装载系统改造资料.doc

绪 论立项背景刘桥一矿位于安徽省淮北市刘桥镇境内,该矿于1981年建成投产,原设计生产能力60万吨/年，经改扩建后, 生产能力达90万吨/年，2005年核定生产能力达140万吨/年。但随着矿井开采机械化程度的不断提高，矿井实际年产量有不断增大的趋势；主井提升系统是在建井时设计，虽经多次机电改造，但仅局限机电设备改造，限制生产的提高，特别是主井提升系统环节多(有2条溜煤和1个漏斗)，系统复杂，安全隐患较大。为从根本上解决主井提升系统对我矿安全和生产的影响，集团公司和矿决定成立主井提升系统改造攻关课题组，课题组的主要任务是从我矿主井提升系统所处的现状出发，针对提升系统环节多、装载时间长、撒煤量大且不易清理等特点，对影响提升能力的环节进行系统分析，制定一套完善的改造方案，确保改造后能提高主井提升能力，提高安全可靠性，提高综合效益，为以后类似改造提供借鉴。第一章 计划建议书项目名称刘桥一矿主井提升系统改造。实施原因1、 主井提升能力无法满足生产需要。2、 提升系统环节多、安全隐患较大。3、 撒煤量大，清仓工作量大，系统不合理。实施目的1、 减少安全隐患、提高安全可靠性。2、 增大主井提升能力，提高综合效益。项目的关键点1、 合理确定提升高度。2、 合理确定定量斗斜板的角度。3、 装载及井筒装备施工。4、 破主井井壁。技术创新点1、 合理确定装载工艺。2、 降低提升高度，缩短循环时间。3、 优化定量斗和箕斗受煤口之间的宽度比。4、 撒煤清理系统由下沉式改为上提式。实施时间2008-1-12008-7-8项目风险分析1、 装载方式及装载工艺选择的合理性.2、 提升高度选择是否满足井筒装备安装需要.3、 井筒装备、定量斗安装是否能达到设计要求。4、 破主井井壁后，装载硐室的支护方式选择及对井壁的影响。5、 破主井井壁前，所需留的岩柱厚度；经费需求316.7万元每年产生效益2651万元综合效益分析1、清理撒煤系统减少人员7人。2、每年产生效益2651万元。3、增加提升能力26.3万吨/年。4、提高了矿井的安全可靠性。第二章 实施步骤一、井巷工程部分设计设计依据：张荣立、何国伟主编采矿工程设计手册之立井井筒相关硐室设计。1、改造前的主井提升系统图。运煤路线：原煤经北主暗斜井溜煤道478煤仓溜煤道装载硐室主井箕斗地面煤仓。如下图：2、改造后的主井提升系统图。运煤路线：原煤经北主暗斜井溜煤道新主井煤仓装载运输巷装载硐室主井箕斗地面煤仓。如下图：3、从一水平井底车场K点按方位N190、20上山施工75m一水平煤仓下口绕道，然后按方位N75施工装载运输巷30m，再施工装载硐室6m与主井贯通。如下图：4、从北翼二水平主下山K1点按方位 N340平巷施工10m，然后调方位至N227、8上山施工35m，再调方位至N160平巷施工10m与北翼二水平主下山贯通。如下图：5、在北翼二水平主下山机头施工一水平主煤仓24m，煤仓下部连接装载运输巷。如下图：6、从装载运输巷G点按方位N100施工6m装载硐室，与主井贯通。如下图：二、机电部分设计设计依据：张荣立、何国伟主编采矿工程设计手册之立井井筒相关机电设备设计。1、从我矿主井提升系统所处的现状出发，本着优化系统、优化环节、消除隐患、提升能力，减人增效的目的，机电部分总体设备布置设计如下图：2、为优化洒煤系统、合理确定洒煤运输方式，洒煤清理系统设备布置设计如下图：三、井巷工程部分施工1、在北主暗斜井皮带机头前10米处用钻机钻眼，施工一煤仓.2、在北翼西总回口点处施工煤仓下口绕道，在煤仓下口施工装载输送机巷和装载硐室。3、在主井马头门下口处用工字钢封闭主井井筒，清理主井水仓采用链板机出货，井筒淋水自溜，取消清理斜巷挖水仓，减少内、外水仓清理工作。4、在现主井马头门上口6米处施工新马头门，以供下大件用。