矿井机电运输系统概论和技术员职责.docx

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矿井机电运输系统概论和技术员职责

矿井机电运输系统概论和技术员职责新矿集团董崇远

前言:

为了使广大工程技术人员更好的了解矿井机电运输系统概况,避免空洞的讨论,现以新汶矿业集团现有的通风、排水、压风、提升、主运输、主供电、辅助运输、采掘设备等现有状况为基础,与大家一起讨论管理的重点及发展方向,希望能为广大工程技术人员今后的工作提供一点借鉴。

一、提升系统

1、现状:

全公司目前在用φ2m及以上和1.6m提人绞车共70台,传统的TKD串电阻调速控制基本改为PLC控制技术和变频调速技术,运行平稳,节电效果显著,平均节电30%以上,个别以下放物料为主的副提绞车甚至节电达50%以上。

基本处于免维护状态,安全可靠性高。

通过近几年的不断更新改造,大多数能够符合《禁止井工煤矿使用的设备及工艺目录》要求,尚有18台井下绞车电动机不符合《煤矿安全规程》矿用一般型电气设备的要求,鉴于现有电机制造厂不生产高压防爆型绕线电动机,无法进行设备购置更换,现正在孙村矿进行低压变频电机更换试验工作,取得经验后,逐步在全集团公司推广。

2、管理重点:

1管理制度齐全,行为规范,落实到位。

2各类安全设施齐全可靠,定期试验。

3提升钢丝绳:

最主要磨损、断丝超限时,必须换绳。

4特殊提升:

炸药、大型设备、长材料。

5提升系统日常维修,每天要保证2~4小时的检查维修时间,全年不少于12天的停产检修日。

6技术测定、整定、探伤。

7健全技术档案。

8设备选型:

技术先进、经济合理、安全可靠、维修方便。

3、发展方向:

1提升机按机械结构分:

缠绕式、摩擦式;按电控方式分:

直流、交流（TKD、PLC、变频。

提升机发展的总体趋势是大功率、大提升长度、大提升量,其制动系统近年来全部采用盘型液压闸,替代原来的杠杆重锤平移闸、角移闸;减速机采用行星轮或SEW型替代传统的平行轴式;电控方式由直流逻辑继电器向ACS全数字控制,交流TKD、PLC向变频控制发展,TKD电控已经淘汰,交流电控尽量采用变频控制,其次采用PLC控制,大功率电机尽量采用直流直联控制,这是比较成熟的技术,交流变频控制（定子、转子技术均已成熟。

例如:

新巨龙能源公司主井设计采用立井箕斗提升,提升机选用多绳摩擦式提升机,型号为JKMD-5.4×6（Ⅲ,生产厂家为瑞典ABB公司。

电动机为AMZ2000QP16型低速直联交流同步电动机,生产厂家为ABB公司,冷却方式为风机强迫风冷。

电压等级为3150伏,功率为4800KW,额定转速为53r/min。

电动机与主轴装置的连接采用直联方式。

主电机采用晶闸管交直交变频供电,电枢可逆、磁场恒定的全数字调速与监控交流传动系统。

主井提升钢丝绳为优质镀锌钢丝绳,三角股,纤维芯,绳径44mm,

长度970m×6根,单重7.89kg/m。

尾绳为P8*4*19-187*29-1370,长度930m×1根,单重16.8kg/m;P8*4*19-177*28-1370,长度930m×2根,32吨箕斗提升。

设计提升高度834.4m,最大提升速度12.48m/s,加速度0.7m/s2,一次提升循环时间120s,年设计提升能力367.5万吨。

新巨龙能源公司副井设计采用立井罐笼提升,提升机选用多绳摩擦式提升机,型号为JKMD-4.5×4（Ⅲ,生产厂家为中信重型机械厂。

电动机为ZKTD285/63型2000KW45r/min低速直联直流电动机,生产厂家为上海电机厂,冷却方式为风机强迫风冷。

电压等级为750伏,电动机与主轴装置的连接采用直联方式。

主电机采用晶闸管12脉动供电,电枢可逆、磁场恒定的全数字调速与监控直流传动系统。

副井提升钢丝绳型号:

