南矿副井提升系统停用与否改造方案

1、南矿副井提升系统停用与否改造方案一、前言由于南矿副井4m绞车是50年代苏联援助中国的产品，从矿井简易投厂使用至今已有50余年。鉴于该设备从设计寿命、使用时间、运行效率和井筒罐道设施等方面都不符合煤矿安全规程及其他相关规定，已属于淘汰禁用设备。在南矿20m水平延深方案设计中，已将副井下段（280m水平130m水平）停用，用一条吊挂人车斜井来代替副井下段功能（即130m人行斜井），目前130m人行斜井（原280m安全斜井改造而成）正在进行设备安装中，预计在今年的9月份左右将正式投入使用。130m人行斜井投入使用后，原副井井筒下段（280m水平130m水平）的相关设施及人员通行线路都发生了改变，副井

2、下段的高压电缆、瓦斯管、压风管、防火管和供水管等设施全部改道至130m人行斜井，以后副井下段只作为通风通道。副井下段停用后，副井上段（280m水平风井口共350m）区域还将进行风井人员和管理人员的提升工作，且上段内的所有设施还在运行中，运行中的设施包括入井电缆2根、瓦斯管1趟、压风管1趟、入井防火管1趟和供水管2趟，因此，副井上段能否停用已纳入当前的重要改造议事日程之中。如果副井上段也停用，风井人员的上下班提升、其他临时提升和井筒内设施的维护管理都将存在困难；如果副井上段不停用，则根据煤矿安全规程相关规定，必须对现有的4m提升绞车进行更新改造。结合上述情况：副井提升系统停用与否形成五套方案，方

3、案一是保留副井正规提升，将4m绞车改造为单滚筒绞车作为提升人员和检修用；方案二是井筒内管线改道,副井停止提升,方案三是井筒内管线改道,新掘一条管线斜坡,副井停止提升,方案四是保留井筒设施,将4m绞车改造为稳车检修提升，方案五是聘请专业机构,对4m绞车主要部件进行检测,在安全的前提下保留4m提升系统。二、方案选择方案一：保留副井正规提升，将4m绞车改造为单滚筒绞车（一)容器选择由于以后副井上段只作为风井人员上下班提升及副井设施维护时的提升工作，总的提升量不大，因此，采用1.5t标准单层罐笼能够满足升降人员和检修井筒设施。罐笼型号:GLSY-1.5*1/1型，技术特征为，断面:3000*3000m

4、m,每次充许承载人数17人，罐笼总载货量3420Kg,罐笼自重2650Kg，罐笼高度约为4850mm。（二)井架高度 井架高度确定井架高度Hj由以下几部分组成：Hj=Hx+Hr+Hg+0.75Rt式中：Hx:卸载高度；考核到以后下放超长物件，暂定为7m。Hr：罐笼高度：Hg：过卷高度，Rt:天轮半径，Rt取2.5m按目前副井提升速度5m/s为依据,根据煤矿安全规程对过卷高度规定：对于罐笼提升，当最大速度Vm6m/s, 过卷高度Hg6.5m。Hj=7+4.8+6.5+0.75*2.5=20.2m目前，南矿副井井架高度为30m，大于设计值，符合要求。（三)速度计算由于该绞车功能只提升风井上、下班人

5、员和日常井筒的检修维护，故根据煤矿安全规程立井罐笼升降人员的最大速度不得超过Vm=0.5计算值，最大不得超过12m/s。故速度根据提升机型号参数决定。（四)钢丝绳选择立井单绳缠绕式提升一般选用6*19的钢丝绳，根据煤矿安全规程的规定，提升钢丝绳选择应采用最大静载荷来进行计算并考虑一定的安全系数。单绳缠绕式提升装置升降人员和物料时的安全系数最低值不小于9。1.计算提升钢丝绳每米重力P；P（N/m）式中：Qz：容器质量KgQ：一次提升质量(取值3420Kg )B：钢丝绳中钢丝的抗拉强度（N/cm2）；提升钢丝绳B取1670N/mm2带入公式：Ma:钢丝绳安全系数，取9Hc:钢丝绳悬垂长度：Hc=H

