XXXXXX煤业主提升优化方案G

山西XX煤业有限公司主立井提升系统能力提升实施方案煤炭工业太原设计研究院集团有限公司二〇二三年五月山西XX煤业有限公司主立井提升系统能力提升实施方案工程编号：建设规模：1.2Mt/a总经理：冯蕊总工程师：高红波项目负责人：张志江煤炭工业太原设计研究院集团有限公司二〇二三年五月编制人员名单专业姓名签名职务职称采矿严书政所长工程师机电张志江所长高级工程师马帅助理工程师王昊千助理工程师郭璐彬助理工程师机制吴晓东助理工程师张一丁助理工程师审核人员名单专业姓名签名职务职称采矿郭海豹矿山四院副院长高级工程师机电王连生矿山四院副院长正高级工程师机制曹旭平矿山四院所长高级工程师审定人员名单专业姓名（签字）职务职称采矿、总运高红波总工程师正高级工程师机制、选煤郭涛矿山设计研究三院副总工程师高级工程师机电、通信王连生矿山设计研究四院副院长正高级工程师山西安鑫煤业有限公司主立井提升系统能力提升实施方案煤炭工业太原设计研究院集团有限公司煤炭工业太原设计研究院集团有限公司VI-目录TOC\o"1-3"\h\u23085总论 VI-总论企业基本情况一、企业概述二、交通位置第二节设计指导思想及主井提升系统能力提升目标一、设计指导思想1、优化矿井生产系统部署，做到布局合理、系统完善、环节流畅，在满足安全生产的前提下，充分利用安鑫煤矿现有的设施设备。2、根据矿方提供的提升系统设计依据对现有提升系统设备与设施进行核算，并按要求对提升系统进行调整、改造设计。3、依靠提升设备科技技术发展，采用成熟的、先进的工艺、技术及装备，提高矿井的机械化和自动化水平，最终达到主井提升系统能力提升的目的。二、能力提升目标1、充分挖掘现有设备潜力，在充分利用现有设备的条件下，最大限度地提升主提升能力。2、按年工作日330d，日净提升18h，年提升能力2.4Mt/a，对现有系统全面改造，提出选型方案。第一章主立井提升系统能力提升方案第一节编制依据1、《煤矿安全规程》(2022年版)2、《矿山固定设备手册》3、GB50533-2009《煤矿井下辅助运输设计规范》4、GB/T10599-2010《多绳摩擦式矿井提升机》5、AQ1036-2007《煤矿用多绳摩擦式矿井提升机安全检验规范》6、GB20181—2006《矿井提升机和矿用提升绞车安全要求》 7、JBT3721-2015《矿井提升机和矿用提升绞车盘形制动器闸瓦》 8、JB/T3277—2017《矿井提升机和矿用提升机绞车液压站》 9、JB/T8519—2015《矿井提升机和矿用提升绞车盘型制动器》 10、AQ1015--2005《煤矿在用缠绕式提升机系统安全检测检验规范》11、《机械安全控制系统有关安全部件第一部分：设计通则》（GB/T16855.1-2008）；12、《煤矿设备安装工程质量验收规范》（GB50946-2013）；13、设计委托书；14、国家有关煤炭工业现行的规程、规范、技术政策和相关文件等。15、AQ1036-2007煤矿用多绳摩擦式提升机安全检验规范16、JB／T3277－2004《矿井提升机和矿用提升绞车液压站》17、JB／T3721－1999《矿井提升机盘形制动器闸瓦》18、JB／T3812－1999《矿井提升机和矿用提升绞车盘形制动器蝶形弹簧》19、JB8516－1997《矿井提升机和矿用提升绞车安全要求》第二节能力提升方案分析与比较一、主立井提升系统现状井筒垂深409.2m，原煤提升量1.20Mt/a，年工作日330天，每天净提升时间18h。井筒内装备JDS-8，4绳非标箕斗一对，箕斗有效容积8.8m3，载重8t，箕斗总重16.0t（包括首、尾绳悬挂装置）。箕斗有效高度为6.65m。根据提升系统布置，卸载高度12m,装载高度9.85m，过卷距离7.5m，过放距离7.0m，计入装、卸载高度后总提升高度Ht＝431.05m，钢丝绳首绳上天轮侧悬垂长度Hc=441.39m。采用落地式提升。现安装JKMD-2.8×4（I）E落地式多绳摩擦提升机一台，主导轮直径Dg＝2800mm，最大静张力Fje＝335kN，最大静张力差Fce＝95kN，K25Sc摩擦衬垫，二级制动系统，减速器减速比i＝10.5，最大提升速度为6.7m/s，天轮公称直径Dt＝2800mm，4绳。安装上海电机厂生产的Z710-500他励直流电动机，额定转速ne＝480rpm，N＝1150kW（800v），rm=2.0，Vmax＝6.7m/s。