6×28TS（3+9BR+15+12+1FC1670MpaΦ50mm,1050m/根×4根。

尾绳为P8×4×19—187×29—1370一根,P8×4×9-170×28-1370两根,双层四车罐笼提升。

最大提升速度10.6m/s,加速度0.6m/s2,一次提升循环时间282.76s（一次纯提升时间102.76s,年设计矸石提升能力57.8万吨。

2钢丝绳在线监测系统。

3可视化无人操作系统（新巨龙立井、孙村、鄂庄各一条斜井。

二、排水系统

1、现状:

全公司目前有42个水平排水水平,在用水泵共203台,在用排水管路128趟,主要装备新型高效的PJ型或MD型水泵,效率高,寿命长,吨水百米电耗均在0.5kWh以下,排水能力能够满足《煤

矿安全规程》要求。

省内13个矿井,有12个实现了排水系统自动化和无人值守。

对水文地质条件复杂或有突水淹井的矿井,根据《煤矿防治水规定》第六十六条、《煤矿安全规程》第二百七十三条规定,着手在正常排水系统的基础上,另外安设具有独立供电系统且排水能力不小于最大用水量的潜水泵,目前华恒、协庄已完成设计,良庄开始设计。

井下水泵电动机不符合《煤矿安全规程》矿用一般型电气设备的共计146台,现已完成招标采购工作,预计今年雨季前全部更换完。

2、管理重点:

1在矿井正常涌水量、最大涌水量不变的情况下,水泵、水仓、排水管路能力符合《煤矿安全规程》要求。

2主排水系统必须每半年进行一次经济运行测定,吨水百米电耗不大于0.5KWh,排水系统效率不低于50%。

不符合要求要及时维修。

3每月检查水仓的淤积情况,及时清挖,经常保持原设计容积3/4。

•雨季前必须清挖一次,水仓的空仓容积必须经常保持在总容量的50%以上。

4每年雨季前全部工作水泵和备用水泵进行一次联合试运转,运转的时间不少于20分钟。

5每周检查泵房配水闸门、防水门的密封性。

各转动部位及时加注润滑油,开关灵活,防腐良好。

6排水管路固定牢固、不漏水,定期防腐,当水垢厚度超过管内径的2.5%时及时清垢,每年雨季前检查一次。

7健全技术档案,做到一台一档。

3、发展方向

1水泵自动化控制系统中PLC构成的自动化控制系统,根据水仓水位的高低、井下用电负荷的高低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段等因素,合理调整水泵,自动准确的控制水泵运行。

2不锈钢材质叶轮,高效MD模块化水泵,例如:

水泵100m3-1250m3/h,共有10套外壳体,当选用300m3/h的水泵时,矿井的涌水量增大,只需更换水泵的转子,可在扬程不变、效率不变的情况下,达到400m3/h。

三、压风系统

1、现状:

集团公司13对矿井共有空气压缩机机站30个、压风机82台。

为认真吸取枣庄市薛城区防备煤矿井下压风机着火事故教训,消除井下压风机着火事故隐患,对集团公司省内矿井14个压风机站,22台压风机,全部进行了升井改造,结合升井改造,一并完善了压风自救系统。

截止目前运行的均为高效螺杆式压风机,具有效率高、免维护、无人值守的特点,设备能力能够满足生产压风需求,基本实现了无人值守自动控制。

2、管理重点:

1安全保护装置的试验:

⑴断水、断油保护,一、二级排气超温保护,每班试验一次。

⑵风包超温保护、润滑油超、欠压保护、润滑油超温保护,安全

阀、卸荷阀试验,失磁保护、盘车保护,每旬试验调整一次。

⑶释压阀每三个月检查一次。

⑷风包每半年清扫一次,每年泄漏试验一次,受压部件检修后进行水压试验。

⑸螺杆式压风机安全阀试验必须由有资质的机构每年检验一次。

⑹防护用具每年试验一次。

2油脂

⑴必须使用空气压缩机专用油。

⑵每次更换空气压缩机润滑油时,必须对油取样化验,化验项目齐全,其闪点不得低于215℃。

⑶认真做好换油、化验记录,保存期一年。

3冷却水质符合以下要求:

