大采高工作面高效转运式带式输送机设计与应用

2019-02-21郭曙光

煤矿机电 2019年1期

郭曙光

(山西晋城煤业集团成庄矿，山西晋城 048006)

0 引言

某矿大采高工作面投入运行以来，其带式输送机配置基本按一部化的思路进行设计，当工作面地质条件特殊时，煤流需经多次转运才能运输至盘区带式输送机上。如5312大采高工作面、5314、4322大采高工作面等，煤流经过两次转运才能到达盘区带式输送机。

当运输距离在100 m以下时，可以采用刮板输送机实现转载，超过100 m时，刮板输送机的运输能力满足不了大采高工作面的出煤要求。如果采用带宽1.2 m带式输送机，虽然可以解决运输距离的问题，但由于运行速度低于顺槽1.4 m带式输送机，且带宽不足，会在转载点处造成堆煤现象，影响带式输送机安全运行。如果直接采用带宽1.4 m带式输送机，则会使装备投入大，造成浪费。因为带宽1.4 m带式输送机采用CST传动，配置较高，技术先进，适用于长距离大运量运输要求的矿井。因此,需要设计一种短距离、高效率转运式带式输送机，以满足大采高工作面生产需要，实现高效转运的目的[1]。

1 主要改进

转运式带式输送机在设计时必须满足以下条件：运行速度达到3.5 m/s以上，运输能力不低于2 500 t/h，运输距离在100～500 m范围内(考虑巷道坡度不同，运输距离会有一定差异);在装备选型上，要充分利用现有装备进行设计，最大限度地降低投入，以低投入换取高收益[2-3]。

1.1 带式输送机参数确定与核算

1.1.1 带式输送机速度确定

由于带宽1.4 m顺槽带式输送机最高带速为3.5 m/s，因此要求转运式带式输送机带速不小于3.5 m/s，初步设计中按最低3.5 m/s考虑[4-5]。

1.1.2 带式输送机驱动滚筒计算

利用某矿现有1.2 m带式输送机驱动，采用电动机加液力偶合器的驱动方式，其单台电动机功率为200 kW，电动机异步转速为1 485 r/min，减速器减速比为18。根据以上参数可以确定驱动滚筒最小直径为：

(1)

式中：d为滚筒直径，m；v为带速，m/s。

考虑实际加工制造的要求，确定滚筒直径为850 mm，对应的带式输送机实际带速为3.67 m/s。

1.1.3 带式输送机驱动功率计算

根据我矿大采高工作面巷道的实际条件，以最远距离500 m,最大落差20 m进行计算。对带式输送机进行受力分析计算可得，带式输送机驱动滚筒圆周驱动力Fv为122 kN(由于计算过程较复杂，此处省略其详细计算步骤)，驱动功率为：

(2)

式中：P为驱动功率，kW；Fv为滚筒圆周驱动力，kN；v为带速，m/s。

因此，转载带式输送机驱动数量根据实际情况可以设置为2×200 kW或3×200 kW。

1.2 带式输送机整体设计与配套

1.2.1 主驱动选型

通过技术分析，整机采用多驱方式，最低配置两驱，最高配置四驱。为了充分利用现有资源，降低投入，选用某矿原有1.2 m带式输送机的驱动装置，其工作模式为电动机加液力偶合器。该类型驱动装置在井下综采工作面应用广泛，价格低廉，一套驱动不超过30万元。

1.2.2 带式输送机滚筒选型

驱动滚筒直径为850 mm，双出轴结构，便于安装驱动，滚筒表面铸菱形阻燃胶，委托带式输送机公司重新加工制作。卸载滚筒直径为630 mm，根据井下巷道条件及落煤要求，设计中心高为2 170 mm，以保证与前方设备的搭接高度。考虑设备互换性，卸载滚筒、机尾滚筒、张紧滚筒等主要部件与1.4 m顺槽带式输送机实现互换。

1.2.3 带式输送机架制造与选型

带式输送机卸载架、驱动架、特殊架全部重新设计制造；中间架采用1.4 m顺槽带式输送机结构，实现完全互换。

1.2.4 带式输送机张紧部分选型

带式输送机张紧装置选用ZY-400(DYL-02-7/80)型液压张紧装置，额定张力满足实际确定,张紧行程为7 m。张紧力能够在输送机启动、运行、制动时进行自动调整，并具有启、制动时张紧力比正常运行时大1.5倍的能力。

1.2.5 带式输送机其余部件选型

上、下托辊均采用1.4 m顺槽带式输送机托辊，输送带也与1.4 m顺槽输送带一致。

1.3 带式输送机各部简图

带式输送机驱动部和卸载部结构如图1、2所示。特殊架段及张紧部结构如图3所示。

图1 驱动部结构示意图

图2 卸载部结构示意图

2 应用效果

转运式带式输送机已成功在某矿5312、4322、5314大采高工作面应用，其中5312工作面作为中间环节转运使用，配套两驱，运输长度300 m，已成功回采完毕，过煤量达到了400万t；4322工作面作为入仓环节转运使用，配套三驱，两用一备，运输长度150 m，过煤量大约200万t；5314工作面作为中间环节转载使用，配套三驱，运输长度350 m，该工作面已投入运行。