主斜井双层带式输送机设计

摘要：可以充分利用井筒的竖向空间，对优化井筒空间布置具有积极意义，不会增加矿建投资； 更为重要的是实现了煤矸分运，由于煤炭与矸石采用两条带式输送机运输，在使用过程中不会相互影响，相互制约，即使是任何一条带式输送机出现故障，也都可以保证煤炭或矸石的运输，实现了原煤开采与巷道掘进及提升运输的连续化作业。

关键词：双层带式输送机；重叠布置；煤矸分运；中部给料；避免共振

1.引言

带式输送机由于输送能力大、运输连续性好、效率高、操作简单，易于实现自动化、集中化控制和管理，且与工作面运输设备相匹配，有利于实现矿井的高产、高效和现代化管理等优点在煤矿应用极为广泛。

现有的主斜井运输煤炭与矸石的措施有以下三种：

1.1 在同一巷道，只有一条带式输送机，主斜井煤矸运输采用单条带式输送机分时段运输，这种运输方式由于煤炭与矸石都采用同一条带式输送机运输，在使用过程中会相互影响，相互制约，使得运输物料的效率大大降低。如果主斜井带式输送机出现故障，则煤炭与矸石运输系统都会瘫痪，严重影响了原煤开采与巷道掘进及提升运输的连续化作业。

1.2 需要两个空间或开拓两条巷道，安装两台独立的带式输送机，虽然可以保证煤炭与矸石同时运输，但是巷道建设成本高。

1.3如果在同一空间或同一巷道，运输煤炭与矸石，一般采用并排两条普通带式输送机，这就需要足够大的巷道宽度，从而提高巷道建设成本。

为了克服现有的带式输送机在同一种巷道（或空间）运输煤矸的不便，或降低巷道建设成本，主斜井运煤、运矸带式输送机采用双层整体重叠布置方式，此种方式富有新意，可以充分利用井筒的竖向空间，对优化井筒空间布置具有积极意义，不会增加矿建投资；更为重要的是实现了煤矸分运，由于煤炭与矸石采用两条带式输送机运输，在使用过程中不会相互影响，相互制约，即使是任何一条带式输送机出现故障，也都可以保证煤炭或矸石的运输，实现了原煤开采与巷道掘进及提升运输的连续化作业。上层带式输送机通过吊挂固定在巷道的顶板，吊挂采用加强型钢，保证连接强度及刚性，其它部分均采用DTⅡ（A）型带式输送机部件；下层带式输送机固定在巷道的底板，所有部分都采用DTⅡ（A）型带式输送机部件。

该种结构由于上下两层带式输送机只在竖向层叠，分别为各自独立基础，有效规避共振现象的产生，使采用双层重叠布置方式的主提升带式输送机系统达到可靠运的目的；同时由于上层带式输送机固定在巷道的顶板，对顶板的荷载及平整度要求均较高，吊挂的安装、调整、维修以及后期拆卸均不方便。该种结构方式虽然可以有效规避共振现象的产生，但综合考虑设备的安装维护，应用较少。

2.2 固定式双层带式输送机上下层带式输送机共用一套支架固定在巷道的底板，支架采用槽钢或者DTⅡ（A）型强力改型支腿，保证机架的连接强度和支撑稳定性，其它部分均采用DTⅡ（A）型带式输送机部件。支架宽度与带宽最大的带式输送机相同，带宽较窄的带式输送机中间架采用活动可调节支座与共用支架联接。中间部分为两层槽型托辊、两层平型或V型托辊、四层胶带。

该种结构由于上下两层带式输送机在竖向层叠，两台带式输送机共用一套支架，运行过程中由于回转力矩不同、动态参数及物料特性差异等原因易引起机架的共振现象，在设计中需要采用合理的托辊间距和托辊直径，尽量避免共振现象的产生；上层带式输送机都固定在巷道的底板，矿建投资较低，在设计中可以尽量降低上下层带式输送机的高度，设备的安装、调整、维修以及后期拆卸都较为方便。该种结构方式虽然易引起机架的共振现象，但综合考虑设备的安装维护和费用，应用较多。

3.双层带式输送机的设计要点

3.1布置

3.1.1 总体布置

双层带式输送机由于基本结构、部件与普通带式输送机差别较小，主要区别是布置设计不同。普通带式输送机由于为单层，无论尾部给料、中部给料或者是拉紧装置均影响不大，但是双层带式输送机由于其特殊性需要考虑上下给料位置、拉紧形式及位置，一般尾部第一受料的布置在下部或者上部受料较多的布置在上层，双层带式输送机重点为布置设计，需要考虑到尾部受料、头部分别落料、拉紧布置等的合理性，制造与普通带式输送机基本相同。