⑴PH值在6.5~9.5范围内。

⑵悬浮物不大于25mg/L。

⑶有机物不大于25mg/L。

⑷含油量不大于5mg/L。

⑸具有热稳定性。

3、发展方向

1压风系统,L、V型活塞式应逐步淘汰,螺杆式压风机应用比较普遍,具有效率高、免维护、无人值守的特点。

2压风机变频自动化控制改造,推广使用变频自动化控制装置,将压风机实现了变频控制,来改善风机运行状况,提高工作效率。

并

建立地面压风系统调度监控中心,设立压风系统监控层,该层完成各个压风机的监控和数据转发,所有数据都可通过以太网传至调度中心,从而减少了岗位人员。

四、通风系统

1、现状:

全公司目前在用的通风机房26个,通风机52台,主要机型为GAF型轴流通风机和FBCDZ型对旋通风机,通风设施齐全完好,满足《煤矿安全规程》要求。

其中,华丰矿管子井提风机房、协庄矿七采风机房和龙固主扇风机等矿井,已实现通风机自动化集中控制,事故状态下,按程序自动倒机与反风,增加了供风的可靠性,并减少了岗位人员。

2、管理重点:

1主扇风机必须有可靠的双回路电源。

2风机每月必须进行一次倒机运行,每次倒机前对机壳内部及工作轮进行清理,倒机后立即对停运风机进行检查、维护保养。

3每三年对主轴探伤一次,每运行半年更换一次润滑油。

4每季度检查一次反风设施,每年进行一次反风试验。

5电机、风机各轴承必须有超温报警装置,每周试验一次,运行时滑动轴承温度不超过65℃,滚动轴承温度不超过75℃。

。

6过流、无压释放保护装置可靠,每半年整定试验一次。

3、发展方向

1主通风机,分离心式、轴流式两种。

离心式效率高、噪声低,调节性能不好,难以在高效区工作,逐渐被取代,现有风机可用变频

技术来解决。

轴流式风机选型遵循以下原则:

1优先选用普通风机,2存在地壳变动,应选用对旋式,因对旋式风机电机、叶轮装在一起,不受环境、底鼓影响,3GAF代表最高水平,制造精密,性能优良,反风功率大。

2在矿井主通风机控制方面,针对长城、福城、黑沟、水帘洞等由小矿变大矿的矿井,随着产能的扩大,其矿井前期、后期风量、负压相差很大,仅靠调整主通风机控制风门和叶片角度,无法保证主通风机工况点同时兼顾矿井前期、后期始终运行在高效区,通常需要更换风机。

为此,新矿集团经过反复分析论证,决定采用变频技术,根据公式P1/P2=n13/n23可知,功率与转速的3次方成正比,降低风机转速,选取适合的工况点,既可使风机运行在高效区,降低功率消耗,又避免了后期更换风机造成的重复投资,同时采用变频技术,保证了风机平稳启动,减少了启动过程中的机械冲击和对电网的冲击,延长了设备使用寿命。

3在局部扇风机控制方面,煤矿掘进工作面局部通风中大都采用“一风吹”的方式,即在通风过程中,局扇一接入电网,就长期恒速运转,掘进工作面刚开始施工时,巷道很短,需要的风量较少,但随着施工巷道的掘进,巷道越来越长,风筒的阻力会加大,瓦斯浓度、环境温度变化亦有极大差异,以往局部通风机的选择都是按最困难条件选型,显然前期通风会造成较大的能量浪费。

针对以上状况,新矿集团孙村、良庄等部分矿井采用防爆变频器来控制局扇,掘进迎头分设瓦斯、温度两个传感器,共同控制防爆变频器,风机工况点同时

满足瓦斯、温度两项指标要求,根据掘进工作面瓦斯浓度、环境温度的变化,及时调整通风机的转速,及时改变风量,既满足风量要求,又不会造成电能的浪费,同时延长局扇的使用寿命。

五、原煤运输系统

1、现状:

全公司目前在用主运皮带42台,其中钢缆皮带有10台,强力皮带有32台,已实现自动化的钢缆皮带和强力皮带共19台。

其中10台钢缆机电控系统老化、故障率高,存在控制隐患,于2011年底进行了电控系统升级改造工作,其余主运系统能够满足现有矿井提升需求。

2、管理重点:

