矸石山運(yùn)輸系統(tǒng)提高運(yùn)輸能力的研究與應(yīng)用

（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 月份要升級改造完成，升級后矸石量又將增加。

一、矸石山現(xiàn)有運(yùn)輸線路

副一井、洗煤廠→翻罐籠矸石倉→矸石地道皮帶→矸石倉→矸石山上運(yùn)皮帶→矸石山山頂旋轉(zhuǎn)皮帶。

二、矸石皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸能力設(shè)計計算

（一）矸石山地道皮帶驗算

1.原始參數(shù)及物料特性

（1）矸石地道皮帶輸送碎矸石，皮帶長度210m，最大傾角8°，高差11m，帶寬1200mm，驅(qū)動滾筒直徑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，目前實際測量運(yùn)量為185t/h，浮沉試驗矸石產(chǎn)率運(yùn)量200t/h，改造后浮沉試驗矸石產(chǎn)量推算為294t/h，設(shè)計院設(shè)計改造后400t/h。

（二）輸送機(jī)的輸送能力計算

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。

（三）驅(qū)動力及所需傳動功率計算

1.目前運(yùn)量200t/h

（1）圓周驅(qū)動力計算

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

選下平托輥直徑φ108 4G305 旋轉(zhuǎn)質(zhì)量12.76kg/個

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

帶入公式計算得：15069

（2）軸功率計算

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。

（三）結(jié)論

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)功率至少升級為45kW，考慮到設(shè)備的通用性和設(shè)備運(yùn)行時間長，建議選用YBK2-280S-4，功率75kW 或?qū)Ⅱ?qū)動部分整體更換。

三、升級改造方案

根據(jù)以上數(shù)據(jù)和解決，提出升級改造方案二個，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)：由于使用時間較長，且每天運(yùn)行時間長，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：將使用時間較長的設(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)計的最大矸石量。

缺點：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)：由于使用時間較長，且每天運(yùn)行時間長，將給渣機(jī)改造成k4 驅(qū)動，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：改造施工量小，投入資金較小。

缺點：使用時間較長的設(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)行時間長，設(shè)備磨損大，如遇特殊情況，可能會影響礦井正常生產(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)。