刘桥一矿主井提升系统改造巷道工程量表巷道名称工程量(m)宽高(m)断面()支护形式岩性倾角一水平煤仓下口绕道753.03.08.6锚网喷岩20一水平煤仓上口绕道553.03.08.6锚网喷岩 8装载输送机巷303.83.010.4锚网喷岩平一水平煤仓24628.3锚网喷岩 90装载硐室66.09.050.1锚网喷、浇灌岩合计190m施工工程排队序号施工日期施工项目名称113/01-0810/02-08一水平煤仓下口绕道210/02-081/03-08装载输送机巷31/03-0810/04-08装载硐室411/04-0815/05-08一水平煤仓上口绕道515/05-0820/06-08一水平煤仓四、机电部分安装、破井壁从我矿主井提升系统所需安装机电设备所处的现状出发，本着优化环节、消除隐患、合理高效的目的，机电设备安装流程如下：序号施工日期施工项目名称12008-7-1拆除旧定量斗、甲带给煤机、液压系统并升井。22008-7-2加固装载硐室、井筒罐道梁。32008-7-3主井破井壁。42008-7-4掏固定溜槽梁窝，托罐梁梁窝。52008-7-5封下部井筒、截罐道、安装罐道梁和固定溜槽梁、开始安装电控和液压站。62008-7-6从主井下新定量斗、安装定量斗牛腿活梁、安装新定量斗。72008-7-7安装漏斗、安装固定溜槽、搭一、二层平台、安装皮带机头部、调试、联合试运转。第四章 实施效果分析一、原提升系统装载方法及存在问题：煤流路线为：原煤经北主暗斜井皮带溜煤道478煤仓给煤漏斗溜煤道甲带给煤机定量斗主井箕斗地面煤仓。见图一:1、主井提升能力受多方面制约，不能满足生产需要。受井筒里四角罐道和装载高度影响，箕斗提升量不能增加；受过卷距离影响，绞车速度不能增加；2、提升系统复杂、环节多，安全生产隐患较多。提升系统距离较长，有2个煤仓，2个给煤漏斗，2条斜溜煤道；煤仓和斜溜煤道经常堵眼，处理时安全隐患较大。3、提升系统撒煤多、维护量大，所需维护人员多，经济效益差。由于井底水仓在一水平以下布置的特点，提升、装载过程中撒煤随井筒中淋水到井底水仓，水煤泥较难清理，排水、清仓、斜巷运输等较困难。二、提升系统改造方法及实施效果 利用北主暗斜井皮带机头与一水平大巷的高度差40米，在北主暗斜井皮带机头重新施工煤仓，在煤仓下口（即一水平大巷标高向上处）施工皮带机巷和装载硐室；将提升高度上提33米，将井底清理硐室放置于一水平同一标高的井筒中。煤流路线为：原煤经北主暗斜井皮带新主煤仓给煤机皮带机定量斗主井箕斗地面煤仓。见图二:1、缩短提升和装载时间，提高提升能力通过上提提升高度，来缩短提升时间；改造工程使提升高度上提33.2米,使每勾因此减少提升时间5s；增大定量斗底板溜煤角度，使定量斗溜煤更顺畅，使每勾因此减少装载时间5s。2、增加箕斗装载量, 提高提升能力a、加高定量斗，增加定量斗容积(定量斗容积由7.5m3增到8.3m3)，为箕斗多装煤创造条件（原高度受限制，无法改变定量斗容积）。b、增大箕斗与定量斗装载口的距离，使箕斗落煤点向斗箱中心移动400，填补原斗箱因煤的堆积角形成的无效容积0.75m3，增加箕斗提升能力0.3吨/勾（经合肥检测中心检测，箕斗载荷由原7.5吨增加到8.2吨）。3、优化系统，优化环节，取消了事故率较高的2条斜溜煤道和带分岔分煤漏斗的量煤器。4、改善清理系统，使清理系统由井底清挖改为平硐运输，取消了斜巷清理撒煤系统，主井撒的水煤不再由斜巷粑装打运，提高了清理效率与环境安全性，同时减少清理人员。5、合理减少定量斗宽度，减少了装载时的撒煤量，使主井撒煤量由28车/天减少到15车/天。对下大件的马头门优化设计，使大件撇开组合罐道，提高了所下大件的外形尺寸,由原1200增到1400,大件出井筒更顺畅。见图三三、改造前后比较1、提升能力比较改造前主井提升能力:。 