矿井的运输方式设计及设备选型研究

贾京忙

（山西临汾西山生辉煤业有限公司生产科，山西 临汾 041000）

1 工程概况

山西临汾西山生辉煤业有限公司位于山西省临汾尧都区一平垣乡南平头、核桃凹、蟒王村一带。对原山西临汾尧都生胜宇祥煤矿等多家煤矿进行兼并重组，整合后的生产能力为0.90Mt/a。矿井整合重组后产能有了提升，但原有的运输方式及设备不能满足当前生产的需要，制约着煤矿高产高效安全开采的生产目标。因此，针对重组后的西山生辉煤业对设计运输方式及相应的设备选型进行研究。

2 井下大巷煤炭运输方式及设备

2.1 井下煤炭运输方式的选择

根据矿井规模及相应的井筒提升方式，确定大巷主运输采用胶带输送机。（1）胶带输送机运输能够实现自回采工作面至井底煤仓一条龙连续运输，具有运输能力大、增产潜力大、连续运输性强、效率高、易于实现集中自动化管理等优点，同时该设备的维修和保养相对比较简单，主辅运输相对独立，不会相互造成干扰。（2）矿井开拓巷道呈直线型布置，胶带输送机运输可以充分发挥其效能。（3）井下主要巷道均沿煤层底板岩石布置，最优选择方案为胶带输送机。

2.2 井下煤炭运输设备选型

针对+500m水平北胶带运输大巷带式输送机的设备选型进行分析研究。

2.2.1 带式输送机起动、制动和张紧方式的选择？

（1）起动方式的选择

起动方式选择采用软起动。对CST可控传输系统、调速型液力偶合器、变频调速软起动系统装置进行了技术经济方案比较。

第1方案：CST可控传输系统。优点：可确保操作者需要的稳定的加速度斜率，力矩控制器加装在低速轴，线性曲线好。缺点：线性湿式离合器加装在减速器内，减速器发生问题装置会发生致命的损害。油液要求非常严格。价格较贵，制动器及逆止器需配置在滚筒轴上，故整体价格极高，维护运行费用高，井下使用维护不便。

第2方案：调速型液力偶合器。优点：调速型液力偶合器具有低的起动力矩、较长的起动时间、低的起动电流，很好地隔离了被驱动设备的惯性影响。具有可靠的软起动、软制动功能。缺点：滑差较大，效率较低，密封性能一般，外设冷却，需要水冷，体积庞大，结构复杂，井下安装使用和维护不便。

第3方案：变频调速系统。优点：中压变频调速可以使异步电动机实现无级调速，对电机具有保护功能。起动电流小，减少电源设备容量。起动平滑，消除机械的冲击力，保护机械设备。调速范围大、调整精度高。缺点：对安装使用环境要求较高。中压变频器电流中含高次谐波，对电网有一定污染。

本次设计推荐+500m水平北胶带大巷带式输送机的软起动装置为中压变频调速软起动装置。

（2）制动方式的选择

本次设计采用KPZ系列带式输送机用盘式制动装置，该装置主要用于大型机电设备的可控制动停车，特别适用于煤矿井下下运带式输送机的制动与停车。通过与电控装置的配合使用，可让输送机的停车减速度保持在0.2～0.3m/s2。

（3）拉紧方式的选择

采用山东中煤中贸公司生产的ZYJ带式输送机自控液压拉紧装置。运输机胶带由拉紧绞车进行拉紧，与拉紧油缸结合，能够实现拉紧力的任意调节。

2.2.2 设备选型

胶带顺槽输送机与+500m水平北胶带大巷带式输送机直接搭接，给煤点随工作面推移顺序接替，总运量为1200t/h。根据矿井开拓布置，胶带大巷设计总长度2589m，其中初期先安装长度1148m，后期再延伸至2589m。经过计算，+500m水平北胶带大巷带式输送机选用一台带宽B=1200mm的带式输送机。

