張 捷

（陽煤華鑫電氣有限公司， 山西 陽泉 045000）

引言

目前，斜井或立井開拓是煤礦主要采用的開拓方式，斜井開拓一般適用于埋藏深度較淺且水文地質(zhì)構(gòu)造相對簡單的煤體，而對于埋藏深度較大或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜煤體的開采需選取立井開拓。根據(jù)《煤炭安全規(guī)程》規(guī)定，以立井開拓開采井田，特別是以大型、多繩摩擦作為提升的主立井要求選取定量裝載的箕斗作為提升方式。定量輸送機裝載和定量斗裝載是我國煤礦主立井箕斗井底裝載的主要方式。其中定量輸送機裝載在具體應(yīng)用中可分為：定量板式輸送機和定量帶式輸送機[1-2]。筆者針對大型主立井定量帶式輸送機進行裝載選型設(shè)計。

1 主立井井底裝載方式

1.1 兩種井底裝載方式的特點分析

定量斗裝載具有廣泛的適用性，國內(nèi)應(yīng)用主立井箕斗井底裝載的煤礦一般選用此種裝載方式，其為直立倉式裝載。定量輸送機裝載能有效減少裝載硐室的空間，因此在巖性較差的礦井也可應(yīng)用，其為臥式計量。兩種井底裝載方式的具體優(yōu)勢見表1。

1.2 定量輸送機裝載

表1 兩種井底裝載方式的特點

定量輸送機裝載方式與定量斗裝載相比應(yīng)用較少，主要應(yīng)用于情況較為特殊的礦井。比如原煤黏度較大，若采用定量斗裝載會導(dǎo)致嚴重的黏煤現(xiàn)象，出現(xiàn)過裝或欠裝的頻率大大增加。從經(jīng)濟投入與技術(shù)難度的方面考慮，優(yōu)先考慮采用定量輸送機裝載作為裝載方式。定量板式輸送機裝載方式與定量帶式輸送機裝載方式相比，具有抗沖擊力較強、性能更穩(wěn)定和裝載精度更高等優(yōu)勢。但由于我國制造相關(guān)設(shè)備的技術(shù)相對落后，導(dǎo)致元件容易出現(xiàn)磨損，需頻繁更換元件，而國外進口價格過高等因素導(dǎo)致了定量板式輸送機裝載方式的推廣停滯不前。定量帶式運輸機既能滿足定量裝載的需求，還能較好地降低元件的磨損率，減少維護量。在實際生產(chǎn)中一般采取帶式輸送機滾動托輥替換鏈輪、鏈板和鏈條結(jié)構(gòu)的方法，這種改進能降低驅(qū)動功率，而且變速用時短，造成的沖擊更小。我國相關(guān)廠家通過研究改進，較好地避免了帶式輸送機機械成本高的缺點[3]。

2 定量帶式輸送機裝載工藝

2.1 布置形式

定量帶式輸送機裝載包括三部分：位于井底煤倉下口的帶式給料機、定量帶式輸送機和分岔中部槽。定量帶式輸送裝載機的布置方式如下頁圖1所示。

2.2 裝載流程

位于井底煤倉下口的帶式給料機將來自井底煤倉的原煤轉(zhuǎn)移至定量帶式輸送機上，原煤在定量帶式輸送機上被低速輸送。在輸送機上設(shè)有稱重傳感器，一旦運輸?shù)脑嘿|(zhì)量超過預(yù)定值時，控制系統(tǒng)就會關(guān)閉給料機。當箕斗到位信號傳輸?shù)蕉繋捷斔蜋C的控制器上時，輸送機由低速轉(zhuǎn)換為高速將煤裝到箕斗。在箕斗裝煤完成后，通過控制系統(tǒng)使定量帶式輸送機又由高速轉(zhuǎn)換為低速，并且啟動給料機開始新一輪的裝煤工序[4]。

圖1 定量帶式輸送裝載機的布置方式

3 定量帶式輸送機選型計算

3.1 項目概況

以某煤礦作為研究對象。該煤礦的設(shè)計年生產(chǎn)量為12 Mt，開拓方式為全立井。井筒直徑為9.6 m，井筒斷面面積為72.4 m2?；返念~定載重為45 t，配有兩對。與之配套有2臺直徑為5 m的多繩摩擦提升機。為符合煤礦礦井設(shè)計要求，在主立井裝載處和西翼帶式輸送機大塔搭接處各建有一個容量為3 000 t的煤倉，以用于緩沖裝載和緩沖主運輸系統(tǒng)的原煤輸送。

