矿井提升系统的装备技术与展望.doc

矿井提升系统装备技术与展望 李玉瑾 （中国煤炭科工集团北京华宇工程有限公司） 矿井提升系统是由矿井提升机、电动机、天轮或导向轮、井架或井塔、提升 容器、钢丝绳、装卸载设备及电气控制设备等提升设施组成的系统。它担负着矿 井煤炭，矸石，人员，各种材料和设备的提升和运送任务。矿井提升系统是周期 动作式的输送设备，需要频繁地正、反转和频繁地起动、运行和停车，工作条 件苛刻。 多年来国内提升系统的各类安全事故（如断绳、过卷蹾罐、卡罐、溜罐跑车、 滑绳）时有发生。例如，某矿主井箕斗提升，在提升终了电动机断电后，出现液 压站不回油而发生跑车事故，造成了严重的摔箕斗事故，使提升系统和设备遭受 严重损坏，影响矿井生产几个月，直接经济损失上千万元，间接经济损失几亿元。 某矿副井罐笼提升，在提升机检修后出现坠罐事故，罐笼内十几人全部死亡。提 升系统的每次重大事故都是毁灭性的，损失惨重，有的造成人员伤亡，严重影响 矿井安全生产。 近十年来随着矿井产生规模增大、开采深度增加和提升系统安全可靠性的提 高，矿井提升设备得到飞速发展，各种新技术得到广泛使用，提升系统装备水 平已达到国际先进水平。 副立井提升从轨道运输、轨道和无轨并存运输，发展到全无轨运输。神华亿 利黄玉川煤矿在国内副立井提升系统首次采用大罐笼、全无轨立井运输系统，解 决了长期以来立井大型设备必须采用轨道换装的问题，开发了全无轨运输设备， 优化了系统环节，提高了生产效率。 随着矿井生产规模的增加，主井提升箕斗容量不断增大，葫芦素、门克庆和 红庆梁的主井箕斗已达 50t，并且为双套提升，立井箕斗提升能力可达 1500 万 吨/年。 提升安全保护技术也得到大力发展，如锁罐技术、过卷过放缓冲技术、零速 制动技术等，箕斗提升自动化水平不断提高，许多矿井的主井提升已实现无人值 守运行。 1 根据多年的设计、理论研究和现场实践经验，本人完成了两本论著：“多绳 摩擦提升系统动力学研究与工程设计”，“矿井提升系统基础理论”。联合太原理 工大学、中信重型机械公司等八个单位，完成了科研项目“矿井提升系统安全 运行关键技术与装备”，并获得 2013 年度山西省科技进步一等奖。 1 矿井提升机 1.1 国内外矿井提升设备 目前生产大型摩擦轮提升机的国外制造厂主要为 SIEMAG、ABB、INCO 公司， 国内主要为中信重型机械公司、上海冶金矿山机械厂、锦州矿山机器（集团）有 限公司等。 国内提升机是根据国家标准 GB/T 20961《单绳缠绕式矿井提升机》和 GB/T 10599《多绳摩擦式矿井提升机》制造，标准中规定的塔式摩擦轮提升机最大规 格为 JKM5×6，落地式摩擦轮提升机的最大规格为 JKM6×4，塔式提升没有 8 绳 提升机，落地式提升没有 2 绳和 6 绳提升机，拖动方式只有直连或减速器，而国 际上 SIEMAG、ABB 和 INCO 公司早已生产过 8 绳摩擦轮提升机，直连悬挂电动机、 最大电动机功率 11000kW。SIEMAG 和 SIEMENS 公司合作生产机电一体化设备— —内装电机式摩擦轮提升机，最大电动机功率 9000kW。 在煤矿提升系统工程设计规范（报批稿）中规定，“对于井深超过 700m 或 生产能力 5.00Mt/a 及以上的矿井，提升人员的副立井只有一套提升设备时，宜增 加交通罐提升设备。”例如神华亿利黄玉川煤矿在副立井提升系统设计中，为适 应井筒要求，采用了 JKM2.4×2 塔式摩擦轮提升机来提升交通罐笼，马泰壕、塔 然高勒等矿井也采用了这个规格；华能核桃峪和新庄煤矿的副井提升系统为千米 深井，采用了 JKMD6.2×4 落地式摩擦轮提升机，由于钢丝绳根数限制在 4 绳内， 使得提升机规格尺寸非常大，超出了标准中的最大直径要求；石拉乌素矿井为了 减小提升机尺寸，采用了 JKMD5.6×6 落地式摩擦轮提升机，超出了标准中采用 4 根钢丝绳的要求；伊泰红庆河等煤矿的主井提升采用了 5×6 内装电机式塔式摩 擦轮提升机，超出了国家标准的拖动方式要求。显然，为适应矿井建设的需要， 提升机国家标准也应进行适当修改。 2 1.2 国外特殊提升机设备及发展方向 （1）内装电机式提升机，SIEMAG 和 SIEMENS 公司合作生产的内装电机式 提升机是机电一体化设备（见图 1），这种提升机已不是简单地把电动机装到摩 擦轮中，而是将机械和电气部分完全融合成一体了，摩擦轮的壳体就是电动机的 转子的磁轭，摩擦轮的轴就是电动机定子的轴。 图 1 内装电机多绳摩擦轮提升机 （2）深井布莱尔提升机，SIEMAG 公司生产的深井布莱尔提升机（多绳缠绕 式提升机）如图 2。布莱尔提升机用于深井提升，在井筒深度大于 1700m～3000m 的深井中使用。 图 2 布莱尔提升机 （3）应急救援提升机，西马格