、现安装首绳30ZBB6V×34＋FC1670ZZ/SS541357，绳径dk＝30mm，Pk＝3.57kg/m，抗拉强度1670Mpa，钢丝绳全部钢丝破断拉力总和636.757kN；扁尾绳132×21ZAA8×4×91470960700，绳单重7.0kg/m，抗拉强度1470MPa，钢丝绳全部钢丝破断拉力总和960kN。年实际提升能力：按年工作日330d，日净提升18h，主提升速度6.7m/s，一次循环时间95.69s，提升设备最大提升能力AN＝1.79Mt/a。井底有煤仓，计入生产不均衡系数1.2后实际提升能力A＝1.489Mt/a。二、主立井能力提升方案1、提升能力的途径主立井采用箕斗提升，其能力提升的途径从原则上讲有两条：途径一：增加箕斗装载量，加大一次提升量，实现能力提升。途径二：提高提升运行速度，缩短一次提升循环时间，实现能力提升。另外，亦可通过改变提升加、减速度，优化提升速度图，缩短一次提升循环时间，实现能力的提升。此方式，不论“途径一”还是“途径二”均可采用，不涉及提升机、钢丝绳、电动机能力校核，也对防滑结果无影响，所以在下面的方案讨论中未作专门的叙述。方案分析与比较设计按上述原则共提供了三个改造方案，并作了详细的经济、技术分析与比较，比较内容见表1-2-1：

表1-2-1方案比选表方案方案一（推荐）方案二方案三型式加大提升量加大提升量+提速更换（箕斗+提升机）井筒直径（m）Φ5.5m提升高度（m）362.311m箕斗规格/数量一对9.2t四绳箕斗一对9.2t四绳箕斗一对12t四绳箕斗卸载方式曲轨卸载曲轨卸载曲轨卸载提升机型号规格/台数JKMD-2.8×4（Ⅰ）,1台JKMD-2.8×4（Ⅲ）1台JKMD-3.0×4（Ⅲ）1台布置方式落地式落地式落地式滚筒直径（m）2.82.83.0最大静张力(kN)335335450最大静张力差(kN)9595140衬垫摩擦系数0.250.250.25天轮（导向轮）直径（m）2.82.83.0提升钢丝绳型号规格30ZBB6V×34FC1670ZZ/SS30ZBB6V×34FC1670ZZ/SS32ZBB6V×34＋FC1670ZZ/SS直径（mm）/根数30/4根30/4根32/4根抗拉强度（MPa）167016701670单位长度重量（kg/m）3.573.574.07最小钢丝破断拉力总和(kN)636.757636.7571140平衡尾绳型号规格/根数132×21ZAA8×4×91470960700/2根132×21ZAA8×4×91470960700/2根143×24ZAA8×4×914701140700/2根电控设备直流调速矿井提升机成套电控设备1套交-直-交变频调速矿井提升机成套电控设备1套交-直-交变频调速矿井提升机成套电控设备1套电动机型号直流同步调速电动机交流同步变频调速电动机交流同步变频调速电动机功率（kW）115017001800转数（r/min）4806253提升速度（m/s）6.79.098.33提升能力年提升量（Mt/a）1.712.152.62提升富裕系数af（已计入不均衡系数1.1）1.21.21.2起重设备规格及数量20t手动双梁起重机20t手动双梁起重机25t手动双梁起重机井架高度（m）353535吨煤电耗【kWh/（t.hm）】3.213.283.16年电耗（kkWh）460778937893提升机房改造部分更换箕斗新建基础+井架加固+更换电控新建基础+井架加固提升机电机设备（含电控）（万元）380460860方案一：通过“增加箕斗装载量，加大一次提升量，来实现能力提升”，原则是充分利用现有设备，方案的可行性取决于在不更换提升机、电机、钢丝绳的前提下，提升钢丝安全系数、电动机等效功率、系统防滑均满足要求。原系统提升钢丝绳安全系数、提升电机功率都有一定的裕量，经计算，现有系统最大提升量可达9.2t。此方案，改造量最小，但提能有限。方案二：在不改变提升机的前提下，最大限度地增加箕斗装载量（见方案一9.2t)，适当增加提升速度，来实现能力提升。该方案有一定的能力提升作用，但需更换电机，改造电控系统，改造量还是很大的。方案三：按预期设计提升能力240万吨/年，对提升系统设备重新选择，提升设备（包括提升机、电动机、液压站、提升钢丝绳）按“国内领先”水平配置。