关于煤矿主井箕斗提升定重装载的推广及应用

引言

白洞矿是一个年产130万t的矿井，靠主井的

两个4t箕斗将原煤提至地面。主井底装载系统于

20世纪50年代设计，限于当时的技术条件，主井底

装载采用定容装载，煤装满箕斗后，主井提升机开

始提升。

根据最新版《煤矿安全规程》第393条规定：“箕

斗提升必须采用定重装载”。原在主井装载的过程中

有严重的洒煤现象，每次装载完毕老虎口在回转的过

程中倾洒原煤，又因原装煤形式冲击力大，造成箕斗

局部发生开裂现象及溜槽容易碰撞箕斗，在提升过程

中存在重大安全隐患。该设备在单绳缠绕式主井箕斗

定重装载过程不利于自动化生产，无法实时监测提升

过程中载荷情况变化，不能实质性解决箕斗“二次装

载”问题。所以提升机井底定重装载系统的应用，有效

合理地解决了上述存在的问题，从而确保了大型设备

运行的安全性和可靠性。现用装载设备每次装载时都

会受到一定的冲击，经常出现局部磨损和开焊现象，

且平均每5年更换一次装载设备，每次更换费用40

万元。平均每年使用维护成本约10万元。1主井提升定重装置的综合分析

目前，新建矿井基本实现了主井定重装载，而众

多老矿井在建井初期并没有考虑使用定重装载。通

常老矿井的装载硐室都非常狭小，如果采用目前新

矿井的定重装载方式，对设计、安装都将带来众多麻

烦。针对该情况研制出几种新型主井定重装置。并在

实际运行过程中取得了良好的效果。

目前，国内矿井提升箕斗定重装置按煤流过程

区分主要有四种：其一料斗式定重装载；其二连续式

称重给煤机定重装载；其三测重板式定重装载；其四液压称重头定重装载。

以上四种方式都有各自的安装方式及技术特

点，它们因现场具体情况而发挥出各自运用的优势。

下面就以上几点逐一进行分析。

1）定量斗式定重装载。其主要是通过定料斗进

行计量装载，在定料斗的上方与料仓的下方之间安

装一台K式给煤机。在达到定量的数值时从称重仪

表中输出一个开关量到K式给煤机开关的继电器

中，停止给料。然后打开定料斗的下端闸门给箕斗输

送物料。从而实现提升定重装载。

2）连续式称重给煤机定重装载。原煤仓内的物料

经导料槽下落到高强度履带上，履带静止时靠内摩擦

力而停止运动，在出料口形成一定角度的静止堆积；

当主驱动滚筒在减速电机的驱动下开始旋转时，带动

皮带运动使物料通过导料槽排向出料口，运行中的皮

带在出料口卸完料以后转向回程，如此循环从而完成

给料过程；导料槽底边密封装置使物料不易洒落；黏

结在皮带上未卸净的物料在回程中，通过清扫器处理

掉；通过闸门可以改变进出料口的大小来实现物料流

量的改变；也可以通过调节减速电机输出转速来调整

皮带速度从而实现物料流量的改变。

3）测重板式定重装载。当固体散状物料进入壳

体后，经导流，冲击到流量计的检测板上产生直接冲

击力，这个冲击力能使检测板产生一个位移，传感器

检测这种偏移然后转换成电信号，电信号在经过积

算器处理后，把流量及总累计量显示出来。该种流量

计的检测板设计时，仅允许在水平方向运动，这就意

味着只检测总冲力的水平分力，而忽略了竖直向下

的分力。这样就能保证由于物料堆积或黏附所引起

的检测板重量的变化不会影响系统的零点或精确

度。在物料向下流动的过程中实现了提升定重装载。

4）液压称重头定重装载。在箕斗的下方安装一关于煤矿主井箕斗提升定重装载的推广及应用

徐静

（大同煤矿集团公司机电管理处，山西大同037003）

摘要：箕斗提升在主井装载的过程中有严重的洒煤现象，每次装载完毕老虎口在回转的过程中倾洒原煤，又因原装煤形式冲击力大，造成箕斗局部发生开裂现象及溜槽容易碰撞箕斗，在提升过程中存在重大安全隐患。基于此，以主井箕斗提升定重装载的经验和同煤集团白洞矿现场的实际情况，经过综合比较，选择采用连续式称重给煤机定重装载是最佳的方案。关键词：白洞矿定容装载定重装置闭锁功能中图分类号：TD63文献标识码：A文章编号：1003-773X（2019）11-0159-03

