大采高工作面高效轉(zhuǎn)運式帶式輸送機設(shè)計與應(yīng)用

郭曙光

(山西晉城煤業(yè)集團(tuán) 成莊礦，山西 晉城 048006)

0 引言

某礦大采高工作面投入運行以來，其帶式輸送機配置基本按一部化的思路進(jìn)行設(shè)計，當(dāng)工作面地質(zhì)條件特殊時，煤流需經(jīng)多次轉(zhuǎn)運才能運輸至盤區(qū)帶式輸送機上。如5312大采高工作面、5314、4322大采高工作面等，煤流經(jīng)過兩次轉(zhuǎn)運才能到達(dá)盤區(qū)帶式輸送機。

當(dāng)運輸距離在100 m以下時，可以采用刮板輸送機實現(xiàn)轉(zhuǎn)載，超過100 m時，刮板輸送機的運輸能力滿足不了大采高工作面的出煤要求。如果采用帶寬1.2 m帶式輸送機，雖然可以解決運輸距離的問題，但由于運行速度低于順槽1.4 m帶式輸送機，且?guī)挷蛔悖瑫谵D(zhuǎn)載點處造成堆煤現(xiàn)象，影響帶式輸送機安全運行。如果直接采用帶寬1.4 m帶式輸送機，則會使裝備投入大，造成浪費。因為帶寬1.4 m帶式輸送機采用CST傳動，配置較高，技術(shù)先進(jìn)，適用于長距離大運量運輸要求的礦井。因此,需要設(shè)計一種短距離、高效率轉(zhuǎn)運式帶式輸送機，以滿足大采高工作面生產(chǎn)需要，實現(xiàn)高效轉(zhuǎn)運的目的[1]。

1 主要改進(jìn)

轉(zhuǎn)運式帶式輸送機在設(shè)計時必須滿足以下條件：運行速度達(dá)到3.5 m/s以上，運輸能力不低于2 500 t/h，運輸距離在100～500 m范圍內(nèi)(考慮巷道坡度不同，運輸距離會有一定差異);在裝備選型上，要充分利用現(xiàn)有裝備進(jìn)行設(shè)計，最大限度地降低投入，以低投入換取高收益[2-3]。

1.1 帶式輸送機參數(shù)確定與核算

1.1.1 帶式輸送機速度確定

由于帶寬1.4 m順槽帶式輸送機最高帶速為3.5 m/s，因此要求轉(zhuǎn)運式帶式輸送機帶速不小于3.5 m/s，初步設(shè)計中按最低3.5 m/s考慮[4-5]。

1.1.2 帶式輸送機驅(qū)動滾筒計算

利用某礦現(xiàn)有1.2 m帶式輸送機驅(qū)動，采用電動機加液力偶合器的驅(qū)動方式，其單臺電動機功率為200 kW，電動機異步轉(zhuǎn)速為1 485 r/min，減速器減速比為18。根據(jù)以上參數(shù)可以確定驅(qū)動滾筒最小直徑為：

(1)

式中：d為滾筒直徑，m；v為帶速，m/s。

考慮實際加工制造的要求，確定滾筒直徑為850 mm，對應(yīng)的帶式輸送機實際帶速為3.67 m/s。

1.1.3 帶式輸送機驅(qū)動功率計算

根據(jù)我礦大采高工作面巷道的實際條件，以最遠(yuǎn)距離500 m,最大落差20 m進(jìn)行計算。對帶式輸送機進(jìn)行受力分析計算可得，帶式輸送機驅(qū)動滾筒圓周驅(qū)動力Fv為122 kN(由于計算過程較復(fù)雜，此處省略其詳細(xì)計算步驟)，驅(qū)動功率為：

(2)

