煤矿提升系统技术改造实践与展望

煤矿提升系统技术改造实践与展望

黄强

（淮南矿业集团潘二煤矿，安徽省淮南市232087）

摘要：随着我国经济的发展，对煤矿的需求量逐年攀高。受限于煤矿提升设备的技术，现有的煤矿很难进行深层开采作业。因此，煤矿企业急需对现有提升设备进行技术升级。本文首先对煤矿提升系统技术改造的实践情况进行阐述，进而对其未来发展方向进行展望。

关键词：煤矿提升系统；技术改造；展望

引言：

随着我国社会的不断发展，经济的发展也导致电力的需求量越来越大，而目前火力发电仍是我国电力系统的重要组成部分。因此，我国对煤矿的需求量越来越大。然而，我国绝大部分煤矿企业的作业设备性能无法满足作业需求，急需进行技术改造升级。提升系统作为矿产开采系统的重要组成部分，其性能优劣直接影响生产效率与产量。就目前现状来看，我国现存的绝大部分煤矿企业组建于上世纪五、六十年代，提升系统的设计仅考虑当时浅部煤层的开采需求，且提升设备绝大部分来源于前苏联。然而，随着社会的发展，煤矿的开采已逐步向中、深部煤层扩展，且产能逐年增加，导致原有煤矿提升设备已无法满足生产的需求。因此，在保障煤矿企业经营成本的前提下，提升煤矿企业的产能，必须挖掘原有提升系统的潜在性能，增强提升系统的作业能力，具有重要的经济价值与现实意义。

一、煤矿提升系统技术改造实践

（一）煤矿提升系统技术改造升级方案比较

从工程的角度出发，对任何系统进行技术改造升级都必须进行多方案的对比分析，从而确定最优的技术改造方案。在煤矿提升系统改造升级的方案评比中，需要重点考虑经济性与技术可行性[1]。煤矿提升系统主要由提升机、主轴装置、电动机、减速器、钢丝绳、箕斗、天轮、井架等组成。从减小工程施工量、缩短矿井停产时间以及节约成本的角度出发，可采用保留原有提升机主轴装置，对提升机房稍加改造，加大箕斗载重量的方案。针对该方案，由于增加了箕斗的载重量，故必须对箕斗载重量进行校核，以确保提升系统的机械强度满足要求。上述方案在短期内性价比较高，但不利于企业进一步发展。因此，从企业长远的发展角度出发，可采用更换大型提升设备、新建提升机房的方案。该方案可将煤矿提升系统的提升能力显著提高且保留一定的裕量，以满足企业的发展需求，但该方案需企业承受较大的时间成本与经济成不。综合比较上述两中方案，并结合煤矿企业的实际经营状况，决定采用保留原有提升机主轴，加大箕斗载重量的方案。

由于改造方案确定增加箕斗载重，故必须同时对井架、钢丝绳进行改造，以满足提升系统的机械性能要求[2]。井架包括立架与斜架，在进行机械强度计算时，可将二者分别进行设计。因此，井架的改造可采用套装组合井架方案。在满足《煤矿安全规程》对井架机械性能及高度的要求前提下，为降低技术改造成本，可采用立架的外侧套装新立架的方案。该方案具有施工难度小、可靠性高等优点，同时施工过程不影响企业的正常生产，降低企业的经济损失。此外，与整体设计新井架相比，该方案可显著减小井架重量。

（二）煤矿提升系统技术改造升级方案实施

为使煤矿提升系统达到1.5Mt/a的提升能力，需将现有箕斗载重量提升至6吨。为提高系统效率，需对箕斗进行轻量化设计以减少自重，故采用轻型箕斗。箕斗的立柱、主梁、尾绳等重要受力部件采用热轧槽钢整体结构，以满足箕斗的强度要求。采用井架套装方案进行井架改造升级，由于需在现有立架的外侧套装新立架，而新旧立架的材料属性不尽相同，为保证井架的刚度，在进行新旧立架联接时需采用摩擦型高强度螺栓。

由于增加了箕斗的载重量，煤矿提升系统的功率也应相应的提高。因此，需对煤矿提升系统中电控系统进行改造升级。为了提高电控系统的控制精度与可靠性，可将原有的电控系统升级为PLC电控系统[3]。采用PLC电控系统，可避免使用大量的继电器，提高电控系统的可靠性，显著减小系统维护工作量[4]。此外，针对PLC控制系统，可开发相应的上位机，便于操作者直观观察设备运行状态。

二、煤矿提升系统发展方向展望

随着科学技术的不断进步，新技术、新材料、新工艺的不断涌现，煤矿提升系统也将会不断地进行改造升级，势必向智能化、轻量化等方向发展。

（一）电气化

随着社会的进步，电气化是评价一个企业，乃至一个国家先进程度的重要指标。煤矿提升系统的电控系统是整个系统的核心，电动机则是电控系统的执行机构。随着电机控制技术的发展，交流变频电机的节能效果逐渐彰显，故煤矿提升系统采用交流变频电机是未来的发展趋势。此外，随着计算机技术的发展，开发出界面友好、操作便利的人机交互界面也将是电控系统的发展方向。

（二）轻量化、大容量化

随着材料科学的发展，具有高强度、低密度特点的新型复合材料逐步得以应用。随着煤矿提升系统提升能力的不断增强，为提高系统的运作效率，必须对箕斗、井架等部件进行轻量化设计。此外，随着煤矿企业产能提升，箕斗载重逐渐增加，大容量化也将成为煤矿提升系统的发展方向。

（三）免维护与智能化

随着科技水平的不断提高，设备的可靠性逐渐提高，设计出智能化、免维护的煤矿提升系统将是未来的发展方向。采用数字化技术，可实现对煤矿提升系统的运行状态进行远程实时监控，使系统长期处于良好的运行状态，从而实现显著减小系统维护工作量。此外，借助互联网技术，可对煤矿提升系统进行远程操作与维护，实现智能运营管理的目的。

三、结束语

煤矿提升系统是一个复杂的机电系统，对其进行技术改造升级的难度较大，必须结合煤矿企业自身的经营状况，进行不同改造方案的对比研究，从而确定最适用于企业的改造方案。在进行煤矿提升系统技术改造升级的过程中，必须注重改造经济性，实现投入产出效益最大化。因此，在满足企业产能需求的前提下，应避免盲目提高系统提升能力。

参考文献

[1]崔松涛.煤矿提升机中的变频技术探究[J].山东工业技术,2018(4):101-101.

[2]李忠杰.浅析PLC技术在煤矿提升机上的应用[J].技术与市场,2018(1):85-86.

[3]王磊.煤矿提升系统优化及改造实践[J].煤炭与化工,2017,40(8):69-70.

[4]梁秀春.煤矿提升机电控系统改造研究[J].机械管理开发,2017(2):105-106