礦井巷道皮帶機多點受礦適應性改造研究

易莉莉，李振國

（1.江西銅業(yè)股份有限公司德興銅礦，江西 德興 334224；2.江西銅業(yè)股份有限公司武山銅礦，江西 瑞昌 332204）

1 引言

井下礦山巷道皮帶輸送工藝設計中，長度100m左右的直線巷道內如果是多個受礦點、一個出礦點，傳統(tǒng)設計思路一般都是將皮帶運輸設備主體設計成只有一條皮帶的皮帶機，因為這樣設計簡潔、經濟。在實際生產中，這種設計最大的弊端表現(xiàn)在，每個受礦點的給礦設備在故障檢修時都會影響下方皮帶機的整體運行。

2 現(xiàn)狀及問題

某井下礦山-540m處的皮帶輸送平巷巷道寬度為3.5m，拱頂高度為3m，安裝了1臺DTⅡ12080型 皮 帶 機（電 機 型 號：Y225S-4/37kW，減速機型號：DCY280-50-IN）。該皮帶機長度為90m，承擔井下礦石及廢石的輸送任務，即負責井下1#、2#礦石溜井及3#廢石溜井的出礦輸送。1#、2#礦石溜井下的出口位置各裝有1臺板式給礦機，3#廢石溜井下的出口位置裝有1臺振動給礦機，分別負責將溜井內的礦石或廢石過渡到皮帶機上。

對3#廢石溜井振動給礦機進行維修時，必須借助下方皮帶為作業(yè)平臺，因此-540m巷道皮帶機必須停機，從而 導致1#、2#礦石溜井無法出礦。3#廢石井冒大量稀礦時，皮帶尾部會被積礦壓死填埋，清理尾部積礦需數(shù)天時間，皮帶機也需停機數(shù)天，此時1#、2#礦石溜井同樣無法出礦。每次故障處理時都導致1#、2#礦石溜井無法出礦，影響正常生產。

3 改造研究

3.1 改造方案確定

對巷道原有的皮帶機進行改造，將1條整皮帶一分為二，改為前后2條皮帶，設置成2臺皮帶機，即1#皮帶機、2#皮帶機組成的皮帶機組。1#皮帶機負責輸送1#、2#礦石主溜井的礦石，2#皮帶機負責輸送3#廢石溜井的廢石。出礦石作業(yè)時，單獨開1#皮帶機。出廢石作業(yè)時，1#、2#皮帶機同時開機，先由2#皮帶機將廢石輸送到1#皮帶機，然后由1#皮帶機將廢石輸送至頭輪計量斗。正常運行時，2條皮帶機頭輪運轉線速度一致。改造后1#、2#皮帶機布置及結構示意圖見圖1。

圖1 改造后1#、2#皮帶機布置及結構示意圖

3.2 實施改造的困難與問題分析

按照制定的改造方案實施改造，需解決以下困難及問題。

（1）巷道高度方向的空間受限。-540m皮帶巷道原有的皮帶機（只有1條皮帶）最高點距離巷道頂部1.4m，現(xiàn)改為1#、2#前后2臺皮帶機（各有1條皮帶）組成的皮帶機組。如果只是簡單地將原有皮帶機縮短后作為1#皮帶機，那么1#皮帶機的最高點距離巷道頂部高度空間仍為1.4m。由于2#皮帶機頭輪必須安裝在1#皮帶機尾輪上方的高度空間范圍內，而2#皮帶機頭輪直徑至少要保證0.8m。如果按照這樣的結構方式，2#皮帶機頭輪最高點距巷道頂部高度就只有0.6m的空間，難以保證大塊礦石（最大直徑0.8m）的通過。

（2）巷道寬度方向的空間受限。2#皮帶機頭輪安裝位置處于巷道中間偏后位置，距1#皮帶機頭輪60m左右處，該處原皮帶機外沿距巷道內側只有0.6m，無法安裝頭輪外置減速機及電機。

（3）1#皮帶機皮帶液壓張緊裝置的安裝空間受限。原皮帶張緊裝置安裝在尾輪后部，包括液壓油缸、水泥基座、滑輪等，占巷道長度約10m，高度1.1m。按改造方案，1#皮帶機尾部緊接安裝2#皮帶機，原張緊裝置便無法安裝。

（4）2#皮帶機頭輪安裝平臺設計難度大。2#皮帶頭輪左右兩邊必須留有足夠空間以便于人員行走及搬運材料，平臺支架不能占用過多巷道空間，同時該平臺還必須足夠堅固穩(wěn)定，否則無法承受皮帶向后的拉力及滾輪向下的壓力。狹小的巷道空間，增加了平臺設計的難度。