箕斗的提升高度為685.95 m，提升速度為13.09 m/s，加速度為 0.7 m/s，提升用時 T1為 74.4 s，停止時間T2為45 s，完成一次循環(huán)用時T3為119.4 s。主立井井筒中心與井底煤倉間距S為52 m。

3.2 選型設(shè)計

3.2.1 基本參數(shù)選取

結(jié)合箕斗和裝載溜槽的尺寸，選擇長度為46 m的裝載帶式輸送機。由于輸送機接料和機尾張緊裝置占用較大空間，所以給料點與卸載滾筒之間的實際運輸距離為41 m。

初步將定量帶式輸送機的實際運輸距離L設(shè)為33 m，以保證定量輸送機裝載系統(tǒng)在裝載過程中保持運轉(zhuǎn)。設(shè)定原煤的凈堆積角為40°，在煤流的頂端增設(shè)1 m的堆煤區(qū)，此時的煤流頂端距卸載滾筒7 m。

根據(jù)箕斗額定載重和定量帶式輸送機的實際運輸距離可計算出定量帶式輸送機上單位長度的原煤質(zhì)量為1.37 t，設(shè)定原煤的密度為0.9 t/m3，則單位長度的原煤體積為1.52 m3。根據(jù)相關(guān)運輸機的設(shè)計規(guī)范，選擇托輥規(guī)格為直徑159 mm，間距200 mm的“一”字平托輥高槽箱。根據(jù)現(xiàn)場測定的煤樣，在保證輸送機處于變速時不出現(xiàn)滑料的情況下，規(guī)定槽箱內(nèi)的原煤堆積高度應(yīng)小于1 m。輸送機的帶寬選擇2 000 mm，則有效寬度為1 800 mm，堆煤高度為845 mm。

輸送機的最低速度計算公式為：

式中：v1為低速運轉(zhuǎn)下輸送機速度，m/s。

考慮實際運行中需留一定的時間進行系統(tǒng)調(diào)試，以保障系統(tǒng)完全運行，設(shè)定T1為60 s。通過計算得v1=0.55 m/s。

輸送機的最高速度計算公式為：

式中：v2為高速運轉(zhuǎn)下輸送機速度，m/s。

考慮實際運行中變速需要一定的時間，設(shè)定T2為22 s。通過計算得v2=1.5 m/s。帶式輸送機工程設(shè)計規(guī)范中規(guī)定：輸送機的最大加速度小于0.3 m/s2，長度超過500 m的帶式輸送機最大加速度小于0.2 m/s2?？紤]選用的是“一”字平托輥高槽箱定量帶式輸送機，因此確定定量帶式輸送機的加速度為0.15 m/s2。

3.2.2 功率計算

根據(jù)大海則煤礦的實際情況以及通過計算驗證輸送機的最低、最高輸送速度可以計算得出輸送機在兩種速度運行狀態(tài)下的原煤輸送能力[5]。

輸送機在低、高速運行狀態(tài)下的輸送能力計算公式為：

式中：Q1、Q2分別為輸送機低、高速運行狀態(tài)下的輸送量，t/h；S為輸送帶上堆積原煤的截面積，m2；γ為傾斜系數(shù)，取1；ρ為原煤的密度，取0.9 kg/m3。

通過計算得出：帶式輸送機的低速狀態(tài)下輸送量為2 708 t/h，高速狀態(tài)下輸送量為7 287 t/h。參考相關(guān)輸送機設(shè)計規(guī)范可得該輸送機的實際功率P為189 kW。由于實際工作的需要，選擇1.4的安全系數(shù)以保證電機的運行安全，因此電動機的額定功率為280 kW[6]。

4 結(jié)語

原煤的定量轉(zhuǎn)載是主立井生產(chǎn)系統(tǒng)的一個重要環(huán)節(jié)，通過分析影響定量帶式輸送機裝載系統(tǒng)設(shè)計計算各種因素，配套提升系統(tǒng)確定合理定量輸送機設(shè)備選型，可以使其在有限的生產(chǎn)投入條件下實現(xiàn)最大的生產(chǎn)效益。