现主井提升能力：改造前主井提升系统改造后主井提升系统提升能力7500/勾提升能力8200/勾提升时间105S/勾提升时间95s/勾提升距离412m提升距离379m提升勾数32勾/h提升勾数36勾/h年提升能力126.2万吨/年年提升能力152.5万吨/年,增加提升能力26.3万吨/年2、改造投入序号设备名称设备台数预算金额（万元）机电设备投入1皮带机（皮带B=1000）1422定量斗2套343电控1套54给煤机2套125链板机2台12井巷工程投入1井巷工程190124.72破主井井壁施工30安装费用 40合计 316.73、效益比较现主井提升系统改造后主井提升系统巷道维护费30万元/年巷道维护费2万元/年斜巷清理15万元/年斜巷清理5万元/年斜巷排水12万元/年斜巷排水2万元/年提升节约电费13万元/年减少人员7人3万元=21万元增产、提效26.3万吨/年，年增加产值13150万元，按每吨100元纯效益，年增收2630万元，减少人员7人。合计2651万元/年(考虑增产、提效)效益比较304.7万元2651万元12=1.4月后可收回成本四、主要结论及改进建议主要结论本课题针对刘桥一矿主井提升系统的具体条件，在实际的基础上，采用理论分析、现场实测、专家指导等综合研究方法，对破主井井壁前所需留岩柱的厚度、破主井井壁施工、定量斗和箕斗受煤口之间的宽度比、定量斗斗箱下段斜板的倾角、定量斗和箕斗之间的装载高度等进行研究，提出相应的方案，并经过2个月的实际运行达到了预期的研究目标，得出如下结论：1、 通过主井提升系统改造，使主井提升系统减少7人，使人工费用每年减少21万元；2、 通过主井提升系统改造，使主井提升能力每年增加26.3万吨/年, 按每吨100元纯效益，年增收2630万元； 3、 通过对装载系统改造，使主井洒煤量由28车/天减少到15车/天，减少了我矿的车皮供应量，提高了生产效率。4、 通过主井提升系统改造，优化了系统，优化了环节，取消2条溜煤道和斜巷清理系统，减少了安全隐患和事故率，提高了综合效益,提高了我矿的安全生产可靠性。改进建议经过2个月的实际运行，主井提升系统改造也存在一些问题和不足，具体如下：1、 设计1条配煤皮带，使分岔漏斗翻板及油缸动作频繁,轴和摇臂等部件强度有待提高；2、 受巷道空间限制，洒煤硐室无沉淀池，使水和煤分离较困难。附件：一、提升计算书二、安全技术措施提升计算书1、 现主井提升能力：2、主井提升钢丝绳校验:长度，Lp=379M,物料和箕斗共重M1=13100KG, 初选绞车钢丝绳直径为36.5MM,公称抗拉强度1670Mpa,破断力总和Qp=102900,每米质量Mp=5.902Kg/M.a)、最大静拉力发生在箕斗向上运行时： Wmax=M1M加+MpLp=131005.902/m379m=15337b)、校验钢丝绳的安全系数：Ma= Qp/ Wmax=10290015337=6.76.5所选钢丝绳符合要求. 3、主井提升节电计算已知，主井每勾提升重量8500，提升高度379米，最大提升速度6m/s,减少提升高度33米, 每勾提升时间102秒,每勾减少提升时间5秒,每小时提35勾.每勾节电：每年节约电费 4、主井下口装载输送机巷皮带机选型设计装载输送机巷皮带机全矿井的煤炭运输任务，根据设计其运输量按500吨/小时计算。，总长度为40米，平巷运输。 该运输系统设备选型按一部皮带机进行设计，选用整芯阻燃皮带。1）、 设备选型皮带机每小时运量：Qh=500t/h带宽B：=0.83m式中：kd断面系数，kd=458k=2，k=0.94煤的松散密度0.85t/m3v带速2.0m/s 运输原煤: BB+100=930 取B=1400mm每米物料质量：q= Qh /3.6v =69.4kg/m每米长胶带质量：qo =16kg/m每米机长上下转动部分质量 q= G/Ls=17/1.5=11.3kg/m q=G/ Lc=15/3=5 kg/m式中：G上托辊转动部分质量，G=17kgLs上托辊间距，Ls=1.5mG下托辊转动部分质量，G=15kgLc下托辊间距，Lc=3m运行阻力及功率计算：1）阻力计算满载运行 ：Fs=(q+qo+ q)Lg=(69.4+16+11.3)0.029409.8=1099NFc=(qo+ q)Lg+qoHg=(16+5)0.029409.8=238NF= Fs+ Fc+ Ff =1099N+238N+2156N=3493N-槽形托辊的阻力系数，-平形托辊的阻力系数Lg-运输距离，40米Ff-附加阻力，包括：装料处物料加速的附加阻力：20.278QhV=20.2785002=556N胶带绕过驱动滚筒的阻力：2600=1200N空段清扫器的阻力：2200N=400N共计：2156N2）驱动滚筒轴功率计算No=1.05FV/1000=1.053493N2.01000=7.34KW3）电机功率按满载运行，电机功率：N=KNo=1.47.34KW=10.3KW 式中-K电动机功率备用系数 1.4胶带张力计算：1）带张力计算重段胶带允许最小张力Szh=5（q+q0）LSgcos=5（69.4+16）1.59.8=6277N空段胶带允许最小张力Szk=5q0LCgcos=51639.8=2352N带张力计算由S1 Szh ,取S1=10000N S4=S3 + Fs=10000N+1099N =11099NS3=1.04S2=1.0410238N=10647N S2= S1+ FC =10000N238N=10238N 拉紧力计算：FL=2S1600N=23129N600N=23729N取FL=24000N 主要部件选择胶带：带强选PVG-800S-800型整芯阻燃带。2）、结论根据计算，选SSJ1000/30型皮带机一部，其带宽1000MM，输送量1000T/h，选用单滚筒单电机驱动，电机功率为30KW，带速2.5m/s。安全技术措施主井装载硐室破井壁安全技术措施一、 施工时间：2008年7月2日2008年7月3日二、劳动组合：施工负责人：许长海安全负责人：陶荣会 技术负责人：胡永春三、 施工顺序：1、 搭设脚手架。（停产检修前已安装完毕）2、 打周边眼和辅助眼，分次装药，分次分层放炮。3、 破主井井壁按由上至下顺序分层爆破法施工。附：装载硐室井壁爆破图四、爆破警戒设置：每次爆破前，在进入爆破地点的所有通道上设置警戒，具体位置如下：a、装载硐室； b、主井下口老装载硐室；c、 装载清理硐室 d、主井下设备硐室。五、安全技术要求：1、 脚手架搭设前，必须对架子管、扣件、大板等进行检查，架子管严重弯曲，扣件严重腐蚀、裂纹，大板腐烂的必须报废，严禁使用。2、 脚手架搭设要平稳牢靠，钢管立柱应设置在装载硐室实线上。4、 脚手架立杆应垂直，垂直偏斜不得超过高度的1/200，立杆间距不超过1.5米。5、 脚手架内侧紧贴主井壁，外侧以起重梁为固定点捆绑扎牢固，严禁不绑扎就投入使用。6、 为了防止架管子受压弯曲扣件从管头滑落，各杆件相交伸出端头均大于10厘米。7、 脚手板（大板）要满铺于架子的横杆上，并用扒钉连接，固定成整体。8、 脚手架的平台高度随破主井壁进度，由上而下逐级降低，落差不得大于2m。9、 每班人员在开工前和爆破后，要对脚手架进行全面安全检查，发现松动、落架等异常情况及时加固，严格按脚手架搭设措施执行。10、 破主井壁前及时加固破井壁处主井罐道梁。11、 破主井壁前通风区及时做好风流调整控制工作。12、 破主井壁前调安装联系调度电话，距装载硐室不超过30m。13、 破主井壁施工，停止一切与破井壁无关的其它工作，非施工人员严禁进入放炮警戒范围内。14、 破主井壁施工前，施工单位电话联系调度所，由调度所负责通知主井下口装载硐室机电相关人员躲如主井下口120m以外的安全地点。（联系电话 调度所：9 主井下口装载硐室：8124）15、 爆破前，施工对要在各个警戒布置点布置警戒人。只有在确定安全后，以电话方式联系调度所，由调度所通知当班班长开始施工；施工完毕后，当班班长通知调度所，由调度所电话通知解除警戒。在未接到调度所通知的情况下，严禁自行解除警戒。16、 破主井壁施工人员及装载硐室附近范围内所有作业人员必须佩带保险带，保险带固定在预先打装的带环锚杆（或起重梁）上。施工人员要规范佩带保险带，并由当班班长检查保险带的固定和佩带情况。