黃玉川煤礦煤流輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

趙玉峰，薛宇飛

（1.太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，太原 030024；2.神華億利能源有限責(zé)任公司黃玉川煤礦，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾 010300）

黃玉川煤礦煤流輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

趙玉峰1，2，薛宇飛1

（1.太原理工大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，太原 030024；2.神華億利能源有限責(zé)任公司黃玉川煤礦，內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾 010300）

針對(duì)黃玉川煤礦的特點(diǎn)與生產(chǎn)能力，對(duì)其煤流輸送系統(tǒng)進(jìn)行了分析，以外運(yùn)主斜井帶式輸送機(jī)為例，介紹了帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)選型，確定了方案，并闡述了煤流輸送系統(tǒng)的監(jiān)控與自動(dòng)化系統(tǒng)。實(shí)踐證明，該煤流輸送系統(tǒng)滿足生產(chǎn)要求。

煤流輸送系統(tǒng)；帶式輸送機(jī)；選型設(shè)計(jì)

黃玉川煤礦位于準(zhǔn)格爾煤田中西部，隸屬于鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗長(zhǎng)灘鄉(xiāng)和薛家灣鎮(zhèn)，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為10.0Mt/a，采用主斜井、副立井的開拓方式。

1 井下運(yùn)輸方式與流程

1.1運(yùn)輸方式

1.1.1 主運(yùn)輸方式

黃玉川煤礦為水平大巷開拓，生產(chǎn)能力較大，出煤點(diǎn)集中，出煤連續(xù)。參照我國(guó)高產(chǎn)高效礦井煤炭運(yùn)輸使用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，結(jié)合本井特點(diǎn)，設(shè)計(jì)確定井下大巷煤炭運(yùn)輸方式采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸。利用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸方式，一方面，可以實(shí)現(xiàn)從采煤、掘進(jìn)點(diǎn)到地面的連續(xù)運(yùn)輸，不需要倒裝，運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)單、管理方便。另一方面，易于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化管理和集中控制，可以充分發(fā)揮設(shè)備效能，達(dá)到用人少、效率高的目的。

1.1.2 輔助運(yùn)輸方式

本礦井輔助運(yùn)輸采用無(wú)軌膠輪車運(yùn)輸方式，該方式運(yùn)輸速度快，占用人員少，機(jī)動(dòng)靈活，可實(shí)現(xiàn)從地面至采掘工作面一條龍連續(xù)運(yùn)輸，能大幅度提高大采高工作面搬家速度，提高了礦井生產(chǎn)能力，達(dá)到了減人提效的目的。

1.2運(yùn)輸流程

盤區(qū)內(nèi)主運(yùn)輸系統(tǒng)為：一水平回采工作面開采到的煤炭經(jīng)可彎曲刮板輸送機(jī)運(yùn)輸至一水平盤區(qū)大巷帶式輸送機(jī)，轉(zhuǎn)載至一水平大巷帶式輸送機(jī)，并送至一水平煤倉(cāng)（煤倉(cāng)容量為3 000 t），通過(guò)此煤倉(cāng)下給煤機(jī)給入二水平東翼大巷帶式輸送機(jī)，與二水平回采工作面開采的煤炭合流，經(jīng)由2號(hào)外運(yùn)大巷帶式輸送機(jī)與1號(hào)外運(yùn)大巷帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)載至與之搭接的外運(yùn)主斜井帶式輸送機(jī)，再運(yùn)輸至上倉(cāng)帶式輸送機(jī)，通過(guò)溜槽進(jìn)入地面煤倉(cāng)。其運(yùn)輸系統(tǒng)總體示意圖如圖1所示。

圖1 黃玉川煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)示意圖

2 外運(yùn)主斜井帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)

外運(yùn)主斜井帶式輸送機(jī)是礦井正常生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，井筒傾角為16°，井筒內(nèi)裝備一臺(tái)鋼絲繩芯帶式輸送機(jī)，擔(dān)負(fù)礦井原煤的提升任務(wù)。

