矿井井底装载系统的优化设计分析

矿井井底装载系统的优化设计分析

发表时间：2017-01-17T14:26:41.847Z 来源：《电力设备》2016年第24期作者：刘志强[导读] 经过上述各方面的综合对比以及调研后，为节省工程投资，加快矿井建设周期，可以采用定量皮带装载这一新工艺。

(中煤陕西榆林能源化工有限公司陕西榆林 719000)

1. 引言

伴随矿山机电新技术的不断改革及发展，对矿山机电设备提出更高的技术及性能要求，中煤大海则煤矿为建设成为国内高产、高效的一流现代化矿井，加快矿井建设周期，减少经济投资，在煤炭形式不景气的情况下争取矿井早日投产，现对整个井底矿建工程和主井井底装载系统进行分析、优化、论证，认为通过对主井井底装载系统的优化，可以减少整个矿建工程的施工工期及矿建工程投资，由于优化后采用的是定量皮带装载，定量皮带装载为最近几年才发展起来的装载新技术，定量皮带装载在一部分矿井已经开始使用，是否可以对整个系统进行优化的关键在于定量皮带装载的可靠性。

2. 优化前装载方案设计

大海则煤矿主井采用2对50吨箕斗提升，按照《煤矿安全规程》第382条有关规定，必须配套可靠的定重装载系统。此矿井为新建矿井，装载硐室码头门矿建工程量比较大，会大幅增加施工工期及费用。原设计为西安设计院设计的一套定重装载方案，该方案所设计的定重装载系统主要由加长型甲带式连续给料机和液压称重式定量斗组成，目前该方案已完成了初步设计。

3. 方案比较

3.1 液压称重定量斗式定重装载装置（原设计）

由西安设计院设计的定重装载装置结构。该套装置主要由甲带给料机、定量斗、分煤溜槽等部件组成。该定重装载装置采用液压称重式定量斗实现原煤的定重计量，定量斗自重约为33吨，额定称重量为45吨，在定量斗两侧对称布置4个称重点。在煤仓底部安装液压闸门，控制煤仓向给料机输送原煤的煤流量。向定量斗输送原煤由GLD3000/132/B型加长型甲带式连续给料机实现，该给料机设计给煤量Q=3000t/h，配套电机功率N=132kW，给料机长度L=40m，给料机采用恒速连续运行的工作模式。

3.2 定量皮带装载装置（优化后）

定量皮带装载装置结构。该套装置主要由给料机、定量称重皮带机、分煤溜槽等部件组成。给煤机给煤量Q=3300t/h，配套电机功率P=7.5kW。定量称重皮带机型号及参数如下：定量称重皮带机型号：DZPD-50-2000

1) 皮带机带宽B=2000，有效装煤宽度B1=1800；

2) 皮带机总长度40米，有效装载长度25～35m；

3) 装载速度0.45m/s；装载时间约60s；

4) 卸载速度：3m/s；卸载时间约25s；

5) 装煤高度：800～1200mm（煤的比重按0.9）；

6) 称重点为双列8点，共16个称重传感器；

7) 电机功率：250KW。

箕斗提升运行期间，定量称重皮带机以0.45m/s的速度慢速运转，给煤机向称重皮带机输送原煤，当称重传感器测得皮带机上的原煤总重量达到设定值或者定时时间到时，PLC控制系统停止给煤机和皮带机运行并等待箕斗到位。当箕斗到位后，皮带机以3m/s的高速模式向箕斗快速装煤，当装煤时间到或称重传感器测得皮带机空载后，皮带机停止高速运转，转为低速运转，启动给煤机向皮带机装煤，同时发出允许提升信号。

4. 方案对比

由于上述两种设计方案均能够满足现场实际使用要求，因此，需要从经济性、可靠性、安全性、施工工期等多个方面对两个方案进行对比论证，为最终设计方案的选择和完善提供参考依据。

4.1 基础配套设施投资方面（经济性）

定量装载装置所需的基础配套设施主要包括设备安装硐室、电线光缆铺设、设备安装地基浇注、预埋件等。由于两种方案均采用40m 长的给料机或定量皮带，所以硐室深度相当，硐室大小也相当，地基建设、线路铺设等方面的施工量也大致相当，最大的区别在于：采用定量皮带方案不需要安装定量斗，只需安装一个配煤溜槽，故不需要开凿安装定量斗的硐室，不需要进行相应的矿建工程施工。这一块的矿建工程量大约是1600m3,工程预算价格大约在400万左右。由于去除了定量斗，箕斗装煤高度增加约15m左右,相应的立井井筒掘进工程量可以在满足安全需要的情况下减少15m,井底这一部分的掘进价格大约在每米31万左右，相应这部分可以减少工程费用约465万。定量斗硐室施工工期约60天，井筒掘进约8天，整个工期可以提前约68天，费用减少865万。

4.2 设备投资方面

定量斗方案中在装载部分为一套50吨的定量斗，定量斗4点称重，给定量斗装煤的选用的是40m加长型的甲带给料机，定量斗方案设备预算大约为280万（每套280万，共两套费用合计280×2=560万）；定量皮带机项目中定量部分采用皮带机上布置传感器的方式，选用7.5kW的连续给料机，在电气部分方面，定量皮带机引入了变频控制，在费用上有所增加。粗略分析，定量皮带方案设备预算成本大约为420万（每套价格420万，两套价格为420×2=840）。整个井底装载系统设备价格增加约840-560=280万。

4.3 可靠性方面

两套装置基本都是皮带给煤，机械上面的故障应该基本相同，定量皮带无定量斗，会相应减少卸载装置的维护量。两种方案最大的区别在于称重精度方面：

称重精度及可靠性方面：定量斗方案中，原煤量称重主要是通过布置在定量斗两侧的4个称重点实现的，其中任意一个称重传感器出现故障均会影响到最终的称重结果，同时，原煤从给料机落入定量斗所带来的动量冲击也会影响到传感器的测量精度，而且长期的外力冲击必然也会缩短传感器的使用寿命。

定量皮带方案中，原煤量称重主要是通过对称布置在皮带机下方的8组（16个）称重传感器实现的，称重精度较高，在装煤称重的过程中，原煤是平稳输送到皮带机上的，对皮带机的冲击力很小，不会对称重结果产生实际性干扰，而且皮带机是以0.45m/s的低速运行，称重精度将更有保证。

4.4 运转安全性方面。两套系统安全性基本相同，定重皮带方案中融入了中矿科光公司研发的提升载荷无线监测技术，能够有效防止箕斗的二次装载，避免发生超载事故，可以提高矿井装载和提升可靠性。

4.5 运行效率方面。在原设计中，提升时间为74.4秒，休止时间为45秒，提升机一个工作循环的时间为119.4秒。

5. 结论

经过上述各方面的综合对比以及调研后，为节省工程投资，加快矿井建设周期，可以采用定量皮带装载这一新工艺。