(河南能源化工集團(tuán)義煤公司耿村煤礦,河南 澠池 472400)
我礦矸石山與2018 年3 月由提升機(jī)運(yùn)輸改造為皮帶運(yùn)輸,隨著礦井的生產(chǎn),矸石山推移速度很快,兩年來(lái)矸石山向前延伸約100 米左右,目前的皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸能力已經(jīng)達(dá)到最大,不能滿足我礦的正常生產(chǎn),加上洗煤廠在2020 年4 月份要升級(jí)改造完成,升級(jí)后矸石量又將增加。
副一井、洗煤廠→翻罐籠矸石倉(cāng)→矸石地道皮帶→矸石倉(cāng)→矸石山上運(yùn)皮帶→矸石山山頂旋轉(zhuǎn)皮帶。
1.原始參數(shù)及物料特性
(1)矸石地道皮帶輸送碎矸石,皮帶長(zhǎng)度210m,最大傾角8°,高差11m,帶寬1200mm,驅(qū)動(dòng)滾筒直徑800mm,電機(jī)功率30kW,電機(jī)轉(zhuǎn)速1470r/min,減速機(jī)型號(hào)ZQ850,減速機(jī)轉(zhuǎn)速48.57,輸送物料松散密度1600kg/m3,安息角35°。
(2)上托架間距1.5m,下托架間距3m,托輥直徑108mm。
(3)矸石排放量:根據(jù)洗煤廠提供數(shù)據(jù),911 矸石皮帶,目前實(shí)際測(cè)量運(yùn)量為185t/h,浮沉試驗(yàn)矸石產(chǎn)率運(yùn)量200t/h,改造后浮沉試驗(yàn)矸石產(chǎn)量推算為294t/h,設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)改造后400t/h。
S:輸送帶上的物料的最大橫截面積,m2;
ν:帶速,m/s;
κ:傾斜系數(shù);
ρ:物流松散密度;
1.根據(jù)查表和計(jì)算得:
S:0.153;
ν:1470/48.57×0.8×3.14/60=1.25;
κ:0.99;
ρ:1600;
2.由 Im=sνκρ
得 Q=3.6sνκρ=1090 t/h
能滿足改造后400t/h 輸送能力的要求。
1.目前運(yùn)量200t/h
(1)圓周驅(qū)動(dòng)力計(jì)算
查表:f=0.03 CN=1.45
按式 F=CNfLg[qt+(2q0+q)cosβ]+qgH+Fr
查表:CN=1.45 f=0.03
選上托輥直徑φ108 4G305 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量4.89kg/個(gè)
選下平托輥直徑φ108 4G305 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量12.76kg/個(gè)
承載分支三托輥組旋轉(zhuǎn)質(zhì)量Gt2=3×4.89 kg,L t2=1.5 m
回承支托輥旋轉(zhuǎn)質(zhì)量Gtk=12.76 kg,L tk=3m
承載、回程托輥組轉(zhuǎn)動(dòng)部分旋轉(zhuǎn)質(zhì)量:
qt=Gt2/Lt2+GtK/LtK=3×4.89/1.5 =+12.56/3=14kg/m
q=Q/3.6v=200/(3.6×1.25)=44.5kg/m
輸送機(jī)膠帶1250s,廠家提供每米重q0=18×1=18 kg/m
帶入公式計(jì)算得:15069
(2)軸功率計(jì)算
按式 P=FV=15069×1
(3)電機(jī)功率確定
按式 Pd=KdP/ηξ η----效率取92%,ξ-----電壓降取90%,
Pd=KdP/ηξ=1.2×18.8/0.92/0.9=27KW
目前電機(jī)功率為30KW,滿足目前最大運(yùn)量200t/h 的需求。
2.洗煤廠改造后最大運(yùn)量400t/h
(1)按式 F=CNfLg[qt+(2q0+q)cosβ]+qgH+Fr
q=Q/3.6v=400/(3.6×1.25)=88.9kg/m
其它參數(shù)不變;
帶入公式得:23839
(2)軸功率計(jì)算
按式 P=FV=23839×1.25/1000≈30KW
(3)電機(jī)功率確定
按式 Pd=KdP/ηξ η----效率取92%,ξ-----電壓降取90%,
Pd=KdP/ηξ=1.2×30/ 0.92/0.9=43KW
目前電機(jī)功率為30KW,不能滿足洗煤廠三期投入后最大運(yùn)量400t/h 的需求。
目前電機(jī)功率為30KW,滿足目前最大運(yùn)量200t/h 的需求;如洗煤廠改造后,矸石最大運(yùn)量為400t/h,需將電機(jī)功率至少升級(jí)為45kW,考慮到設(shè)備的通用性和設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),建議選用YBK2-280S-4,功率75kW 或?qū)Ⅱ?qū)動(dòng)部分整體更換。
根據(jù)以上數(shù)據(jù)和解決,提出升級(jí)改造方案二個(gè),具體內(nèi)容如下:
方案一:1.矸石地道皮帶:矸石地道皮帶驅(qū)動(dòng)部分整體更換,減速機(jī)更換成SEW,電機(jī)功率提高到75kW,速度提升到2m/s;2.矸石地道皮帶機(jī)尾給渣機(jī):由于使用時(shí)間較長(zhǎng),且每天運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),將給渣機(jī)更換成甲帶式給料機(jī),以提高運(yùn)量;3.矸石山山頂增加一部固定皮帶:將現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)皮帶機(jī)頭前移后,機(jī)頭往后30 米處安裝旋轉(zhuǎn)機(jī)尾和固定皮帶架。
優(yōu)點(diǎn):將使用時(shí)間較長(zhǎng)的設(shè)備更新,減少了設(shè)備的維護(hù)量;在近期內(nèi)不用再次對(duì)設(shè)備進(jìn)行更換,提高了設(shè)備的安全性能和運(yùn)輸能力,能滿足洗煤廠設(shè)計(jì)的最大矸石量。
缺點(diǎn):改造施工量大,投入資金較大。
方案二:1.矸石地道皮帶機(jī)尾:矸石地道皮帶電機(jī)功率提高到75kW;2.矸石地道皮帶機(jī)尾給渣機(jī):由于使用時(shí)間較長(zhǎng),且每天運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),將給渣機(jī)改造成k4 驅(qū)動(dòng),提高功率和運(yùn)量;3.矸石山山頂增加一部固定皮帶:將現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)皮帶機(jī)頭前移后,機(jī)頭往后30 米處安裝旋轉(zhuǎn)機(jī)尾和固定皮帶架。
優(yōu)點(diǎn):改造施工量小,投入資金較小。
缺點(diǎn):使用時(shí)間較長(zhǎng)的設(shè)備出現(xiàn)不同程度的磨損現(xiàn)象,后期設(shè)備的維護(hù)量將會(huì)很大;基本滿足礦井的排石排放的運(yùn)輸,設(shè)備云子運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),設(shè)備磨損大,如遇特殊情況,可能會(huì)影響礦井正常生產(chǎn)。
根據(jù)以上方案比較,為了滿足生產(chǎn)需求,考慮到設(shè)備的安全性能和運(yùn)輸能力,建議采用方案一對(duì)排矸系統(tǒng)進(jìn)行改造;為提高工作效率,更好的服務(wù)我礦正常生產(chǎn),實(shí)現(xiàn)科技興企,需要與相關(guān)廠家合作研究,在矸石山山頂增加一部可自移、可旋轉(zhuǎn)的大運(yùn)量皮帶機(jī)。