寺塔煤矿主斜井带式输送机的设计研究

寺塔煤矿主斜井带式输送机的设计研究

摘要：主斜井带式输送机是整个矿井的"咽喉"部位，对矿井的正常生产起着决定性作用。主斜井带式输送机服务不同煤层时运量发生改变，文章通过计算说明，通过改变驱动系统的个数可以兼顾满足主斜井前后期不同运量的变化。

关键词：主斜井带式输送机；方案对比；驱动系统；运量

1 简介

大同煤矿集团寺塔煤矿有限责任公司井田位于河津市

北西约20km，西邻黄河，与陕西省韩城市隔河相望，是一个整合矿井。本矿井采用斜井开拓方式，矿井设计生产能力1.20Mt/a。主斜井井口标高+495.6m，倾角16°，净宽

4200mm，净断面积13.65m2，斜长868m。在带式输送机集中大巷及主斜井井筒（倾角1.5°～16°，斜长约1790米）内装备一台钢丝绳芯带式输送机，担负矿井原煤的提升任务。

2 主斜井原煤输送能力计算

本矿井设有采区缓冲煤仓，因此：Q= ka A /d/h=1.15×1.2×106/330/16=261.4t/h

式中：Q-主斜井运输能力，t/h；A-主斜井生产能力，

1.20Mt/a；ka-不均衡系数，按照《煤炭工业矿井设计规范》取1.15；d-年工作日，330d；h-日工作时间，16h。

由于各工作面开机时间、出煤量不稳定，采区煤仓对采、掘工作面的峰值来煤起到了较好的缓冲作用，确定主斜井带式输送机的运输能力为400t/h。

3 主斜井带式输送机设计依据

矿井生产能力：1.20Mt/a

胶带集中大巷及主斜井井筒倾角：δ=1.5°～16°带式输送机长度：L≈1790m；带式输送机提升高度：H≈271m；煤的松散容重：ρ=1000kg/m3；原煤粒度：0～300mm；带式输送机工作制度：330d/a、16h/d。

4 主斜井带式输送机小时输送能力的论证

本矿井设计生产能力1.20Mt/a，前期采2号煤层，后期采10号煤层，为了兼顾后期采10号煤层时运输，主斜井落底到10号煤层。在主斜井井底，利用2号煤层与10号煤层高差（约50m）设井底煤仓。前期2号煤层运至井底煤仓，再由甲带给料机给到主斜井带式输送机（运量Q=400t/h）上，运至地面。后期10号煤层大巷带式输送机直接搭接到主斜井带式输送机上，大巷带式输送机与工作面总来煤量相适应，主斜井带式输送机的输送机（运量Q=700t/h）能力与大巷带式输送机相适应，结合设备开机率及适当的不均匀系数等因素，确定主斜井带式输送机的运量为前期为400t/h，后

期为700t/h。

5 主斜井带式输送机选型计算

5.1 带宽、带速、托辊直径

对该主斜井带式输送机运距长达1790m、提升高度271m 的实际情况，输送带宽度、带速的合理确定，显得尤为重要。

输送机的运输能力与带宽、带速成正比，在运输能力一定时，带宽与带速成反比。增加带宽，需要加大主斜井井筒断面积，增加了施工工程量。提高带速，可减小带宽以及输送带的张力，从而减小输送机的外形尺寸，进而减小主斜井巷道宽度。但提高带速后托辊的直径也将加大，作为易损件其成本提高，同时输送带的磨损将加大，且因本主斜井为进风井，带速过大易扬起煤尘，增加煤尘爆炸的危险，另外对输送机制造、安装水平的要求更高，带式输送机方案比选见表1。

在方案比选表中，方案一与方案二分别采用B=1000mm、B=1200mm两种不同带宽方案，两种方案中不同的是带强、制动器、逆止器型号。分析两种方案，方案一的优点为矿建工程量少，虽然带强相对高一级，但综合分析整条带式输送机设备投资相对较少；方案二虽然带强较低，但带宽增加，整条带式输送机投资较大，且矿建工程量也大于方案一。综合考虑带宽、带强、传动装置速比功率关系等多种因素，确定带宽B=1000mm，带速为v=3.15m/s，托辊直径φ=133mm。

最终确定主斜井带式输送机按Q=400t/h（后期Q=700t/h ）、B=1000mm、v=3.15m/s、δ=1.5°～16°、L=1790m、H≈271m进行设计。

5.2 带式输送机选型计算

5.2.1 初期带式输送机基本参数

运量：Q=400t/h；带宽：B=1000mm；行速度：v=3.15m/s；机长：L=～1790m；倾角：δ=1.5°～16°；净高差：Δ

H=271m；初选输送带强度：St 2000N/mm；托辊运行阻力系数：f=0.03；传动滚筒摩擦系数：μ=0.3；上托辊间距：

ao=1.2m；下托辊间距：au=3m；每米承载托辊转动质量：qRO=15.75kg/m；每米回程托辊转动重量：qRU=6.07 kg/m；每米物料质量：qG=35.27kg/m；每米输送带质量：

qB=34.00kg/m；附加阻力系数：C=1.05；重力加速度：

g=9.81m/s2。

（1）圆周驱动力计算

本带式输送机为1.5°～16°全程上运，根据经验知最危险工况为：全程满载工况。全程满载工况。

此时，主要阻力：C?FH=CfLg（qRO+qRU+（2qB+qG）conδ）=67.8kN；特种主要阻力：FS1=3.6kN；特种附加阻力：FS2=4.0kN；倾斜阻力：Fst=93.5kN；圆周驱动力

Fu=C?FH+FS1+FS2+Fst=168.9kN。

（2）电动机功率

带式输送机正常运行时滚筒总的轴功率：

PA=Fuv=532kW

驱动装置为2驱，功率配比为1：1，驱动电机所需驱动功率：PM=PA/2η=328kW

式中：η-总传动效率，取η=0.81。

实际选择电机功率N=400kW，满足要求。

（3）输送带张力计算

该输送机采用头部双传动滚筒两电机驱动（功率配比1：1），假设第二传动滚筒的围包角用足，即α2=200°，eμα2=2.85（μ=0.3），FU2=FU/2=84.5kN。