皮帶機(jī)在斜巷實(shí)現(xiàn)小角度拐彎技術(shù)的應(yīng)用①

祁明峰 劉小剛

(皖北煤電集團(tuán)公司百善礦,安徽淮北 235154)

皮帶機(jī)在斜巷實(shí)現(xiàn)小角度拐彎技術(shù)的應(yīng)用①

祁明峰②劉小剛

(皖北煤電集團(tuán)公司百善礦,安徽淮北 235154)

本文就井下小角度拐彎的斜巷安裝皮帶機(jī)的方法進(jìn)行分析,并運(yùn)用了運(yùn)動(dòng)學(xué)和圖文并舉的方法進(jìn)行闡述,我們結(jié)合實(shí)際情況和經(jīng)驗(yàn),對(duì)拐彎處的巷道內(nèi)側(cè)進(jìn)行刷寬,皮帶機(jī)架外側(cè)抬高,內(nèi)側(cè)保持不變直接拐彎法進(jìn)行了應(yīng)用,并取得了良好的效果。

帶式輸送機(jī);內(nèi)側(cè)刷寬;外側(cè)抬高;直接轉(zhuǎn)彎

皖北煤電集團(tuán)公司百善煤礦井田為一獨(dú)立的向斜構(gòu)造,軸向近南北走向,礦井開(kāi)拓方式為單水平上下山開(kāi)采,通風(fēng)方式為兩翼對(duì)角式。隨著礦井轉(zhuǎn)型,目前百善煤礦生產(chǎn)布局主要是三個(gè)炮采,一個(gè)準(zhǔn)備,六個(gè)掘進(jìn)隊(duì)。特別是進(jìn)入 2010年下半年后,各采區(qū)資源日漸枯竭,采掘頭面多為邊角塊段,儲(chǔ)量少、搬家頻繁,地質(zhì)條件復(fù)雜多變,生產(chǎn)戰(zhàn)線長(zhǎng)等不利因素,有時(shí)因地質(zhì)條件變化容易造成生產(chǎn)接替緊張的局面。為提高掘進(jìn)單進(jìn)水平,我礦各掘進(jìn)隊(duì)大都采用耙矸機(jī)、皮帶機(jī)聯(lián)合作業(yè)出貨,提高掘進(jìn)速度。

百善礦掘進(jìn)一區(qū)施工的 681機(jī)巷設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1050m,加Ⅱ號(hào)面的 600m,合計(jì)工程量 1650m,支護(hù)采用礦用 11#工字鋼架梯形斷面。規(guī)格:3200mm ×2400mm ×2400mm (梁 ×腿 ×腿 )、底扎 3900mm,高 2100mm,用編織網(wǎng)、塘材棍、腰幫過(guò)頂。也采用耙矸機(jī)、皮帶機(jī)及鏈板機(jī)聯(lián)合出貨,目前已安裝 SG W-40T鏈板機(jī) 2部,SD-80型皮帶機(jī) 3部。其中施工到 681機(jī)巷第三部皮帶機(jī) S16號(hào)點(diǎn)前 17m處遇到斷層,為避免斷層對(duì)煤炭回采產(chǎn)生不利影響,造成該機(jī)巷左拐 9°,左拐后迎頭煤層受斷層的影響頂板呈6°下山,結(jié)果下山施工 8m,致使皮帶機(jī)延伸造成困難,掘進(jìn)速度放慢,為提高掘進(jìn)單進(jìn),充分發(fā)揮耙矸機(jī)、皮帶機(jī)聯(lián)合作業(yè)出貨效能,區(qū)領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究分析后,決定采用斜巷小角度皮帶機(jī)直接拐彎的方式延伸皮帶機(jī),提高掘進(jìn)單進(jìn)水平。

1 拐彎方案的選擇

1.1 在拐彎點(diǎn)安裝拐彎裝置方案

在拐彎位置按常規(guī)需安裝改向滾筒和改向機(jī)架,安裝時(shí)占地位置大,拐彎角度也大,存在功率消耗。增大了皮帶機(jī)的摩擦損失。目前在彎度較大的情況下一般都安裝拐彎裝置來(lái)解決拐彎問(wèn)題。在彎度較小的位置安裝拐彎裝置不經(jīng)濟(jì),不實(shí)用。

1.2 在拐點(diǎn)位置直接拐彎的方案

根據(jù)有關(guān)資料介紹,因?yàn)橹苯庸諒澥窃谒较锏?拐彎度數(shù)小于 10°的情況下才可實(shí)用,按照該巷道的情況,拐彎點(diǎn)在該部皮帶機(jī)的 215m處,拐彎度數(shù)為 9°,所以該方法可以借鑒。

