煤礦井下掘進(jìn)煤矸運(yùn)輸簡(jiǎn)易皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用

李 源

（大同煤礦集團(tuán)有限責(zé)任公司同發(fā)東周窯煤業(yè)有限責(zé)任公司， 山西 大同 037000）

引言

目前，在煤礦巷道挖掘時(shí)，常用到的矸煤運(yùn)輸設(shè)備為刮板機(jī)和SSJ800-2440皮帶機(jī)，其運(yùn)輸距離難以滿足運(yùn)輸需求，且成本投入較大。因此以刮板機(jī)及傳統(tǒng)皮帶機(jī)的缺點(diǎn)為研究方向，研制簡(jiǎn)易的矸煤運(yùn)輸皮帶機(jī)。

1 簡(jiǎn)易皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)

1.1 簡(jiǎn)易皮帶機(jī)的設(shè)備選型

在簡(jiǎn)易皮帶設(shè)計(jì)之前，首先要選定好運(yùn)輸設(shè)備的型號(hào)，再根據(jù)設(shè)備情況進(jìn)行簡(jiǎn)易皮帶的設(shè)計(jì)。根據(jù)業(yè)內(nèi)的工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出簡(jiǎn)易皮帶的設(shè)計(jì)公式為：

Pm=（40+L）[0.013 2（B-300）V+0.036 7Q]±QH/367.式中：Pm為驅(qū)動(dòng)功率，kWh；L為皮帶的長(zhǎng)度，取300m；V為運(yùn)輸設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，1.6m/s；Q代表設(shè)備的運(yùn)輸量，取200 t/h，H為設(shè)備運(yùn)輸?shù)母叨?，?5 m；H=L sinα，α代表設(shè)備傾角；B代表皮帶寬度，取0.8m。

計(jì)算后得到結(jié)論為：Pm運(yùn)轉(zhuǎn)功率在19.3～13.8 kWh之間。參照經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的公式選型標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)為：Pm運(yùn)轉(zhuǎn)功率在22 kWh時(shí)較為可行。之后在此范圍內(nèi)選定運(yùn)輸設(shè)備，最終決定應(yīng)用油浸式電動(dòng)滾筒的驅(qū)動(dòng)裝置，其設(shè)備型號(hào)為YT22-1.6-800-630。經(jīng)理論分析，應(yīng)用油浸式電動(dòng)滾筒驅(qū)動(dòng)裝置滿足簡(jiǎn)易皮帶外觀、動(dòng)力、傳動(dòng)等要求[1]。

1.2 框架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)上，將傳統(tǒng)的邊框結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)階段流行的框架一體化結(jié)構(gòu)，回轉(zhuǎn)改向架則轉(zhuǎn)變?yōu)榉煮w式結(jié)構(gòu)，整體由螺栓進(jìn)行連接以保障在運(yùn)輸存在阻礙的情況下，為人工抬進(jìn)裝配提供便利。將張緊系統(tǒng)設(shè)計(jì)為在框架內(nèi)安裝靈活移動(dòng)的小車，用于張緊操作，控制張緊的長(zhǎng)度在5m之內(nèi)，最終實(shí)現(xiàn)皮帶機(jī)設(shè)備整體運(yùn)行的簡(jiǎn)潔化。

1.3 皮帶機(jī)尾的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

皮帶機(jī)的機(jī)尾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同樣應(yīng)用分體式結(jié)構(gòu)，其整體全部模塊、架構(gòu)都能夠被拆解，以達(dá)到人工維修的程度。機(jī)尾應(yīng)用專利差頻彈簧式托輥，用以解決機(jī)尾皮帶部分受矸石沖擊而磨損的問題。通過上述運(yùn)輸設(shè)備的研制，對(duì)皮帶機(jī)的設(shè)備機(jī)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化，最終實(shí)現(xiàn)設(shè)備簡(jiǎn)單輕便的效果。

