李村煤矿井下大型设备组装站设计创新.pdf

煤炭工程 第 52 卷第 6期 COAL ENGINEERING Vo l. 52, No . 6 do i 10.11799/c e202006011 李村煤矿井下大型设备组装站设计创新 智宝岩 中煤陕西榆林能源化工有限公司，陕西榆林719000 摘要针对传统煤矿井下大型设备组装站设计存在的硯室断面大、支护及施工难度大、组装 效率低、起重机行走机构检修困难等问题，提出了 “起重机支架组装机”相结合布置方式和起重 机立柱位置局部扩挖“外凸式”布置形式，提高了组装、换装的效率，减小嗣室掘进断面，增大了 空间利用率，对煤矿建设井下大型设备组装站有一定的现场借鉴意义。 关键词煤矿；井下；大型设备组装站 中图分类号TD407 文献标识码A 文章编号1671-0959202006-0051-03 Design Innovation of underground large equipment assembly station in Licun Coal Mine ZHI Bao-yan Ch ina Coal Sh aanx i Yulin Ener gy Ch emic al Co. , Ltd . , Yulin 719000, Ch ina Abstract Aiming at th e lar ge c h amber sec tion, d iffic ulty of suppor t and c onstr uc tion, low assembly effic ienc y, d iffic ulty in over h auling c r ane tr avel mec h anism, etc . , th e c ombination of uc r anebr ac ket assembly mac h ine” and th e “ex tr ud ed” layout of loc al ex pansion of th e position of th e c r ane c olumn ar e pr oposed to impr ove th e effic ienc y of assembly and r eplac ement, r ed uc e th e tunneling sec tion, and inc r ease th e spac e utilization. It c an offer r efer enc es for c onstr uc tion of lar ge - sc ale und er gr ound equipment assembly stations in c oal mines. Keywords c oal mine ； und er gr ound ； lar ge equipment assembly station 李村煤矿位于山西省长子县城西南2. 5km处, 一期建设规模3. 0Mt /ao采用立井开拓，共布置有 主立井、副立井和中央回风立井三个井筒，均采用 冻结法施工。其中副立井井筒净直径8.2m、深度 596.8m,装备两套提升设备一套为1.5t矿车双层 四车非标加宽罐笼和窄罐笼，另一套为平衡锤和交 通罐笼。井下的辅助运输系统采用“有轨”与“无 轨”相结合的方式，在井底车场、轨道石门、进风 石门铺设900mm轨距、38kg /m的钢轨，采用蓄电 池电机车牵引各类矿车，大巷及采区内均采用无轨 胶轮车运输W 根据井筒装备及辅助运输系统情况，井下设有 大型设备组装站，碉室总长度72m,净宽0m,净 高9.2m。主要功能一是为大型设备如液压支架、 采煤机等组装、拆解服务，二是实现“有轨运输” 与“无轨运输”的相互转换*7】。 