该方案设备选型结果合理，技术水平领先，与矿井的发展相适应，但需要全方位的改造，改造量是巨大的。综上所述，针对本工程，方案三虽技术先进，配备合理，但需全系统更换或改造，一则投入大，也影响生产，未来可期，目前不适宜。方案二能力提升有限，更何况需更换电机，一定程度上影响生产，可行性较差。方案一系统无需作任何改变，仅需对箕斗总重作调整就能满足要求，改造工程量小、工期短、费用低、可操作性强，最为理想。本设计推荐方案二，具体改造方案为：1、提升机、电动机、提升钢丝绳、液压制动系统（包括液压站、制动闸对数）不变。2、箕斗装载量增大为9.2t，箕斗增加配重，总自重达18000kg。3、增加一套用于双箕斗提升的“钢丝绳张力在线监测装置”。

第三节推荐方案校验井筒垂深409.2m，原煤提升量1.20Mt/a，年工作日330天，每天净提升时间18h。根据井筒特征及提升量井筒装备JDS-9.2，4绳非标箕斗一对，载重9.2t，箕斗总重18.0t（包括首、尾绳悬挂装置）。箕斗有效高度为6.65m。根据提升系统布置，卸载高度取12m，装载高度取9.85m，过卷距离取7.5m，过放距离取7.0m，计入装、卸载高度后总提升高度Ht＝431.05m，钢丝绳首绳上天轮侧悬垂长度Hc=441.39m。采用落地式提升。一、设备选型校验1、钢丝绳选择绳端荷重：Qd=Qz+QC=27200kg=266.6kN绳单重：PK＝Qd/(110δ/m－HC)/4＝10.15/4=2.22kg/m式中：m为安全系数，m=7.2-0.0005H=6.96取7.0。首绳：选用30ZBB6V×34＋FC1670ZZ/SS541357，绳径dk＝30mm，Pk＝3.57kg/m，抗拉强度1670Mpa，钢丝绳全部钢丝破断拉力总和636.757kN。扁尾绳：选用132×21ZAA8×4×91470960700绳单重7.0kg/m，抗拉强度1470MPa，钢丝绳全部钢丝破断拉力总和960kN。钢丝绳静力安全系数：m＝7.64＞7.2-0.0005Hc＝7.0钢丝绳满足要求。2、提升机选择提升系统滚筒侧最大静张力：Fj＝Qd+(PKHC)g=329.8kN提升系统滚筒侧最大静张力差：Fc＝QC+（PKHC）g=91.6kN主导轮直径：g≥90dk＝2700mm提升系统图见图1-3-1。摩擦衬垫比压P计算：P＝1.70MPa＜2.0MPa。利用现已安装JKMD-2.8×4（I）E落地式多绳摩擦提升机一台，主导轮直径Dg＝2800mm，最大静张力Fje＝335kN，最大静张力差Fce＝95kN，K25Sc摩擦衬垫，二级制动液压制动系统，减速器减速比i＝10.5，最大提升速度为6.7m/s，天轮公称直径Dt＝2800mm，4绳。电动机功率校验：N＝1.15×91.6×6.7×1.3/0.92=997.29kW选用上海电机厂生产的Z710-500他励直流电动机，额定转速ne＝480rpm，N＝1150kw（800v），rm=2.0，Vmax＝6.7m/s。提升运动学采用6阶段速度图。初加速度a0＝0.3m/s2，主加速度a1＝0.5m/s2，主减速度a3＝0.5m/s2，低等速度V5＝0.3m/s，低等速度运行距离h5＝4.5m，每一提升循环运行时间Tg′＝84.53s，每一提升循环时间Tg＝94.53s。提升速度图及力图见图1-3-2。图1-3-1提升系统图图1-3-1提升速度图及力图三、提升运力学及驱动电动机校验提升系统变位质量：提升机：Gj＝10800kg天轮：Gt＝2×3360=6720kg首绳：Gs＝8083.5kg尾绳：Gw＝6622.8kg箕斗总重：Gc＝2×18000＝36000kg箕斗装载重：G＝9200kg电动机：Gd＝10575.0kg以上各项总变位重量：∑G＝88001kg提升系统变位质量：∑M＝8979.7kg.s2/m等效时间：Td=1×(2t0+2t01+2t1)+t2+θ/3=86.60s按发热条件计算的等效力：Fd＝106.3kN电动机等效容量：Nd＝800.3kW电动机额定力：Fde＝N×η/V=1150×0.92/6.7=168.16kN提升系统最大力：Fmax＝149.29kN电动机过载能力：λ′＝Fmax/Fde＝0.89＜2×0.85＝1.7四、提升能力提升设备最大提升能力：AN＝2.05Mt/a井底有煤仓，计入生产不均衡系数1.2后实际提升能力：A＝1.71Mt/a。五、防滑计算根据提升系统布置钢丝绳在绞车主导轮上围抱角α＝183.6°，ema＝2.228。静防滑安全系数

