大通煤業主斜井帶式輸送機設計變更及工藝優化

王浩淇

（山西晉城煤業集團勘察設計院有限公司，山西 晉城 048006）

1 項目背景

山西煤炭運銷集團大通煤業有限公司由整合主體企業山西煤炭運銷集團有限公司對山西高平劉家廟煤業有限公司、山西高平恒祥煤業有限公司、山西高平石巖河煤業有限公司、山西高平雙友煤業有限公司進行重組整合，整合后井田面積為10.4136km2，生產能力1.2Mt/a，批準開采3-15號煤層。2010年8月編制了《大通煤業有限公司兼并重組整合礦井初步設計》。

2 原設計方案

2.1 主斜井帶式輸送機

原設計主斜井帶式輸送機選用1臺DTL100/32/110型固定式帶式輸送機，運量320t/h，帶寬1000mm，帶速2.5m/s，運輸距離143.24m，輸送機傾角18.0°，頭部采用Φ800mm膠面單滾筒單電機驅動，機頭下端設置液壓張緊。

帶式輸送機選用St/S630鋼絲繩芯抗靜電阻燃膠帶，膠帶強度為630N/mm；選用1臺YB2315S-4型電動機，電機功率110kW；配套ZSY400-25型減速器，速比25；選配1臺BYWZ5-400/80型制動器和1臺NYD250型逆止器。

2.2 地面轉載環節

主斜井場地布置有原煤緩沖倉、選煤場主廠房及產品煤倉等建筑。主斜井帶式輸送機將原煤從井底煤倉提升至主斜井井口房后，由一條轉載帶式輸送機直接轉載至地面原煤緩沖倉進行存儲。地面布置有2個直徑18m的原煤緩沖倉，倉頂房內布置配倉刮板輸送機，每個原煤緩沖倉下布置有4個出料口，采用帶式給料機進行給料，原煤緩沖倉至主廠房布置有一臺帶式輸送機，筒倉卸料由此帶式輸送機運至選煤廠主廠房，進入洗選環節。地面轉載環節的工藝流程如圖1所示，平面布置如圖2所示。

3 方案變更及優化

在實際建井、設計過程中，業主方（甲方）提出主斜井帶式輸送機要利用已有的處于閑置狀態的山西晉煤集團山陰晉泰煤業有限責任公司主斜井帶式輸送機，故需對主斜井帶式輸送機及原煤轉載環節進行設計變更及優化。

山陰晉泰煤業有限責任公司主斜井帶式輸送機長349.9m，大通煤業主斜井煤倉倉底至地面原煤緩沖倉倉頂的距離為288.5m，設計運量均為320t/h。本次優化設計考慮從主斜井煤倉倉底至地面原煤緩沖倉倉頂布置一臺帶式輸送機作為提升設備，不僅減少了設備的管理環節，而且可以大大地降低主斜井井口房建設的工程量。優化后的工藝流程圖如圖3所示。

圖1 地面轉載環節工藝流程圖

圖2 地面轉載環節平面布置圖

圖3 優化后的工藝流程圖

在本次優化設計過程中，主要需要解決以下技術難點：

（1）利用已有帶式輸送機，且需要滿足現有條件

大通煤業主斜井帶式輸送機機尾位于井下緩沖煤倉底部，機頭位于地面原煤緩沖倉倉頂房。運輸距離為288.5m，提升高度為87.3m，運輸傾角為18° ～15.8°。

山陰晉泰煤業有限責任公司主斜井的DTL100/32/185型固定式帶式輸送機，運量320t/h，帶寬1000mm，帶速2.0m/s，運輸距離349.9m，輸送機傾角0°～19.6°，頭部采用Φ800mm膠面單滾筒單電機驅動，機尾平運段設置ZYJ500（ZLY-01-80）型液壓張緊裝置。帶式輸送機選用St/S800鋼絲繩芯抗靜電阻燃膠帶，膠帶強度為800N/mm；選用1臺YBPT355S-4型電動機，電機功率185kW；配套M3PSF70+FAN型減速器，速比31.5；選配1臺KPZ-1200/59型盤式制動器和1臺NYD90型逆止器。

基于上述不同的參數，需要對山陰晉泰煤業主斜井帶式輸送機進行相關安全性驗算[1]。大通煤業主斜井帶式輸送機運量320t/h，膠帶帶寬1000mm，采用St/S800鋼絲繩芯抗靜電阻燃膠帶，帶速2.0m/s。經計算，帶式輸送機需要電機功率126kW，山陰晉泰煤業主斜井帶式輸送機配套電機功率185kW，可以滿足運輸要求。皮帶安全系數為7.2，滿足規程要求。需要制動力矩25742N·m，原帶式輸送機配有1套KPZ-1200/59型盤式制動器，制動力矩40kN·m，可以滿足安全要求。

（2）帶式輸送機機頭布置的問題

設計優化的一大難點就是主斜井帶式輸送機皮帶中心線與筒倉中軸線斜交的問題。主斜井帶式輸送機軸線和原煤緩沖倉的水平軸線成34.21°，帶式輸送機的機頭布置在原煤緩沖倉倉頂房的二層，而山陰晉泰煤業主斜井帶式輸送機的機頭結構較為復雜（如圖4所示），機頭為雙臺階結構[2]，倉頂房大小有限，要同時滿足布置機頭支架、行人通道和檢修空間較為困難。

圖4 山陰晉泰煤業主斜井帶式輸送機的機頭結構圖

本次優化設計中，對帶式輸送機的安裝位置不斷進行調整，最后采用機頭驅動滾筒機架平臺和檢修平臺二合一布置的方式，大大降低了占用空間。平臺采用鋼結構制作，不僅可以降低建筑負荷，而且鋼結構平臺的下部可以滿足溜槽和行人通過的需求。帶式輸送機機頭的水平拉力通過平臺的12根立柱均勻地分配到倉頂房上，可以保證鋼結構的安全性能。主斜井帶式輸送機機頭架在倉頂房的布置如圖5所示。

圖5 大通煤業主斜井帶式輸送機機頭架布置圖

（3）主斜井帶式輸送機至配倉刮板機溜槽的問題

原煤緩沖倉倉頂房一層布置有配倉刮板輸送機，帶式輸送機中心線和刮板輸送機中心線傾斜布置。由于主斜井帶式輸送機機頭架布置要求，倉頂房二層的樓板上梁的布置較為復雜，溜槽預留孔洞為不規則型，這也給溜槽的設計增加了難度。

本次優化設計中對于溜槽的問題，采用三維設計模擬的方式進行解決，設計利用Solidworks軟件[3]。在軟件平臺上建立帶式輸送機和刮板機的簡單模型，然后對溜槽進行模擬，模擬的結果如圖6所示。

采用SolidWorks軟件進行溜槽模擬，不僅可以直觀地展現溜槽的截面、傾角等是否滿足要求，而且還可以直接統計出制作溜槽所需鋼板的面積，大大提高了工作效率。

圖6 溜槽模擬展示圖

4 結論

以大通煤業有限公司主斜井帶式輸送機改型設計為研究對象，在保證原煤轉載工藝不變的情況下，實現了閑置設備的再利用，不僅減少了管理環節，而且大大降低了礦井的建設成本。改造后的主斜井帶式輸送機2018年投入運行后，生產穩定，故障率低，運行效果良好，可以滿足原煤轉載存儲的要求。

煤炭資源整合過程中不可避免涉及到很多閑置設備的再利用問題，本設計充分盤活了已有設備，大大地提高了經濟效益，為同類型礦井盤活利用庫存設備的優化設計提供了有益參考。