百善礦掘進(jìn)一區(qū)管技人員經(jīng)過(guò)認(rèn)真推敲研究、仔細(xì)計(jì)算分析后,果斷地拿出施工方案,決定借用平巷皮帶機(jī)直接拐彎的方式延伸皮帶機(jī),改變我礦皮帶機(jī)只能走直道不能拐彎的難題,減少了設(shè)備的投入。設(shè)計(jì)中運(yùn)用了刷寬拐彎處的巷道斷面 (刷寬左側(cè)),間接減小皮帶機(jī)拐彎的角度;抬高皮帶機(jī)外側(cè) H架的高度,使皮帶機(jī)向外傾斜,并直接拐彎。該方案成功的實(shí)施減少了一個(gè)轉(zhuǎn)載點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)正常延伸,提高了使用效果。安裝如圖 1。

2 直接拐彎點(diǎn)的設(shè)計(jì)方法

1)拐彎處的設(shè)計(jì)借用軌道拐彎的技術(shù)原理,在拐彎處皮帶機(jī)機(jī)架的過(guò)渡線是折線,并且具有一定的曲線半徑,安裝巷道設(shè)計(jì)的曲線半徑為15m,得曲線段外側(cè)理論弧長(zhǎng)為 2339mm;拐點(diǎn)前后 12m內(nèi)側(cè)刷寬 800mm,皮帶機(jī)在拐點(diǎn)向內(nèi)側(cè)漸進(jìn)偏移,最大偏移量 700mm后,得曲線段外側(cè)理論弧長(zhǎng)為 1277mm;皮帶機(jī)曲線段的長(zhǎng)短,影響皮帶機(jī)的轉(zhuǎn)彎效果。見(jiàn)平面圖 2。

圖 1 拐彎段刷寬施工平面示意圖

2)要使皮帶機(jī)在轉(zhuǎn)彎處能順利的通過(guò),將要在彎度外側(cè)的皮帶機(jī)機(jī)架抬高,由于皮帶機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是繞性體,運(yùn)動(dòng)時(shí),外側(cè)是右拉伸趨勢(shì),里側(cè)有壓縮趨勢(shì),皮帶和煤炭在重力以及離心力的作用下,保持特定的軌跡運(yùn)動(dòng),附拐彎平面圖 2。

圖 2 拐彎處皮帶機(jī)平移局部放大圖

3)外側(cè)皮帶機(jī)抬高的方法:里側(cè)皮帶機(jī) H架不動(dòng),外側(cè)皮帶機(jī) H架抬高,外側(cè)皮帶機(jī) H架是在彎曲的兩端的直線段一點(diǎn)點(diǎn)開(kāi)始逐漸抬高的,到彎曲的起點(diǎn)抬高到規(guī)定的數(shù)值。數(shù)值以計(jì)算為準(zhǔn)。

4)皮帶機(jī)在彎曲的地方必須向圓心一方傾斜,這種傾斜是依靠皮帶機(jī)在拐彎的地方外側(cè)皮帶機(jī)要鋪設(shè)比內(nèi)側(cè)高一些得到的,也就是說(shuō)在這個(gè)地方皮帶機(jī)是稍有傾斜的傾斜面對(duì)向心。

5)外側(cè)抬高量的計(jì)算:從機(jī)巷拐彎架棚支護(hù)斷面圖 3可以看出,作用在皮帶機(jī)上的力有兩個(gè),一個(gè)是皮帶機(jī)和煤炭的重力 P,一個(gè)是皮帶機(jī)架對(duì)支腿的正壓力 Q,其大小等于皮帶和煤炭對(duì)支腿的壓力,他們的合力 F就是皮帶和煤炭得到向心加速度的向心力。

從圖 3看出,由于 QP⊥DF,CB⊥AB,△ABC∽△QPF相似,所以

式中:g—重力加速度,g=9.8m/s2;P=mg;F=PV2/gR;V—皮帶的運(yùn)行速度,V=2m/s;

R—拐彎半徑,R=15m;B—機(jī)架寬度,B=1.2m。

圖 3 681機(jī)巷拐彎段架棚支護(hù)斷面圖

6)外側(cè)抬高量的實(shí)際確定,由于 h=32mm,的數(shù)值在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的參考數(shù)量,此值在實(shí)際運(yùn)用時(shí)效果不明顯,再用處理皮帶機(jī)跑偏的方法疊加后,乘以 1.5倍系數(shù)后,實(shí)際值為 48mm,經(jīng)試驗(yàn)皮帶在拐彎處通過(guò)時(shí)按照曲中心線運(yùn)行。

3 過(guò)程控制

2010年 8月中旬上報(bào)材料計(jì)劃,8月底把S16號(hào)點(diǎn)前 5～17m原 3.2m的棚子全部刷寬為4.0m的工字鋼棚,S16號(hào)點(diǎn)前 17m左拐 9°后繼續(xù)施工 4.0m的工字鋼棚 25m。9月 3日早班開(kāi)始拐彎延伸皮帶機(jī),按設(shè)計(jì)要求自拐點(diǎn)向外 40m處開(kāi)始向迎頭把原安設(shè)的皮帶機(jī)按線逐漸向左幫偏移,偏移施工至 S16號(hào)點(diǎn)前 17m的拐點(diǎn)時(shí)最大左偏移量為 700mm。為防止出現(xiàn)飄帶現(xiàn)象和向外側(cè)跑偏現(xiàn)象的發(fā)生,偏移后自拐點(diǎn)向機(jī)頭、機(jī)尾方向緊靠皮帶機(jī)杠桿按 650mm的棚距挑走向棚各15m。9月 10日礦機(jī)運(yùn)專(zhuān)業(yè)并對(duì)其性能、使用效果進(jìn)行評(píng)估和技術(shù)鑒定,并順利通過(guò)驗(yàn)收。

