書記溝鐵礦Ⅳ#異常區(qū)主井提升能力分析

張曉波　張　盼　魏國昌　姜生林

(1.中冶京誠(秦皇島)工程技術(shù)有限公司；2.東北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院)

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書記溝鐵礦Ⅳ#異常區(qū)主井提升能力分析

張曉波1張盼2魏國昌1姜生林1

(1.中冶京誠(秦皇島)工程技術(shù)有限公司；2.東北農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院)

摘要書記溝鐵礦Ⅳ#異常區(qū)主井提升系統(tǒng)的實際提升能力較設(shè)計有大幅降低，通過分析，發(fā)現(xiàn)主要是主井實際速度圖未滿足設(shè)計要求，致使加、減速度降低。通過與類似礦井提升速度比較，指出該礦也可通過調(diào)整加減速度，實現(xiàn)該礦設(shè)計提升能力。

關(guān)鍵詞提升系統(tǒng)速度圖電控

書記溝鐵礦隸屬于內(nèi)蒙古眾興集團大中礦業(yè)股份有限公司，礦區(qū)位于內(nèi)蒙古高原陰山山脈中西段渣爾泰山南麓的小佘太洼地，烏松禿魯河北岸Ⅰ、Ⅱ級階地和臺地上。礦區(qū)已開采多年，地下礦體共有4處異常區(qū)。其中Ⅳ#異常區(qū)采用主井—副井—斜井—盲斜坡道—中段無軌運輸開拓方案，設(shè)計鐵礦石開采規(guī)模320萬t/a。礦山服務(wù)年限為19a，穩(wěn)產(chǎn)17a。其中主井擔負170萬t/a鐵礦石提升任務(wù)[1]。

1　主井提升概況

1.1主井提升系統(tǒng)主要設(shè)備配置

Ⅳ#異常區(qū)主井井口標高1 368.04m，井筒凈直徑4.5m，提升高度505m。提升系統(tǒng)采用11m3多繩底卸式箕斗帶平衡錘提升方式(鋼絲繩罐道)，提升機為塔式配置，擔負井下960m中段以上的礦石提升任務(wù)。選用JKM-2.8×6(Ⅲ)E型多繩摩擦式提升機，主導(dǎo)輪直徑2.8m，最大提升速度8.21m/s，配用ZKTD250/50型直流電動機，低速直聯(lián)拖動。

960m中段以上的礦石經(jīng)溜井進入井下破碎站，破碎塊度在250mm以下，溜入下部礦倉，經(jīng)振動放礦機給入膠帶輸送機，運至與箕斗配套的計量裝置，裝入箕斗內(nèi)，由塔式多繩摩擦輪提升機提升至地表礦倉，通過直軌卸載。地面礦倉的礦石由振動放礦機給入膠帶輸送機運至選廠。

1.2主井設(shè)計提升能力

Ⅳ#異常區(qū)主井箕斗井下定量裝礦，井上采用直軌卸載。提升設(shè)計采用五階段速度圖[2]，見圖1。

圖1　Ⅳ#異常區(qū)主井設(shè)計箕斗提升速度

重載箕斗開始以0.7m/s2的加速度加速運行11.73s，達到最大提升速度8.21m/s后，以最大提升速度勻速運行49.47s，井筒內(nèi)經(jīng)過減速開關(guān)后以-0.7m/s2減速運行11.01s，然后以0.5m/s的速度勻速爬行運行直軌，再以-0.5m/s2的減速度減速停車。設(shè)計箕斗單行程提升時間200.42s，提升次數(shù)17.96次/h。根據(jù)設(shè)計規(guī)范及相關(guān)要求，主井每年運行330d，每天運行時間19.5h，提升不均衡系數(shù)1.15，Ⅳ#異常區(qū)主井設(shè)計提升能力可達211萬t/a。

1.3主井實際提升能力

目前主井已調(diào)試完畢并投入生產(chǎn)運行，設(shè)備配置與設(shè)計一致。但根據(jù)建設(shè)單位反饋情況，主井目前實際提升能力僅為131萬t/a，與設(shè)計能力相比有較大差距。

2　主井提升能力差異原因分析

經(jīng)過調(diào)查分析，發(fā)現(xiàn)造成主井提升能力大幅降低的原因主要為電控廠家未按設(shè)計確定的速度圖參數(shù)進行調(diào)試，提升速度或加速度較設(shè)計參數(shù)小，加長了提升行程時間。

由電控廠家提供的提升系統(tǒng)現(xiàn)場速度調(diào)試報告來看，箕斗實際上提升速度圖和下放速度圖分別見圖2，圖3。

圖2?、?異常區(qū)主井重箕斗上提實際速度

圖3?、?異常區(qū)主井空箕斗下放實際速度

由速度圖可見，箕斗實際重載上提時加速度僅為0.23m/s2，為設(shè)計加速度(0.7m/s2)的32.9%，減速度為0.5m/s2，為設(shè)計減速度(0.7m/s2)的71.4%；空載下行時加速度為0.27m/s2，為設(shè)計加速度的38.6%，減速度為0.49m/s2，為設(shè)計減速度的70%。