6、s+Hj+Hz=364mHs:井深值：334mHj:井架高度：30mHz：装载高度，0P=35.28N/m=3.6Kg/m根据查表,选择钢丝绳子型号为6*19绳纤维芯,直径31mm,每根钢丝直径2mm,钢丝绳参考重量360.0Kg/100m(35.28N/m)钢丝总断面积389.14mm2，钢丝绳总破断拉力N。2.验算钢丝绳安全系数：Ma=9.1满足煤矿安全规程规定（五)提升机选择根据煤矿安全规程相关规定，且绞车安装在地面，故绞车滚筒子必须满足80dD要求。1.绞车滚筒计算：D=80*28=2240mmDD=900=900*2=1800mmDD：滚筒直径d:以选钢丝绳直径:钢丝直径根据上述情况

7、，故选择滚筒直径2500mm2.滚筒宽度的选择：B=（+3）（d+）=（+3）（31+2.5）=1653mmB：滚筒计算宽度mmHt:提升距离mLm：定期试验用的钢丝绳长度m 一般取30md:钢丝绳直径,mm。：钢丝绳在滚筒上缠绕的间距，取2.5mm3.钢丝绳作用在滚筒上的力最大静张力：Fj=(Q+Qz+qkHt)g=（3420+2650+3.6*334）*9.8=71269.52.04N最大静张力差：Fc=(Q+qkHt)g=（3420+3.6*334）*9.8=45299.5NQz：容器质量Kgqk:所选钢丝绳每m质量，Kg/mHt:提升距离，mQ:容器一次提升的载荷,Kg根据滚筒直径、宽

8、度、提升绳直径、钢丝绳作用在滚筒上的力等值，确认选择JK-2.5/20提升机。具体参数为直径2500mm、宽度2000mm、最大静张力90KN、最大静张力差90KN、提升绳最大直径31mm、钢丝绳破断拉力总和596.3KN、速度最大为4.78m/s、最小为2.53m/s、缠绕3层、第一层403m、第二层843m、第三层1324m。（六)天轮选择：根据煤矿安全规程规定，钢丝绳与天轮围包角大于90时，则Dt80d=80*28=2240mmDt900=900*2=1800mm故天轮选则2500mm。（七)绞车与井筒的相对位置由于现绞车改造在原位置进行，故井架、机房不变，井架高度30m，绞车中心线与井

9、筒中心线大约为35m左右。1.验算绞车中心线与井筒中心线Lsmin:根据经验公式：Lsmin=0.6Hj+3.5+D=0.6*30+3.5+2.5=24m符合要求2.钢丝绳弦长LxLx=44mDt:天轮直径，米C0:滚筒中心线与井口水平的高差，米，设计时一般取1-2m，故取1.5m（八)钢丝绳偏角计算：1.外偏角tana1=0.0216a1=1.2372.内偏角:tana2= =0.0227a2=1.30故符合煤矿安全规程规定，天轮到滚筒上钢丝绳的最大内、外偏角都不得超过1.30要求。3.下出绳角验算提升机下出绳角的大小影响着提升机主轴的受力情况。设计JK型绞车提升机主轴时，是以考虑上出绳角为

10、0、下出绳角为15考虑的。限制下出绳角的最小值是15，是考虑到下出绳角过小时，钢丝绳有可能与提升绞车基础接触，增加钢丝绳的磨损。因此，只需检验下出绳角，令其不小于15。 =tan-1+sin-1 =tan-1+sin-1=40.1+3.25=43.3515符合要求（九)提升机减速器减速比确定：根据表：IVm ne98074059049011.511.1498.41886.71235.5746206.414.84083.85963.2054304.27393.2272.57302.136910.512.2119.2207.35156.1055根据上述表，结合JK-2.5/20,取提升机最大速度4

11、.78s/m时，减速比为20。（十)信号系统：采取原有的信号系统。（十一)绞车电机选择1.电动机的估算功率P=1.4=204.8KWP：提升机电动机估算功率KwV”m:提升机的标准速度，m/s,取最大速度：4.78m/sK:矿井阻力系数，罐笼提升取1.2M：一次提升实际货载质量，KgQ：一次提升实际货载重量，N：动力系数，即考虑动负荷影响的系，一般罐笼提升取1.4。：减速器的传动效率，当一级传动时为0.92，二级传动时为0.85，行星齿轮传动为0.922.电动机的估算转速：n=730r/mI:减速机的传动比D：绞车的滚筒直径，米根据上述初步估算的功率、转速值，结合现4m绞车电源6kv电压，故选

