皮帶機在斜巷實現小角度拐彎技術的應用①

祁明峰 劉小剛

(皖北煤電集團公司百善礦,安徽淮北 235154)

皮帶機在斜巷實現小角度拐彎技術的應用①

祁明峰②劉小剛

(皖北煤電集團公司百善礦,安徽淮北 235154)

本文就井下小角度拐彎的斜巷安裝皮帶機的方法進行分析,并運用了運動學和圖文并舉的方法進行闡述,我們結合實際情況和經驗,對拐彎處的巷道內側進行刷寬,皮帶機架外側抬高,內側保持不變直接拐彎法進行了應用,并取得了良好的效果。

帶式輸送機;內側刷寬;外側抬高;直接轉彎

皖北煤電集團公司百善煤礦井田為一獨立的向斜構造,軸向近南北走向,礦井開拓方式為單水平上下山開采,通風方式為兩翼對角式。隨著礦井轉型,目前百善煤礦生產布局主要是三個炮采,一個準備,六個掘進隊。特別是進入 2010年下半年后,各采區資源日漸枯竭,采掘頭面多為邊角塊段,儲量少、搬家頻繁,地質條件復雜多變,生產戰線長等不利因素,有時因地質條件變化容易造成生產接替緊張的局面。為提高掘進單進水平,我礦各掘進隊大都采用耙矸機、皮帶機聯合作業出貨,提高掘進速度。

百善礦掘進一區施工的 681機巷設計長度1050m,加Ⅱ號面的 600m,合計工程量 1650m,支護采用礦用 11#工字鋼架梯形斷面。規格:3200mm ×2400mm ×2400mm (梁 ×腿 ×腿 )、底扎 3900mm,高 2100mm,用編織網、塘材棍、腰幫過頂。也采用耙矸機、皮帶機及鏈板機聯合出貨,目前已安裝 SG W-40T鏈板機 2部,SD-80型皮帶機 3部。其中施工到 681機巷第三部皮帶機 S16號點前 17m處遇到斷層,為避免斷層對煤炭回采產生不利影響,造成該機巷左拐 9°,左拐后迎頭煤層受斷層的影響頂板呈6°下山,結果下山施工 8m,致使皮帶機延伸造成困難,掘進速度放慢,為提高掘進單進,充分發揮耙矸機、皮帶機聯合作業出貨效能,區領導經過認真研究分析后,決定采用斜巷小角度皮帶機直接拐彎的方式延伸皮帶機,提高掘進單進水平。

1 拐彎方案的選擇

1.1 在拐彎點安裝拐彎裝置方案

在拐彎位置按常規需安裝改向滾筒和改向機架,安裝時占地位置大,拐彎角度也大,存在功率消耗。增大了皮帶機的摩擦損失。目前在彎度較大的情況下一般都安裝拐彎裝置來解決拐彎問題。在彎度較小的位置安裝拐彎裝置不經濟,不實用。

1.2 在拐點位置直接拐彎的方案

根據有關資料介紹,因為直接拐彎是在水平巷道,拐彎度數小于 10°的情況下才可實用,按照該巷道的情況,拐彎點在該部皮帶機的 215m處,拐彎度數為 9°,所以該方法可以借鑒。

百善礦掘進一區管技人員經過認真推敲研究、仔細計算分析后,果斷地拿出施工方案,決定借用平巷皮帶機直接拐彎的方式延伸皮帶機,改變我礦皮帶機只能走直道不能拐彎的難題,減少了設備的投入。設計中運用了刷寬拐彎處的巷道斷面 (刷寬左側),間接減小皮帶機拐彎的角度;抬高皮帶機外側 H架的高度,使皮帶機向外傾斜,并直接拐彎。該方案成功的實施減少了一個轉載點,實現了皮帶機正常延伸,提高了使用效果。安裝如圖 1。

2 直接拐彎點的設計方法

1)拐彎處的設計借用軌道拐彎的技術原理,在拐彎處皮帶機機架的過渡線是折線,并且具有一定的曲線半徑,安裝巷道設計的曲線半徑為15m,得曲線段外側理論弧長為 2339mm;拐點前后 12m內側刷寬 800mm,皮帶機在拐點向內側漸進偏移,最大偏移量 700mm后,得曲線段外側理論弧長為 1277mm;皮帶機曲線段的長短,影響皮帶機的轉彎效果。見平面圖 2。

圖 1 拐彎段刷寬施工平面示意圖

2)要使皮帶機在轉彎處能順利的通過,將要在彎度外側的皮帶機機架抬高,由于皮帶機運轉是繞性體,運動時,外側是右拉伸趨勢,里側有壓縮趨勢,皮帶和煤炭在重力以及離心力的作用下,保持特定的軌跡運動,附拐彎平面圖 2。

圖 2 拐彎處皮帶機平移局部放大圖

3)外側皮帶機抬高的方法:里側皮帶機 H架不動,外側皮帶機 H架抬高,外側皮帶機 H架是在彎曲的兩端的直線段一點點開始逐漸抬高的,到彎曲的起點抬高到規定的數值。數值以計算為準。

