浅谈王庄煤矿+540 水平延伸副立井罐笼技术改造方案

董兆艳

（中煤科工集团北京华宇工程有限公司，中国 北京 100120）

0 简介

王庄煤矿隶属山西潞安环保能源开发股份有限公司，是一座闻名全国的特级高产高效现代化矿井。原设计能力为0.90Mt/a，经过两次改扩建和持续环节系统改造，目前，生产能力达到7.10Mt 以上。+540m水平延深工程设计生产能力3.0Mt/a，提升副立井井筒深度462m，直径7.0m，装备一套非标设计的900mm 轨距3t 矿车单层单车四绳宽罐笼＋平衡锤，宽罐笼净尺寸为：长×宽×高=5510×2000×5400mm，罐笼罐道间距5.7m，该罐笼尺寸主要根据液压支架尺寸确定的。宽罐笼用于液压支架、人员及其它物料上、下井的需要，满足以下三工况：①1 辆3t 矸石车，②1 辆大件+平板车，③56 人。担负人员、机电设备和一般材料的辅助提升，副立井于2014 年通过验收。

1 罐笼技术改造方案编制的必要性

1）+540m 水平原设计生产能力为3.0Mt/a，目前已经竣工投产。根据王庄煤矿反应的实际情况，随着井下巷道不断开拓延深，井下各种掘进面较原设计增多，造成罐笼担负的辅助运输量增加，使现有宽罐笼提升能力日趋紧张。现+540m 水平作业点每天下井人员1479 人，其中8 点钟最大班次下井人员652 人；下放物料62 车，加上零星下井人员和每年液压支架上下井时占用罐笼的运输时间，现有+540m 水平延伸副立井运力紧张。副斜井每天可下井人员1933 人，每天下放物料113 车。

原设计+540m 水平延深副立井最大班作业量：

（1）下井人员：92 人；（2）提矸石量：53t。

（3）下放坑木：1 车；（4）沙石水泥：4 车。

（5）支护材料：4 车；（6）下放设备：2 次。

（7）下放保健车：1 次；（8）其它：10 车。

原设计为“四六”制，三班生产，一班检修，可满足每天下放人员276 人，物料66 车，矸石156 吨。

按照王庄煤矿计划，一段时间（预计半年到一年）后，王庄煤矿约8.00Mt 产能全部转移到+540m 水平延深，现副斜井（老井）下放的人员及物料全部转移到+540m 水平延伸副立井（新井）下放。因此+540m 副立井运量应按照每天可下井人员3412 人，每天下放物料175 车。按照“四六”工作制，每天4 班，其中3 班生产，1 班准备计算，即应按照最大班853 人、最大班43 车物料进行核算。现有副立井运量不能满足每天下放人员、物料要求，必须进行技术改造。

2）根据《煤矿安全规程》规定，严禁在同一层罐笼内人员和物料混合提升。对于原设计单层罐笼，从矿井的生产实际看，零星人员的频繁上下井挤占了物料运输时间，降低了运输效率，因此除了从管理上进一步规范人员下井外，罐笼改造也是必要的。

2 技术改造方案编制的指导思想

1）充分考虑王庄煤矿现有生产状况。该技术改造工程和王庄煤矿现有副立井提升系统工程属于一个有机的整体，生产能力和衔接要统筹兼顾、全面安排。[1]

2）充分利用现有设施和生产经验。尽量利用王庄煤矿副立井现有设备和生产经验，把它作为该方案设计的主要依据。同时提高提升能力，改变副立井提升能力紧张的问题。

3）尽量采用技术先进、可靠程度高的机电设备，力争技术改造的工程量少、工期短、成本低、效益最大化；尽可能采取有关措施，确保安全生产。

3 技术改造方案比较

本次王庄煤矿+540m 水平延深副立井提升罐笼技术改造方案的设计主要集中在对罐笼、平衡锤本体的改造，而且不改变罐笼、平衡锤的本体重量和在井筒内的相对位置关系，这样保证提升系统不用改造。同时不改变罐笼、平衡锤的平面尺寸（长和宽）和在井筒内的相对位置关系，保证了原有井口、井底及井筒内端罐道的间距和位置不变。择优选择二个方案进行比较。

3.1 方案一

3.1.1 罐笼的改造

1）原有罐笼长、宽、高尺寸均不变；

2）在罐笼内设置一层活动的中盘（200mm），中盘将罐笼由一层隔成两层，上层净高1900mm，只提升人员（上层每次可提56人），下层净高3300mm，用于平时提升人员（下层每次可提56 人）、3t 矿车和机电设备等；

3）在井口、井底分别设二层平台，便于人员进出罐笼，还可保证罐笼停罐位置不变，避免倒罐。罐笼侧上下人员平台可以翻转，便于超大件进出罐笼；

4）当整体下放液压支架时，罐笼侧平台翻转，罐笼中盘拆开、升高并固定在罐笼内，中盘以下净高满足整体下放8000型液压支架中间架要求；

5）改造前宽罐笼本体重约12500kg，配重约20500kg，总计33000kg。整体高度为7250mm，净尺寸为：长×宽×高=5510×2000×5400mm。经技术改造后宽罐笼本体重为约14000kg，配重约19000kg，总计33000kg，与改造前宽罐笼总重量相同，改造后宽罐笼整体高度为7250mm 不变，净尺寸为：长×宽×高=5510×2000×5400mm 不变，其中上层净高为1900mm，中盘高200mm，下层净高为3300mm。