式中：P為驅(qū)動功率，kW；Fv為滾筒圓周驅(qū)動力，kN；v為帶速，m/s。

因此，轉(zhuǎn)載帶式輸送機驅(qū)動數(shù)量根據(jù)實際情況可以設(shè)置為2×200 kW或3×200 kW。

1.2 帶式輸送機整體設(shè)計與配套

1.2.1 主驅(qū)動選型

通過技術(shù)分析，整機采用多驅(qū)方式，最低配置兩驅(qū)，最高配置四驅(qū)。為了充分利用現(xiàn)有資源，降低投入，選用某礦原有1.2 m帶式輸送機的驅(qū)動裝置，其工作模式為電動機加液力偶合器。該類型驅(qū)動裝置在井下綜采工作面應(yīng)用廣泛，價格低廉，一套驅(qū)動不超過30萬元。

1.2.2 帶式輸送機滾筒選型

驅(qū)動滾筒直徑為850 mm，雙出軸結(jié)構(gòu)，便于安裝驅(qū)動，滾筒表面鑄菱形阻燃膠，委托帶式輸送機公司重新加工制作。卸載滾筒直徑為630 mm，根據(jù)井下巷道條件及落煤要求，設(shè)計中心高為2 170 mm，以保證與前方設(shè)備的搭接高度?？紤]設(shè)備互換性，卸載滾筒、機尾滾筒、張緊滾筒等主要部件與1.4 m順槽帶式輸送機實現(xiàn)互換。

1.2.3 帶式輸送機架制造與選型

帶式輸送機卸載架、驅(qū)動架、特殊架全部重新設(shè)計制造；中間架采用1.4 m順槽帶式輸送機結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)完全互換。

1.2.4 帶式輸送機張緊部分選型

帶式輸送機張緊裝置選用ZY-400(DYL-02-7/80)型液壓張緊裝置，額定張力滿足實際確定,張緊行程為7 m。張緊力能夠在輸送機啟動、運行、制動時進(jìn)行自動調(diào)整，并具有啟、制動時張緊力比正常運行時大1.5倍的能力。

1.2.5 帶式輸送機其余部件選型

上、下托輥均采用1.4 m順槽帶式輸送機托輥，輸送帶也與1.4 m順槽輸送帶一致。

1.3 帶式輸送機各部簡圖

帶式輸送機驅(qū)動部和卸載部結(jié)構(gòu)如圖1、2所示。特殊架段及張緊部結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖1 驅(qū)動部結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 卸載部結(jié)構(gòu)示意圖

2 應(yīng)用效果

轉(zhuǎn)運式帶式輸送機已成功在某礦5312、4322、5314大采高工作面應(yīng)用，其中5312工作面作為中間環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)運使用，配套兩驅(qū)，運輸長度300 m，已成功回采完畢，過煤量達(dá)到了400萬t；4322工作面作為入倉環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)運使用，配套三驅(qū)，兩用一備，運輸長度150 m，過煤量大約200萬t；5314工作面作為中間環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)載使用，配套三驅(qū)，運輸長度350 m，該工作面已投入運行。

3 結(jié)論

轉(zhuǎn)載式帶式輸送機的設(shè)計與應(yīng)用，突破了裝備上的限制，為大煤量轉(zhuǎn)運環(huán)節(jié)提供了一種全新的解決方案。

圖3 特殊架段及張緊部示意圖

轉(zhuǎn)運式帶式輸送機將現(xiàn)有的帶寬1.2 m帶式輸送機驅(qū)動與帶寬1.4 m帶式輸送機成功組合，一部帶式輸送機投入資金不足100萬元，節(jié)省了資金，創(chuàng)造很大的經(jīng)濟效益。

轉(zhuǎn)運式帶式輸送機應(yīng)用靈活，可以配置兩驅(qū)、三驅(qū)或者四驅(qū)，在某礦現(xiàn)有巷道條件下，可以實現(xiàn)100～500 m距離內(nèi)的大煤量轉(zhuǎn)載運輸。

轉(zhuǎn)運式帶式輸送機運行效率高，設(shè)計時加大了驅(qū)動滾筒直徑，帶速最高可以達(dá)到3.67 m/s，解決了因速度不能與順槽帶式輸送機匹配造成的堆煤事故。