试述煤矿井下带式输送机设计

试述煤矿井下带式输送机设计

作者：周晓中

来源：《中国新技术新产品》2012年第02期

摘要:时下，煤矿带式运输机作为水平运输或倾斜运输的工具，已被广泛应用于各煤矿中。结合作者的实际工作情况，文章简述了煤矿采用输送机目前的情况，重点论述了带式输送机的选型及注意事项，最后分析了它的发展。

关键词：煤矿；井下作业；带式输送机；选型设计；发展趋势

中图分类号：TD52 文献标识码：A

概述

煤炭，因其特有的经济价格和丰富的储藏量，越发受到大众的喜爱。作为运输煤炭的重要工具——带式运输机也随着备受煤矿人的重视。目前，带式运输机作为水平运输或倾斜运输工具目前已广泛应用于煤炭行业中。

所谓煤矿带式输送机，实际上它是一个非常简便的输送设备，它的速度非常快,容量也较大,高度节省能源,可以输送大量的物料或原料,而且输送能量可大可小,信赖度高,安全可靠。在

煤矿运送中，煤矿人正确的选择和配置运输设备，合理的组织运输工作对矿床的开采具有重要的意义。文章结合笔者所从事的工作，浅谈下煤矿井下带式输送机的设计及个人对其浅显的认识。供同行参考。

1.目前煤矿采用带式输送机的情况及特点

1.1带式输送机使用情况。目前,煤矿使用量最多的一种机型是固定带式输送机,其主要用于水平或倾角小于18°的场合。运量1000～4500t/h,运距1000～8000m,带速

2.5至5.6m/s,带宽2200mm,驱动总功率750～5550kW。在实际使用中为了降低胶带强度要求和减小驱动装置尺寸,我们通常采用中间直线摩擦驱动或中间卸载式驱动,并采用软启动技术。

1.2带式输送机特点。一般地，带式输送机的运动部件和磨损件仅为托辊和滚筒,输送带耐磨,寿命较为长,自动化程度高,在使用中平均每公里不到1人,机油和电力也较少。现在的带式输送机，输送坡度一般可在20°以上,如用圆管式可达90°,可实现水平转弯,可节省基建投资。另外,通过合理设计也可大量节约基建投资。但在实际运输过程中，由于运动部件自重轻,无效运量少,在所有连续式和非连续式运输中,带式输送机耗能最低、效率最高。

2.带式输送机的设计

上世纪60年代，我们国家煤矿主斜井提升开始使用带式输送机,井筒倾角一般小于18°,运输距离和运输能力均比较差,随着相关技术的突破和发展,带式输送机逐渐发展成熟并在斜井提升得到了良好的应用。

据笔者所知，目前,我国煤矿将近九成的主斜井提升应用带式输送机,输送机方案确定的合理性直接关系到煤矿投资和运营状况,设计人员要科学计算、合理优化。

2.1带式输送机的选型。在煤矿运输中，合理选择输送带对于减少设备和井巷投资,提高安全性以及缩短工期具有重要作用。输送带带宽选取涉及到物料块度与运量两个参数。带宽首先要满足块度要求,即2X 0.2m≤B,(B为带宽,X为煤的最大块度),其次要满足运能的要求。在满足运能的情况下,选择较小带宽,同时在满足带强安全系数的前提下,尽可能提高带速。

2.2带式输送机的带速选择和计算。在这里需要特别说明的是，提高带速是提高带式输送机的运输能力，同时减小带宽及带强,节省投资的有效方法。但存在的问题是,提高带速会降低托辊的寿命,增加托辊的成本。目前国内生产的阻燃钢丝绳芯胶带的现状说明,提高带速以降低对带强的要求具有重大现实意义。笔者查阅资料表明,大运量、长运距带式输送机带速保持在5～9m/s时综合运行技术指标最优。托辊等高质量、高可靠性的部件是保证高带速输送机稳定可靠运行的前提。

2.3带式输送机的安全系数确定。输送带的安全系数，对带式输送机的经济性和可靠性影响很大。现行标准以输送带的额定破断强度为基础，综合考虑疲劳强度的大幅降低、由弯曲和伸长导致的强度下降、接头强度损失、起制动工况下动态张力的增加等因素，给出输送带的安全系数。

例如，DIN 22101—1982标准建议，钢绳芯输送带的动态安全系数为4.8～6.0，稳态安全系数为6.7～9.5。其实，这种以输送带额定破断强度为基础的安全系数表示法很不直观，且在概念上容易引起误导。实际工程要求输送带的疲劳强度，在满足工况最大张力的基础上，具有适当的安全系数。最近的一项研究认为，钢绳芯输送带在脉动循环10 000次以后的疲劳强度，是其额定破断强度的36％，在此基础上，标准给出了上述安全系数值。

2.4注意事项

上面阐述了带式输送机的设计，但要注意，如果我们采用高精度托辊和高性能输送带会大大减小运行阻力。我们知道，带式输送机的主要阻力是由托辊旋转阻力和输送带前进阻力组成的。随着近年来托辊的结构形式推陈出新，特别是采用高性能的专用轴承和高精度的密封圈，有效地降低了托辊的旋转阻力。与此同时，输送带的面胶和芯胶材料也不断更新，使输送带既有一定的成槽性，也有一定的胶面硬度和耐磨性。按照现行标准，主要阻力采用模拟摩擦系数，厂值进行估算。DIN标准和ISO标准建议，在通常工况下，f取0.017～0.020；按国内设计经验，f通常取0.020～0.025。

根据笔者的工作经验可知，按现行标准推荐的模拟摩擦系数f值计算的主要阻力，在多数情况下偏大，较大程度地影响了输送机的经济性。

3.带式输送机操作要领

在实际煤矿生产中，如何有效操作带式输送机，是很重要的一个环节。我们可以根据开采工作面的需要，一般设置为首台，由人工直接控制，当采面出煤时，司机操纵工作面带式输送机综合保护装置的“起车”按钮，工作面带式输送机开始运行。当煤流碰到安装在机接近机头位置的开车传感器时，给与工作面带式输送机搭接的转载带式输送机的控制单元发送开车信号，控制转载带式输送机开车，煤流碰到安装在转载带式输送机接近机头位置的开车传感器时，顺控下一台搭接带式输送机起车，依次类推，直到最后一台带式输送机运转，把采区工作面的煤运到煤仓。

此外，有些集控时的起车方式是根据运输系统中各条胶带机的运长、带速测算出每部胶带的煤流时间，设定各台带式输送机综合保护装置顺控下台带式输送机起车时间，由“首台带式输送机→中间转载带式输送机→末台带式输送机”之间的时序实现运输系统运转。

4.带式输送机发展趋势

目前，为了适应煤矿高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要求不断要加大。长距离、高带速等是今后发展的必然趋势。比如说，10a内输送量要提高到3000～4000 t/h，还速提高至4～6m/s，输送长度对于可伸缩带式输送机要达到3000m。对于钢绳芯强力带式输送机需加长至5000m以上，单机驱动功率要求达到1000～1500 kW，输送带抗拉强度达到6000N/mm（钢绳芯）和2500 N/mm（钢绳芯）。尤其是煤矿井下顺槽可伸缩输送技术的发展，随着高产高效工作面的出现及煤炭科技的不断发展，原有的可伸缩带式输送机，无论是主参数，还是运行性能都难以适应工作面的要求，煤矿现场急需主参数更大、技术更先进、性能更可靠的长距离、大运量、大功率顺槽可伸缩带式输送机。

参考文献

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