1大型设备组装站设计探析 1.1组装站位置分析 为了减少散件运输的距离，组装站宜靠近井底 车场布置；为了提高辅助运输线效率，嗣室位置的 选择应避免无轨系统和有轨系统的线路的交叉，且 各自的运输线路应简捷顺畅。同时，考虑组装站碉 室断面较大，为了便于施工和有利于支护，碉室位 置应选在为围岩条件较好的区域。综合考虑，李村 煤矿大型设备组装站布置在井底车场绕道与2号进 风石门西侧。碉室入口与车场绕道相连，轨道系统 由该口接入，为了方便矿车进出，入口采用三角交 岔点布置形式，避免了单口进出需要在车场绕道调 车的问题，减少了对车场正常运输的干扰。碉室岀 口与2号进风石门相连接，胶轮车由该口进岀组 装站。 收稿日期2019-07-28 作者简介智宝岩1981-,男，河北保定人，高级工程师,主要从事煤矿设计和生产技术管理工作，E-mail 342066050 qq. c omo 引用格式智宝岩.李村煤矿井下大型设备组装站设计创新[J].煤炭工程，2020, 526 51-53. 51 设计技术煤炭工程 2020年第6期 1.2组装站装备选型 目前，国内很多立井提升系统的矿井均设有井 下设备组装、换装站，站内设备主要以防爆电动葫 芦双梁起重机为主。起重机具有吊装能力大，吊装 速度快等优点，适用于井下大型设备整体换装，但 作为组装设备，采用的电动吊钩调整精度较低，尤 其是双吊钩情况下，吊钩间的相互协调能力较差, 造成组装效率较低［8-2\ 1.2. 1选型依据 李村矿井组装站担负大型设备组（拆）装和有轨 至无轨换装的任务，日常使用频繁。结合矿井提升 装备和井下设备情况，组装站主要组装设备有液压 支架、采煤机、重型胶轮车等。矿井液压支架选用 ZY13000- 28/62D型大采高支架，重达52t ,长 8.4m,宽1.65mo根据副井宽罐笼下方重量和尺寸 要求，该支架需拆解为三部分下井，因此支架组 （拆）装工作量大。 1.2.2设备选型 为了提高支架组装效率，设计选用了 YZ35/9/ 3. 6型组装机，该机是组装和拆卸大、重型液压支 架的专用设备，主要由底梁、立柱、顶梁、滑轮组、 辅助起吊装置等五大部分组成，采用液压驱动。底 梁装有驱动行走装置，满足整机行走要求；四根立 柱每根内部均装有提升液压缸，提供起吊动力；顶 梁部分加固了机架整体强度和刚度。通过四个操纵 阀分别控制四个提升油缸伸缩，来完成各个吊钩的 单独升降动作，而吊钩之间的平衡靠专用的单較双 钩平移装置来协调，可以有效的保证四个吊钩的独 立与同步运动有效结合。 考虑井下换装任务量也较大，为了满足液压支 架组装完成后的整体起吊换装，设计在组装站内还 布置有1台QB（32 32）T-7. lm型防爆电动葫芦双 梁起重机，最大起吊重量为64t ,行走机构轨道中心 距为7. lmo 1.3爾室整体布置 1.3. 1平面布置 根据爾室轨道、胶轮车出入口布置情况，液压 支架组装机靠近碉室北侧布置，便于轨道运输散料 的进出；考虑液压支架组装完成后的整体吊装，防 爆电动葫芦双梁起重机行程与液压支架组装机行程 有一段重合。液压支架组装机采用液压驱动，碉室 北入口附近布置液压站嗣室；在液压站碉室对面布 置配电碉室；由于液压支架组装机高度较高，在液 压站、配电室对应碉室段，即北入口 6.7m范围内， 按照不布置起重机考虑，作为组装机停放区。 组装站内既要运行电机车、矿车，又要行驶无 轨胶轮车，为了减少交叉、提高效率，合理布置轨 道、线路尤为关键。碉室内布置双轨，轨道中心距 3020mm,两股轨道通过道岔连接，满足液压支架组 装机布置和碉室内调车需要。液压支架组装机轨距 为2190mm,该部分轨道敷设长度为20ni,跨轨距 900mm矿车轨道重合布置。组装站碉室平面布置如 图1所示。 图1组装站嗣室平面布置图（ （mm） 1.3.2 断面布置 影响碉室断面布置的因素，主要有设备外形尺 寸、吊装高度、牛腿布置形式等。