某擴(kuò)建礦井運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸能力計算核驗(yàn)研究

董 明(山西省長治經(jīng)坊煤業(yè)有限公司， 山西 長治 047100)

1 前言

某井田位于大同煤田南部，地表大部分被第四系黃土覆蓋，僅在溝谷中有基巖零星出露，出露地層為二疊系上統(tǒng)上石盒子組。井田內(nèi)含煤地層為二疊系下統(tǒng)山西組、石炭系上統(tǒng)太原組。本井田位于大同煤田南部，總體為一走向NEE，傾向NNW的單斜構(gòu)造，井田東部伴有寬緩的褶曲，地層傾角1°～7°。本井田可采煤層共7層，分別為16-2、16、18、19、22、25-1、25號煤層，可采含煤系數(shù)山西組4.27%、太原組13.08%，

本礦井采用斜井開拓方式。礦井采用單水平開拓，井底車場及硐室設(shè)在22號煤層內(nèi)。水平高程確定為+1 190m，考慮避免巷道交叉，回風(fēng)水平高程為1 195m。礦井帶式輸送機(jī)大巷、輔助運(yùn)輸大巷和回風(fēng)大巷布置在22號煤層；井田共劃分3個盤區(qū)，即北盤區(qū)、南盤區(qū)和東盤區(qū)。

礦井現(xiàn)開采22號煤層，22煤層位于太原組中下部，上距18號煤層21.30～72.28m，平均距離46.34m。22號煤層合并區(qū)厚度4.10～15.82m，平均11.31m；分叉區(qū)煤層厚2.58～8.90m，平均4.09m。22-1號煤層厚0.90～8.85m，平均5.38m。含0～12層夾矸，結(jié)構(gòu)簡單。煤層頂板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、粗粒砂巖、中粒砂巖、細(xì)粒砂巖、粉砂巖，底板為泥巖、砂質(zhì)泥巖、細(xì)粒砂巖、粉砂巖。

目前本礦布置有1個綜采工作面， 3個綜掘工作面，礦井采掘比為1∶3。22號煤層采用長壁綜采放頂煤采煤法,頂板控制采用全部垮落法。采煤工藝：機(jī)組端頭斜切進(jìn)刀→采煤機(jī)割煤→移架→推移前部刮板輸送機(jī)→放頂煤→拉后部刮板輸送機(jī)。工作面長度230m，平均采高10.5m，其中機(jī)采高度3.5m，放頂煤高度7m，循環(huán)進(jìn)尺0.8m。

該礦井生產(chǎn)能力計劃從240萬t/a提升到450萬t/a,為了加強(qiáng)煤礦生產(chǎn)能力管理，保證礦井運(yùn)輸系統(tǒng)的正常運(yùn)行，現(xiàn)對礦井工作面運(yùn)輸系統(tǒng)、井下運(yùn)輸大巷、井底煤倉給煤機(jī)的運(yùn)輸能力進(jìn)行計算，保證礦井正常生產(chǎn)。

2 105工作面運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)輸能力計算研究

礦井105工作面的運(yùn)輸系統(tǒng)：105工作面刮板轉(zhuǎn)載機(jī)(SZZ1200/700) →105運(yùn)輸巷道(DSJ120/210/3×315帶式輸送機(jī))→3#帶式輸送機(jī)(DTL120/210/3×315帶式輸送機(jī))→2#帶式輸送機(jī)(DTL120/210/2×250帶式輸送機(jī))，105工作面設(shè)備技術(shù)參數(shù)詳見表1。

表1 105工作面設(shè)備技術(shù)參數(shù)表

2.1 刮板轉(zhuǎn)載機(jī)年運(yùn)輸能力

刮板轉(zhuǎn)載機(jī)年運(yùn)輸能力為

A=16×330×A1/(104×1.1)

(1)

式中：A——年運(yùn)輸處理能力，萬t/a；

A1——設(shè)備小時運(yùn)輸能力，3 500t/h；

K1——系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)設(shè)備的運(yùn)輸能力不均勻系數(shù)，1.1。

代入式(1)計算得出，A=16×330×A1/(104×1.1)=1 680萬t/a。

2.2 105運(yùn)輸巷道膠帶輸送機(jī)運(yùn)輸能力

105運(yùn)輸巷道膠帶輸送機(jī)傾角平均-1.19°，運(yùn)輸長度1 800m，帶寬B=1.2m，帶速v=4.0m/s，輸送能力Q=2 100t/h，驅(qū)動電機(jī)3×315kW，制動器KPZ-1200/59、BYWZ5-500/20。

1)帶式輸送機(jī)小時運(yùn)輸能力為[1]

(2)

式中：A——年運(yùn)輸量,萬噸/a；

k——輸送機(jī)負(fù)載斷面系數(shù)，取420；

B——輸送機(jī)帶寬,取1.2m；

v——輸送機(jī)帶速，取4.0m/s；

C——輸送機(jī)傾角系數(shù)，取1；

r——松散煤容積密度，取0.9t/m3；

t——日輸送時間，取16h；

k1——運(yùn)輸不均勻系數(shù)，取1.1。

代入式(3)計算得出A為1 045萬t/a。

2)按實(shí)測輸送機(jī)長度上的負(fù)載量核定為[2]

A=3 600×330×w×v×t/(107×k1)

(3)