2.1設(shè)計(jì)原始依據(jù)

黃玉川煤礦井下煤炭為連續(xù)運(yùn)輸，結(jié)合礦井井下工作面的生產(chǎn)能力、大巷運(yùn)輸情況，依據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，最終確定外運(yùn)主斜井帶式輸送機(jī)原始設(shè)計(jì)依據(jù)如表1所示。

表1 外運(yùn)主斜井帶式輸送機(jī)原始依據(jù)

2.2選型計(jì)算

1）輸送帶的選型

結(jié)合井下的實(shí)際情況，輸送帶采用阻燃型防撕裂的鋼絲繩芯輸送帶。外運(yùn)主斜井帶式輸送機(jī)帶強(qiáng)為St=4 500 N/mm。

2）圓周驅(qū)動(dòng)力計(jì)算

根據(jù)外運(yùn)主斜井帶式輸送機(jī)的實(shí)際工作條件及國(guó)內(nèi)設(shè)備生產(chǎn)廠家的加工水平，同時(shí)考慮到現(xiàn)場(chǎng)的管理水平等因素后，確定采用并計(jì)算出如下參數(shù)：

帶式輸送機(jī)托輥運(yùn)行阻力系數(shù)為f=0.03，傳動(dòng)滾筒摩擦系數(shù)μ＝0.3，帶式輸送機(jī)最大運(yùn)行速度v= 4.5 ms，初選輸送帶強(qiáng)度為St=4 500 N/m，每米物料重量為qG=216.05 kg/m，每米輸送帶重量為qB= 105.3 kg/m，上托輥每米長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量qRO=53.03 kg/m，下托輥每米長(zhǎng)轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量qRU=20.26 kg/m，附加阻力系數(shù)為C=1.09。

根據(jù)圓周驅(qū)動(dòng)力計(jì)算公式，可計(jì)算得出所需圓周驅(qū)動(dòng)力為：

3）輸送帶張力計(jì)算

該帶式輸送機(jī)采用頭部雙滾筒傳動(dòng)，功率配比為2:1。確定第一傳動(dòng)滾筒圍包角為φ1=170°，第二傳動(dòng)滾筒圍包角為φ2=200°。設(shè)FU1、FU2分別為第一和第二傳動(dòng)滾筒圓周力，F(xiàn)1、F1-2和F2分別為第一和第二傳動(dòng)滾筒處的輸送帶繞入點(diǎn)和繞出點(diǎn)的張力，F(xiàn)3、F4分別為尾輪處的輸送帶張力。KA為起動(dòng)系數(shù)，取值KA＝1.20。

所得結(jié)果不符合要求，則再按輸送帶允許最大下垂度計(jì)算最小張力：

承載分支：

4）逆止力矩計(jì)算

由圓周驅(qū)動(dòng)力計(jì)算過(guò)程可得知，該帶式輸送機(jī)的傾斜阻力為Fst=550 705 N，主要阻力為FH= 65 284 N，則帶式輸送機(jī)所需逆止力矩為：

其逆止器額定制動(dòng)力矩（低速軸）為：

由以上計(jì)算結(jié)果，選擇逆止器型號(hào)為DSN (NJD)1000，其額定逆止力矩：1 000 kN·m＞M，滿足設(shè)計(jì)要求。

5）拉緊裝置的選型

為改善帶式輸送機(jī)的起動(dòng)特性，延長(zhǎng)輸送帶的使用壽命及便于自動(dòng)控制，采用液壓自動(dòng)拉緊方式，外運(yùn)主斜井帶式輸送機(jī)液壓自動(dòng)張緊裝置放在尾部。

3 帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置選型

帶式輸送機(jī)的運(yùn)行是否正常、可靠、安全，將直接影響礦井的生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。根據(jù)國(guó)內(nèi)同類設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)狀與現(xiàn)有礦井的實(shí)際使用情況，外運(yùn)堅(jiān)斜井帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式有“交-直-交”防爆變頻驅(qū)動(dòng)、CST可控起/停驅(qū)動(dòng)、調(diào)速型液力耦合器驅(qū)動(dòng)等方案。其對(duì)比如表2所示。

