大型主立井定量帶式輸送機裝載選型設計

賀亞軍

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團毛則渠煤炭有限公司， 山西 臨汾 042100）

引言

在我國當前的煤礦開采方式中，可以根據(jù)不同的地形地質(zhì)選擇不同的開采方式。而立井開采方式是針對煤層較為復雜，埋藏層較深的煤礦進行開采。在大型主立井的開采中，必須運用定量裝載的方式進行開采。當前，有兩種煤礦主力井的裝載方式。一種是定量輸送機，一種是定量斗裝輸送機。

1 定量帶式輸送機裝載形式及流程

1.1 裝載布置

在大型主力井中，最長使用的是定量輸送機。其主要有三個部分組成，分別為帶式給料機、帶式輸送機和中部槽，如圖1所示。

圖1 大型主立井定量帶式輸送機裝載圖

1.2 工藝流程

在礦井開采中，借助帶式給料機將煤炭運送到帶式輸送機中[1]。然后帶式輸送機繼續(xù)運行，當傳感器通過測量的煤炭過重時，則系統(tǒng)停止將煤炭放入到輸送機中。同時，定量帶式輸送機在運行中等待箕斗，待全準備好后，進行裝煤。煤炭裝完后，進入到低速運行階段，并進行下一個裝煤的環(huán)節(jié)中。

2 定量帶式輸送機選型計算

2.1 設計參數(shù)

定量帶式輸送機需要與主力井的實際情況相對應，因此，在定量帶式輸送機設計環(huán)節(jié)需要先對主力井進行全方位的考察勘探，在對定量帶式輸送機進行與之相匹配的設計。因此，需要根據(jù)主力井的實際情況，對帶式輸送機的載定額、循環(huán)時間、提速時間、間歇時間和距離進行相應的設計。

2.2 實例

某煤炭項目的儲煤量為15.00 Mt/年，采用大型主立井的方式進行開采。主立井井筒直徑為9.9 m，面積為80.7 m2。購入50 t箕斗，準備3臺多繩摩擦提升機。在此次立井開采中，設3個煤倉，每個煤倉的容量為5000 t。其中一個用于裝載緩沖，另一個用于運輸緩沖。

2.2.1 參數(shù)詳解

此礦井開采中，箕斗載重量為50 t，提升高度為672.3 m。分別設置其10 m/s的提升速度、0.65 m/s加減速度、120 s循環(huán)時間、71 s提升時間、4 s休止時間。在本次工程中，依據(jù)主力井深度60 m，要準備兩個箕斗。

2.2.2 定量帶式輸送機參數(shù)

本次工程開采中，其立井深度為60 m，根據(jù)箕都和中部槽的大小，確定裝載輸送機的長度為50 m，并考慮到輸送機自身的忒單，將裝載到卸載距離設定為39 m[2]。為了保證輸送機的正常運轉(zhuǎn)，要設定好定量帶式輸送機的長度，并按照合理的角度進行運送煤炭，并設置合理的堆煤工藝，具體分布如圖2所示。

圖2 輸送機圖

2.2.3 輸送機帶寬、帶速的調(diào)節(jié)

依照箕斗可接受的重量，設定帶式輸送機長度。因此，在本項目中，箕斗可承受的重量為37 m，可輸送煤炭重量為1431 t/m。根據(jù)我國帶式輸送機的設計規(guī)范，正常輸送機無法滿足工程需求，因此需要重新對輸送機進行設計，從而促進工程的開展與實施。在定量帶式輸送機的設計中，采用“一”字設計，將輸送機帶寬進行加長，并加長其間距。在堆煤環(huán)節(jié)中，首先要保證輸送機在堆煤過程中不滑煤，因此在輸送機帶寬設計為1950 mm，寬度設計為1600 mm，高度為673 mm。

將一次提升循環(huán)時間S1設定為119.4 s，提升時間設定為74.4 s，休息時間為45 s。在提升時間內(nèi)，要完成33 m運送任務，因此低速V1需要滿足：V1≥33/74.4=0.443 m/s。

