礦用煤矸運(yùn)輸簡(jiǎn)易皮帶機(jī)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

沈靜偉

（山西長(zhǎng)平煤業(yè)有限責(zé)任公司礦建五隊(duì)， 山西 高平 048400）

引言

某礦15號(hào)煤15206綜采工作面巷道掘進(jìn)過(guò)程中，運(yùn)輸煤矸的皮帶機(jī)一般采用刮板機(jī)、轉(zhuǎn)載機(jī)和DSJ-80/40/2×40型皮帶機(jī)，由于刮板機(jī)穿過(guò)斷層運(yùn)輸煤矸時(shí)，極易出現(xiàn)機(jī)頭機(jī)尾翻翹、卡鏈、跳鏈和斷鏈等設(shè)備故障，影響巷道掘進(jìn)效率[1]。為解決以上問(wèn)題，本礦自主研發(fā)了簡(jiǎn)易的礦壓煤矸運(yùn)輸皮帶機(jī)，對(duì)類(lèi)似地質(zhì)條件的掘進(jìn)巷道煤矸運(yùn)輸具有借鑒意義。

1 工程背景

本礦所掘15206運(yùn)輸順槽位于礦區(qū)西部，沿15號(hào)煤頂板掘進(jìn)，巷道水平標(biāo)高988m，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度1150m，掘進(jìn)煤量35 376 t，坡度0°～6°，以全站儀所標(biāo)定的中線為中心線，開(kāi)口位置位于南翼運(yùn)輸大巷400 m處，是60萬(wàn)t/年礦井改擴(kuò)建完成后第四個(gè)綜合機(jī)械化采煤工作面。15206運(yùn)輸順槽巷道采用矩形錨網(wǎng)支護(hù)，軌道斜巷東側(cè)巷寬4.7 m，巷道高度為2.2 m；軌道斜巷西側(cè)巷寬5.2m，巷高4.4m，毛斷面22.88m2[2]。

15206工作面開(kāi)采15號(hào)煤層，為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、賦存穩(wěn)定的貧煤，一般含有1～2層夾矸。煤層總厚度介于4.15～4.52 m之間，平均厚度4.43 m。煤層走向90°～93°，傾向180°～183°，煤層平均傾角為4°。煤體硬度介于0.5～1.5，呈灰黑色、粉狀。

頂板為k2石灰?guī)r，厚度平均10.2 m，灰黑色灰?guī)r，含生物碎屑，裂隙發(fā)育，底部常見(jiàn)溶蝕現(xiàn)象，見(jiàn)紅色泥巖；底板為泥巖，厚度平均8.8 m，灰黑色泥巖，局部為粉砂質(zhì)泥巖，并含鋁土質(zhì)及黃鐵礦結(jié)核。

15206綜采工作面位于井田西南部，S2向斜南翼，軸向S60°E，傾角0°～6°，有斷層等地質(zhì)構(gòu)造影響，受S2向斜影響，工作面兩順槽坡度變化較大。

2 煤矸皮帶機(jī)設(shè)計(jì)

2.1 設(shè)備選型

根據(jù)規(guī)程中煤矸皮帶機(jī)設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)公式，可計(jì)算出皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)功率P：

式中：L指煤矸皮帶機(jī)的長(zhǎng)度，取300 m；V指皮帶機(jī)運(yùn)輸速度，取2 m/s；Q指皮帶機(jī)的運(yùn)輸能力，為400 t/h；H指皮帶機(jī)最高輸送高度，即高差，H=Lsinα，α為煤層傾角，取4°，則H取21 m；B指皮帶機(jī)寬度，取800 mm。式中加上QH計(jì)算所得的P值是指皮帶機(jī)重載情況下的驅(qū)動(dòng)功率值，不加時(shí)則指皮帶機(jī)空載情況下驅(qū)動(dòng)功率值[3]。

由以上數(shù)據(jù)帶入式（1）中可得，P介于48.72～25.83 kW。因此，可知原皮帶型號(hào)DSJ-80/40/2×40，最大功率為40 kW，可見(jiàn)無(wú)法滿足經(jīng)驗(yàn)計(jì)算下的驅(qū)動(dòng)功率值。故由計(jì)算結(jié)果選擇P為55 kW的皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)功率，皮帶機(jī)型號(hào)為DSJ-80/40/2×55。該型號(hào)煤矸皮帶機(jī)，在理論上符合本礦井需求。

2.2 皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

皮帶機(jī)框架改造為一體化框架，采用分體式回轉(zhuǎn)改向架，利用螺栓將各結(jié)構(gòu)連接，此方法利于在巷道運(yùn)輸條件困難時(shí)，減少工人將皮帶抬入安裝的工作量。在框架內(nèi)安設(shè)用于張緊的游動(dòng)小車(chē)作為皮帶張緊系統(tǒng)，設(shè)計(jì)游動(dòng)小車(chē)長(zhǎng)度不得大于6 m，盡可能使設(shè)計(jì)的煤矸皮帶機(jī)簡(jiǎn)易。

