劉露霞

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)同家梁礦機(jī)電科大型隊(duì)，山西 大同 037025）

引言

JKMD-3.5×4ZⅢ型多繩摩擦式提升機(jī)作為一種落地式提升機(jī)，自20世紀(jì)80年代后期就已經(jīng)在我國(guó)礦井生產(chǎn)中得到了大面積推廣。在礦井生產(chǎn)條件合適的情況下，這種落地式提升機(jī)能全面發(fā)揮自身價(jià)值，有利于減少礦井生產(chǎn)成本，提高采礦效率和質(zhì)量[1]。隨著綠色節(jié)能理念的不斷深入，為了進(jìn)一步表明JKMD-3.5×4ZⅢ型多繩摩擦式提升機(jī)所帶來的使用效益，有必要結(jié)合該類型提升機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)實(shí)施節(jié)能措施，以促進(jìn)多繩摩擦式提升機(jī)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益目標(biāo)的共同實(shí)現(xiàn)。

1 某煤礦簡(jiǎn)介

某煤礦礦井面積29.56 km2，符合開采條件的煤層有8號(hào)、9號(hào)，其中8號(hào)煤層的采儲(chǔ)量有0.86億t，9號(hào)煤層的采儲(chǔ)量有2.32億t。礦井范圍內(nèi)的地質(zhì)條件和煤層結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，傾斜角在0°～12°。由于開采量較大，礦井內(nèi)產(chǎn)生了大量煤塵，極易引起爆炸事故，對(duì)工作人員生命安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2012年，礦井內(nèi)涌出瓦斯量約76 m3/min，屬于高瓦斯礦井。目前，礦井開采煤層為8號(hào)，該煤層產(chǎn)量較高，屬于良好的煉焦配煤，該煤層所采出的煤礦資源被銷往全國(guó)十幾個(gè)省市，并在冶金、電力等行業(yè)得到了有效應(yīng)用。

2 提升機(jī)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)效益計(jì)算分析

該煤礦副立井選用JKMD-3.5×4ZⅢ型多繩摩擦式提升機(jī)1臺(tái)，基本能滿足8號(hào)煤層的生產(chǎn)需求。JKMD-3.5×4ZⅢ型多繩摩擦式提升機(jī)所使用的直流電動(dòng)機(jī)功率為1 300 kW，轉(zhuǎn)速為50 r/min。同時(shí)為了提高煤礦副立井的提升效率，還配備了一套PLC電控設(shè)備。主要設(shè)備的相關(guān)技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 煤礦主井提升機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

對(duì)于JKMD-3.5×4ZⅢ型多繩摩擦式提升機(jī)，一次完整的提升運(yùn)行程序需要消耗的電能按公式（1）計(jì)算：

式中：E表示提升機(jī)在一次完整的提升運(yùn)行程序中需要消耗的電能；Vmax表示提升機(jī)能提升到的最大速度；μi表示減速器的傳動(dòng)效率；μm表示提升電動(dòng)機(jī)的效率；μb表示變流設(shè)備的效率；表示功率，t表示時(shí)間。

經(jīng)公式（1）計(jì)算可知，在提升物料時(shí)，提升機(jī)一次完整的提升運(yùn)行程序中需要消耗的電能為14.9 kW·h；提升大件物資時(shí)，電能為19.3 kW·h。

煤礦工序能耗D表示在整個(gè)礦井生產(chǎn)過程中，提升機(jī)在某一個(gè)區(qū)間或部位所產(chǎn)生的能源消耗與其工作量之間的比值。具體計(jì)算公式如下：

式中：W表示提升機(jī)一次提升中所消耗的電量；Q表示提升機(jī)一次提升的載重量；H表示礦井提升的有效高度（本礦井項(xiàng)目中的有效高度為378 m）；k表示提升高度的折算系數(shù)，一般取值為0.96。

經(jīng)過公式（2）計(jì)算可知，在提升大件時(shí)，一次提升耗電量W為19.3 kW·h，一次提升工序能耗為0.19 kW·h/（t·hm）；在提升矸石時(shí)，一次提升耗電量為14.9 kW·h，一次提升工序能耗為0.52 kW·h/（t·hm）。

上述計(jì)算結(jié)果均滿足提升機(jī)在煤礦使用中的相關(guān)節(jié)能要求，同時(shí)符合經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的條件。

3 JKMD-3.5×4ZⅢ型多繩摩擦式提升機(jī)應(yīng)用中的注意要點(diǎn)及節(jié)能措施

3.1 施工組織設(shè)計(jì)和建井工期

礦井建設(shè)具有工序復(fù)雜、施工周期長(zhǎng)、工種多樣的特點(diǎn)，尤其是礦井提升設(shè)施的建設(shè)需要消耗一定的資金和人力。根據(jù)當(dāng)前礦井生產(chǎn)的實(shí)際需求，提升設(shè)施多采用塔式布置或落地式布置的方案。

