采區(qū)主運輸皮帶選型技術(shù)研究與應用

摘 要：本文依據(jù)工程實例，首先簡要介紹了在煤礦采區(qū)設計過程中主運輸方式的選擇，詳細介紹了帶式輸送機的選型計算方法，對今后煤礦井下帶式輸送機的選型計算具有一定的借鑒意義。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機；選型計算；主運輸系統(tǒng)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.166

0 引言

憑借結(jié)構(gòu)簡單、運行平穩(wěn)可靠、開停機方便等優(yōu)點，帶式輸送機被廣泛用于煤礦井下采區(qū)順槽、采區(qū)上（下）山、主要運輸平巷及斜井，也常用于地面生產(chǎn)系統(tǒng)和選煤廠中。是現(xiàn)代化煤礦生產(chǎn)中主要的原煤運輸工具，成為煤礦作業(yè)的重要環(huán)節(jié)，決定著礦井的生產(chǎn)能力。因此在設計選型時，根據(jù)現(xiàn)場實際合理選擇采區(qū)主運輸皮帶，對于保證礦井的穩(wěn)定生產(chǎn)具有很重要的意義，下文筆者根據(jù)中煤平朔分公司安家?guī)X一號井工礦太西采區(qū)實際工程案例詳細介紹帶式輸送機的計算選型。

1 主運輸方式的選擇

太西區(qū)主要開拓巷道和采區(qū)巷道均沿煤層布置，本采區(qū)來煤最終經(jīng)9號煤太西主運大巷帶式輸送機運輸至主斜井膠帶輸送機，為保證整個輸煤系統(tǒng)的連續(xù)性，故本采區(qū)主要運輸方式（煤炭運輸）采用帶式輸送機運輸。采區(qū)主運輸采用帶式輸送機運輸，不但可與主井膠帶提升方式相適應，而且可實現(xiàn)自回采工作面運輸順槽至地面膠帶一條龍連續(xù)運輸，這對于礦井實現(xiàn)高效益、高效率生產(chǎn)和現(xiàn)代化管理都十分有利。

2 帶式輸送機設備選型

4號煤工作面主運順槽來煤直接給入本帶式輸送機，運至現(xiàn)有4號煤煤倉。采區(qū)設計生產(chǎn)能力5Mt/a，采區(qū)主運輸系統(tǒng)中，采區(qū)順槽膠帶輸送機的輸送能力為2500t/h，故運輸系統(tǒng)的小時輸送能力統(tǒng)一確定為Q=2500t/h；根據(jù)這一運輸能力，通過核算，確定膠帶輸送機的規(guī)格統(tǒng)一為帶寬B=1400mm，帶速V=4.5m/s。

為了降低起/制動時輸送帶的動張力和起動時對電網(wǎng)的沖擊，以及多電機驅(qū)動功率平衡，本設計采用變頻調(diào)速方式，可以良好地控制起/制動過程和調(diào)節(jié)多機功率平衡，還可以根據(jù)實際生產(chǎn)情況調(diào)低帶速運行，達到節(jié)能和減小設備磨損的效果。

（1）裝料斷面輸送能力

，滿足要求。

式中：S—輸送帶上物料斷面積，0.2105 m2 ；v—輸送帶速度，4.5m/s；k—傾角系數(shù)，0.97；—物料松散密度，850 kg/m3 。

（2）滿載運行工況計算。滿載運行圓周力：

=1.114×0.03×880×9.81×（29.1+12.5+2×32.62+173.56） +173.56×9.81×12=103292N

式中：C—附加阻力系數(shù)，1.114；f—電動工況模擬摩擦系數(shù)，0.03；

L—輸送機機長，880m；g—重力加速度，9.81 m/s2；qRO—承載托輥φ159轉(zhuǎn)動質(zhì)量，29.1 kg/m；qRU—下托輥φ159轉(zhuǎn)動質(zhì)量，12.5 kg/m；

qB—輸送帶質(zhì)量，32.62 kg/m；qG—輸送帶上物料質(zhì)量，173.56kg/m；

H—輸送機提升高度，12 m。

軸功率：

需主電動機功率：

式中：—傳動效率，0.85；—電壓降系數(shù)，0.90；—多機驅(qū)動功率不平衡系數(shù)，0.90。選擇主電動機功率，Pd=2×400kW。

傳動滾筒與輸送帶之間不打滑要求松邊最小張力：

式中：kA—動荷載系數(shù)， 1.5；e—自然對數(shù)的底， 2.71828；μ—傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數(shù)， 0.3；φ—傳動滾筒圍包角，φ=200°=3.49066 弧度。

上分支輸送帶撓度要求最小張力：

式中：aO—上托輥間距， 1.2m；hrmax—輸送帶允許撓度， 0.01。

下分支輸送帶撓度要求最小張力：

式中：aU —下托輥組間距， 2.4 m；hrmax—輸送帶允許撓度， 0.01。

下分支阻力：

=1.114×0.03×880×9.81×（12.5+32.62）-32.62×9.81×12=9177 N

根據(jù)不打滑條件，傳動滾筒奔離點最小張力為41875 N ，令S2=41875N>Fomin。機頭（上端）附近傳動滾筒I趨入點輸送帶張力：

S1=S2+Fu=41785+103292=145077 N

輸送帶安全系數(shù)：

，安全。

式中：GX—輸送帶強度，1000 N/mm；B—輸送帶寬度，1400 mm。

（3）逆止力矩計算。通過輸送帶作用于傳動滾筒上的最大逆止力出現(xiàn)在膠帶機承載段只有上升段滿載，其他區(qū)段空載的條件下：

式中：—承載托輥φ159轉(zhuǎn)動質(zhì)量，29.1 kg/m；—下托輥φ159轉(zhuǎn)動質(zhì)量，12.5 kg/m；—輸送帶質(zhì)量，32.62 kg/m；—輸送帶上物料質(zhì)量，173.56kg/m；H—上升段裝載點高差，25m；f—摩擦系數(shù)，0.012；，逆止器由減速器配套。

（4）高速軸制動器選型計算。按滿載緊急制動工況，按制動減速度a≤0.3 m/s2，及制動不打滑條件計算制動力矩為。選用BYWZ5-500/201型（防爆）電力液壓塊式制動器，額定制動力2000～3600N.m. 滿足制動減速度要求。

3 結(jié)語

本方案根據(jù)中煤平朔分公司安家?guī)X一號井工礦太西采區(qū)生產(chǎn)需要， 結(jié)合礦井帶式輸送機的設計參數(shù)要求，對其進行了具體的設計計算，確定了主運輸系統(tǒng)帶式輸送機在給定運量下的帶速、帶寬和匹配功率動力參數(shù)，并確定了整機驅(qū)動方式，為關(guān)鍵設備的選型和校核提供了依據(jù)。

參考文獻：

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[2]劉同舉，賀廣洋. 論帶式輸送機軟啟動裝置的應用與選型[J]. 山東煤炭科技，2012，（03）：46-47.

作者簡介：張定華（1984-），男，江西永豐人，本科，工程師，主要從事煤礦機械選型設計工作。