大型主立井定量帶式輸送機裝載選型設計

賀亞軍

（山西鄉寧焦煤集團毛則渠煤炭有限公司， 山西 臨汾 042100）

引言

在我國當前的煤礦開采方式中，可以根據不同的地形地質選擇不同的開采方式。而立井開采方式是針對煤層較為復雜，埋藏層較深的煤礦進行開采。在大型主立井的開采中，必須運用定量裝載的方式進行開采。當前，有兩種煤礦主力井的裝載方式。一種是定量輸送機，一種是定量斗裝輸送機。

1 定量帶式輸送機裝載形式及流程

1.1 裝載布置

在大型主力井中，最長使用的是定量輸送機。其主要有三個部分組成，分別為帶式給料機、帶式輸送機和中部槽，如圖1所示。

圖1 大型主立井定量帶式輸送機裝載圖

1.2 工藝流程

在礦井開采中，借助帶式給料機將煤炭運送到帶式輸送機中[1]。然后帶式輸送機繼續運行，當傳感器通過測量的煤炭過重時，則系統停止將煤炭放入到輸送機中。同時，定量帶式輸送機在運行中等待箕斗，待全準備好后，進行裝煤。煤炭裝完后，進入到低速運行階段，并進行下一個裝煤的環節中。

2 定量帶式輸送機選型計算

2.1 設計參數

定量帶式輸送機需要與主力井的實際情況相對應，因此，在定量帶式輸送機設計環節需要先對主力井進行全方位的考察勘探，在對定量帶式輸送機進行與之相匹配的設計。因此，需要根據主力井的實際情況，對帶式輸送機的載定額、循環時間、提速時間、間歇時間和距離進行相應的設計。

2.2 實例

某煤炭項目的儲煤量為15.00 Mt/年，采用大型主立井的方式進行開采。主立井井筒直徑為9.9 m，面積為80.7 m2。購入50 t箕斗，準備3臺多繩摩擦提升機。在此次立井開采中，設3個煤倉，每個煤倉的容量為5000 t。其中一個用于裝載緩沖，另一個用于運輸緩沖。

2.2.1 參數詳解

此礦井開采中，箕斗載重量為50 t，提升高度為672.3 m。分別設置其10 m/s的提升速度、0.65 m/s加減速度、120 s循環時間、71 s提升時間、4 s休止時間。在本次工程中，依據主力井深度60 m，要準備兩個箕斗。

2.2.2 定量帶式輸送機參數

本次工程開采中，其立井深度為60 m，根據箕都和中部槽的大小，確定裝載輸送機的長度為50 m，并考慮到輸送機自身的忒單，將裝載到卸載距離設定為39 m[2]。為了保證輸送機的正常運轉，要設定好定量帶式輸送機的長度，并按照合理的角度進行運送煤炭，并設置合理的堆煤工藝，具體分布如圖2所示。

圖2 輸送機圖

2.2.3 輸送機帶寬、帶速的調節

依照箕斗可接受的重量，設定帶式輸送機長度。因此，在本項目中，箕斗可承受的重量為37 m，可輸送煤炭重量為1431 t/m。根據我國帶式輸送機的設計規范，正常輸送機無法滿足工程需求，因此需要重新對輸送機進行設計，從而促進工程的開展與實施。在定量帶式輸送機的設計中，采用“一”字設計，將輸送機帶寬進行加長，并加長其間距。在堆煤環節中，首先要保證輸送機在堆煤過程中不滑煤，因此在輸送機帶寬設計為1950 mm，寬度設計為1600 mm，高度為673 mm。

將一次提升循環時間S1設定為119.4 s，提升時間設定為74.4 s，休息時間為45 s。在提升時間內，要完成33 m運送任務，因此低速V1需要滿足：V1≥33/74.4=0.443 m/s。

為了保證機器的正常運轉，裝載需要預留一定的時間，以供及其調節和修整。因此，將完成裝載時間設定在1 min內，由此可以算出低速V1=33/60=0.55 m/s。

在休止時間中輸送機需要卸載長度為33 m的負載，輸送機高速 V2至少滿足：V2≥33/45=0.733 m/s。

由于輸送機在高低速之間變化需要有一定的時間以及部分冗余，因此設定為22s內對輸送機進行卸載，由此可以看出V2=1.5 m/s。

為了保證定量帶式輸送機的運送速度與裝卸載一致，則可以根據加減速規范進行設定。在輸送機設定中，可以將其平均加速度設定為≤0.3 m/s2，如若輸送機設置復雜，可以將其平均加速度設定為≤0.2 m/s2。結合定量帶式輸送機中部槽的設計，將定量帶式輸送機的低速、高速等相關信息進行融合，從而將加速度定位0.15 m/s2。

2.2.4 裝載環節

將輸送機有效裝載時間設定為60 s，冗余時間設定為14.4 s，用于各環節銜接緩沖。在定量輸送機開始運作時，需要一定的準備時間，并進行機器預熱和調試。因此，在定量輸送機設置中，設定8 s為準備熱機時間。

在定量輸送機正常運轉過程中，熱機開始后8s機器開始運作。由給料機給煤，待機器運行60 s后停止給料機操作，讓煤炭在輸送機中運送。當輸送機運行34 m后，將輸送機調至低速運行6.4 s，3.52 m后，空斗至裝載位置。

提升工程運輸時間，首先要保證空斗操作，才能使定量帶狀運輸機進入正常工作狀態。具體如圖3所示。

圖3 裝載圖

2.2.5 功率計算

由上述可知帶寬和帶速，以及輸送帶載煤量，那么就可以提出輸送機輸送量：

式中：Q1為輸送能力，t/s；S為輸送物料橫截面積，1.52 m2；k為傾斜系數，此處取值1.0；ρ為物料密度，0.9 t/m3。

代入數據計算得Q1=0.752 t/s=2708 t/h。

同理可算得輸送機在高速運轉中的運輸量Q2=2.052 t/s=7287 t/h。

按照上述運算，依照相關設計規范可以得出，輸送機的最大功率為PA=189 kW。由于輸送機受到速度的影響，因此在不同速度下輸送機頻繁切換。將輸送機的富裕系數設置到1.4，則電動機功率PM=280 kW。為了實現輸送機的速度轉換，應通過變壓的方式進行速度轉換。

2.2.6 其他設施

在本工程中，靜滴煤倉給料機與定量帶式輸送機要相匹配，因此根據工程量情況，選擇給料機的型號為GLD3800，其能力Q=3800t/h，功率N=10kW。為減少輸送機槽部的煤炭傾撒現象，在設計輸送帶時要加寬輸送帶，并輔助封堵材料進行封堵，避免因撒煤而導致的浪費。同時設計集水槽，從而對掉落的煤炭進行收集。

3 結語

在主力井運行中，定量裝載是其中一項重要的環節。合理的定量裝載機器設計選型，是提高主力井開采效率的重要保證。因此，要加強對輸送機設計環節的把控，從輸送機的帶寬到載量都需要根據主力井的實際情況進行相應的調控，進而滿足主力井對于工程的要求。

[1]陳偉，秦喜文，茹加宏.大型主立井定量帶式輸送機裝載選型設計[J].煤炭工程，2017，49（1）：15-17.

[2]奚旭峰.煤礦主立井提升系統定量稱重的發展[J].煤礦機電，2016（2）：59-60.

[3]趙小峰.煤礦主井定重裝載系統的改造[J].煤礦機電，2015（1）：94-96.