大采高工作面高效轉運式帶式輸送機設計與應用

郭曙光

(山西晉城煤業集團 成莊礦，山西 晉城 048006)

0 引言

某礦大采高工作面投入運行以來，其帶式輸送機配置基本按一部化的思路進行設計，當工作面地質條件特殊時，煤流需經多次轉運才能運輸至盤區帶式輸送機上。如5312大采高工作面、5314、4322大采高工作面等，煤流經過兩次轉運才能到達盤區帶式輸送機。

當運輸距離在100 m以下時，可以采用刮板輸送機實現轉載，超過100 m時，刮板輸送機的運輸能力滿足不了大采高工作面的出煤要求。如果采用帶寬1.2 m帶式輸送機，雖然可以解決運輸距離的問題，但由于運行速度低于順槽1.4 m帶式輸送機，且帶寬不足，會在轉載點處造成堆煤現象，影響帶式輸送機安全運行。如果直接采用帶寬1.4 m帶式輸送機，則會使裝備投入大，造成浪費。因為帶寬1.4 m帶式輸送機采用CST傳動，配置較高，技術先進，適用于長距離大運量運輸要求的礦井。因此,需要設計一種短距離、高效率轉運式帶式輸送機，以滿足大采高工作面生產需要，實現高效轉運的目的[1]。

1 主要改進

轉運式帶式輸送機在設計時必須滿足以下條件：運行速度達到3.5 m/s以上，運輸能力不低于2 500 t/h，運輸距離在100～500 m范圍內(考慮巷道坡度不同，運輸距離會有一定差異);在裝備選型上，要充分利用現有裝備進行設計，最大限度地降低投入，以低投入換取高收益[2-3]。

1.1 帶式輸送機參數確定與核算

1.1.1 帶式輸送機速度確定

由于帶寬1.4 m順槽帶式輸送機最高帶速為3.5 m/s，因此要求轉運式帶式輸送機帶速不小于3.5 m/s，初步設計中按最低3.5 m/s考慮[4-5]。

1.1.2 帶式輸送機驅動滾筒計算

利用某礦現有1.2 m帶式輸送機驅動，采用電動機加液力偶合器的驅動方式，其單臺電動機功率為200 kW，電動機異步轉速為1 485 r/min，減速器減速比為18。根據以上參數可以確定驅動滾筒最小直徑為：

(1)

式中：d為滾筒直徑，m；v為帶速，m/s。

考慮實際加工制造的要求，確定滾筒直徑為850 mm，對應的帶式輸送機實際帶速為3.67 m/s。

1.1.3 帶式輸送機驅動功率計算

根據我礦大采高工作面巷道的實際條件，以最遠距離500 m,最大落差20 m進行計算。對帶式輸送機進行受力分析計算可得，帶式輸送機驅動滾筒圓周驅動力Fv為122 kN(由于計算過程較復雜，此處省略其詳細計算步驟)，驅動功率為：

(2)

式中：P為驅動功率，kW；Fv為滾筒圓周驅動力，kN；v為帶速，m/s。

因此，轉載帶式輸送機驅動數量根據實際情況可以設置為2×200 kW或3×200 kW。

1.2 帶式輸送機整體設計與配套

1.2.1 主驅動選型

通過技術分析，整機采用多驅方式，最低配置兩驅，最高配置四驅。為了充分利用現有資源，降低投入，選用某礦原有1.2 m帶式輸送機的驅動裝置，其工作模式為電動機加液力偶合器。該類型驅動裝置在井下綜采工作面應用廣泛，價格低廉，一套驅動不超過30萬元。

1.2.2 帶式輸送機滾筒選型

驅動滾筒直徑為850 mm，雙出軸結構，便于安裝驅動，滾筒表面鑄菱形阻燃膠，委托帶式輸送機公司重新加工制作。卸載滾筒直徑為630 mm，根據井下巷道條件及落煤要求，設計中心高為2 170 mm，以保證與前方設備的搭接高度。考慮設備互換性，卸載滾筒、機尾滾筒、張緊滾筒等主要部件與1.4 m順槽帶式輸送機實現互換。

1.2.3 帶式輸送機架制造與選型

帶式輸送機卸載架、驅動架、特殊架全部重新設計制造；中間架采用1.4 m順槽帶式輸送機結構，實現完全互換。

1.2.4 帶式輸送機張緊部分選型

帶式輸送機張緊裝置選用ZY-400(DYL-02-7/80)型液壓張緊裝置，額定張力滿足實際確定,張緊行程為7 m。張緊力能夠在輸送機啟動、運行、制動時進行自動調整，并具有啟、制動時張緊力比正常運行時大1.5倍的能力。

1.2.5 帶式輸送機其余部件選型

上、下托輥均采用1.4 m順槽帶式輸送機托輥，輸送帶也與1.4 m順槽輸送帶一致。

1.3 帶式輸送機各部簡圖

帶式輸送機驅動部和卸載部結構如圖1、2所示。特殊架段及張緊部結構如圖3所示。

圖1 驅動部結構示意圖

圖2 卸載部結構示意圖

2 應用效果

轉運式帶式輸送機已成功在某礦5312、4322、5314大采高工作面應用，其中5312工作面作為中間環節轉運使用，配套兩驅，運輸長度300 m，已成功回采完畢，過煤量達到了400萬t；4322工作面作為入倉環節轉運使用，配套三驅，兩用一備，運輸長度150 m，過煤量大約200萬t；5314工作面作為中間環節轉載使用，配套三驅，運輸長度350 m，該工作面已投入運行。

3 結論

轉載式帶式輸送機的設計與應用，突破了裝備上的限制，為大煤量轉運環節提供了一種全新的解決方案。

圖3 特殊架段及張緊部示意圖

轉運式帶式輸送機將現有的帶寬1.2 m帶式輸送機驅動與帶寬1.4 m帶式輸送機成功組合，一部帶式輸送機投入資金不足100萬元，節省了資金，創造很大的經濟效益。

轉運式帶式輸送機應用靈活，可以配置兩驅、三驅或者四驅，在某礦現有巷道條件下，可以實現100～500 m距離內的大煤量轉載運輸。

轉運式帶式輸送機運行效率高，設計時加大了驅動滾筒直徑，帶速最高可以達到3.67 m/s，解決了因速度不能與順槽帶式輸送機匹配造成的堆煤事故。