式中：w——實(shí)測單位輸送機(jī)長度上的負(fù)載量，kg/m，煤礦提供的實(shí)測輸送機(jī)長度上的負(fù)載量為83.33kg/m；

v——輸送機(jī)實(shí)測帶速，取4.0m/s；

t——日提升時間，取16h。

代入式(3)計算得出A為576萬t/a。

2.3 3#帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力

3#帶式輸送機(jī)傾角5.52°，運(yùn)輸長度490m，帶寬B=1.2m，帶速v=4.0m/s，輸送能力Q=2 100t/h，制動器KPZ-1200/94、BYWZ5-500/121，驅(qū)動電機(jī)，3×315kW。

1)帶式輸送機(jī)小時運(yùn)輸能力為

(4)

式中：A——年運(yùn)輸量,萬噸/a；

k——輸送機(jī)負(fù)載斷面系數(shù)，取420；

B——輸送機(jī)帶寬,取1.2m；

v——輸送機(jī)帶速，取4.0m/s；

C——輸送機(jī)傾角系數(shù)，取0.99；

r——松散煤容積密度，取0.9t/m3；

t——日輸送時間，取16h；

k1——運(yùn)輸不均勻系數(shù)，取1.1。

代入式(4)計算得出A為1 035萬t/a。

2)按實(shí)測輸送機(jī)長度上的負(fù)載量核定為

A=3 600×330×w×v×t/(107×k1)

(5)

式中：w——實(shí)測單位輸送機(jī)單位長度上的負(fù)載量，kg/m，煤礦提供的實(shí)測輸送機(jī)長度上的負(fù)載量為83.33kg/m；

v——輸送機(jī)實(shí)測帶速，取4.0m/s；

t——日提升時間，取16h。

代入式(5)計算得出A=3 600×330×83.3×4.0×16÷(107×1.1)=576萬t/a。

2.4 2#帶式輸送機(jī)運(yùn)輸能力

2#帶式輸送機(jī)傾角-1.34°，運(yùn)輸長度510m，帶寬B=1.2m，帶速v=4.0m/s，輸送能力Q=2 100t/h，制動器BYWZ5-500/201，驅(qū)動電機(jī)3×315kW。

1)帶式輸送機(jī)小時運(yùn)輸能力為

(6)

式中：A——年運(yùn)輸量,萬噸/a；

k——輸送機(jī)負(fù)載斷面系數(shù)，取420；

B——輸送機(jī)帶寬,取1.2m；

v——輸送機(jī)帶速，取4.0m/s；

C——輸送機(jī)傾角系數(shù)，取1；

r——松散煤容積密度，取0.9t/m3；

t——日輸送時間，取16h；

k1——運(yùn)輸不均勻系數(shù)，取1.1。

計算得出A為1 045萬t/a。

2)按實(shí)測輸送機(jī)長度上的負(fù)載量核定為

A=3 600×330×w×v×t/(107×k1)

(7)

式中：w——實(shí)測單位輸送機(jī)單位長度上的負(fù)載量，kg/m，煤礦提供的實(shí)測輸送機(jī)長度上的負(fù)載量為83.33kg/m；

v——輸送機(jī)實(shí)測帶速，取4.0m/s；

t——日提升時間，取16h。

代入式(7)計算得出A=3 600×330×83.3×4.0×16÷(107×1.1)=576萬t/a。

3 井下大巷運(yùn)輸能力計算研究

井下大巷運(yùn)輸系統(tǒng)：1#帶式輸送機(jī)(DTL120/160/3×250帶式輸送機(jī))→井底煤倉(GLD2000/7.5/S型甲帶式給煤機(jī))。井下大巷設(shè)備技術(shù)參數(shù)詳見表2。

表2 井下大巷設(shè)備技術(shù)參數(shù)表

帶式輸送機(jī)傾角平均角度2°，運(yùn)輸長度1 700m，帶寬B=1.2m，帶速v=3.5m/s，輸送能力Q=1 600t/h，制動器KPZ-1200/77，驅(qū)動電機(jī)3×250kW。

1)帶式輸送機(jī)小時運(yùn)輸能力為

(8)

式中：A——年運(yùn)輸量,萬t/a；

k——輸送機(jī)負(fù)載斷面系數(shù)，取420；

B——輸送機(jī)帶寬,取1.2m；

v——輸送機(jī)帶速，取3.5m/s；

C——輸送機(jī)傾角系數(shù)，取1；

r——松散煤容積密度，取0.9t/m3；

t——日輸送時間，取16h；

k1——運(yùn)輸不均勻系數(shù)，取1.1。

代入式(8)計算得出A為914萬t/a。

2)按實(shí)測輸送機(jī)長度上的負(fù)載量核定為

A=3 600×330×w×v×t/(107×k1)

(8)

式中：w——實(shí)測單位輸送機(jī)單位長度上的負(fù)載量，kg/m，煤礦提供的實(shí)測輸送機(jī)長度上的負(fù)載量為103.2kg/m；

v——輸送機(jī)實(shí)測帶速，取3.5m/s；

t——日提升時間，取16h。

代入式(8)計算得出A=3 600×330×103.2×3.5×16÷(107×1.1)=624萬t/a。

4 井底煤倉給煤機(jī)運(yùn)輸能力研究

井底煤倉下口安裝一臺GLD2000/7.5/S型帶式給煤機(jī)，給煤機(jī)輸送能力為2 000/h。

給煤機(jī)給煤能力為A=330×18×2 000/(104×1.20)=990萬t/a。

5 結(jié)論

通過分析，在煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)中，系統(tǒng)中最小環(huán)節(jié)設(shè)備運(yùn)輸能力為105運(yùn)輸巷道膠帶輸送機(jī)，輸送能力576萬t/a。確定礦井井下運(yùn)輸系統(tǒng)核定能力為576萬t/a，運(yùn)輸能力滿足礦井?dāng)U建需求。