皮帶機(jī)機(jī)尾采用分體式機(jī)尾，為防止皮帶機(jī)尾易受到矸石沖擊影響的問(wèn)題，機(jī)尾安裝彈簧式托輥。力求將皮帶各部件可拆分為各個(gè)簡(jiǎn)單的小部件，使得人工可以解決。通過(guò)以上對(duì)煤矸皮帶機(jī)的改進(jìn)及設(shè)計(jì)，不僅選擇了更適合本礦運(yùn)輸功率的皮帶機(jī)型號(hào)，還對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行了簡(jiǎn)化，達(dá)到了簡(jiǎn)易操作的效果。

除皮帶機(jī)電動(dòng)滾筒外，皮帶機(jī)所有部件均由本煤業(yè)集團(tuán)加工制作，經(jīng)過(guò)多次修改再設(shè)計(jì)，最終將皮帶機(jī)結(jié)構(gòu)優(yōu)化定型。研制的第一部簡(jiǎn)易煤矸皮帶機(jī)應(yīng)用于15207掘進(jìn)巷道內(nèi)，全長(zhǎng)100 m，從安裝到運(yùn)輸共需3個(gè)班的時(shí)間[4]。

3 皮帶機(jī)應(yīng)用

3.1 皮帶機(jī)安裝

1）15207運(yùn)輸順槽DSJ-80/2×40型膠帶輸送機(jī)以該巷道中心線往南平移880 mm為膠帶輸送機(jī)中心線。該膠帶輸送機(jī)機(jī)頭卸載滾筒前端與平臺(tái)上漏斗式卸料裝置上口東西方向中心線水平間距為1 000 mm，偏差不超過(guò)±10 mm。

2）膠帶輸送機(jī)電動(dòng)機(jī)、減速器安裝在該巷行人側(cè)。膠帶輸送機(jī)機(jī)尾首次距掘進(jìn)面20 m處。隨著掘進(jìn)長(zhǎng)度的增加而不斷前移。

3）膠帶輸送機(jī)機(jī)頭、中間段及機(jī)尾部安裝要水平，且安裝固定可靠，不得傾斜安裝。膠帶輸送機(jī)各滾筒及托輥的中心線必須與輸送機(jī)中心線在水平面垂直。H架平行托輥支承架要方向一致，統(tǒng)一朝向機(jī)頭方向。托輥齊全，受力均勻，轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，與膠帶接觸良好（膠帶輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)下檢查槽形底托輥與膠帶接觸率不低于90%，機(jī)尾緩沖托輥不低于100%），下膠帶不磨擦機(jī)架，膠帶沿線正上方30 cm內(nèi)不得有其他設(shè)備。

4）機(jī)頭、機(jī)尾用地錨固定可靠。

3.2 煤、矸、材料及設(shè)備運(yùn)輸

1）15207運(yùn)輸順槽掘進(jìn)工作面掘進(jìn)時(shí)，煤、矸通過(guò)掘進(jìn)機(jī)的第一運(yùn)輸機(jī)及配套的DZQ65/20/7.5帶式轉(zhuǎn)載機(jī)將煤轉(zhuǎn)載運(yùn)輸至該巷道DSJ-80/2×55型膠帶輸送機(jī)、南翼運(yùn)輸大巷DTL-100/63/2×75型膠帶輸送機(jī)、井底煤倉(cāng)、主斜井DTC80/15/160S型膠帶輸送機(jī)將煤運(yùn)至地面。

2）材料及設(shè)備由副斜井主提升絞車(chē)送至井底車(chē)場(chǎng)，人工運(yùn)至南北翼軌道大巷交叉口處，利用南翼軌道大巷SQ-80/75B型無(wú)級(jí)繩連續(xù)牽引車(chē)將材料及設(shè)備運(yùn)至南翼軌道大巷與15207運(yùn)輸順槽軌道斜巷交叉處，然后由調(diào)度絞車(chē)轉(zhuǎn)運(yùn)至15207運(yùn)輸順槽距工作面最近的材料堆放點(diǎn)碼放，使用時(shí)由人工將材料運(yùn)至工作面使用。

4 結(jié)論

1）通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算該礦皮帶機(jī)驅(qū)動(dòng)功率為48.72～25.83kW，原有型號(hào)皮帶機(jī)無(wú)法滿足掘進(jìn)運(yùn)輸需求，改為選用型號(hào)為DSJ-80/40/2×55的皮帶機(jī)。

2）對(duì)皮帶機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，并應(yīng)用于15207工作面，由觀測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，本礦設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)易煤矸皮帶機(jī)可滿足該礦井的需求。