收稿日期：2019-08-18作者简介：徐静（1984—），男，本科，毕业于辽宁科技大学采矿工程专业，工程师，现任大同煤矿机电管理处技术科科员

。DOI:10.16525/j.cnki.cn14-1134/th.2019.11.067总第199期2019年第11期机械管理开发MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENTTotal199No.11，2019

实践与应用槽型钢梁，在钢梁上放置两个液压称重头，并且在料

仓下方安装一套斜型闸门，当达到一定吨位的情况

下关闭该闸门，从而实现提升定重装载。

在生产运行过程中因现场条件的不同而采取了

不同的方式以达到主井箕斗提升定重装载的功能。

1）定量斗式定重装载。应用最为广泛，目前国内

新建的矿井大都采用该形式，是一种静态计量设备，

计量精度高，可以精确度可以达到0.125%系统最为

稳定，而且它不影响装载的时间。但它需要足够的空

间才能实现。因为其设备包括了两台K式给煤机和

两台定量斗。在矿井设计时考虑好足够的空间，操作

很方便。如果在老矿井加以改造的基础上进行施工；

相对来说比较麻烦，需要扩建井筒空间，耗时长、投

资大。

2）连续式称重给煤机定重装载。在目前老矿井

改造中应用最为广泛，它是一种动态的计量的设

备，运行系统稳定，操作简单。如果采用大流量的连

续式称重给煤机也不影响装载它的装载时间。其精

确度可以达到0.5%相对于定量斗式定重装载的精

度要偏低。主要是因为它是动态的计量。在原煤仓

下只要求安装该设备，而无须安装定量斗就可以实

现定重、给料双重功能。所需要的安装空间小、耗时

短、投资小。

3）测重板式定重装载。应用比较特殊，主要是在

现场需要有足够空间的溜煤槽，因为该设备的安装

位置比较特殊。它必须安装在溜煤槽内部，而且距离

下料口在1m的范围内。如果现场有条件的情况下

使用该方式最为简单。可以减少许多工作量，总之是

一条在特定情况下的捷径。

4）液压称重头定重装载。主要特点是直接称箕

斗的重量，安装的空间要求不是太苛刻，只要在箕斗

的下方安装一个大号的槽型钢材，然后在上面放置

液压称重头即可。但其计量精度无法准确的计算，主

要是因为钢丝绳始终在提着箕斗，钢丝绳在该过程

中究竟产生多大的力无法计量，而且在料仓的下方

所置放的斜型闸门在实际运行过程中也是很难实现

顺利的操作。2装载方案的确定

根据以上关于主井箕斗提升定重装载的经验和白洞矿现场的实际情况综合比较，认为采用连续式称

重给煤机定重装载是最佳的方案，如图1所示。3结构及改造原理

1）清除现有装载硐室内所有设备，安装两台定

重给煤机经过渡溜槽对应两台箕斗输送原煤，装载

过程中实现定重；符合《煤矿安全规程》第393条规定：“箕斗提升必须采用定重装载”。

2）安装提升机载荷监测保护装置，符合《煤矿安

全规程》规定：“缠绕式提升绞车必须设置松绳保护

装置并接入安全回路和报警回路，在钢丝绳松弛时

能自动断电并报警”。彻底解决箕斗“二次装载”这一

世界难题。

3）对原有的电控及提升信号进行升级改造，装

载过程设置手动、自动、点动三种工作模式。在正常

的提升运行状态下采用自动装载、自动打点信号，实

现“无人值守”，减员增效。

4）装载速度、流量可以根据链轮传动、闸门开闭

进行有效调节，在矿井提升任务繁重的情况下可以

加快装载速度，提高主运提升能力，增加产量，从而

改变目前固有的装载提升能力。

5）在定重给煤机与箕斗之间安装过渡溜槽，在调

试完毕前该过渡溜槽的角度与结合距离均可调节，按

照既有成功经验将装载原煤溜槽的角度定为45°，

与箕斗结合处水平距离为50mm，可以确保不洒煤，

彻底解决白洞矿当前箕斗装载严重洒煤的问题。

6）在主井硐室装载位置、箕斗卸载位置、上井口

缓冲煤仓等处安装专用视频监控系统，有利于绞车

房操作工对每个提升工位的准确把握，大大地提高