（5）改造施工時間緊張。停機改造施工必須盡快完成，盡量控制在兩天內，時間越短越好，以免對生產帶來過多影響。

3.3 問題解決方案

針對以上設備安裝空間及時間的問題，如果對巷道進行拓寬加高，則必須對原有巷道進行二次爆破作業(yè)。采用爆破作業(yè)極難避免對巷道內原有皮帶機及板式給礦機帶來損壞，同時還會破壞原有巷道的結構強度，帶來一定安全隱患。另外，爆破作業(yè)必定會大幅延長停機改造時間，過度影響正常生產。所以，選擇在現(xiàn)有空間條件下從設備自身結構優(yōu)化方面尋求突破的方法來完成改造任務。

（1）降低1#皮帶機尾輪［1］，增大其上方高度空間。為了減少改造施工的時間，同時達到預期效果，從1#皮帶尾輪向前6m處開始逐漸降低皮帶機支架支撐立柱的高度，直到最后將尾輪降低0.2m。這樣，2#皮帶機頭輪安裝高度可相應降低0.2m，上方出礦空間高度達到0.8m，可保證大塊礦石的通過。

（2）2#皮帶機頭輪采用內置式電動滾筒［2］替代普通滾筒，以縮小寬度方向所需的安裝空間（見圖2）。內置式電動滾筒可將電機及減速機構安置于滾筒內部，在不改變滾筒外徑、長度的情況下，縮小安裝空間。經過計算，選用THN-30kW-80-120-1.25型電動滾筒［2］，該滾筒制作標準為JB/T 7330—94，配備內置電機、油冷、行星齒輪傳動結構，帶制動逆止器，調速范圍1.25～0.85m/s，功率30kW。

圖2 改造后2#皮帶機頭輪處截面示意圖

（3）改變皮帶張緊方式［4］，減小張緊機構尺寸。由于1#皮帶總長只有60m左右，皮帶張緊所需的張緊力無需很大，對張緊裝置的要求不是很高，原有張緊方式可改用花籃螺栓拉緊方式代替［5］。為不妨礙2#皮帶機的安裝，對1#皮帶尾輪滑架進行進一步優(yōu)化，將長度尺寸壓縮到技術要求范圍內的最小值。

（4）優(yōu)化設計2#皮帶機頭輪安裝平臺［6］。平臺左右各設置3根平臺立柱，立柱材料采用630#工字鋼。工字鋼側面緊貼1#皮帶機機架外側，上下兩端通過鋼板及錨桿牢固種植在巷道內。同一側的3根立柱之間各焊接3段630#工字鋼作為縱梁，用以加固立柱并承放安裝2#皮帶機頭輪軸承座及1#皮帶機尾輪軸承座。

（5）優(yōu)化皮帶機結構間連接方式，以縮短皮帶機安裝所需時間。在場外提前完成皮帶機改造所需要的全部構件，包括2#皮帶機頭輪安裝支架（前中后立柱，上下橫梁）的加工，構件間的連接盡量采用螺栓連接方式，可減少現(xiàn)場焊接工作量，縮短現(xiàn)場施工時間。

（6）其它結構布置設計。2#皮帶機頭、尾輪相距28m，尾端安裝于3#振動斗下方，高度固定。2#皮帶機頭輪高出尾輪0.8m，整機斜度2°。

4 改造效果

利用停產檢修的兩天時間完成了-540m巷道皮帶機一分為二的皮帶機組改造工作，取得了非常理想的效果。

（1）改造后運行過程中，3#廢石溜井振動放礦機曾發(fā)生多次沖斗冒礦事件，其中一次冒出的大量稀礦將2#皮帶壓死，組織力量清理積礦耗時一個多月，但輸送1#、2#主溜井礦石的1#皮帶機未受任何影響，照常生產。

（2）由于3#廢石溜井處經常需要對大塊進行爆破，相關設備設施檢修率高，2#皮帶機每天需停機3～4h，這個時段1#皮帶機可以照常生產。

（3）改造前，原有的皮帶機任何一處出現(xiàn)問題需要檢修時都必須將整臺皮帶機停機，承擔的出礦工作完全停止。改造后，如果2#皮帶機出現(xiàn)問題需要檢修（比如皮帶磨損更換等檢修工作），不會影響到1#皮帶的運行，出礦工作可以正常進行。

5 結語

巷道原有的單條皮帶的皮帶機無法適應多點受礦，嚴重輸?shù)V效率。在不拓展巷道的情況下，對皮帶機進行一分為二的皮帶機組改造是切實可行的。改造實施過程耗時短，不會對生產產生太大的負面影響。改造后，皮帶機的運行效果良好，運行效率得到大幅提高，進而大幅提高了出礦效率。