2 簡(jiǎn)易皮帶機(jī)的應(yīng)用

在簡(jiǎn)易皮帶機(jī)的制作中，所應(yīng)用的配件、零件、模組都來源于SSJ800型皮帶機(jī)在維修時(shí)所替換下來的配件，除了電動(dòng)滾筒單獨(dú)購(gòu)之外，其他零配件都由維修產(chǎn)出的零件進(jìn)行加工、修復(fù)、制作。在成品完成后，進(jìn)行多次打磨，以得到尺寸最為合適的零配件。首批制作完成的簡(jiǎn)易皮帶機(jī)可投入使用，預(yù)計(jì)巷道全長(zhǎng)為80m左右。

簡(jiǎn)易皮帶機(jī)在投入使用后，以電動(dòng)滾筒代替驅(qū)動(dòng)滾筒裝置，節(jié)省了電機(jī)成本，避免了電機(jī)浸濕問題，減少了電機(jī)的故障率。在安裝完成后，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際狀況，對(duì)控制系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化，同時(shí)配套安裝皮帶機(jī)保護(hù)設(shè)施，此外還要對(duì)清掃設(shè)備、張緊小車等設(shè)備進(jìn)行不同程度的簡(jiǎn)化，以縮小故障點(diǎn)。對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，將前置驅(qū)動(dòng)更改為后置驅(qū)動(dòng)，可提升皮帶運(yùn)行的穩(wěn)定性。經(jīng)過嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯?、分析、比?duì)，最終確定并研發(fā)出新型運(yùn)輸設(shè)備，解決了煤礦挖掘中的難題、阻礙。優(yōu)化后的皮帶機(jī)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本降低，具有極高的便利性和安全穩(wěn)定性，在投入使用8個(gè)月后，尚未出現(xiàn)或檢測(cè)出設(shè)備故障，使用效果良好。

3 簡(jiǎn)易皮帶機(jī)存在的問題及研究方向

皮帶機(jī)的張緊設(shè)備還存在一定的缺陷，需要進(jìn)一步的優(yōu)化；皮帶會(huì)與滾動(dòng)產(chǎn)生接觸摩擦，使?jié)L筒會(huì)粘有異物導(dǎo)致運(yùn)行不暢，需要提升清掃設(shè)備的頻率及力度；簡(jiǎn)易皮帶機(jī)的規(guī)格覆蓋面較小，對(duì)于應(yīng)用場(chǎng)地有特殊要求，因此需要根據(jù)不同的工作環(huán)境進(jìn)行研制或轉(zhuǎn)化[2]。

4 應(yīng)用簡(jiǎn)易皮帶機(jī)產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益

首先每一臺(tái)簡(jiǎn)易皮帶機(jī)以300m的設(shè)備長(zhǎng)度計(jì)算，可以替代3臺(tái)刮板設(shè)備，預(yù)計(jì)每臺(tái)簡(jiǎn)易皮帶設(shè)備的制作費(fèi)用會(huì)在6萬元左右，而每臺(tái)100m規(guī)格的運(yùn)輸刮板機(jī)，其投入成本就高達(dá)14萬元，300m的工作距離，總共耗費(fèi)采購(gòu)成本約45萬元左右。經(jīng)初步計(jì)算，每臺(tái)簡(jiǎn)易皮帶機(jī)的更替都會(huì)為技術(shù)挖掘單位節(jié)省進(jìn)39萬元的成本。除此之外，還節(jié)省了大量的人力支出和維修保養(yǎng)開支，預(yù)計(jì)每年節(jié)省人員支出近200萬元和維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用近10萬元。投入簡(jiǎn)易皮帶機(jī)，總投入節(jié)約成本預(yù)計(jì)達(dá)到250萬元。另外，在設(shè)備運(yùn)行中即使沒有故障也要耗費(fèi)一定時(shí)間進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，經(jīng)統(tǒng)計(jì)，平均一周一臺(tái)設(shè)備的檢修時(shí)間約為24 h，相比較同工作效率的刮板機(jī)而言，每周節(jié)省的檢修時(shí)間約為10 h。

5 結(jié)語

通過對(duì)簡(jiǎn)易皮帶機(jī)的研究、設(shè)計(jì)與制作和應(yīng)用，降低了煤礦工作的安全隱患，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，為挖掘深度的進(jìn)一步加深提供技術(shù)、設(shè)備支持。