煤礦井下掘進煤矸運輸簡易皮帶機的設計和應用

李 源

（大同煤礦集團有限責任公司同發東周窯煤業有限責任公司， 山西 大同 037000）

引言

目前，在煤礦巷道挖掘時，常用到的矸煤運輸設備為刮板機和SSJ800-2440皮帶機，其運輸距離難以滿足運輸需求，且成本投入較大。因此以刮板機及傳統皮帶機的缺點為研究方向，研制簡易的矸煤運輸皮帶機。

1 簡易皮帶機的設計

1.1 簡易皮帶機的設備選型

在簡易皮帶設計之前，首先要選定好運輸設備的型號，再根據設備情況進行簡易皮帶的設計。根據業內的工作經驗總結出簡易皮帶的設計公式為：

Pm=（40+L）[0.013 2（B-300）V+0.036 7Q]±QH/367.式中：Pm為驅動功率，kWh；L為皮帶的長度，取300m；V為運輸設備的運轉速度，1.6m/s；Q代表設備的運輸量，取200 t/h，H為設備運輸的高度，取 5 m；H=L sinα，α代表設備傾角；B代表皮帶寬度，取0.8m。

計算后得到結論為：Pm運轉功率在19.3～13.8 kWh之間。參照經驗總結的公式選型標準認為：Pm運轉功率在22 kWh時較為可行。之后在此范圍內選定運輸設備，最終決定應用油浸式電動滾筒的驅動裝置，其設備型號為YT22-1.6-800-630。經理論分析，應用油浸式電動滾筒驅動裝置滿足簡易皮帶外觀、動力、傳動等要求[1]。

1.2 框架的結構設計

在皮帶機的設計上，將傳統的邊框結構轉變為現階段流行的框架一體化結構，回轉改向架則轉變為分體式結構，整體由螺栓進行連接以保障在運輸存在阻礙的情況下，為人工抬進裝配提供便利。將張緊系統設計為在框架內安裝靈活移動的小車，用于張緊操作，控制張緊的長度在5m之內，最終實現皮帶機設備整體運行的簡潔化。

1.3 皮帶機尾的結構設計

皮帶機的機尾結構設計同樣應用分體式結構，其整體全部模塊、架構都能夠被拆解，以達到人工維修的程度。機尾應用專利差頻彈簧式托輥，用以解決機尾皮帶部分受矸石沖擊而磨損的問題。通過上述運輸設備的研制，對皮帶機的設備機構進行簡化，最終實現設備簡單輕便的效果。

2 簡易皮帶機的應用

在簡易皮帶機的制作中，所應用的配件、零件、模組都來源于SSJ800型皮帶機在維修時所替換下來的配件，除了電動滾筒單獨購之外，其他零配件都由維修產出的零件進行加工、修復、制作。在成品完成后，進行多次打磨，以得到尺寸最為合適的零配件。首批制作完成的簡易皮帶機可投入使用，預計巷道全長為80m左右。

簡易皮帶機在投入使用后，以電動滾筒代替驅動滾筒裝置，節省了電機成本，避免了電機浸濕問題，減少了電機的故障率。在安裝完成后，要根據現場的實際狀況，對控制系統進行簡化，同時配套安裝皮帶機保護設施，此外還要對清掃設備、張緊小車等設備進行不同程度的簡化，以縮小故障點。對皮帶機進行優化改進，將前置驅動更改為后置驅動，可提升皮帶運行的穩定性。經過嚴謹的研究、分析、比對，最終確定并研發出新型運輸設備，解決了煤礦挖掘中的難題、阻礙。優化后的皮帶機設備結構簡單、成本降低，具有極高的便利性和安全穩定性，在投入使用8個月后，尚未出現或檢測出設備故障，使用效果良好。

3 簡易皮帶機存在的問題及研究方向

皮帶機的張緊設備還存在一定的缺陷，需要進一步的優化；皮帶會與滾動產生接觸摩擦，使滾筒會粘有異物導致運行不暢，需要提升清掃設備的頻率及力度；簡易皮帶機的規格覆蓋面較小，對于應用場地有特殊要求，因此需要根據不同的工作環境進行研制或轉化[2]。

4 應用簡易皮帶機產生的經濟效益

首先每一臺簡易皮帶機以300m的設備長度計算，可以替代3臺刮板設備，預計每臺簡易皮帶設備的制作費用會在6萬元左右，而每臺100m規格的運輸刮板機，其投入成本就高達14萬元，300m的工作距離，總共耗費采購成本約45萬元左右。經初步計算，每臺簡易皮帶機的更替都會為技術挖掘單位節省進39萬元的成本。除此之外，還節省了大量的人力支出和維修保養開支，預計每年節省人員支出近200萬元和維修養護費用近10萬元。投入簡易皮帶機，總投入節約成本預計達到250萬元。另外，在設備運行中即使沒有故障也要耗費一定時間進行維修養護，經統計，平均一周一臺設備的檢修時間約為24 h，相比較同工作效率的刮板機而言，每周節省的檢修時間約為10 h。

5 結語

通過對簡易皮帶機的研究、設計與制作和應用，降低了煤礦工作的安全隱患，降低了勞動強度，提高了生產效率，為挖掘深度的進一步加深提供技術、設備支持。