在最大提升速度和絞車受力計算電機所需功率：Ns=KFcV/102η=1.1×3610×3.2/102×0.85=147KW現選用JR1510-12型電動機Ne=280KWUE=6kvNd=490r/min符合要求，可以繼續使用。制動力矩效驗：MZ=APμRCPn

MZ——制動力矩A——油缸面積，A=3.14（1402-402）/4=141.37㎝2P——工作油壓，5０ｋｇ／㎝2μ——摩擦系數，取0.35RCP——制動盤半徑1370mmn——制動器數量，8MZ=141.37×50×0.35×1.37×8=27114.8ｋｇmFzmax=52.62KN；Fc=36.10KNMzmax=5262×1.25=6577.5ｋｇmMc=3610×1.25=4512.5ｋｇm27114.8/6577.5=4.1；27114.8/4512.5=6（符合規程要求）實際年提升能力驗算A=360（b×t×pm×k）/(104×k1×k2×T)=3600×(330×18×8.528×0.9)/(104×1.1×1.0×212.1)=70.3萬t/ab——年工作日按330d；t——日提升時間18h（采用數字電控）；

pm——每次提升矸量t/次=8.528t；k-裝滿系數取0.9k1——提升不均勻系數取1.1；k2——提升能力富余系數取1.0；T——提升一鉤運行時間s/次（實測10次分別為215、211、210、204、210、201、230、231、201、208平均212.1秒）取212.1秒。根據委托可知年排矸量為71.5萬t，改造后實際絞車年排矸能力為70.3萬t。軌道及鋼絲繩軌道：峒內4×100米38型軌道與上方43型軌道軌型不一致，并且年久磨損超限，需更換。其它不變。鋼絲繩：鋼絲繩由現6×7-Ф24.5mm增大為6×7-Ф26mm。由于鋼絲繩直徑增大，絞車滾筒襯木需更換，需2套耐磨塑質襯木。五、經濟與社會效益社會效益

矸石山絞車的排矸能力改造前現場統計數據為月排矸約為3萬噸，提升能力升級改造后，提升用的箕斗車容積由現3.4m3改為5.2m3，排矸能力明顯增大，改造后月排矸能力增至5萬噸。矸石山排矸能力的提升，解決了制約礦井由年產300萬噸向500萬噸發展中存在的瓶頸問題。為提高產能和獲得長遠經濟效益做出了積極貢獻。社會效益

矸石山絞車電控系統為TKD電控系統，轉子回路串電阻調速方式，運行速度平穩性差，故障率高，不能滿足大負荷長時間穩定運行要求，提升效率較低。新絞車電控系統采用中礦傳動ASCS-4電控系統，是基于數字化、自動化、網絡化和信息化等先進技術，采用“交流異步電機＋全數字轉子雙饋變頻調速+多PLC冗余控制+上位機監控”全數字電控系統。其動態性能滿足絞車四象限運行要求，并滿足提升工藝要求的過載能力和安全系數。經濟效益2007年礦井原煤產量為330萬噸，2008年預計完成360萬噸，新增原煤產量30萬噸，按原煤產量300元/噸；則新增產值為：30萬噸×300元/噸=9000萬元；新增利稅：9000萬元×17%=1530萬元；增收（節支）總額：30萬噸×（300元-260元）=12