低速防滑、煤位、防跑偏、超温洒水、烟雾报警、电机温度。

3、发展方向

1多数矿井主运输胶带输送机逐步向大运量、长运距、高强度、大功率方向发展,向自动化控制,无人值守方向发展。

例如:

新巨龙1301工作面,DSJ140/3*450型,带宽1.4m,运输能力2500t/h,长度

1800m,配用电动机功率3*450KW。

2在主运输及采区运输皮带方面,长距离运输皮带直接启动对整个系统冲击力非常大,很容易造成洒炭,并且容易出现撕断皮带、拉坏滚筒等事故,严重的还会损坏减速机的情况,针对这一情况,新矿集团的多数矿井采用了变频软启动控制技术,启动性能好,力矩恒输出,减少了设备冲击,降低了机电事故,减少了卫生清理工作量,特别是下运皮带采用变频技术,既解决了下运皮带的制动问题,又解决

了负力运输电能反馈电网的问题,节电效果显著。

3应用KAH36型皮带综合保护系统,在每个皮带机头增加视频监控和语音系统,接入矿井工业以太网,实现采区皮带集中控制、远程监测监控,连锁启车时设备会按逆煤流顺序自动启动。

连锁停车时,皮带会按顺煤流顺序停车,大大降低现场岗位人员操作的不安全因素,取消岗位工,实现无人值守。

六、供电系统

1、现状:

集团公司省内13对矿井降压站全部实现了独立双回路供电,23个变配电站的二次控制保护装置全部使用变电站微机综合自动化控制保护装置,增加直流操作系统、数字化微机保护单元、远程通信和监测系统,实现了遥测、遥信、遥控甚至遥视的远程自动化功能。

华丰矿建成了矿区第一个数字化变电站,实现了变电站管理的科学化、智能化。

高低压开关全部实现了真空化,无国家明令禁止的淘汰设备与电缆。

多数矿井降压站安装了高压无功自动补偿装置,实现了无功自动连续补偿,功率因数保持在0.95以上。

汶南、鄂庄、良庄三个矿的高压电网加装接地电流全自动补偿装置,解决单相接地电容电流不得超过20A的问题。

所有矿井井下660V供电系统全部升压改造为1140V及以上供电系统,提高了供电的可靠性,降低了电能损耗。

2、管理重点

1正规操作,手指口述:

高压严格执行“两票”制度,停电、验电、挂接地线制度;低压严格执行停电闭锁、专人看开关、挂停电牌

制度。

2各类保护齐全、灵敏、可靠,不出现误动、拒动,不出现越级跳闸现象。

3按规定进行电气试验,注意分析比较试验数据变化规律,出现异常,必须补做实验,确认结果。

4抓好日常检修,不放过任何细节。

5杜绝电气失爆,使用阻燃电缆。

6抓好培训,考核发证,持证上岗,非电气人员严禁操作电气设备。

7抓好供电设计、接火审批,采掘供电分开等技术管理工作。

3、发展方向

1真空化、自动化、节能化、数字化。

建设矿区数字化变电站,逐步实现变电站管理的科学化、智能化。

供电线路巡视、检查、检修推广使用无人技术,如:

无人直升机、智能巡检机器人。

2应用计算机控制网络和通讯技术、光纤技术,采用嵌入式微机系统作为变电站的保护、监测控制模块,将数据收集到变电站通讯管理机内处理打包后,通过敷设的光纤环网上发到调度总控制和就地监控,同时可接受调度指令,通过变电站通讯管理机下发至每一台设备,从而实现变（配电所的遥测、遥信、遥调、遥控功能,达到变（配电所现场无人值守,管理人员在调度中心能够及时掌握整个供电系统的运行情况,便于统一调度、协调各变（配电所的操作。

每个变（配电所均设有工控机监控,显示系统接线图、潮流图、报警信息、负荷

曲线图、事故顺序追忆、电压棒图等,并具有打印功能,方便巡检人员查询。

七、辅助运输系统

1、运输装备基本情况,运输专业共有设备8868台,其中单轨吊73台,无轨胶轮车60台,架空乘人装置47套,架线电机车127台,柴油轨道机车38台,电瓶车267台,小绞车256台,各类矿车8000余台。

