砂墩子礦井運輸能力的相關計算

郝鑫

摘 要：砂墩子礦井目前是潞安新疆公司的主要礦井之一，隨著潞新公司一礦、潞新公司露天礦，煤炭資源的日益枯竭。新建的砂墩子礦每年的出煤量對潞新公司來說，起著越來越重要的作用。砂墩子礦設計年生產能力500萬噸。為了保證2015年產量650萬噸，并且通過技術改造后，達到年產1500萬噸原煤。這就要求對采面帶式輸送機的運量及北翼膠帶運輸大巷的運量做一測定和計算。

關鍵詞：砂墩子礦井；運輸能力；測定和計算

砂墩子煤礦2015年主要有N4001和N4005兩個采煤，北翼運輸大巷負責所有采面原煤的運輸，下面就對兩個采面運輸能力及北翼大巷運輸能力進行計算。

年產1500萬噸原煤，礦井運輸能力要富裕20%，那么總運輸能力為1800萬噸/年，每個采面的運輸能力應該為1800÷2=900萬噸/年。每年按300天計算，每個采面每天運輸3萬噸，采面每天2個班生產，一個班檢修，每小時需運送原煤1875噸。

N4005工作面上順槽為實體煤沿煤層底板走向掘進。巷道全長2165m。巷道斷面規格：矩形斷面：凈寬×高=4.5×3.4（m×m）。最大坡度6°。N4005工作面下順槽巷道全長2165m。巷道斷面規格：矩形斷面：凈寬×高=5.4×3.3（m×m），采用錨網支護，最大坡度7°。下順槽作為煤炭運輸及進風巷道，提升高度為80米。

1 N4005工作面相關計算

（1）輸送能力QN=3600AmaxVC

（2）帶寬初定位1200mm，帶速初定為4米/秒。最大傾角為7°則C st=0.97，Amax=0.165m （堆積角去20°）。QN=3600AmaxVCst=2304m3 /h，原煤密度取0.9噸/m3，則運量QN=2073噸/小時>1875噸/小時。滿足運量的要求。對帶寬進行驗算：驗算公式為：B≥2Xmax+0.2。原煤是未經篩分的散狀物料，經破碎機后要求Xmax不大于300mm，即Xmax=0.3m，B≥2Xmax+0.2也就是1.2≥2*0.3+0.2。不等式成立。結論為選取1.2米的帶滿足要求。選取1m的帶寬，當達到允許最大帶速4米/秒時，運量Q <1875噸/小時，不滿足要求。選取1.4m的帶寬顯然可以滿足要求，但是明顯為大馬拉小車，而且也不是最經濟的。

（3）傳動滾筒圓周力和軸功率計算：對于一般布置、輸送長度大于80米的輸送機我們可以用公式：F=CNfLg[qt+（2q0+q）cosβ]+gqh計算。因為N4005工作面下順槽巷道全長2165米，附加阻力系數CN取1.05.由于煤礦工作條件惡劣，多塵低溫、濕度大運行阻力系數f取0.04.輸送帶長度L=2165米。qt=G1/L1+G2/L2；G1是承載分支托輥的質量，承載托輥為Φ159三托輥組，L1=1.5米；G2是回空分支V型托輥組，為Φ159二托輥組，L2=3米。

qt=31.59/1.5+29.1/3=30.76（kg/m）q=Q/3.6v=144（kg/m）運輸巷道最大高度差h=80米

初選PVG整體帶芯輸送帶1250/1，輸送帶質量19.2kg/m.

圓周力F=CNfLg[qt+（2q0+q）cosβ]+gqh=1.05*0.04*2165*[30.76+（2*19.2+144）cos7°]+9.8*144*80=132155N

軸功率計算：P=FV=132155*4=528620W=528.6KW

（4）電機功率的確定：驅動系統采用雙滾筒雙電機傳動方式，每套驅動裝置由電動機、調速型液力耦合器，減速器、逆止器等組成。K=1.15，ξ=0.96，η=0.9，ε=0.9（針對煤礦選取）P=KP/ξηε=782KW傳動滾筒的功率比為1：1，所以選用兩臺防爆電機，每臺額定功率為400KW.

N4001工作面下順槽斷面：凈寬×高=5.4×3.6m，最大坡度-8°，平均傾角-4.5°，提升高度-40米，巷道全長2297m。

此巷道為輸送機運煤巷道。

2 N4001工作面相關計算

（1）輸送能力QN=3600AmaxVC

（2）帶寬初定位1200mm，帶速初定為4米/秒。最大傾角為-8°則Cst =0.97，Amax=0.165m （堆積角去20°）。QN=3600AmaxVC =2304m3/h，原煤密度取0.9噸/m3，則運量QN=2073噸/小時>1875噸/小時。滿足運量的要求。對帶寬進行驗算：B≥2Xmax+0.2

原煤是未經篩分的散狀物料，Xmax不大于300mm，即Xmax=0.3m，B≥2Xmax+0.2即1.2≥2*0.3+0.2不等式成立。結論為選取1.2米的帶滿足要求。

主要阻力FHL=CfLg[qRO+qRU+（2qB+qG）cosδ]=134676.74N 傾斜阻力FHOe=qGHg=-55622.7N

上支滿載前傾阻力Fε=Cεμ0Lεcosδ（qB+qG）gsinε=6792N；下支空載前傾阻力F'ε=Cεμ0LεcosδqBgsinε=1409N；導料槽阻力，清掃器阻力忽略不計。

（3）圓周力F=FHL+FHOe+Fε+F'ε+FstoL+FstoB+Fstu=10853N

（4）軸功率計算：P=FV=108523*4=434092W=434KW

（5）電機功率的確定：驅動系統采用雙滾筒雙電機傳動方式，每套驅動裝置由電動機、調速型液力耦合器，減速器、制動器等組成。K=1.15，ξ=0.96，η=0.9，ε=0.9（針對煤礦選取）P=KP/ξηε=641KW。傳動滾筒的功率比為1：1，所以選用兩臺防爆電機，每臺額定功率為350KW.

3 北翼膠帶大巷的相關計算

北翼膠帶大巷，直墻半圓拱，設計長度3377m，已掘進長度2137m，其中初期設計斷面凈寬4.8m，凈高4m（巷道長度2027m），后設計斷面凈寬5m，凈高4.1m（目前掘進110m）。設計坡度-6°--8°，沿煤層底板掘進。最大高差180米。北翼膠帶大巷承擔著N4005和N4001采面煤的運輸，運量滿足1800萬噸/年，即3750噸/小時。

（1）帶寬初定位1400mm，帶速初定為4米/秒，輸送能力QN =3.6svkp

=3.6*0.228*4*0.98*1000=3217.5噸/小時<3750噸/小時。

故帶速定為5米/秒。QN=3.6svkp=4021噸/小時才能滿足要求。

同上面方法長度按已經掘進長度計算.

（2）圓周力：F=FHL+FHOe+Fε+F'ε+FstoL+FstoB+Fstu=597031N

（3）軸功率PA=2985.16（Kw）

（4）電機功率：PM=PA/η=3980.21（Kw）

上述計算不包括膠帶的強度校核，輸送帶張力的計算，制動力的計算。這些是對一般布置膠帶輸送機的計算。可以對礦井輸送能力的改造做些參考。endprint