官地矿+970 主井运输系统技术改造研究

赵世旭

(西山煤电(集团)有限责任公司 机电厂，山西 太原 030053)

1 矿井概况及改造背景

官地矿隶属于山西焦煤西山煤电集团有限责任公司，井田处于西山煤田西山矿区，太原市西南17 km处，地跨太原市万柏林区、晋源区、清徐县及古交市，始建于1960 年，井田面积104.5 km2，建矿以来，经过4 次环节能力改造，矿井年核定生产能力500 万t. 矿井采用平峒-斜井联合开拓方式，属多煤层联合开采。

根据集团公司对官地矿整体规划要求，再次对环节能力改造提升，增加开采南五采区(约1.5 ～2 Mt/a)，通过新建原煤运输通道，将南五采区生产的原煤运输并入南翼运输系统，最终由+970 主井运输系统运出地面。由于运煤通道建成后沿线各环节能力增加，+970主井运输系统已不能满足扩能改造后7.0 Mt/a的生产要求。另根据官地矿提供的资料显示，+970主井运输系统于2004 年投入使用，设计年运输能力为5.0 Mt/a，输送量为900 t/h，采用美国生产CST 可控起动装置系统，操作控制系统经多年使用，启动电流大，电能损耗多，且线路老化，多次出现故障，影响生产，亟需进行改造。

2 +970 主井现带式输送机主要技术参数

带宽:1 200 mm

带速:3.5 m/s

输送量:900 t/h

输送距离:5 454 m

倾角:0.3° ～11°

提升高度:92.5 m

驱动方式:头部双滚筒三电机，采用CST 启动驱动

驱动总功率:3 ×630 kW，电压等级6 kV

胶带型号:ST/S3150 型钢丝绳芯阻燃输送带

液压拉紧:ZYL-200 型头部液压拉紧装置

3 总体思路和改造要求

3.1 总体思路

根据矿方要求，+970 主井运输系统升级改造应以实施难度小、成本低、时间短，系统运行安全可靠为原则，针对+970 主井运输系统现有设备技术指标，结合生产实际情况，对主井运输系统中驱动装置、可控启动装置、输送带、托辊等主要部件进行选型设计、校核，提出可行性方案。对可行方案进行对比、论证，选出性价比最优的实施方案，为矿井运输系统改造提供理论依据。

3.2 改造要求

1)改造后+970 主井运输系统年运输能力应满足7.0 Mt/a，原330 d/a、16 h/d 工 作 制 度 改 为330 d/a、18 h/d.

2)对现有设备(如钢丝绳芯阻燃输送带、托辊、托辊架、支腿等)及基础进行强度校核，在满足安全可靠原则的前提下，尽量维持不变。

3)矿用隔爆兼本质安全型高压变频器性能的高可靠性及明显的节能效应，要求驱动控制采用矿用隔爆兼本质安全型高压变频器+ 防爆变频电动机方式。

4 改造方案

4.1 设备能力的确定

由于矿井设有井底煤仓，因此，根据矿方要求的年运输能力6.5 ～7 Mt/a 及工作制度(年工作330天，每天提升18 h)，确定+970 主斜井强力带式输送机小时输送量为:

Q = (6 500 000 ～7 000 000)/(330 × 18)=1 094.3 ～1 178.5 t/h

根据上述计算值，并结合矿方要求，主斜井强力带式输送机小时输送量最终取Q=1 200 t/h.

4.2 能力提升改造方案

在保证输送量1 200 t/h、带宽1 200 mm，不更换现有胶带和托辊的条件下，通过设计计算及主要零部件结构强度受力分析，得出以下初步结论:

1)原驱动总功率3 ×630 kW 不满足设计要求，核算实际驱动总功率应不小于2 445 kW.

2)带速可采用3.5 m/s 或提高到4 m/s 两种技术改造方式。

3)包括传动机架、改向机架、机尾架等主要结构机架和相匹配滚筒需更换加强，机身支腿、托辊架等暂不需更换，均涉及所有改造方案。

根据上述初步结论和改造原则，设计考虑了3 种改造方案(以下胶带安全系数对比是在均满足安全系数要求前提下分析):

方案一:带速v=3.5 m/s，头部双滚筒四电机，总功率4 ×630 kW，高压变频器控制。该方案采用机头2∶2功率配比，相比其他方案，胶带所需张力最大，对胶带影响最大，胶带安全系数最小，但由于四驱动设备均在井口房布置，除驱动布置形式因盘式制动器和逆止器安装较为复杂外，改造工程量相对较低，工程周期较短，改造成本低，由于是头部集中控制，控制系统简单。

方案二:带速v=3.5 m/s，头部双滚筒三电机+中部单滚筒单电机，总功率4 ×630 kW，高压变频器控制。该方案采用2∶1∶1功率配比，相比其他方案，胶带所需张力最小，胶带安全系数最高，整机结构强度要求最低，但由于中间驱动设备需在机身合适位置重新开辟硐室，井下施工难度大，工程周期长，相应成本较高。由于控制系统要实现井口机房集控，相比系统较为复杂。

方案三:带速v=4 m/s，头部双滚筒三电机，总功率3 ×900 kW，高压变频器控制。该方案采用机头2∶1功率配比，相比其他方案，胶带所需张力较大，胶带安全系数较小，但由于三驱动设备均在井口房布置，驱动布置形式简单，改造工程量相对较低，工程周期短，改造成本较低，控制系统相比最简单。

由上述对比可知，在保证运输系统运行安全可靠前提下，驱动方式的合理选型和布置，对降低改造难度，降低改造成本，缩短施工周期起着决定性作用。方案三采用提高速度，在原有驱动传动装置上更换驱动传动控制系统，改造工程量小、运营费用小、施工周期短、控制系统简单、安全可靠性高，为最优方案，且所有机架只需加大强度，基础可保持不变，基建施工量小。

5 改造后+970 主井带式输送机主要技术参数

带宽:1 200 mm

带速:4 m/s

输送量:1 200 t/h

输送距离:5 454 m

倾角:0.3° ～11°

提升高度:92.5 m

驱动方式:头部双滚筒三电机，变频调速驱动

驱动总功率:3 ×900 kW，电压等级6 kV

胶带型号:ST/S3150 型钢丝绳芯阻燃输送带

液压拉紧:ZYJ-500 型头部液压拉紧装置

6 结 语

通过对主井带式输送机技术改造方案的对比论证，在满足实施难度小、改造成本低、工程周期短、系统运行安全可靠的基础上，选用提高带速，在原驱动装置上更换驱动控制系统的方案，达到了预期效果，为矿井运输系统改造提供依据，从而实现矿井安全高效生产，取得更大的经济效益。

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