矸石山系统升级

平煤股份公司八矿2008年12月15日八矿矸石山提升能力升级

研究与应用

一、立项背景与意义

二、机械系统改造方案

三、电控系统改造方案

四、系统改造验算

五、经济与社会效益目录一、立项背景与意义立项背景

八矿矿井原设计年产300万吨，年出矸量为30万吨/年，设计排矸能力为3４万吨/年。随着八矿二水平的投产，下一步原煤系统年出矸量达到50万吨/年，以及丁组煤洗煤厂的投入生产，年洗煤量为90万吨，丁组煤洗煤系统增加矸石量约20万吨/年。这样矸石山的排矸量下一步将达到约70万吨/年，矸石山排矸能力满足不了生产需要，需进行提升能力改造，同时对该系统各落后环节进行改造。矸石山现状

八矿矸石山绞车为2JK—2.5/20型，1991年投入运行，倒拉牛运输方式，双钩提升，双箕斗运行，箕斗为3.4M3

，运输长度（装载点至卸载点）474m，轨道线路最大坡度17°。矿井原设计年产300万吨，年出矸量为30万吨/年，设计排矸能力为3４万吨/年。绞车提升机型号：2JK—2.5/20；投入时间：91年元月；提升速度：3.14M/S； 提升力：90KN;静张力差：55KN； 滚筒宽度：1200mm。钢丝绳：6×7-Ø24.5同向左捻钢丝绳1300米两根。减速机型号：ZHLR-130K转速比：1：20。箕斗车

容量：3.4M3； 行走轮直径：Ø350mm； 卸载轮直径：Ø250mm 行车轨距：1200mm；卸载轨距：1850mm；外形尺寸（长宽高）4640*2010*1415mm；轴距：3450mm；自重：3329kg。其它运输长度（装载点至卸载点）：474m；轨道线路最大坡度：17°；卸矸架处坡度：24°。下方4个导绳轮直径为Ф1600mm，上方大架2个导绳轮直径为Ф1170mm，沿途30个托绳轮直径为Ф300mm。装矸点放碴嘴距轨道上面的最小距离为1800mm,装矸点前支撑横梁与轨道面的最小距离为1880mm,车体在轨道上距轨道面的最大高度为1415mm。二、机械系统改造方案整体方案 将两台提升箕斗容量由原3.4立方米改为5.2立方米，年排矸量达70.3万吨；更换原6×7－￠24.5mm钢丝绳为6×7－￠26mm的钢丝绳两根各１３００米；更换绞车滚筒塑质衬木2套；更换矸石山前卸式翻矸架2套；更换沿途绳轮、托绳轮30套；峒内四股道轨道4×100米，现为38型轨道，轨型低、磨损严重，需更换为４３型钢轨；矸石山大仓缩口处水泥基础需加固；矸石山溜矸滑道更换。矸石箕斗车改造方案

1、容积由现3.4m3改为5.2m3。装载箱体高加大300mm，长延长500mm，宽不变，钢板厚度与原车体一致。2、卸载轴滑动部位加粗为ф125mm，轮直径加大50mm并铸成实心，轴卡进行加固，轴卡固定螺丝加大为M20。3、尾架受力部位进行加固。尾架与车体的连接部分建议按轴瓦处理，充分考虑其耐磨及润滑和强度。4、行走车轮改为5吨矿车轮，轴卡螺丝增大为M20。5、绳环前移50-100mm，固定绳环的槽钢向前延伸至第三个横梁，去掉推爪。护绳环与Ф26钢丝绳配套。卸矸大架改造方案

1、由于矸石箕斗车由现3.4m3改为5.2m3，其卸矸大架需进行相应改造。卸矸大架的固定方式进行改变，大架与轨道的引入连接改为夹板连接，大架运行轨道的倾角由现24°降为20°。2、卸矸大架钢材相应加大。部分部位相应加固。3、卸矸大架倒绳轮直径由Ф1170mm增大为Ф1584mm。大架运行轨道的仰角及卸载轨道的仰角相应变化。倒绳轮的前沿、上沿与运行轨道的关系不变。4、卸载曲轨采用50毫米厚的钢板制作，入口尺寸与改变后的卸载轮一致。三、电控系统改造方案

电控系统 现绞车电控系统落后，不符合规程及系统升级要求。采用全数字矿井提升机四象限智能高压转子变频调速电控系统进行改造。利用现有的机械系统及主电机，电控系统要求具有对新增液压系统的控制功能。绞车电控系统采用ASCS-4电控系统，是基于数字化，自动化，网络化，和信息化等先进技术，采用“交流异步电机＋全数字转子双馈变频调速+多PLC冗余控制+上位机监控”全数字电控系统。其动态性能满足绞车四象限运行要求，并满足提升工艺要求的过载能力和安全系数。电控改造内容利用现有的机械系统及主电机，电控系统具有对新增液压系统的控制功能。将有电控系统改造为“全数字转子双馈变频调速+多PLC冗余控制+上位机监控”全数字电控系统。根据需要可增加转接柜，使新老系统互为备用。高压柜全部更换。完善提升信号系统，采用多功能斜井提升信号系统一套。完善监控系统，采用工业电视对装载点、洞口、卸矸点进行监控。新增加后备保护和闸间隙在线检测系统。四、系统改造验算