近年来,运输专业以开展运输系统改造年活动为中心,以安全生产系统评价为重点,努力推进运输“四消灭”（即消灭地轨、消灭小绞车、消灭矿车、消灭架空线工作,通过几年工作,基本确定了18对生产矿井的辅助运输方式,有15个矿34个采区装备了73台单轨吊机车（其中包括5台操控器、9台电动单轨吊,新巨龙公司无轨胶轮车运输得到广泛采用,6个矿实现了整个矿井煤矸分储、分时、分运,共装备47套架空乘人装置使得采区人员运送得到根本改善,9个矿15条水平大巷和9个矿地面取消了架空线运输方式,规范专用车辆并投用专用车辆1000余辆,老区9个矿停运12座矸石山,井下取消小绞车230余台,共减少岗位工1366人,安全状况得到根本好转,连续7年实现了运输安全年。

2、提高运输装备水平,创建辅助运输新模式,努力实现运输“四消灭”。

近年来,对矿井运输系统和运输方式进行了颠覆性的革命,以“软性连接仓运”和“可靠性”理论为指导,提出了消灭地轨、消灭小绞车、消灭1t普通矿车、消灭架空线的运输“四消灭”奋斗目标。

一是采区内大力推广单轨吊运输方式,消灭小绞车。

随着采掘机械

化装备水平的大幅度提高,以小绞车运输为主的辅助运输方式落后、效率低、环节多、占用人员多、安全隐患大、事故多的问题愈显突出,严重制约了高产高效矿井的建设与发展。

为解决这一难题,自2008年开始,首先在孙村矿试用柴油单轨吊并取得成功,之后采取由点到面,由工作面到采区的工作思路,加大资金投入,到目前为止,全公司有15对矿井的34个采区装备了单轨吊机车72台,单轨吊运输网络总长度达到了135.6Km。

通过单轨吊的推广应用,共取消小绞车280台,减少岗位工920人,实现了采区内“消灭地轨、消灭小绞车、消灭普通矿车”的目标。

二是推广应用无轨胶轮车运输方式,对于新巨龙、新阳、赵官、福城、长城等煤层倾角小和条件较好的矿井,积极推广应用无轨胶轮车运输方式,到目前为止,全公司共装备各类无轨胶轮车56辆,无轨胶轮车运输线路总长度达到了16300m。

三是积极推广消灭架空线,消除安全隐患。

针对架空线安全隐患大、人员触电事故时有发生、杂散电流危害严重和影响井下环境面貌等问题,通过几年的工作,有9对矿井16条水平运输大巷取消架空线,实现柴油机车或蓄电池机车运输。

目前华丰、鄂庄、新巨龙、新阳、赵官、水煤、黑沟、长城、福城、芦草井矿等10对矿井实现全矿井消灭架空线。

同时良庄矿、华丰矿、协庄矿、翟镇矿、万祥矿业、华恒矿业、盛泉公司、华泰公司、鄂庄矿等9对矿井地面取消架空线。

四是整顿和规范矿用车辆,消灭1t普通矿车,实现专用车辆系列化和规范化。

针对目前国内无专用车辆系列化标准、各矿自行改制专用车辆、车辆类别繁杂混乱和安全隐患大的实际,新矿集团研究制定了专用车辆规范化标准,研制了材料车、侧卸式矿车、平板车、双底卸式矿车、转盘车等5类新型基本专用车辆,并确定了其用途。

通过几年的工作,各矿投用专用车辆共计1923辆,逐步取代普通矿车运输。

通过专用

车辆推广应用,方便了地轨和单轨吊运输系统之间转载,提高运输能力、效率和安全性。

五是大力推广机械运人设备,创建快速绿色运人通道。

大力推广猴车运人方式,近几年在猴车的推广应用和技术研究方面做了大量工作,特别在大坡度、小断面、大功率、弯道、零速上下和安全运行等方面取得突破,使得猴车得以大量推广应用,全公司目前已装备47套猴车运人系统,使得采区人员运送得到根本改善。