表2 帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)方式比較

在帶速和運(yùn)輸量調(diào)節(jié)性能上，“交-直-交”變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置適應(yīng)能力較好，當(dāng)負(fù)載經(jīng)常變化時(shí)，“交-直-交”變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置節(jié)能效果明顯。所以外運(yùn)主斜井采用“交-直-交”變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置。

4 煤流輸送系統(tǒng)監(jiān)控及自動(dòng)化系統(tǒng)

為使黃玉川煤礦安全、高效地生產(chǎn)，保證煤流輸送系統(tǒng)各設(shè)備的正常運(yùn)行，本礦建設(shè)了一套綜合監(jiān)控及自動(dòng)化系統(tǒng)，能夠充分監(jiān)控與管理煤流系統(tǒng)的信息資源和設(shè)備資源。

井下各帶式輸送機(jī)均配備1套電氣控制裝置，采用可編程邏輯控制器（PLC）設(shè)備，并配置速度、溫度、跑偏、縱撕、打滑、煙霧、堆煤等傳感器，拉線急停閉鎖裝置、自動(dòng)滅火灑水裝置及顯示控制臺(tái)、電源繼電器箱、通信信號(hào)裝置和與驅(qū)動(dòng)裝置相應(yīng)的控制設(shè)備等，實(shí)現(xiàn)對(duì)帶式輸送機(jī)的控制、聯(lián)鎖、保護(hù)、通信、信號(hào)、報(bào)警、顯示等功能。此外，配備的擴(kuò)音電話可進(jìn)行通話、打點(diǎn)和中文語(yǔ)言報(bào)警，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)沿線和地面調(diào)度室之間的通話。

煤流輸送系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算機(jī)通信接口，就近接入工業(yè)以太環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，將信息上傳至調(diào)度中心。

5 結(jié)束語(yǔ)

根據(jù)黃玉川煤礦特點(diǎn)，對(duì)煤流輸送系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。并以外運(yùn)主斜井帶式輸送機(jī)為例，介紹了其主要參數(shù)的選型與計(jì)算，以及驅(qū)動(dòng)方式的選擇，確定了帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)方案。

此外，對(duì)該礦的煤流系統(tǒng)的監(jiān)控及自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，所設(shè)計(jì)的黃玉川煤礦煤流輸送系統(tǒng)及其輸送設(shè)備結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行可靠，安全性高，能很好地滿足煤礦安全生產(chǎn)要求。

[1]但松林.帶式輸送機(jī)的選型[J].煤礦機(jī)械,2010(8):210-212.

[2]中國(guó)煤炭建設(shè)協(xié)會(huì).帶式輸送機(jī)工程設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50431-2008)[S].北京：計(jì)劃出版社，2008.

[3]中華人民共和國(guó)煤炭部.中華人民共和國(guó)煤炭行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算[S].北京：煤炭工業(yè)出版社，2010.

[4]張明.凱達(dá)煤礦井下運(yùn)輸設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].山西煤炭，2015(2):63-66.

（編輯：楊鵬）

Design and Application of Conveying System of Coal Flow in Huangyuchuan M ine

ZHAO Yufeng1,2,XUE Yufei1
(1.College of Mechanical Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China; 2.Huangyuchuan CoalMine,Shenhua Yili Energy Co.,Ltd.,Junger 010300,China)

According to the features and production capacity of Huangyuchuan Mine,its conveying system of coalwas studied.Taking the belt conveyor of themain inclined shaftas an example,the paper introduces the selection of the belt conveyor,the designing plan,monitoring and automatic system of the conveying system ofcoal.The practice shows that the system couldmeet theproduction requirements

conveying system ofcoal flow;beltconveyor;selection and design

TD 529

A

1672-5050（2016）06-021-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.12.006

2016-01-30

趙玉峰（1972-），男，陜西神木人，在讀工程碩士，工程師，從事機(jī)電一體化研究工作。