17、 破主井壁时，采用部分（分三部分）爆破法施工为主辅助以风手镐施工，爆破采用毫秒电雷管分段装药，起爆顺序见附图。18、 破主井壁爆破，必须符合下列规定：a 、要严格控制炮眼的装药量，每个炮眼的装药量不得超过150g，每个炮眼装药后，炮眼剩余部分必须封满炮泥。b 、每次爆破前必须在爆破地点附近洒水降尘并有瓦斯检查员检查瓦斯，当风流中瓦斯浓度超过1%时严禁爆破。c 、每次爆破前，当班班队长必须亲自布置专人，在警戒线和可能进入爆破地点的所有通道上担任警戒工作，警戒线处应设置警戒牌、栏杆或拉绳等标志。d 、放炮警戒位置应设置在坚固支护体下。e 、爆破前，当班班队长必须清点当班人数，确认无误后方可下达起爆命令。f 、每次爆破前，要对爆破地点的风水管路、风动工具进行有效的保护。主井提升系统机电设备安装安全技术措施一、 施工内容主井提升系统机电设备安装二、施工地点、施工时间主井井筒 2008年7月三、 劳动组合施工负责人：王二矿安全负责人：周宜平技术负责人：王子洁四、施工准备：1、准备牛腿活梁2根、固定溜槽2只、定量斗2件，提前运至主井下口装载峒室。2、主井下口准备气割工具一套，电焊机一台，四分钢丝绳鼻长短各两根，弹簧板4块、M18螺栓、螺帽及垫片30套，撬棍两根，平垫铁两块，斜垫铁四对，准备对讲机一套并充足电。3、准备5吨手拉葫芦4个，6分长钢丝绳鼻4根。4、提前将定量斗的电子秤底座(40#槽钢)测量准确后就位，并用锚杆固定，将两个电子秤分别安装于定量斗就位中心上，用电焊固定牢固。五、施工程序：1、用5吨手拉葫芦将牛腿活梁吊于提前固定好的牛腿座上，找平后用电焊焊接牢固。2、用相同方法安装固定另一牛腿活梁。3、用4个5吨手拉葫芦将北勾定量斗整体吊起，将其中心与提升中心重合且距提升中心线为2820后，座于提前安装的电子秤上并找平，用弹簧板将定量斗固定在牛腿活梁与固定梁上。4、按1-3步骤安装南勾定量斗。5、将南勾固定溜槽挂牢在南勾箕斗底梁上，缓缓下放南勾箕斗直至落至下口适当位置。6、利用检修平台上的手拉葫芦及棕绳将固定溜槽引至安装位置，找正后将溜槽与托梁联接牢固。7、同样安装北勾固定溜槽。8、安装完毕后清理施工现场。六、技术要求及安全注意事项：1、施工前施工人员要认真学习施工措施，施工中听从施工负责人统一指挥。2、施工前施工负责人要认真检查起吊用具及其生根设施，确认合格后方可使用。3、井口及井筒施工时施工人员必须佩带合格的保险带和安全帽，作业前要把保险带留牢，禁止上下口同时作业。4、安装后的固定溜槽倾角为50，固定溜槽口距箕斗的距离为60。5、起吊物件时物件要系牢，勾头要封口，起吊物下禁止站人。6、定量斗及其固定溜槽的纵向中心线与设计中心线的重合度偏差不大于5；定量斗的垂直度偏差不大于2/1000；定量斗横向中心线与井筒中心线的水平间距偏差不大于5。7、非工作时，定量斗固定溜槽与箕斗突出部分的间距不应小于5。主井下定量斗安全技术措施一、 施工内容主井下定量斗二、施工地点、施工时间主井上井口平台、下口新马头门 2008年7月二、 劳动组合施工负责人：王二矿安全负责人：周宜平 技术负责人：王子洁四、 准备工作1、 提前派人员把主井装载峒室环境清理干净。2、 准备7分钢丝绳鼻15米长2根，6分钢丝绳鼻5米长1根，9T新马蹬4个，5T手拉葫芦两只。3、 准备对讲机3只，备用信号手锤1把。4、 准备1台16T吊车并停于主井井口附近合适位置。5、 施工负责人施工前检查井口信号闭锁，要求灵敏可靠。6、 施工负责人施工前检查箕斗吊重梁，有变形、裂纹及螺栓、铆钉松落现象之一，不处理正常，坚决不予下放定量斗大件。7、 提前把定量斗的上、下段组装好，在定量斗的内、外侧各焊4个起吊环（材料用20圆钢），并焊接牢靠。五、 施工程序1、 将两勾箕斗放空后，旧装载硐室定量斗可靠关闭。2、 将南勾箕斗提至平井口以上约1米处闭锁，在箕斗吊重梁两端各挂 一根13米长绳鼻。3、 通过9T新马蹬