煤矿机电运输设备的选型及其适应性研究

刘 莹

（晋中市煤炭规划设计研究院，山西 晋中 030600）

引言

近年来，随着煤矿的生产能力的不断提升，矿井的开采面积不断扩大，对应的开采年限不断延长，从而工作面煤炭、矸石以及设备等物料的运输距离不断增加，因此，对运输设备的可靠性和稳定性提出了更高的要求。煤矿传统机电运输设备采用串联系统实现原煤的运输，一旦其中一个环节出现故障会影响整条线上的运输效率。可以说，煤矿机电运输设备性能对其安全性和生产效率具有重要意义[1]。

1 机电运输设备的选型

针对煤矿生产基于一套合理、有效的选型方案对完成设备的选型、保证煤矿高效、安全生产具有重要意义。本节重点对带式输送机、刮板输送机以及装载机的选型方案进行分析。

1.1 带式输送机的选型方案

一般情况下，带式输送机选型的确定需综合考虑运输物料的参数及其工作条件。其中，运输物料的参数主要是对物料的块度、粒度、密度以及水分等；工作条件包括有带式输送机在运输中的给料、卸料位置及形式，工作面的实际运输能力以及运输距离、倾斜角度等[2]。结合上述两项参数主要完成对带式输送机带宽及带速的确定。

1.1.1 带式输送机带宽的确定

带式输送机带宽确定的主要依据为物料的块度。除此之外，还需综合考虑物料在带式输送机上的堆积角和横截面积。结合带式输送机的选型设计手册，可以明确查阅到物料在带式输送机上的堆积角和最大横截面积与物料类型、运速之间的关系，并得出如表1所示的结论：

表1 带式输送机带宽与物料块度之间的关系

1.1.2 带式输送机运行速度的确定

带式输送机的运行速度与设备本身所应满足的运输能力与带式输送机的宽度相关。同时，在实际运行速度确定时还需考虑如下因素：

1）当运输物料的块度较小且不存在倾角运输情况时，建议选择较高的运行速度；

2）当运输物料块度较大且容易滚动，工作面为倾斜工作面时建议采用较低的运行速度；

3）当带式输送机输送带的强度不足时，可采用较高的运输间接降低输送带所需的强度值；

4）对于不同的卸料装置，所对应的带速也不同。当卸料装置为卸料车时要求运行速度不得大于2.5 m/s；当卸料装置为犁式卸料器时要求运速速度不得大于2 m/s。

1.2 刮板输送机及装载机的选型方案

刮板输送机选型的主要依据为其运输能力[3]。一般情况下，要求刮板输送机的运输能力大于采煤机的生产能力，依次为依据根据式（1）推算出刮板输送机的中部槽的断面面积和运行速度。

式中：Q为刮板输送机的运输能力；F为刮板输送机中部槽装载的断面积；φ为刮板输送机中部槽的装满系数，一般取φ为0.65~0.9；r为刮板输送机所运输原煤的松散密度；v为刮板链的运行速度。

对所选型刮板输送机的刮板链强度还需进行精确核算，以保证刮板输送机运行的安全性和可靠性。

对于装载机的选型一般根据刮板输送机的选型结论，结合二者的配套关系完成装载机的选型。一般情况，装载机与刮板输送机均在一个厂家完成选型。

1.3 机电运输设备的选型总结

如“1.1”和“1.2”中所述为目前大部分煤矿针对机电运输设备所采用的选型原则。但是，仅仅基于上述原则对带式输送机、刮板输送机以及装载机等选型时还存在很多问题：

1）随着综采工作面的不断延长，对应机电运输设备越发复杂，仅仅基于上述原则选型时导致后期运输能力不足，还需对机电运输设备进行再次配置；

2）目前，机电运输设备品牌类型较多，而且各类产品的质量得不到保证，基于上述原则往往导致所选型设备的故障率较高。

2 机电运输设备选型的适应性研究

仅通过理论层面完成对机电运输设备的选型是远远不能够满足实际生产的需求，还需根据矿井的实际情况对选型进行适应性研究。

2.1 带式输送机选型的适应性研究

2.1.1 滚筒选型的适应性

带式输送机滚筒分为传动滚筒和改向滚筒。其中，传动滚筒采用铸胶表面的滚筒；改向滚筒采用光面铸胶的滚筒。其中，对于人字形铸胶表面的传动滚筒与传输方向一致；而对于菱形铸胶表面的传动滚筒可应用于可逆转的带式输送机。

2.1.2 输送带选型的适应性

目前，我国带式输送机输送带一般以钢丝绳芯输送带为主。对于钢丝绳芯输送带而言，其选型的主要依据为拉伸强度，计算公式如式（2）所示：

式中：Gx为钢丝绳芯输送带的拉伸强度；Fmax为带式输送机在正常运输工况下的最大张力；nA为静安全系数，取7~9；B为带式输送机的带宽。

根据钢丝绳芯输送带的拉伸强度参照设计手册得出输送带的厚度、内部钢丝绳芯的间距以及钢丝绳的最大直径等参数；同时，根据输送带的带宽确定得出输送带中钢丝绳的数量。

2.1.3 其他装置选型的适应性

对于带式输送机的驱动装置，结合调速性能和节能效果一般采用CST或变频驱动方式。

对于带式输送机的制动装置，根据其运行方向确定。一般情况，对于水平或上运带式输送机采用电磁液压制动器，对于下运带式输送机采用盘式制动器。

2.2 刮板输送机及装载机选型的适应性研究

刮板输送机选型的首要依据为运输能力与采煤机的落煤生产能力相匹配。一般情况下，要求刮板输送机的运输能力为采煤机落煤生产能力的1.2倍[4]。

对于刮板输送机链条数量选型时需结合原煤的硬度进行确定。一般情况下，原煤硬度较小时选用单链或双中链，原煤硬度较大时选用双边链。

结合我国综采工作面的采煤工艺，一般选择短机尾和短机头，同时确保机头和机尾中板的升角不能过大。

对于装载机的选型，参考刮板输送机的选型。

3 结语

带式输送机、刮板输送机以及装载机为煤矿综采工作面运输的主要设备，其稳定性和可靠性直接决定煤矿生产能力和效率。为保证煤矿机电运输设备的性能满足实际生产的需求，应考虑其适应性对其进行选型。