表1-3-1主立井提升系统钢丝绳滑动极限减速度及给定制动力下安全制动减速度钢丝绳在滚筒上的围抱角α＝183.6°衬垫摩擦系数μ=0.25给定制动力(滚筒边)223.61kN箕斗载重9200kg装载重重载侧（kg）轻载侧（kg）上提减速度下放减速度钢丝绳滑动安全制动钢丝绳滑动安全制动煤炭9.204.363.581.981.50空箕斗003.162.863.162.82附注：系统按二级恒力矩制动，进行防滑验算二级制动的一级制动减速度应满足要求：下放重载时不得小于1.5m/s2，提升重载时不得超过5m/s2，且不得超过钢丝绳的滑动极限减速度。六、主立井提升机供电及控制主立井提升机两回10kV引自矿井工业场地变电所10kV母线不同母线段，两回380/220V供电电源引自工业场地变电所380V母线。提升机控制设备选用洛阳源创电气有限公司生产的JKMK/SZ-NT-31CI/D1全数字直流成套电控设备（全数字直流传动、电枢反向、串联12脉动）。包括高压真空开关柜、整流柜、切换柜、调节柜、数控柜、低压电源柜、直流快开、电抗器、操作台、整流干式变压器等。主立井提升系统选用KJD10型装、卸载自动控制及提升信号装置。七、结论1、现有主立井提升机系统能满足装备JDS-9.2，4绳非标箕斗一对，箕斗总重调为18.0t（包括首、尾绳悬挂装置）。2、提升系统滚筒侧最大静张力Fj=329.8kN＜335kN；提升系统最大静张力差Fc＝91.6kN＜95kN；3、提升系统防滑满足要求，详见表1-3-1。第二章提升机机电保护装置第一节提升机供电及控制一、可靠的供电电源主立井提升机两回10kV引自矿井工业场地变电所10kV母线不同母线段，两回380/220V供电电源引自工业场地变电所380V母线。主立井主提升机房高压10kV及低压380V均采用双回路供电方式，一回高、低电源停止供电时，另一电源回路保证提升机房的全部负荷运行，确保提升机房供电电源的安全可靠。电控系统配备有UPS不间断电源，以便在主电源故障情况下，能够使提升机实现可靠的安全制动，紧急停车。提升信号电源设专用电源变压器。二、高可靠性的电控系统，完善的保护装置主立井主提升机由800V,1150kW直流电动机拖动，采用直流调速电控系统，全数字计算机控制，满足提升机四象限运行要求，满足提升工艺要求的过载能力和安全系数，满足各种工况下力图的要求。整个调节、控制、监控和安全系统采用全数字化，选用高性能的可编程控制器，采用分布式控制方式，即调节、主控、行程监控、制动等设置各自独立的控制器，各控制器采用总线通讯方式。调节系统为数字式速度和电流双闭环控制系统，具有优良的动、静态品质指标。控制系统采用双PLC工作，一台为主PLC，另一台为从PLC，两套PLC互为CPU冗余控制。主PLC为提升控制，负责提升机的主程序及系统管理；从PLC为行程监控，负责深度指示及监控。主、从PLC之间相互通讯及监视，操作过程实现双线控制，保证提升机安全、可靠、正确运行。控制系统具有的功能、实现的主要保护：（1）完成提升机半自动、手动、检修、慢动、紧急开车等运行方式的控制要求。（2）监视提升系统各路电源状况。（3）完成提升机工艺所要求的控制功能。（4）实现对调速系统速度给定的控制。（5）实现对恒减速液压制动系统的控制。（6）实现连续速度包络线监视保护和逐点速度监视保护。（7）实现数字行程给定，定位精度≤│2│cm。（8）完成提升位置闭环控制，实现位置的多重同步监视、校验等功能。（9）过卷和过放保护、超速保护、过负荷和欠电压保护、限速保护、提升容器位置指示保护、闸瓦间隙保护、减速功能保护、错向运行保护等。当闸瓦间隙超过规定值时，能报警并闭锁下次开车。安全回路双重化，独立运行。安全制动必须有并联冗余的回油通道。保护功能按下列四类设置：1）立即施闸的紧急停车下列各类故障必须保证安全制动并发出声光报警：—高、低压电源断电。—主回路过电压或接地。—定子过电流、欠电压。—调节装置电源故障。—整流装置故障。—零位继电器断电。—错向操作。—制动油路系统故障。—监控器与主轴失联。—控制计算机故障。—提升容器过卷。—提升速度超过最大速度15%及减速段过速10%。—提升容器接近井口位置时的速度超过2m/s。—钢丝绳滑动超限。—按下安全制动按钮。