考慮到該礦井井架基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，再加上施工工期緊，綜合考慮決定采用落地式多繩摩擦式提升機(jī)的布置方案。而且該方案可以在提升機(jī)房?jī)?nèi)實(shí)施平行作業(yè)，不會(huì)影響到井筒裝備的施工，有利于提高整個(gè)礦井建設(shè)的效率。另外，經(jīng)過粗略計(jì)算，和塔式提升機(jī)布置方案相比，落地式提升機(jī)布置方案占用井口的時(shí)間更短，可見該方案具有一定的可行性。

在實(shí)施落地式多繩摩擦式提升機(jī)布置方案之前，為了保證鑿井效率和質(zhì)量，需要在副井井筒附近安裝永久提升井架，以減少井架安裝和拆除的時(shí)間，以免影響井口施工的進(jìn)度。

3.2 提升系統(tǒng)布置

本礦井項(xiàng)目建設(shè)中，提升系統(tǒng)的布置方案如下：

1）提升鋼絲繩出繩角度。結(jié)合JKMD-3.5×4ZⅢ型多繩摩擦式提升機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)，出繩需要將仰角控制在50°～80°，大量實(shí)踐表明，鋼絲繩的最佳出繩仰角為60°。如果提升機(jī)布置工藝難度在合理范圍內(nèi)，可以適當(dāng)增加鋼絲繩出繩仰角，大仰角有利于減小鋼絲繩的振動(dòng)幅度，從而保證整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性[2]。

2）保證施工進(jìn)度。落地式多繩提升系統(tǒng)建設(shè)可以和井筒裝備施工、提升機(jī)房施工同時(shí)進(jìn)行，盡可能減少井口施工的時(shí)間。同時(shí)，在開展平行作業(yè)的過程中，還應(yīng)考慮到井口臨時(shí)設(shè)備和永久設(shè)備之間的矛盾。該礦井在實(shí)際建設(shè)中就遇到過類似問題，主要通過縮短提升機(jī)主軸和井筒中心之間的距離解決的。

3.3 提升機(jī)在使用過程中的注意事項(xiàng)

1）提升機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)在管路安裝前應(yīng)對(duì)其進(jìn)行清洗，清洗流程為酸洗-石灰水清洗-清水沖洗。

2）在使用過程中，為了確保提升機(jī)的使用性能充分發(fā)揮出來，應(yīng)定期對(duì)各個(gè)主機(jī)的潤(rùn)滑點(diǎn)進(jìn)行潤(rùn)滑處理。同時(shí)要注意對(duì)主軸裝置和液壓站油溫進(jìn)行降溫處理。

3）提升機(jī)在使用過程中，應(yīng)對(duì)設(shè)備的連鎖保護(hù)裝置、安全保護(hù)裝置等進(jìn)行檢查，以保障整個(gè)設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性。

4）定期檢查各連接螺栓和地腳螺栓是否出現(xiàn)松動(dòng)，如果出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)采取處理措施。

5）如果提升機(jī)持續(xù)處于負(fù)力運(yùn)行的狀態(tài)，建議使用動(dòng)力制動(dòng)。

3.4 提升系統(tǒng)維修

多繩提升機(jī)維修的重點(diǎn)部位就是鋼絲繩，尤其是冬季室外氣溫低，鋼絲繩上經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰的問題。為此，大部分礦區(qū)專門在鋼絲繩覆蓋區(qū)域建設(shè)了防寒走廊。另外，鋼絲繩在滾筒上的圍包角較小，每次鋼絲繩在擺動(dòng)時(shí)都會(huì)對(duì)圍包角產(chǎn)生一定影響，特別是在襯墊摩擦力較小的情況下，直接會(huì)影響到落地式提升機(jī)的防滑性能[3]。因此，有必要定期組織人員對(duì)鋼絲繩使用質(zhì)量進(jìn)行檢查，以保證多繩提升機(jī)的正常使用。

3.5 可采取的提升機(jī)節(jié)能措施

1）隨著智能控制技術(shù)的發(fā)展，提升機(jī)電器設(shè)備可采用PLC控制電流系統(tǒng)，以提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

2）采取措施對(duì)提升機(jī)軌道的潤(rùn)滑度進(jìn)行改善，以減少提升機(jī)在提升過程中的阻力，保證軌道平滑。

3）定期對(duì)提升容器進(jìn)行處理，將容器內(nèi)的殘留雜物清理干凈，以確保在提升大件和矸石時(shí)提升機(jī)能保持最大的有效裝載量。

4）定期組織人員對(duì)傳動(dòng)裝置的運(yùn)行情況進(jìn)行檢查。

5）盡量減少提升機(jī)輕載運(yùn)行，確保每一次提升機(jī)的使用效益能發(fā)揮至最大。

4 結(jié)語(yǔ)

JKMD-3.5×4ZⅢ型多繩摩擦式提升機(jī)在礦井生產(chǎn)中的運(yùn)用已經(jīng)成為一種必然趨勢(shì)。為了進(jìn)一步貫徹節(jié)能理念，要求提升機(jī)在使用過程中統(tǒng)籌調(diào)度用電負(fù)荷，規(guī)范使用流程，全面實(shí)施相關(guān)節(jié)能改進(jìn)措施，以推動(dòng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)這對(duì)于促進(jìn)煤礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展也具有重要意義。