3.1.2 头部布置

在主斜井井口房为了转载给料的需要，上层与下层带式输送机的机头在纵向错开，同时上层带式输送机需要架高布置。

机头部分可以采用钢结构平台，在满足转载带式输送机布置的前提下，可以尽量减小钢结构平台的高度，使结构紧凑，施工周期短，投资较低。云南富源宏发丹烁煤矿的主斜井双层带式输送机机头部分就是全部采用钢结构设计。

对于大中型矿井，主斜井井口房可以采用钢筋混凝土结构双层设计，一层主要布置双层带式输送机下层的驱动、架空乘人装置驱动、值班室等；二层主要布置双层带式输送机上层的机头、起重机，同时还可以利用二层靠近井口部分的空间布置主要的控制室与配电室等。虽然投资较高，但设备与电气都采用集中化布置，方便管理，不仅美观，而且整体使用性较强，是大中型矿井的首选方式。

3.1.3 尾部布置

如果上下层带式输送机的尾部都有受料，为了满足受料的需要，上下层的带式输送机机尾需要在纵向错开布置；如果只有上层带式输送机受料，上下层带式输送机的机尾可以在纵向并排设计，使结构尽量紧凑。尾部硐室还需要考虑架空乘人装置的尾部，在保证设备正常、安全运行、检修通道的畅通的同时最大限度的减少了硐室大小。

3.1.4 拉紧布置

主斜井带式输送由于尾部拉力较小，一般采用尾部拉紧。拉紧装置应首选液压自动拉紧装置，不仅因为液压自动拉紧装置的性能优良，而且可以不增加硐室的竖向空间。上层带式输送机的尾部拉紧采用钢结构架空设计，但不要影响下层带输送机的物料运行；也可以把拉紧装置布置在头部驱动装置附近，上层带式输送机的拉紧改向机构位于下层驱动机构的前方，下层带式输送机的拉紧改向机构设于安装基面以下的地沟中并邻近下层驱动机构。

虽然拉紧装置布置在尾部，但主斜井带式输送机由于其重要性一般都采用软启动装置，因此设备启动时胶带驱动滚筒的摩擦力受影响较小，可以有效的避免出现胶带打滑的现象。

3.2 中部给料

有时主斜井带式输送机在中部会给料，而且上层与下层带式输送机都有可能要求给料。

3.2.1 上层带式输送机给料

如果是向上层带式输送机给料，布置方式比较简单，只需要在溜煤眼或煤仓下增加给煤机，通过给煤机前溜槽给料至上层带输送机3.2.3 避免共振

双层带式输送机易产生的问题是共振，由于加工精度和辊体材料的不均匀，托辊本身存在一个偏心距，转速愈大，则托辊振动愈大。由于加工精度的原因，托辊存在一定的椭圆度，于是托辊在旋转过程中导致了胶带产生垂直于走向方向的振动。当胶带的强迫振动频率接近或等于胶带的自由振动频率时，将产生共振，从而破坏了带式输送机的正常工作。

带速一定时，托辊直径愈小，则转速愈大，振动愈大，如果产生共振则更严重。根据共振理论研究发现：减小托辊间距、增大输送带张力、减小输送带重量、增大输送带弯曲刚度、减小带速和增大托辊直径等方式可以有效避免或减小共振发生的效果。由于输送带和带速受其它众多条件的限制，不能因为要避免局部共振就发生改变，实际上常采用的的方法有：减小托辊间距；增大托辊直径。

4 .结语

由于双层带式输送机具有在可以充分利用井筒的竖向空间的前提下实现了煤矸分运、不会增加矿建投资等优点，在斜井开拓中具有重要的意义。主斜井是矿井生产中的咽喉环节，怎样在尽量不增加或少增加投资的情况下保证输煤的畅通和提高输煤效率一直是主斜井设计的关键所在，而双层带式输送机是一个很好的解决方案。

在我国现有的矿井中，绝大数主井为斜井，尤其是贵州、云南等西南地区主井几乎全部为斜井开拓，双层带式输送机为主斜井设计提供了很大的优化空间。同时对提高煤矿、冶金矿山机械化装备水平具有重要的意义，将取得显著的经济效益和社会效益。

5.参考文献

[1] 孙可文. 带式输送机的传动理论与设计计算[M]. 北京： 煤炭工业出版社， 1988.

[2] 李洪军， 王聪， 蒋晓燕. 矿用双层双运料带式输送机设计[J]. 山东煤炭科技， 2001， （4）： 105-106.

[3] 宋伟刚， 邓永胜， 刘兴文. 带式输送机避免共振设计的研究[J]. 东北大学学报， 2002， （3）： 281-284.

6.作者简介

郑利本（1980-），男，山东济宁人，工程师，2004年山东大学工业设计专业毕业，现工作于中煤科工集团南京设计研究院有限公司，一直从事煤矿机械产品的设计工作.