方案一改造后罐笼图详见图1。

3.1.2 平衡锤的改造

1）原有平衡锤长、宽、高尺寸均不；

2）在平衡锤内设置一层固定中盘（320mm），平衡锤改名交通罐，中盘将交通罐由一层隔成两层，上层净高1900mm，只提升人员（每次可提15人），下层装载配重块；

3）在井口、井底分别设二层平台，便于人员进出交通罐，还可保证交通罐停罐位置不变，避免倒罐；

4）平衡锤改造成交通罐后整体重量50500kg 不变，增加中盘的重量通过减少配重块来平衡。

方案一改造后交通罐图详见图2。

3.1.3 方案一的优点

1）满足了甲方提高提升能力的要求；

2）可以利用现有罐笼和平衡锤进行改造，最大程度的利用了现有资源。

3.1.4 方案一的缺点

1）罐笼中盘虽然设置为活动的，但时间太长容易造成连接件锈死，给拆装造成困难。

2）罐笼长时间运行后会造成本体变形，容易把中盘卡死。中盘的拆开和升高比较麻烦，需要多人协同参与，占用大量提升时间。

3）存在安全隐患，中盘升高后固定在罐笼内一旦固定不牢或拆装过程中出现误操作容易造成人员伤亡和财产损失。

4）在原罐笼、平衡锤基础上改造的罐笼和交通罐厂家无法出具相关的改造安全资质。

3.2 方案二（推荐方案）

3.2.1 罐笼的改造

1）原有罐笼长、宽尺寸均不变，高度增高300mm，由7250mm 增高至7550mm；

2）在罐笼内设置一层固定的中盘（200mm），中盘将罐笼由一层隔成两层，上层净高2000mm，只提升人员（上层每次可提56 人），下层净高3500mm，用于平时提升人员（下层每次可提56 人）、3t 矿车和机电设备等，同时满足整体下放8000 型液压支架中间架要求（8000 型液压支架中间架+平板车高度为3220mm）；[2]

3）在井口、井底分别设二层平台，便于人员进出罐笼，还可保证罐笼停罐位置不变，避免倒罐。罐笼侧上下人员平台可以翻转，便于超大件进出罐笼；

4）当整体下放液压支架时，罐笼侧平台翻转，无需拆除罐笼中盘，载有液压支架的平板车可直接入罐，中盘以下净高满足整体下放8000 型液压支架中间架要求；

5）改造前宽罐笼本体重约12500kg，配重约20500kg，总计33000kg。整体高度为7250mm，净尺寸为：长×宽×高=5510×2000×5400mm。经技术改造后宽罐笼本体重为约14000kg，配重约19000kg，总计33000kg，与改造前宽罐笼总重量相同。改造后宽罐笼整体高度为7550mm，净尺寸为：长×宽×高=5510×2000×5700mm，其中上层净高为2000mm，中盘高200mm，下层净高为3500mm。方案二改造后罐笼图详见图3。

3.2.2 平衡锤的改造

1）原有平衡锤长、宽尺寸均不，高度增高300mm，由7250mm 增高至7550mm；

2）在平衡锤内设置一层固定中盘（高320mm），平衡锤改名交通罐，中盘将交通罐由一层隔成两层，上层净高2000mm 只提升人员（每次可提15 人），下层装载配重块；

3）在井口、井底分别设二层平台，便于人员进出交通罐，还可保证交通罐停罐位置不变，避免倒罐；

4）平衡锤改造成交通罐后整体重量50500kg 不变，增加中盘的重量通过减少配重块来平衡。

方案二改造后交通罐图详见图4。

3.2.3 方案二的优点

1）满足了甲方提高提升能力的要求，可直接整体下放液压支架，二层乘人空间比方案一更舒适。

2）中盘在下放大件时无需拆装，更加省时、安全、可靠。

3）消除了方案一的安全隐患，中盘无需拆装，保证了罐笼的本质安全。

3.2.4 方案二的缺点

1）现有罐笼和平衡锤不能继续使用，需要重新订货。

2）罐笼、交通罐的加高减小了井口过卷缓冲距离，但不影响罐笼、交通罐的使用安全。

综上所述两个方案，在运力上没有差别，投资方面偏差也很小。但本着设计从本质安全出发的原则，以及从减少工人劳动强度，减少人为安全因素出发，我们推荐方案二为优选方案。

表1 最大班作业时间表

3.2.5 方案二能力校核

宽罐笼改造为双层：一次可提升1 辆3t 矸石车、56 人或112 人或1 辆大件+平板车（35t）；

平衡锤改造为交通罐：一次可提升15 人。

根据《煤炭工业矿井设计规范》：最大班工人下井时间立井不应超过40min，最大班作业时间应按4.5h 计算。方案二最大班作业量见表1。

方案二每班最多能提升950 人及物料52 车，可满足王庄煤矿8.00Mt 产能全部转移到+540m 水平延深后最大班853 人、最大班43车物料的要求。

4 结语

本次改造方案只改造罐笼和平衡锤，单车罐笼改为双层罐笼，平衡锤改为交通罐。并增加井口、井底二层平台和交通罐四角罐道以及安全门[3]，修改交通罐停罐位置端罐道，不改变提升系统，电控方面只增加安全门闭锁进入总控制系统。做到了最大限度利用现有设施，提高提升能力，从根本上解决了现有运量不够的问题，并为后期原有副斜井运量向+540m 水平副立井转移做好准备。

［1］于载泽.矿井生产系统设计手册[M].北京:中国经济出版社,1998.

［2］离文龙.双层罐笼的改造[J].矿山机械,1998(12):48-49.

［3］张峰,高宏,张长龙.副立井交通罐笼安全门改造[J].神华科技,2010(5):22-24.