了提升安全系数。4创新内容

1）将原有带配重的老虎口式大圈嘴装载设备全

部拆卸移出，在主井底原煤仓下方安装两台定重给

煤机，经过渡溜槽对应向各自箕斗装载原煤，在装载

过程中实现定重、给煤双重功能，并且施工周期短。

2）白洞矿现有的提升信号系统属于人工简易打点方式，必须改造符合《煤矿安全规程》相关规定的

矿用主井提升信号及电控装置，用于完善主井提升

系统的各种闭锁功能及打点信号功能

。1—煤仓；2—输送机；3—称重控制器；4—箕斗；5—行程开关；6—溜煤口；7—称重传感器；8—测速传感器；9—随动闸板图1连续称重式主井箕斗定量装置系统图1

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9第34卷机械管理开发jxglkfbjb@126.com160··

3）如箕斗再次扩容只需通过软件增加定重额度

即可，无须改造主机。

4）采用进口数字式定重传感器，现场运行精度

控制在±1%以内。白洞矿定重给煤机设计长度为

4.7m，该长度有利于系统精度的把握。

5）装载时间按照输送量大小可调可控，确保箕

斗装载时间小于卸载时间，不影响提升周期。给煤机

式主井箕斗定重设备在装载过程中具有皮带对原煤

产生的拉力，非常有利于装载黏煤，不堵仓。

6）箕斗装载的吨位根据实际情况可以随时在井

下、井上进行调整。

7）安装给煤机式定重装载设备不需要扩大硐

室，不需要破井壁。5应用情况及经济社会效益

1）现给煤机式主井箕斗定重装载系统工艺最为

优化，设备维护工作量大大降低，主机寿命达30年，

避免了老虎口式装载设备洒煤和定期更换的现象。

2）该设备的装载速度、流量可以根据链轮传动、

闸门开闭进行有效调节，在矿井提升任务繁重的情

况下可以加快装载速度，提高主运提升能力，矿井每

日增加原煤产量约10t（原煤产量一年增加3300t），

折合年经济效益约99万元。

3）主井井底硐室装载位置、箕斗卸载位置、上井

口缓冲煤仓等处安装专用视频监控系统，有利于绞

车房操作工对每个提升工位的准确把握，节省了部

分劳动力。原箕斗定容装煤过程中，洒煤严重，井底

需16名工人进行清煤，现使用是定重装载系统，洒

煤情况较原来减少了80%，只需3名清煤工，从而节

省了13名工人的劳动力和降低了工人的劳动强度，

使矿井每年的人工成本减少了约78万元。

主井提升机井底定重装载系统应用可提升矿井

年经济效益达177万元，具有突出的经济社会效益。6总体性能指标与国内外、集团公司内其他单位技

术的比较

1）装载工艺简单，控制点少，维修量减少，运行

操作非常简便，大大提高了主井提升系统的安全系

数及提升效率。

2）可以在原有的硐室内进行改造，只需进行设

备设施的更换摆放。

3）箕斗装载的吨位根据实际情况可以随时在井下进行调整。

4）如箕斗再次扩容只需通过软件增加定重额度

即可，无须改造主机。7存在的问题及推广应用前景

1）如果定重装置除铁器不能完全把原煤中铁器清除，铁器容易划伤皮带。若在使用过程中发现铁器

未能清除干净，更换大容量除铁器。

2）电控系统对维护人员素质要求较高，使用前

期不便维护。这就需要加强维护人员及技术人员的

相关知识培训。

定重给煤机式箕斗装载是目前老矿井改造的必然趋势，它可以在原有的硐室内进行改造。同时该产

品经过众多矿井的使用，已经是成熟产品，大大提高

了提升效率，节省了部分劳动力，降低了用人成本，

在国内外矿井中使用势在必得。8结论

随着我国现代化建设的不断推进，我国对于煤

炭等能源的需求在逐渐提高，而这对于煤矿企业来

说既是机遇又是挑战。煤矿企业引进煤矿机电自动

化技术并进行创新不仅能够提高开采的效率、保障

开采的安全性，更能优化企业的生产模式。因此，主

井提升机井底定重装载系统具有一定的推广价值。

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