立项背

鲍店煤矿于1986年6月10日建成投产，矿井原设计生产能力300万t/a，2019年采掘机械化程度达到100%，综采单产突破600万吨大关，煤炭资源回收率保持在90％以上，核定年生产能力已达640万吨

由于鲍店煤矿设计年代较早，初步设计井型较小，提升设备选型规格都比较小，相较于采掘设备机械化程度和产能的巨大进步，由于受井筒直径和提升机等设备的制约，主井提升系统增产改造的潜力不大，成为制约生产的瓶颈。主井两套提升机已经进行了提速改造，但提升能力距核定年生产能力还有一些差距。现主井最大提升速度为12.8m/s，已达到《煤矿安全规程》规定的极限值，不能再靠提高提升速度来增大提升能力

在鲍店煤矿的提升系统中，箕斗卸载方式自矿井投产至今未有改变，仍沿用外动力驱动，垂直开闭平板闸门的型式。这种卸载型式，配套设备多，工作环节多，提升循环时间长，目前新建矿井已极少采用。采用曲轨卸载型式的箕斗替代外动力平板闸门型式的箕斗，可以缩短提升休止时间，进而缩短提升循环时间，达到增加提升系统生产能力的目的。工程投资少，实施容易，无风险，见效快

内

在矿井改造方面，企业希望用最小的设备投资获得最大生产能力，因主井提升系统往往是制约矿井生产能力的瓶颈。将外动力卸载方式改用曲轨卸载方式，可在增加较少设备投资的前提下大幅提高矿井生产能力

本项目以“煤矿绿色高效智能开采”主题中 “全面提升矿井综合机械化、自动化装备水平”课题为出发点，结合鲍店煤矿实际问题和实践经验，从扇形闸门箕斗和曲轨卸载两个方面，完成了主井增产提效改造研究。具体来说，采用曲轨卸载形式的扇形闸门箕斗替代外动力平板闸门形式的箕斗，缩短提升休止时间，进而缩短单次提升循环时间，达到增加提升系统生产能力的目的

主要做

首先对原有主井提升系统进行数据分析；然后对曲轨卸载进行可行性和理论分析；基于曲轨卸载理论结合鲍店煤矿主井提升系统完成箕斗本体改造设计和曲轨结构设计；并对改造后井口曲轨钢立柱及钢梁受力情况、井口箕斗与卸载装置、缓冲仓及铁篦子、过卷缓冲及托罐装置、提升系统主要布置尺寸及标高和卸载时间完成具体分析；最后基于实际改造效果完成改造前后的提升能力核算

原

扇形闸

（1）扇形闸门箕斗无须外动力驱动闸门开闭，结构简化

（2）当箕斗未进入卸载曲轨时，扇形闸门因自重和煤重产生的压力以及煤和闸门间的摩擦力形成自锁，运行过程中不会自行打开

（3）扇形闸门下端斗箱斜底架超出扇形闸门的距离较长，扇形闸门打开以后，煤流能够有一段较长的加速距离，使煤流的流出箕斗后形成往煤仓方向的抛物线，减少撒煤量

（4）采用侧扇形闸门曲轨卸载，取消了卸载簸箕，增设导向侧板，卸载曲轨在直线段之间通过圆弧自然过渡，冲击力小

曲轨结

（1）曲轨本体有足够的强度和刚度，并保证一定的耐磨性能

（2）载段曲线由上下两段弧线及中间斜直线构成，三段相切，避免运动死点，减少卸载滚轮在曲轨中运动时的冲击力

（3）卸载段上下两圆弧采用不同的半径，可以保证闸门打开时平缓，之后打开过程先对较快，运行平稳

（4）曲轨入口采用喇叭口，便于滚轮进入。末段采用大斜面，可使箕斗过卷后滚轮自动复位，避免损坏闸门

创新

（1）减少卸载时间，提产增效。以12t箕斗为例，采用外动力卸载方式，实际提升井口休止时间约16s，当主井采用曲轨卸载方式，预估提升井口休止时间为10.45s。主井提升每一秒的节省都具有重要的意义，减少卸载时间，就可以增加每小时的提升量

（2）减少了维护设备，提高了自动化装卸载水平。外动力卸载，需要专用的卸载设备，卸载设备采用气缸驱动。由于工作环境恶劣、动作频繁，造成气缸维护、更换量较大；同时由于空间原因，工人维护难度较大。采用曲轨卸载以后它具有维护简单、不需外动力的优点，与外动力卸载方式相比，省去了液压或气动系统以及控制单元，这样，就减少了设备投资、管理成本以及运行维护成本

实施应用前后效益情况对

鲍店煤矿主井改造前装备的两对12t四绳箕斗都采用外动力卸载方式，平板闸门。主井井塔装备2台4L-3400提升机，北提升机配ZKTD285/35（2500kW、71.9r/min）直流电动机，南提升机配PW-102-03（2400kW、90r/min）直流电动机。两台提升机目前（现状）最大提升速度均为12.8m/s。根据现场实测，纯卸煤时间（从煤流涌出闸门到箕斗放空的时间）约8s，闸门开、闭时间都在3s左右，井底装载时间约10s。一次提升循环时间76s，其中休止时间为16s，按350d、22h计算，2套主井年提升能力为875万t

主井改造后采用曲轨卸载方式，实际缩短提升休止时间5.55s。根据煤矿提升系统工程设计规范要求，立井箕斗曲轨卸载的系统采用六阶段速度图，箕斗滚轮进出曲轨时的速度为1.5 m/s。按设计规范的规定计算一次提升循环时间68.71s，其中休止时间为10.45s。按350d、22h单钩提升12.7t（最大净张力差13.5t）计算，2套主井提升年提升能力为1024.72万t

可推广应用范

在煤矿、冶金矿山主立井提升系统中，箕斗卸载方式一般为曲轨自卸载或外动力卸载。通常，中小型箕斗由于闸门开启力相对不大，采用曲轨卸载方式，即满载箕斗被提升至井口适当位置时，箕斗闸门上的滚轮进入固定曲轨，箕斗在缓慢提升过程中闸门被强行打开，实现卸载的目的。大吨位箕斗由于闸门开启力、冲击力大，影响面广，国内外广泛采用液动或气动等外动力开启闸门的卸载形式

曲轨卸载相对来说很受煤矿用户欢迎。首先，它具有维护简单、不需外动力的优点，与外动力卸载方式相比，省去了液压或气动系统以及控制单元，这样，就减少了设备投资、管理成本以及运行维护成本。其次，理论上曲轨卸载可能比外动力卸载需要更少的休止时间，因为曲轨卸载的箕斗在进入曲轨时即打开闸门卸载,卸载完毕后提升系统即可直接开始进行下一阶段的提升循环，而外动力卸载还需要增加将闸门进行复位的时间

对于新建矿井，采用曲轨卸载，可以提高生产效率，降低成本；在矿井改造方面，希望用最小的设备投资获得最大生产能力，因主井提升系统往往是制约矿井生产能力的瓶颈，很显然，如果原先采用外动力卸载方式改用曲轨卸载方式，即可在增加较少设备投资的前提下大幅提高矿井生产能力

从安全、高效、经济、节能、人性化等角度出发，均应采用“曲轨卸载方式”