加、減速度的大大降低，導(dǎo)致了加減速段運行時間延長，箕斗以最大速度8.21m/s勻速運行的有效時間大大縮短，一個提升循環(huán)時間為323.43s(重載上提+空載下放)，小時提升次數(shù)11.13次，與設(shè)計17.96次相比，每小時少提約143萬t鐵礦石，造成提升能力下降。

主井提升機實際采用的電控系統(tǒng)系基于西門子6R70直流調(diào)速裝置改裝的“外部擴硅調(diào)速裝置”和西門子S7-300PLC控制的全自動磁場恒定電樞可逆串聯(lián)12脈動直流提升機電控系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過外部安裝國產(chǎn)“可控硅”取代原裝西門子調(diào)速裝置內(nèi)的大功率元件的辦法，“擴硅”調(diào)速裝置整體速度給定諧波響應(yīng)時間和加、減速性能比原裝器件要差，因此造成實際加減速度比設(shè)計小[3]，未達到設(shè)計要求。

3　設(shè)計提升速度圖安全可靠性分析實例

金屬非金屬礦山安全規(guī)程及冶金礦山采礦設(shè)計規(guī)范中，豎井采用罐籠提升人員時的最大加速度和減速度不超過0.75m/s2，而對于箕斗提升未作要求[4]。除此之外，業(yè)內(nèi)認為，目前國內(nèi)外提升最大加減速度應(yīng)不超過1m/s2，在此范圍內(nèi)，目前電控技術(shù)水平是可以實現(xiàn)的。

李樓鐵礦主井及南洺河鐵礦混合井提升均為中冶京誠(秦皇島)工程技術(shù)有限公司設(shè)計，其加速度基本滿足了設(shè)計要求。

3.1李樓鐵礦主井

李樓鐵礦礦石提升井包括1#主井、2#主井及吳集主井，均采用17m3底卸式箕斗帶平衡錘提升方式，JKM-4×6(Ⅲ)E型塔式多繩摩擦輪提升機，主導(dǎo)輪直徑4m，配直流同步電機。設(shè)計加速度為0.7m/s2，電控廠家為瑞典ABB公司。由圖4可見，提升機卷筒轉(zhuǎn)速由1.505 78r/min提高至47.528 2r/min，即箕斗提升速度由0.315 2m/s加速至9.949 2m/s共耗時14.4s，實際加速度a為0.67m/s2。實際加速度比設(shè)計值略小，但基本接近。

3.2南洺河鐵礦混合井

南洺河鐵礦混合井罐籠提升設(shè)計加減速度為0.5m/s2，電控廠家為洛陽源創(chuàng)電氣公司?；旌暇藁\提升實際調(diào)試速度見圖5。

圖4　李樓主井箕斗重載提升實際調(diào)試速度

圖5　南洺河鐵礦混合井罐籠提升實際調(diào)試速度 (2014-08-31)

由圖5中標識出的時間和速度參數(shù)可見，重載罐籠從時間點10：22：01到10：22：15，耗時14s，罐籠提升速度由0.5m/s加速至7.5m/s，加速度a為0.5m/s。

可見罐籠提升系統(tǒng)常規(guī)設(shè)計選取加、減速度0.5m/s2是可以實現(xiàn)的，南洺河鐵礦的實際提升加速度與設(shè)計相同。

4　結(jié)　論

由以上礦山實例可以看出，書記溝Ⅳ#異常區(qū)主井設(shè)計提升速度圖是安全可靠的，加減速度采用0.7m/s2是可以實現(xiàn)的。在提供電控設(shè)備及現(xiàn)場調(diào)試時，建設(shè)單位如未對系統(tǒng)作其他特殊要求，電控廠家應(yīng)嚴格按照設(shè)計院對提升系統(tǒng)的運行要求進行元器件配置以及速度圖調(diào)試，以滿足電控系統(tǒng)性能要求及礦山的生產(chǎn)規(guī)模要求。

參考文獻

[1]李來壯，王輝，魏國昌，等．內(nèi)蒙古大中礦業(yè)股份有限公司書記溝鐵礦Ⅲ、Ⅳ異常區(qū)擴能改造工程方案設(shè)計[R]．秦皇島：中冶京誠(秦皇島)工程技術(shù)有限公司，2015．

[2]張夢麟．采礦設(shè)計手冊：礦山機械卷[M]．北京:中國建筑工業(yè)出版社，1989．

[3]于勵民，仵自連．礦山固定設(shè)備選型用使用手冊[M]．北京:煤炭工業(yè)出版社，1990．

[4]中國國家標準化委員會．GB16423—2006金屬非金屬礦山安全規(guī)程[S]．北京:中國標準出版社，2006．

(收稿日期2016-04-22)

張曉波(1982—)，男，工程師，066004 河北省秦皇島市經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)龍海道71號。