為了保證機器的正常運轉(zhuǎn)，裝載需要預留一定的時間，以供及其調(diào)節(jié)和修整。因此，將完成裝載時間設定在1 min內(nèi)，由此可以算出低速V1=33/60=0.55 m/s。

在休止時間中輸送機需要卸載長度為33 m的負載，輸送機高速 V2至少滿足：V2≥33/45=0.733 m/s。

由于輸送機在高低速之間變化需要有一定的時間以及部分冗余，因此設定為22s內(nèi)對輸送機進行卸載，由此可以看出V2=1.5 m/s。

為了保證定量帶式輸送機的運送速度與裝卸載一致，則可以根據(jù)加減速規(guī)范進行設定。在輸送機設定中，可以將其平均加速度設定為≤0.3 m/s2，如若輸送機設置復雜，可以將其平均加速度設定為≤0.2 m/s2。結(jié)合定量帶式輸送機中部槽的設計，將定量帶式輸送機的低速、高速等相關信息進行融合，從而將加速度定位0.15 m/s2。

2.2.4 裝載環(huán)節(jié)

將輸送機有效裝載時間設定為60 s，冗余時間設定為14.4 s，用于各環(huán)節(jié)銜接緩沖。在定量輸送機開始運作時，需要一定的準備時間，并進行機器預熱和調(diào)試。因此，在定量輸送機設置中，設定8 s為準備熱機時間。

在定量輸送機正常運轉(zhuǎn)過程中，熱機開始后8s機器開始運作。由給料機給煤，待機器運行60 s后停止給料機操作，讓煤炭在輸送機中運送。當輸送機運行34 m后，將輸送機調(diào)至低速運行6.4 s，3.52 m后，空斗至裝載位置。

提升工程運輸時間，首先要保證空斗操作，才能使定量帶狀運輸機進入正常工作狀態(tài)。具體如圖3所示。

圖3 裝載圖

2.2.5 功率計算

由上述可知帶寬和帶速，以及輸送帶載煤量，那么就可以提出輸送機輸送量：

式中：Q1為輸送能力，t/s；S為輸送物料橫截面積，1.52 m2；k為傾斜系數(shù)，此處取值1.0；ρ為物料密度，0.9 t/m3。

代入數(shù)據(jù)計算得Q1=0.752 t/s=2708 t/h。

同理可算得輸送機在高速運轉(zhuǎn)中的運輸量Q2=2.052 t/s=7287 t/h。

按照上述運算，依照相關設計規(guī)范可以得出，輸送機的最大功率為PA=189 kW。由于輸送機受到速度的影響，因此在不同速度下輸送機頻繁切換。將輸送機的富裕系數(shù)設置到1.4，則電動機功率PM=280 kW。為了實現(xiàn)輸送機的速度轉(zhuǎn)換，應通過變壓的方式進行速度轉(zhuǎn)換。

2.2.6 其他設施

在本工程中，靜滴煤倉給料機與定量帶式輸送機要相匹配，因此根據(jù)工程量情況，選擇給料機的型號為GLD3800，其能力Q=3800t/h，功率N=10kW。為減少輸送機槽部的煤炭傾撒現(xiàn)象，在設計輸送帶時要加寬輸送帶，并輔助封堵材料進行封堵，避免因撒煤而導致的浪費。同時設計集水槽，從而對掉落的煤炭進行收集。

3 結(jié)語

在主力井運行中，定量裝載是其中一項重要的環(huán)節(jié)。合理的定量裝載機器設計選型，是提高主力井開采效率的重要保證。因此，要加強對輸送機設計環(huán)節(jié)的把控，從輸送機的帶寬到載量都需要根據(jù)主力井的實際情況進行相應的調(diào)控，進而滿足主力井對于工程的要求。

[1]陳偉，秦喜文，茹加宏.大型主立井定量帶式輸送機裝載選型設計[J].煤炭工程，2017，49（1）：15-17.

[2]奚旭峰.煤礦主立井提升系統(tǒng)定量稱重的發(fā)展[J].煤礦機電，2016（2）：59-60.

[3]趙小峰.煤礦主井定重裝載系統(tǒng)的改造[J].煤礦機電，2015（1）：94-96.