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2-6031机巷带式输送机转弯运输方案应用研究

2022-04-22

山东煤炭科技 2022年3期
关键词:托辊输送带带式

靳 晶

(山西汾河焦煤股份有限公司,山西 临汾 031600)

1 工程概况

山西汾河焦煤公司三交河煤矿井下工作面设计巷道转弯较多,一般转弯角度多在0°~180°之间,有时一个工作面可以多达4个转弯设计。该煤矿掘进煤炭的运输基本使用带式输送机,转一次弯需铺设一条带式输送机,因此造成占用多台设备和多个司机。该矿2-6031工作面机巷全长675 m,在距离工作面180 m处有一转角为12°,在距离工作面480 m处有一转角为55°。为实现2-6031工作面机巷的快速掘进,解决采掘失调,实现带式输送机可转弯运输,对以往带式输送机转弯运输方案进行了改进研究。

2 带式输送机转弯运输方案的改进设计

三交河矿针对2-6031工作面机巷带式输送机需要通过一小角度转角(12°)和一大角度转角(55°)的实际工况,分别提出了不同的转弯运输方案。针对过12°小角度转角,设计通过改变中间托辊支架设计、增设托辊、加设强制防输送带跑偏滚轮来实现转弯;针对55°大角度转角,采用一种新型带式输送机转弯装置来实现转弯。

2.1 带式输送机过小角度转弯方案设计

2.1.1 转弯方案

为实现输送带转弯运输,首先将水平转弯段输送带的内侧曲线段抬高,使带式输送机在运行时产生向外的力来平衡输送带张力的分力与向心力;其次,为了使转弯段输送带不向内侧跑偏,根据带式输送机的调偏原理,改变转弯处的上、下托辊与输送机横向的夹角,托辊支架的内侧抬高,以及托辊与输送机横向夹角的形成,改变了转弯段输送带的受力状态,使输送带受向外侧的推力,从而平衡输送带张力产生的向心分力。

2.1.2 托辊支架抬高角度的确定

将带式输送机转角处托辊支架内侧抬高形成托辊支架与水平面的夹角α。理论上,这个角度增大,就会使输送带的转弯半径变小,向外的推力更大,而且使输送带具有更大的调偏能力。当α角过大时,输送带在转角段形成的向外推力就会大于输送带与托辊产生的向内摩擦力,造成飘带现象;角度过大,还可能造成撒货。为减小转弯半径,应设置合理的内曲线抬高α角。经过技术人员现场实践研究,α角取3°~6°。

2.1.3 托锟与带式输送机横向的夹角确定

转弯处,托辊与输送机运行横向形成安装夹角,如图1所示。输送带相对托辊产生向内侧的相对滑移合速度△v,产生的托辊给予输送带的摩擦力T与之方向相反。分力T1是托辊给予输送带离心力方向的横向推力,以平衡输送带张力产生的向心力。在加工时,托辊架安装孔设预留间隙,在现场安装调试时调整上托辊挂钩的位置,根据实际情况选取合理夹角,以确保输送带平稳转弯。

图1 托辊受力分析示意图

2.1.4 转弯运输的辅助措施

(1)在转弯段加密H架设置,增加上、下托辊数量,分散托辊所承受的输送带摩擦力和张力。原有带式输送机都为3 m一个H架,改造后在转角段设置为2 m一个H架,上托辊间隔由原来的1.5 m一组改为1 m一组,下托辊由原来的3 m一组改为2 m一组。

(2)增大上托辊槽角。铁法能源公司现用输送带选用的上托辊槽角均为25°,为了更好地平输送带产生的张力,把上托提槽角改为30°,防止在转角处撒货。

(3)在带式输送机转弯段内、外侧上输送带处都增设输送带导向轮,将输送带正好固定在两侧的导向轮内。

(4)为了减少下输送带的跑偏和飘带问题,在下输送带安设压辊、直立抗轮。压辊一般安装在下带的2个托辊之间的输送带上,直立抗轮安装在输送带两侧。

2.2 带式输送机过大角度转弯方案设计

对于带式输送机的大角度转弯运输,煤矿技术人员也设计了各类型的带式输送机转弯装置,但带式输送机转弯装置的实际应用效果不理想,应用面窄,输送带存在跑偏、撒货,滚筒易损坏等问题。技术人员经技术考察分析,DY-1V型带式输送机转弯装置可实现大角度转弯,在2-6031工作面机巷带式输送机过55°大角度转角时,决定应用DY-1V型带式输送机转弯装置实现转弯运输,进而同时解决在转弯时皮带跑偏、撒煤等问题。

2.2.1 DY-1V型带式输送机转弯装置的组成

DY-1V型带式输送机转弯装置的结构如图2所示,主要包括上转向滚筒、上改向滚筒、改向架、下改向滚筒、下转向滚筒、转向架等部件。

图2 DY-1V型带式输送机转弯装置结构示意图

从该装置输送带运行示意图(图3)可知,机尾方向过来的输送带通过上转向滚筒时完成转向,通过上改向滚筒完成改向,运输原料在转向后落在改向后的输送带上,进而被运往机头;从机头返回的回程带,通过下改向滚筒时完成改向,通过下转向滚筒完成转向,向机尾方向运行。

图3 DY-1V型带式输送机转弯装置输送带运行示意图

2.2.2 技术参数及特点分析

转弯装置转向角为0~360°;带宽为500~1600 mm;机型为所有带式输送机;转折次数为1~2次;阻力系数为K=1.08~1.12。

转弯装置的主要特点:(1)无需动力,安全可靠。装置装上即可实现带式输送机的转弯运输作业,不需要动力,符合新安全规程要求,安全可靠。(2)性能卓越。装置结构简单,安装、拆卸方便,操作简单,运行稳定,维修和维护较容易。(3)装置采用结构模块化设计,标准化生产,便于运输安装。(4)安全防护性能好。装置中设计有极限复位辊,进一步保障带式输送机的运行安全。

2.2.3 转弯方案

在2-6031工作面机巷中,当带式输送机过55°大角度转角时,使用DY-1V型带式输送机转弯装置将带式输送机延伸到掘进头即可完成带式输送机的转弯运输。

3 应用效果分析

在2-6031工作面机巷中,采用不同的技术带式输送机都顺利地完成了在距离工作面180 m处和在距离工作面480 m处的转弯运输,应用效果理想,产生了较好的安全经济效益。

对比该矿以往带式输送机的转弯运输方案,在12°小角度设计的通过改变中间托辊支架设计、增设托辊、加设强制防输送带跑偏滚轮来实现转弯优点较多。该方案不需要动力源,供电设备不需要进行安装,节能减排效果显著;该转弯方案基本不影响掘进作业效率,不需要增设工作岗位;每处改造费用一般为1.5~2万元,成本较低。

对比该矿以往带式输送机的转弯运输方案,在55°大角度设计的DY-1V型带式输送机转弯装置转弯运输方案优点较多。该方案同样不需要动力源,供电设备不需要进行安装,节能减排效果显著;转弯装置的安装与以往刮板运输机的安装时间基本一致,但不需要重新布置带式输送机,不需要增加工作岗位,掘进作业效率可大幅度提高;DY-1V型带式输送机转弯装置一次性投入费用约20万元左右,可重复应用,4~5个月左右收回成本。

2-6031工作面机巷带式输送机转弯运输方案的应用是合理可行的,有效提高了该巷道的掘进效率,安全经济效益显著。

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