4)皮帶機在彎曲的地方必須向圓心一方傾斜,這種傾斜是依靠皮帶機在拐彎的地方外側皮帶機要鋪設比內側高一些得到的,也就是說在這個地方皮帶機是稍有傾斜的傾斜面對向心。

5)外側抬高量的計算:從機巷拐彎架棚支護斷面圖 3可以看出,作用在皮帶機上的力有兩個,一個是皮帶機和煤炭的重力 P,一個是皮帶機架對支腿的正壓力 Q,其大小等于皮帶和煤炭對支腿的壓力,他們的合力 F就是皮帶和煤炭得到向心加速度的向心力。

從圖 3看出,由于 QP⊥DF,CB⊥AB,△ABC∽△QPF相似,所以

式中:g—重力加速度,g=9.8m/s2;P=mg;F=PV2/gR;V—皮帶的運行速度,V=2m/s;

R—拐彎半徑,R=15m;B—機架寬度,B=1.2m。

圖 3 681機巷拐彎段架棚支護斷面圖

6)外側抬高量的實際確定,由于 h=32mm,的數值在實際應用時的參考數量,此值在實際運用時效果不明顯,再用處理皮帶機跑偏的方法疊加后,乘以 1.5倍系數后,實際值為 48mm,經試驗皮帶在拐彎處通過時按照曲中心線運行。

3 過程控制

2010年 8月中旬上報材料計劃,8月底把S16號點前 5～17m原 3.2m的棚子全部刷寬為4.0m的工字鋼棚,S16號點前 17m左拐 9°后繼續施工 4.0m的工字鋼棚 25m。9月 3日早班開始拐彎延伸皮帶機,按設計要求自拐點向外 40m處開始向迎頭把原安設的皮帶機按線逐漸向左幫偏移,偏移施工至 S16號點前 17m的拐點時最大左偏移量為 700mm。為防止出現飄帶現象和向外側跑偏現象的發生,偏移后自拐點向機頭、機尾方向緊靠皮帶機杠桿按 650mm的棚距挑走向棚各15m。9月 10日礦機運專業并對其性能、使用效果進行評估和技術鑒定,并順利通過驗收。

4 效果分析

1)該皮帶機在拐彎處安裝拐彎裝置后,經試運轉,效果良好。在重負荷啟動時未出現飄帶現象和向外側跑偏現象的發生,滿足生產需要,改變了我礦皮帶機不能直接拐彎的歷史。

2)為防止向外側跑偏,從拐點起,在外側機架上兩邊每隔 3m安裝一個直徑 108mm的立托輥 (抗輪),起到防止皮帶向外側跑偏。

3)在拐彎處安裝的托輥可以使用本皮帶機的通用托輥,無需特殊設計特制的托輥。

4)未采用拐彎延伸皮帶機時,需重新安裝一部皮帶機頭、機尾及相關設備,而采用拐彎延伸皮帶機后,節約資金如下:

(1)節省一部 SD-80皮帶機的機頭及機尾的投入,SD-80皮帶機年租賃費為 16.671萬元 /年;節約金額 J1=16.671(萬元)

(2)減少一套皮帶機綜合保護系統的投入;節約金額 J2=0.3154(萬元)

(3)每圓班減少耗電量按 80kW ×24h×50%(每圓班開機按 50%計算),如按 1年進行計算。節約金額 J3=80kW ×24h×50% ×0.5元 ×365=17.52(萬元)

(4)每班至少需要 2人開車,而采用拐彎皮帶機后,每班不需安排人員,每天就節省人員 6人,按我礦人年工資 5.2萬元計算,每年因節省人員節約的資金。節約金額 J4=5.2×6=31.2(萬元)

5 結束語

通過以上運用了刷寬拐彎處的巷道斷面 (刷寬左側),使皮帶機在拐點向內偏移,間接減小皮帶機拐彎的角度;抬高皮帶機外側 H架的高度,使皮帶機向外傾斜,并直接拐彎。該方案成功的實施減少了一個轉載點,實現了皮帶機正常延伸,提高了使用效果。

該條皮帶機經過改進后,最終順利延伸,并且在井下運行良好,并順利通過驗收。因為是百善礦的第一條在斜巷實現小角度拐彎的皮帶機,此創新成果已受到了皖北煤電集團公司的表彰,已于近期申報專利。

[1]陳培媛.平面轉彎帶式輸送機的結構設計[J].煤礦機械,2005,(4)

[2]高漢利.帶式輸送機彎曲段曲率半徑的確定,[J].煤礦機電,2010,(1)

[3]王奎杰.淺談皮帶機拐彎技術的應用[J].甘肅科技縱橫,2008,(6)

Belt conveyor in inclined lane realize small Angle bend technology application

Q IM ingfeng,LIU Xiaogang

(The Baishan coalmine of theWanBei coal electricity company,HuaibeiAnhui 235154)

This paper downhole smallAngle the turning inclined lane install belt conveyor are analyzed,and the method of using a kinematics and script simultaneouslymethod is expounded,we combine the actual conditions and experience of turning on the roadway inside brush wide,belt up,inside outside frame unchanged directly turn method on the application and achieved good effect.

Belt conveyor;Inside brush wide;Lateral raise;Directly turn

TD528+.1

A

1672-7169(2011)02-0070-03

2011-01-09

祁明峰 (1965-),男,安徽安慶人,碩士,高級工程師,皖北煤電集團公司百善礦總工程師。