12、则JR148-8型，技术参数：功率为240Kw,转速为738r/m，电压6kv的电机。3.绞车的实际最大速度：Vm=4.8m/s满足煤矿安全规程立井罐笼升降人员的最大速度不得超过Vm=0.5计算值，最大不得超过12m/s的规定。（十二)罐道选择现目前，280m水平以上的38kg/m钢轨及罐道梁服务年较长，如果改造后，仍然采用钢性罐道，则必须对280m水平的钢轨及罐道梁进行更换，具有初投入大，工期长，日常维护量相对较大，费用较高，后期更换罐道及罐道梁复杂等特点。柔性罐道具有结构简单，安装方便，初期投入相对较低，提升容器运行平稳，使用寿命长，维护简单，费用低，更换罐道绳也比较简单的特点。根据现副井

13、的运行状况，多方面考虑，选择钢丝绳罐道为最佳效果。根据煤炭工业矿井设计规范规定，每个提升容器一般采用四绳四角布置。故副井罐道采用四绳四角布置密封钢丝绳，直径为31mm,抗拉强度1470Mpa，固定与拉紧装置采用上部倒置楔形固装置固定钢绳，下部采用重锤坠块拉紧方式。方案二、停止副井提升，人员通过地面上下班，井筒内管线设施改道（一）人员通过地面的上下班方式1.步行方式风井人员通过步行的方式上下班，该方式建议不可取，因为上下班的路程较远，大部分又是山路，特别是女职工上下班非常困难。2.集中乘车上下班购置一辆9座的乘用车，通过玉仙路、凉风娅、北风井到南风井，用于风井员工的上下班运输用。（二）井筒内管线

14、设施改道走向风井车间西平硐516斜坡充填皮带机巷390m煤翻笼390mSC0280mSC0集中上山南风桥280NWCO，该线路总长1450m。(风井车间西平硐口共400m、516斜坡390水平充填皮带巷口共230m、充填皮带巷经长兴巷到390mSCO共340m、390SC0至280SCO斜坡180m、280SC0至280NCO共约300m）。（三)管线设施敷设方式由于巷道内敷设管线较多，且同时存在瓦斯管与高压电缆，对管线敷设有一定要求，故采用管线两帮分开布置，巷道一帮从上至下依次敷设瓦斯管、压风管、泥浆管和上水管，另一帮独立敷设两趟高压电缆。（四)管线设施长度名 称规 格单 位长 度高压电缆M

15、YJV42-3*150m3100（含两趟）瓦斯管SEP DN500m1450压风管273*8m1450泥浆管108*8m1450生产水管108*8m1450生活水管108*8m1450（五)4m绞车停运后风井车间的运作方式预计在今后，南风井地面车间固定值班人员约为8人（变电工2人、抽风机1人、瓦斯泵1人、压风机1人、值班电钳工2人和队干1人），采取24小时轮换工作制。4m绞车停运后，现风井管辖的井下设备（包括3m绞车、130m轨道斜井、-20m轨道斜井、-20m人行斜井吊挂人车和130m人行斜井吊挂人车）移交给机电一队管理。今后风井人员上下班时采用一辆9人座的交通车固定接送，如涉及到设备检修，

16、可根据情况，适当增开交通车的次数。 (六)瓦斯管长度增加后阻力增加了0.073PaH增= =0.073PaH增:阻力损失：Pa；D：管道内径：cm；负压端管径取50cm,L：管路长度：m；280水平经516斜坡大约为为1450m,280水平经副井管线长度450米,则线路增长1000mKO：与管路有关的系数；KO取0.71Q：瓦斯流量：m3/min；取150泵目前的流量45 m3/min;：混合瓦斯对空气的相对密度；取0.817根据计算,负压端管阻只增加了0.073Pa(七)压风管长度增加后阻力增加了35KpaP=L=35*1000=35Kpa为单位长度的压力损失值，=30-40Pa/m,L为管

17、线全长；故=35Pa/m,L=相对于管路经过副井增加了1000m;(八)方案二存在的主要问题1.西平硐中间通道断面不够。西平硐516斜坡中间通道宽度只有1.41.5m，由于需要保留道线运输和人员行走通道，因此瓦斯管只能安装在巷道顶部，如果压风管、水管和电缆安装在帮上后，行人都非常困难，因此该斜坡需要拆除一边的挡矸墙； 2集中上山巷道处理工程量大。280mSC0集中上山挡矸墙需要全部拆除，且中巷以上的巷道急弯多、断面小，因此需要扩下碴眼共计40米左右；3管线安装条件非常差。2条斜坡目前没有运输条件，安装物件又长又重，全靠人力搬运，且运距又较长，因此，安装风险非常大。 方案三：停止副井提升、人员通

