大隆矿主井井架过卷装置改造方案及实践

舒 适，杜 波，项丹丹，和建荣

1铁煤集团大隆矿 辽宁调兵山 112700

2洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司河南洛阳 471039

3铁煤集团矿建公司 辽宁调兵山 112700

4陕西火石咀煤矿有限公司 陕西咸阳 713500

铁煤集团大隆矿主井提升为单绳缠绕式提升，原煤通过主井提升至地面。主井井架的服务年限已超过 40 a，而现行 《煤矿安全规程》对立井井架的高度和强度等技术规定与原设计相比有较大变化，主井井架的过卷高度已经不能满足现行安全生产的要求。

1 改造的必要性

大隆矿主井井架由沈阳煤矿设计院设计，于 1972年投入使用，井架总高度为 50.5 m，卸载标高 +16.5 m(相对于井口)，现配备 JCS-15 型的箕斗 (载重 15 t)，采用 1×6×3.2/0.75 型单筒可分离缠绕式提升机，最大提升速度为 10 m/s。根据《煤矿安全规程》(2016 年版)第四百零七条 (见表 1)的规定，大隆矿主井提升装置的过卷高度不得低于 10 m。大隆矿主井提升装置的实际过卷高度和过放距离为 5 m，比规定少 5 m。为确保主井提升安全，决定对主井井架过卷装置进行改造。

表1 立井提升装置的过卷和过放距离

2 方案的提出

根据对井架过卷装置改造的安全技术要求和施工条件的初步分析，沈阳煤矿设计院提出了 2 个改造方案：

(1)方案一 拆除老井架，按强度和过卷距离要求重新设计安装一个新井架，在原井架基础的两侧重新建造新井架基础。新井架在安全技术上完全满足规程规定，但拆除老井架和安装新井架需要矿井停产45 d，由于停产时间过长，消耗人力、物资大，不可取。

(2)方案二 将原井架顶部部分拆除，井架加高7 m。由于提升机为可分离式，两天轮为上下对中布置，原井架两天轮高度差为 7 m，井架加高后，原主罐天轮平台做为副罐天轮平台用，新主罐天轮平台相对副罐天轮平台再抬高 7 m，因折井架须加高 7 m。井架加高后，对斜支撑进行改造，加强加固。除主井井架加高及斜支撑改造外，另外还有天轮、缓冲托罐装置的移设，木罐道、防撞梁、起吊梁的制作安装。虽然此方案比方案一的施工工期短 15 d，但是由于井架属于空间钢结构受力体系，通过焊接加高井架后，强度难以保证、可靠性差，且施工难度较大。

3 卸载煤仓改造方案的确定及实施

针对上述 2 种方案存在的弊端，为了做到既满足井架改造的技术要求，又尽可能缩短矿井的停产时间，把停产损失降到最小，笔者提出一种新思路，卸载煤仓改造方案 (即方案三)：保持原井架结构不变，将卸载标高由 +16.5 m 降到 +11.5 m，拆除原混凝土仓，新建钢结构煤仓。与前 2 个方案相比方案三缩短了改造时间，既满足了规程要求，又节省了时间和物资。

3.1 施工步骤

(1)施工前的准备包括构件加工及防腐、施工设备安全系数验算及临时设施安装；

(2)浇筑新仓砼基础；

(3)拆除控制系统及检测系统；

(4)拆除给料机、带式输送机；

(5)搭设脚手架，拆除卸载溜槽及其他非标构件；

(6)拆除旧砼仓，安装钢架及钢仓；

(7)安装给料机、带式输送机；

(8)安装电控系统，单机试运转。

为了加快施工进度，减少停产时间，与上述施工同时进行的施工项目还包括：①安装封口盘；② 挂设临时作业平台及安全平网；③安装卸载吊梁及加固，卸载装置的拆除、安装；④ 拆装楔形罐道木 (梁加固)与防坠罐；⑤ 原卸载位置的加固及钢板密封；⑥ 拆除临时作业平台及封口盘。

3.2 卸载煤仓改造的设计内容

(1)新卸载吊梁及支撑的安装 设计图纸如图1 所示，将卸载标高下移 5 m，加固井架西南及东南的 2 根立柱，120×120×12 角钢向下加固至新卸载位置，按照原井架固定形式安装卸载吊梁及支撑。

(2)卸载装置的安装 新卸载吊梁及滑道形成后，把卸载装置下移 5 m 后重新安装 (包括将卸载风缸安装在新卸载吊梁上，同时拆除旧管道安装新管道)，割除原井架角钢斜支撑，按照原吊梁加固支撑依次安装支撑梁及曲轨滑道等。结合现场实际尺寸安装卸载溜槽等连接构件。

图1 主井卸载改造示意

(3)井架加固及钢板密封 卸载装置安装固定后，井架原卸载位置需按照原井架设计图安装固定斜支撑，斜支撑采用 M20×65 螺栓与钢板连接固定，并按设计用δ=3 mm 钢板密封。

4 改造效果

大隆矿主井过卷装置技术改造保持原井架不动，通过降低主井卸载煤仓高度，满足井架过卷距离要求。与加高新井架相比，减少停产时间 19 d。

采用新的改造方案，投入成本及安装费用累计260 万元，工程造价如表 2 所列。

表2 工程费用明细

经计算，采用新方案累计节省资金 215 万元，直接经济效益十分明显。按大隆矿原煤产量 7 500 t/d，每吨煤售价 600 元，采用新方案减少了停产时间，相当于增加产值 8 550 万元。

5 结语

大隆矿通过主井过卷装置的技术改造，不仅消除了安全生产隐患，而且最大限度地减少了人力、物力以及财力的投入，达到了节约资源的良好效果。主井改造后，自 2011 年 10 月投入试运以来，运行情况良好。

根据《煤矿安全规程》的规定，主井提升装置的过卷和过放距离与提升速度有直接关系，速度越高，过卷和过放距离越大。目前许多老矿井有延深扩产需求，在升级改造中考虑加大提升速度，因此老提升设备需要加大过卷和过放距离。大隆矿主井过卷装置改造方案的应用，是煤矿系统挖潜技改领域中一次成功的探索实践，值得推广。□