（1）原始资料

输送物料：原煤，粒度0～300mm，散密度γ=0.9t/m3，输送量Q=1200t/h，水平输送距离Lh=2589m，倾角α=1.851°～1.57°～-0.434°～16°（从尾部至头部），提升高度H=121.278m。

（2）选型结果

Lh=2589m，H=121.278m，α=1.851°～1.57°～-0.434°～16°，Q=1200t/h，B=1200mm，v=3.5m/s。

驱动方式：头部双滚筒四电机，采用中压变频调速软起动。电动机：4极变频电机，N=450kW，n=1500rpm，V=1140V，四台，防爆。减速器：ML3PSF110，i=31.5，油泵N=2.5kW，风冷N=7.5kW，四台（传动滚筒D=1400mm）。逆止器：DSN130，逆止力矩M=130kN·m，二台。盘式可控制动装置：KPZ-1400/4×80，M=118kN·m，二套，防爆。自控液压拉紧装置：ZYJ-500，拉力调节范围180～400kN，一套，防爆。胶带：钢丝绳芯胶带ST3150N/mm，阻燃、抗静电，MT668-2008。钢丝绳芯胶带在线监测系统：ZSX127-160D，一套。

3 井下大巷辅助运输方式及设备

3.1 井下辅助运输方式的选择

3.1.1 大巷辅助运输方式

根据井田开拓部署，+500m水平轨道大巷直接与+500m水平井底车场巷道相接，初期大致沿地层走向在3号煤层下15～20m的岩层中以3‰的上坡定向定坡布置；+500m水平进风大巷沿3号煤层底板布置，通过12°斜巷与+500m水平井底车场巷道直接相接，并通过轨道联络巷与+500m水平轨道大巷相连通，巷道坡度3°～12°。根据初期+500m水平轨道大巷及进风大巷布置特点，确定+500m水平轨道大巷辅助运输推荐采用蓄电池电机车牵引900mm轨距、1.5t系列矿车运输方式，+500m水平进风大巷辅助运输推荐采用无极绳连续牵引车牵引900mm轨距、1.5t系列矿车运输方式。

3.1.2 采区辅助运输方式

工作面顺槽需要通风联络斜巷与轨道大巷相连，进入3号煤层后沿煤层底板布置，为了适应回采工作面轨道顺槽长距离的辅助运输，设计推荐采用无极绳连续牵引车牵引900mm轨距、1.5t系列矿车运输。

3.2 井下辅助运输设备选型

3.2.1 +500m水平轨道大巷辅助运输设备

井下+500m水平井底车场及轨道大巷辅助运输采用蓄电池电机车牵引900mm轨距、1.5t系列矿车运输方式，运量同副井提升量，初期运距1.2km。选用CTL12/9-192-Z型矿用蓄电池电机车4台，3台工作，1台备用及检修。电机车整备重量12t，轨距900mm。

3.2.2 +500m水平进风大巷辅助运输设备

井下+500m水平进风大巷辅助运输采用连续牵引车牵引1.5t系列矿车运输。运输长度1.2km，巷道最大坡度12°，轨距900mm。运量为：矸石15车/班；材料、设备30车/班；其他3次/班。最大件重26t，特制平板车重5t。

设计选择SQ-100/132P型无极绳连续牵引车，其主要技术参数为：最大牵引力100kN，运行速度0.1～2.0m/s（无极调速），配套隔爆型变频电动机660V，132kW。选择一套绞车安全运输监控装置，具有实时监控、速度和位置显示、紧急停车、过卷保护和语言通讯功能。

3.2.3 矿井车辆配备

设计中辅助运输矿车选用1.5t系列矿车，并配备重型平板车。通过计算确定各类矿车规格，如表1所示。通过计算达产时各类矿车数量，如表2所示。

表1 达产时各类矿车规格特征表

表2 达产时各类矿车数量表

4 结语

综上所述，确定西山生辉煤业井下大巷主运输采用带宽B=1200mm的带式输送机，并对运输送机的起动、制动和张紧方式进行了选择，同时也确定了相应的辅助运输方式。优化后的运输方式和设备能够满足该矿0.9Mt/a的生产能力。