18、过地面上下班、井筒内设施全部从新掘斜坡改道敷设（一）人员通过地面的上下班方式同方案二（二）井筒设施改道走向新掘一条斜井和平巷代替280mSC0集中上山390mSC0段，该斜坡坡度为30、长度210m，平巷长度150m，断面均为8.66m2。所有设施走向为：风井车间西平硐516斜坡390水平长兴巷新掘斜坡到280mNWC0西外长兴新掘平巷到280NWCO与130人斜井上平段连通。该线路总长990m（风井车间西平硐口共400m、516斜坡390水平长兴巷共230m、新掘斜坡坡度280mNWC0西外共210m、新掘平巷到280NWCO与130人斜井上平段连通共150m）。（三)管线设施敷设方式同(方

19、案二)（四)管线设施长度名 称规 格单 位长 度高压电缆MYJV42-3*150m2300（含两趟）瓦斯管DN500SEPm1050压风管273*8m1050泥浆管108*8m1050生产水管108*8m1050生活水管108*8m1050（五)4m绞车停运后风井车间的运作方式同方案二（六）方案三存在的主要问题1.新掘巷道坡度大，没有道线运输条件，因此安装困难；2.西平硐中间通道断面不够。西平硐516斜坡中间通道宽度只有1.41.5m，由于需要保留道线运输和人员行走通道，因此瓦斯管只能安装在巷道顶部，如果压风管、水管和电缆安装在帮上后，行人都非常困难，因此该斜坡需要拆除一边的挡矸墙； 方案四：

20、保留副井检修提升，将4m绞车改造为稳车检修提升，人员通过地面上下班（一）检修平台4m绞车淘汰后，原罐笼不具备提条件，故对以后井筒检修平台需进行重考虑，由于井筒检修维护是多人次协调作业共同完成，所以必须考虑到平台的作业面积、空间、及上、下层同时作业等因素，给合现目前风水管长度为4168mm,故考虑两层相距4.5m的双层吊架作为检修平台。（二）钢丝绳选择1.钢丝绳悬垂长度Hc=Hs+Hj =364mHc:钢丝绳悬垂长度：Hs:井深值：334mHj:井口至天轮高度，（由于采用原井架，故高度30m）2.计算提升钢丝绳每m重力P；P（N/m）式中：Qz：吊架质量Kg（暂取2000Kg）Q：一次提升质量K

21、g按检修时，平时作业人员为8人，每人75Kg,以目前井筒内直径325*8mm，长度为4200mm的瓦斯管作为检修材料，工具按总重量200kg统计。Q=8*75+200+62.54*4.2=1062.5kgB：钢丝绳中钢丝的抗拉强度（N/cm2）；提升钢丝绳B取1670N/mm2带入公式：Ma:钢丝绳安全系数，（考虑到以后平台有人员作业，故取9）Hc:钢丝绳悬垂长度：P=17.9N/m=1.83Kg/m根据查表,选择钢丝绳子型号为6*19绳纤维芯,直径23mm,每根钢丝直径1.5mm,钢丝绳参考重量190.3Kg/100m(18.6N/m)钢丝总断面积201.35mm2，钢丝绳总破断拉力N。3.

22、验算钢丝绳安全系数：Ma=9.2满足煤矿安全规程规定（三）稳车选型1.钢丝绳最大静张务Fj=(Q+Qz)g+PkHc=(1062.5+2000)*9.8+18.6*364=36778NPk:钢丝绳每m重量，N/s2.稳车选择：根据钢丝绳直径23mm，钢丝绳悬垂长度364m，钢丝绳最大静张力36778N为依据，考虑到以后矿井的发展，故选择Jz-10/600型，技术参数：钢丝绳最大静张力100KN，容绳量600m，钢丝绳快速为6m/min,慢速为3m/min,钢丝绳最大直径为31mm，电动机功率22kw,电压380V，重量6250Kg。3.天轮：根据D20d=20*23=460mm，故选用直径50

23、0mm单槽悬挂天轮。方案五:保留副井提升，请有资质的单位对4m提升系统的主要部件进检测，在保证安全的前提下保留4m绞车作为风井人员提升的专用通道。一、检测依据：由于目前南矿4m绞车的电控系统为TKD型，根据煤矿禁用设备（第二批）规定，该系列提升机电控装置属于禁用。如果各项标准达到要求，可向主管部门审请，延续4m绞车的使用。二、管线走向：按原有的方式继续敷设管缆线。三、需解决的问题：1由于副井井筒罐道使用年限较长，280以上的部份钢轨脚板因锈蚀变薄，罐道卡无法紧固，因此，需要改造为柔性罐道。2由于井筒部份地段发生变形，需要进行变形处理。3副井管子梁部份锈蚀严重，根据近几年对井筒内的维护经验，必须