4 效果分析

1)該皮帶機(jī)在拐彎處安裝拐彎裝置后,經(jīng)試運(yùn)轉(zhuǎn),效果良好。在重負(fù)荷啟動(dòng)時(shí)未出現(xiàn)飄帶現(xiàn)象和向外側(cè)跑偏現(xiàn)象的發(fā)生,滿足生產(chǎn)需要,改變了我礦皮帶機(jī)不能直接拐彎的歷史。

2)為防止向外側(cè)跑偏,從拐點(diǎn)起,在外側(cè)機(jī)架上兩邊每隔 3m安裝一個(gè)直徑 108mm的立托輥 (抗輪),起到防止皮帶向外側(cè)跑偏。

3)在拐彎處安裝的托輥可以使用本皮帶機(jī)的通用托輥,無(wú)需特殊設(shè)計(jì)特制的托輥。

4)未采用拐彎延伸皮帶機(jī)時(shí),需重新安裝一部皮帶機(jī)頭、機(jī)尾及相關(guān)設(shè)備,而采用拐彎延伸皮帶機(jī)后,節(jié)約資金如下:

(1)節(jié)省一部 SD-80皮帶機(jī)的機(jī)頭及機(jī)尾的投入,SD-80皮帶機(jī)年租賃費(fèi)為 16.671萬(wàn)元 /年;節(jié)約金額 J1=16.671(萬(wàn)元)

(2)減少一套皮帶機(jī)綜合保護(hù)系統(tǒng)的投入;節(jié)約金額 J2=0.3154(萬(wàn)元)

(3)每圓班減少耗電量按 80kW ×24h×50%(每圓班開(kāi)機(jī)按 50%計(jì)算),如按 1年進(jìn)行計(jì)算。節(jié)約金額 J3=80kW ×24h×50% ×0.5元 ×365=17.52(萬(wàn)元)

(4)每班至少需要 2人開(kāi)車(chē),而采用拐彎皮帶機(jī)后,每班不需安排人員,每天就節(jié)省人員 6人,按我礦人年工資 5.2萬(wàn)元計(jì)算,每年因節(jié)省人員節(jié)約的資金。節(jié)約金額 J4=5.2×6=31.2(萬(wàn)元)

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)以上運(yùn)用了刷寬拐彎處的巷道斷面 (刷寬左側(cè)),使皮帶機(jī)在拐點(diǎn)向內(nèi)偏移,間接減小皮帶機(jī)拐彎的角度;抬高皮帶機(jī)外側(cè) H架的高度,使皮帶機(jī)向外傾斜,并直接拐彎。該方案成功的實(shí)施減少了一個(gè)轉(zhuǎn)載點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了皮帶機(jī)正常延伸,提高了使用效果。

該條皮帶機(jī)經(jīng)過(guò)改進(jìn)后,最終順利延伸,并且在井下運(yùn)行良好,并順利通過(guò)驗(yàn)收。因?yàn)槭前偕频V的第一條在斜巷實(shí)現(xiàn)小角度拐彎的皮帶機(jī),此創(chuàng)新成果已受到了皖北煤電集團(tuán)公司的表彰,已于近期申報(bào)專(zhuān)利。

[1]陳培媛.平面轉(zhuǎn)彎帶式輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].煤礦機(jī)械,2005,(4)

[2]高漢利.帶式輸送機(jī)彎曲段曲率半徑的確定,[J].煤礦機(jī)電,2010,(1)

[3]王奎杰.淺談皮帶機(jī)拐彎技術(shù)的應(yīng)用[J].甘肅科技縱橫,2008,(6)

Belt conveyor in inclined lane realize small Angle bend technology application

Q IM ingfeng,LIU Xiaogang

(The Baishan coalmine of theWanBei coal electricity company,HuaibeiAnhui 235154)

This paper downhole smallAngle the turning inclined lane install belt conveyor are analyzed,and the method of using a kinematics and script simultaneouslymethod is expounded,we combine the actual conditions and experience of turning on the roadway inside brush wide,belt up,inside outside frame unchanged directly turn method on the application and achieved good effect.

Belt conveyor;Inside brush wide;Lateral raise;Directly turn

TD528+.1

A

1672-7169(2011)02-0070-03

2011-01-09

祁明峰 (1965-),男,安徽安慶人,碩士,高級(jí)工程師,皖北煤電集團(tuán)公司百善礦總工程師。