推广应用无轨胶轮车运人方式,新巨龙公司努力打造半小时运人工作圈,优化运输系统,装备信集闭系统,试验应用顺槽无轨胶轮车和大巷无轨胶轮人车,提高运人速度和能力。

六是推广使用综合信集闭系统,近几年对8对矿井12条运输大巷装备信集闭系统,包括单轨吊机车、无轨胶轮车、电机车均纳入信集闭控制范围,并实现了在地面集中控制,从而减少机车使用数量和人员,提高了运输效率和能力,保障了运输安全。

七是改变传统矸石提升理念,实施煤矸分储分时分运系统改造。

针对矿车运送矸石连续性差、能力小、环节多、占用人员和设备多、安全隐患大、影响掘进工作面单进水平和掘进效率的提高,制约先进辅助运输设备使用的老大难问题,提出了建设矸石仓、充分利用采区和主井原煤运输系统运送矸石、实现煤矸分储分时分运的理念。

2009年,首先在东港矿实施了煤矸分储分时分运系统改造,取得了突破性进展,到目前为止已有东港、华恒公司、新阳、赵官、长城、福城矿等6个矿实现了整个矿井煤矸分储分时分运;另有协庄矿对-850水平和-550水平实现煤矸分储分时分运,新设计的采区都要达到这一要求。

利用主运系统排矸,提高了主运皮带的利用率,大幅度减少了辅助运输系统的工作量,为副提系统实现分时集中提升创造了条件,共减少岗位28个,减少岗位人员96人,消除了副提系统排矸存在的安全隐患,取得了显著的经济效益和社会效益。

同时改变

了传统的采区设计理念,形成了采区设计的新模式,为下一步向全公司推广打下了基础。

八、采掘设备

1、采掘设备装备情况,全公司目前实有采掘机械化设备11991台。

其中液压支架9934架、采煤机112台、工作面刮板机116部、综掘机127台,其他设备1702台。

液压支架使用7650架、使用率77%,采煤机使用85台、使用率80.18%,刮板机使用96部、使用率82.75%,综掘机使用97台、使用率76.37%,其它设备使用1310台,使用率76.96%。

装备特点:

在综采装备方面,新巨龙公司使用了ZF15000/23/43型液压支架、KSW-1500U型进口采煤机、SGZ1200/2×1200型工作面刮板机组成年产千万吨的装备,福城矿使用了ZY9200/24/50型电液控制液压支架、记忆截割采煤机,实现了自动控制工作面,达到了国内先进水平。

与中国矿大合作研制的复杂煤层无炮开采采煤机达到了国内领先水平,并得到了推广应用。

在综掘装备方面,新巨龙公司装备了5台MH620型进口掘进机,达到了国际先进水平;多个矿井装备了达到国内领先水平的EBZ-300型掘进机5台、进口MR340型掘进机1台、EBZ-350型掘进机1台。

2、依靠科技进步,不断提高采掘工作面装备水平

（一解放思想、转变观念,大力推广应用综采、综掘装备。

新矿集团2003年以前大部分工作面为单体液压支柱支护的高档普采工作面,采煤机的最大装机功率320KW,掘进工作面大部分为放炮落矸、绳式耙装机装矸。

随着企业不断发展需要,集团公司转变了生产经营观念,确立了大生产格局、加快发展速度的宏观目标。

从2003年开始大力推广应用综采、综掘生产装备,华丰煤矿装备应用了集团公司建企以来的第一套大倾角综采放顶煤生产装备,翟镇煤矿

率先装备应用了2套轻型综采装备,孙村煤矿、华丰煤矿、协庄煤矿等率先装备了S100型、S150型、EBJ120型综掘机,为集团公司综采、综掘装备推广应用起到了带头示范作用。

从2003年开始截止2011年底,新矿集团累计投入综采设备120套,综掘设备173套,累计投入资金501928.14万元,为新矿集团的安全生产、稳产高产奠定了坚实的基础。

（二不断推广应用新技术,着力提升采掘机械的装备水平随着安全生产的需用,不断对采掘装备实施升级改造,基本淘汰了工作阻力小于3000KN的液压支架、装机功率小于32