液压支架组装机 外形尺寸（长x宽x高）5470mmx3160mmx5822mm； 防爆电动葫芦双梁起重机行走轮中心距为7100mm, 设备高度为2929mm。根据设备换装要求，吊钩起吊 高度应大于等于4.4mo起重机行走轨道，采用混凝 土牛腿支撑结构。为了减少碉室断面，提高空间利 用效率，牛腿柱腿与巷道支护结合布置。 按照常规碉室断面布置，起重机行走机构与碉 室内壁间隙较小，造成行走机构内部检修及齿轮更 换极为困难。针对这个问题，李村大型设备组装站 在断面布置进行了优化，增加了起重机检修碉室。 碉室断面布置如图2所示。 1.4爾室支护设计 由于碉室断面尺寸较大，根据井底车场及进风 石门揭露围岩岩性分析，经过模拟计算，李村煤矿 井下大型设备组装站采用“锚网索喷钢筋混凝土 拱磧底锚杆钢筋混凝土底拱”的支护形式，以有 效控制围岩变形，确保嗣室支护安全、稳定。 1.5牛腿及立柱设计 目前，井下设备组装、换装站内起重机运行轨 道支撑牛腿及立柱主要有两种形式，一种为钢结构， 另一种为钢筋混凝土结构。李村煤矿井下大型设备 组装站起重机，最大起吊重量达64t。考虑起重机起 吊重量大，井下气候潮湿，且碉室支护采用钢筋混 52 2020年第6期煤炭工程 设计技术 图2碉室断面布置图 mm 凝土拱確结构，因此组装站牛腿及立柱采用钢筋混 凝土结构。牛腿立柱布置对比如图3所示。 调研过程中，发现很多井下换装站、组装站起 重机牛腿立柱凸入碉室内部见图3b,挤占了碉室 有效空间，也不美观。为了提高嗣室空间利用率及 美观实用性，设计将“牛腿立柱”与“钢筋混凝土 拱瞪支护层”合并设计，牛腿立柱位置局部扩挖外 凸布置见图3a,在保证立柱宽度满足结构强度要 求的同时，减少了掘进断面图3b中厶，。 耐室内伦廊 牛腿立柱 图3牛腿立柱布置对比示意图 2大型设备组装站设计创新 结合对潞安矿区、晋城矿区调研发现的问题, 在李村大型设备组装站设计中进行了优化调整，并 结合当前液压支架组装设备情况，对组装站整体设 计进行了创新。 1采用“起重机支架组装机”相结合布置方 式。目前国内多数换装、组装站采用防爆电动起重 机作为换装、组装设备，起重机作为换装设备效率 高、使用方便，但存在起吊平衡性差、对接精度低 等缺点，造成作为组装设备时效率低。而液压支架 组装机主要用于工作面切眼附近液压支架组装，效 率较高，但基本应用于轨道运输的矿井。针对起重 机、液压支架组装机各自特点，并结合李村矿井辅 助运输方式，设计首次在该矿大型设备组装站采用 了 “起重机支架组装机”相结合布置方式，提高了 组装、换装效率。根据实际统计，采用液压支架组 装机，组装效率较起重机提高了 4倍。 2 提出了检修碉室设置形式。在调研的组装、 换装站中，均未设置起重机行走机构的检修确室, 针对投产使用时间较长的换装站反馈，由于行走机 构与巷壁间距较小，无法进行行走机构检修及齿轮 更换工作。针对调研发现问题，李村煤矿井下大型 设备组装站在设计中增加了起重机检修碉室，有效 的解决了该问题。 3 牛腿立柱采用外凸布置。牛腿及立柱采用钢 筋混凝土结构，立柱位置局部扩挖，采用外凸式布 置，与传统的内凸式布置相比，在碉室净宽相同情 况下，有效减小了碉室掘进宽度，提高空间利用率。 3结语 结合井下无轨胶轮车运输在立井开拓矿井中的 应用需要，将大型设备组装与换装功能统一考虑， 并对传统换装、组装站布置形式进行总结创新，针 对液压支架组装机与起重机各自特点，将两者联合 布置，既节省了投资，又提高了效率。同时，提出 了起重机行走机构检修碉室设置，完善了碉室设计 内容。对同类型矿井大型设备组装站设计具有重要 的借鉴意义。 参考文献 [1] 郝晓亮.高河矿石沙料换装系统改造设计[j].煤炭工 程，2012, 446 14-15. 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