提升容器为容量5.2m3箕斗,矸石比重1.64t/m3，轨距1200mm，自重4700kg。一次串车数为1辆。仍选用2JK-2.5/20型绞车，提升力为90KN，静张力差为55KN。V=3.2m/s，滚筒宽度1200mm,电机型号JR1510-12功率280KW电压6千V。系统参数钢丝绳选择1、绳端荷重：Qd=（Q+Qc）（sinx+f1cosx）

=(8528+4700)×(sin20°+0.01cos20°)=4648kg2、钢丝绳选择：选用6×7-Ф26同向左捻钢丝绳1300m，其性能参数为：Qs=40050kgf，dk=26mm，pK=2.444kg/m，δmax=2.8mm。安全系数：m=40050/[4648+474×2.444×（Sin20+0.2Cos20）]=7.6＞6.5

满足安全规程要求。绞车验算选用2JK-2.5/20型绞车，参数:D=2.5m，B=1.2m，FZ=90KN，V=3.2m/s，主电机280KW，6KV。Dg=2500＞50dk=50×26=1300Dg=2500＞900δmax=900×2.8=2520故不满足要求。采取滚筒衬垫加厚10mm以满足要求。最大静张力和最大静张力差Fzmax=4648+474×2.444×（Sin20+0.2Cos20）＝52.62KN＜90kNFc=8528×(sin20°+0.01cos24°)+474×2.444×（sin20°+0.2cos20°）=36.10KN<55KN提矸时最大静拉力小于绞车允许的最大静拉力，静张力差也小于允许的静张力差，所选绞车满足要求。钢丝绳缠绕按《安全规程》规定倾斜井巷专门提物料的绞车，滚筒缠绳缠绕层数为三层，钢丝绳缠绕三层时缠绳宽度:B=×（26+2.5）=662mm<1200mm符合《安全规程》要求。因此经计算现用绞车满足要求，可继续使用。根据《煤矿安全规程》416条规定：导向轮与钢丝绳直径之比不小于50，可知26×50=1300。导向轮的直径不符合规定，需更换。电动机的验算按现在最大提升速度和绞车受力计算电机所需功率：Ns=KFcV/102η=1.1×3610×3.2/102×0.85=147KW现选用JR1510-12型电动机Ne=280KWUE=6kvNd=490r/min符合要求，可以继续使用。制动力矩效验：MZ=APμRCPn

MZ——制动力矩A——油缸面积，A=3.14（1402-402）/4=141.37㎝2P——工作油压，5０ｋｇ／㎝2μ——摩擦系数，取0.35RCP——制动盘半径1370mmn——制动器数量，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（符合规程要求）实际年提升能力验算A=360（b×t×pm×k）/(104×k1×k2×T)=3600×(330×18×8.528×0.9)/(104×1.1×1.0×212.1)=70.3万t/ab——年工作日按330d；t——日提升时间18h（采用数字电控）；

pm——每次提升矸量t/次=8.528t；k-装满系数取0.9k1——提升不均匀系数取1.1；k2——提升能力富余系数取1.0；T——提升一钩运行时间s/次（实测10次分别为215、211、210、204、210、201、230、231、201、208平均212.1秒）取212.1秒。根据委托可知年排矸量为71.5万t，改造后实际绞车年排矸能力为70.3万t。轨道及钢丝绳轨道：峒内4×100米38型轨道与上方43型轨道轨型不一致，并且年久磨损超限，需更换。其它不变。钢丝绳：钢丝绳由现6×7-Ф24.5mm增大为6×7-Ф26mm。由于钢丝绳直径增大，绞车滚筒衬木需更换，需2套耐磨塑质衬木。五、经济与社会效益社会效益

矸石山绞车的排矸能力改造前现场统计数据为月排矸约为3万吨，提升能力升级改造后，提升用的箕斗车容积由现3.4m3改为5.2m3，排矸能力明显增大，改造后月排矸能力增至5万吨。矸石山排矸能力的提升，解决了制约矿井由年产300万吨向500万吨发展中存在的瓶颈问题。为提高产能和获得长远经济效益做出了积极贡献。社会效益

矸石山绞车电控系统为TKD电控系统，转子回路串电阻调速方式，运行速度平稳性差，故障率高，不能满足大负荷长时间稳定运行要求，提升效率较低。新绞车电控系统采用中矿传动ASCS-4电控系统，是基于数字化、自动化、网络化和信息化等先进技术，采用“交流异步电机＋全数字转子双馈变频调速+多PLC冗余控制+上位机监控”全数字电控系统。其动态性能满足绞车四象限运行要求，并满足提升工艺要求的过载能力和安全系数。经济效益2007年矿井原煤产量为330万吨，2008年预计完成360万吨，新增原煤产量30万吨，按原煤产量300元/吨；则新增产值为：30万吨×300元/吨=9000万元；新增利税：9000万元×17%=1530万元；增收（节支）总额：30万吨×（300元-260元）=12