24、要保证每年更换十道管盘梁左右，才能基本保证井筒内管子梁的正常使用，否则会造成管子下坠。4由于4m绞车服务较长，配件现市场没有出售，今后配件供应必须考虑。三、方案技术经济对比(见附表15)附表1：设备购置费、新掘巷道费和主要材料购置费用对比方案一方案二方案三方案四方案五名称规格金额（万元）名称规格金额（万元）名称规格金额（万元）名称规格金额（万元）名称规格金额（万元）绞车JK-2.5/20150(含电控)刷 巷40m8新掘巷道866 m2105稳车Jz-10/60020(含电控)高压电缆MYJV42-3*15037.8提升绳31mm2高压电缆MYJV42-3*150130.2高压电缆MYJV42

25、-3*15096.6提升绳23mm0.7瓦斯管DN500SEP27.45天轮2500mm7瓦斯管DN500SEP88.45瓦斯管DN500SEP64.05天轮500mm2罐笼GLSY18压风管273*840.88压风管273*829.6吊架1罐道绳31mm10四寸管108*833.9四寸管108*824.7高压电缆MYJV42-3*15037.8拉紧装置25交通车9人座15交通车9人座15瓦斯管DN500SEP27.45高压电缆MYJV42-3*15037.8交通车9人座15瓦斯管DN500SEP27.45合 计277.25合计316.43合计334.95合计103.95合计65.25以上只是

26、估算值附表2：安装人工费用对比方案一方案二方案三方案四方案五名称规格安装费（万元）名称规格安装费（万元）名称规格安装费（万元）名称规格安装费（万元）名称规格安装费（万元）绞车JK-2.5/2038高压电缆MYJV42-3*1506高压电缆MYJV42-3*1503稳车Jz-10/6006（含电控）高压电缆MYJV42-3*1501.2提升绳31mm0.5瓦斯管DN500SEP26.1瓦斯管DN500SEP18.9提升绳23mm0.21瓦斯管DN500SEP8.1天轮2500mm2.1压风管273*813.05压风管273*89.45天轮500mm0.5罐笼GLSY2四寸管108*817.4四寸

27、管108*812.6吊架0.3罐道绳31mm6高压电缆MYJV42-3*1501.2拉紧装置6瓦斯管DN500SEP8.1高压电缆MYJV42-3*1501.2瓦斯管DN500SEP8.1合计63.9合计62.55合计43.95合计16.31合计9.3以上数值按设备购置费用的30%统计,管线DN500SEP按180元/m，273*8按90元/m，108*8按40元/m计算;附表3：直接改造费用统计对比方案一方案二方案三方案四方案五名称金额（万元）名称金额（万元）名称金额（万元）名称金额（万元）名称金额（万元）设备费用277.25设备费用316.43巷道、材料费用334.95设备费用103.95

28、设备费用65.25安装费用63.9安装费用62.55安装费用43.95安装费用16.31安装费用9.3罐道拆除和安装费50罐道拆除和安装费50罐道拆除和安装费50罐道拆除和安装费50罐道拆除和安装费50零星辅助费用40零星辅助费用30零星辅助费用20零星辅助费用20零星辅助费用10合计431.15合计458.98合计448.9合计190.26合计134.55附表4：改造后10年间运行维护费用对比方案一方案二方案三方案四方案五定岗人员(早2人、中夜班各1人)14(年薪按3.5万元计算)兼职司机1人和后勤保障人员3人14兼职司机1人和后勤保障人员3人14兼职司机1人和后勤保障人员3人14定岗人员(

29、早2人、中夜班各1人)14设备维护修费3汽车消耗4.0汽车消耗4.0汽车消耗4.0设备维护5副井管子梁维护（10盘）5管道维护1管道维护0.7副井管子梁维护（10盘）5罐道维护5按10年统计220按10年统计190按10年统计187按10年统计230按10年统计240附表5:改造后10年运行的总费用对比方案一方案二方案三方案四方案五名称金额(万元)名称金额(万元)名称金额(万元)名称金额(万元)名称金额(万元)初期投入费用431.15初期投入费用458.98初期投入费用448.9初期投入费用190.26初期投入费用134.5510年的维护费用22010年的维护费用19010年的维护费用18710年的维护费用23010年的维护费用240合 计651.15合 计648.98合 计635.9合 计420.26合计374.55四、方案的优缺点对比 方案