黄玉川煤矿煤流输送系统的设计与应用

赵玉峰，薛宇飞

（1.太原理工大学机械工程学院，太原 030024；2.神华亿利能源有限责任公司黄玉川煤矿，内蒙古准格尔 010300）

黄玉川煤矿煤流输送系统的设计与应用

赵玉峰1，2，薛宇飞1

（1.太原理工大学机械工程学院，太原 030024；2.神华亿利能源有限责任公司黄玉川煤矿，内蒙古准格尔 010300）

针对黄玉川煤矿的特点与生产能力，对其煤流输送系统进行了分析，以外运主斜井带式输送机为例，介绍了带式输送机的设计选型，确定了方案，并阐述了煤流输送系统的监控与自动化系统。实践证明，该煤流输送系统满足生产要求。

煤流输送系统；带式输送机；选型设计

黄玉川煤矿位于准格尔煤田中西部，隶属于鄂尔多斯市准格尔旗长滩乡和薛家湾镇，设计生产能力为10.0Mt/a，采用主斜井、副立井的开拓方式。

1 井下运输方式与流程

1.1运输方式

1.1.1 主运输方式

黄玉川煤矿为水平大巷开拓，生产能力较大，出煤点集中，出煤连续。参照我国高产高效矿井煤炭运输使用现状和发展趋势，结合本井特点，设计确定井下大巷煤炭运输方式采用带式输送机运输。利用带式输送机运输方式，一方面，可以实现从采煤、掘进点到地面的连续运输，不需要倒装，运输系统简单、管理方便。另一方面，易于实现生产自动化管理和集中控制，可以充分发挥设备效能，达到用人少、效率高的目的。

1.1.2 辅助运输方式

本矿井辅助运输采用无轨胶轮车运输方式，该方式运输速度快，占用人员少，机动灵活，可实现从地面至采掘工作面一条龙连续运输，能大幅度提高大采高工作面搬家速度，提高了矿井生产能力，达到了减人提效的目的。

1.2运输流程

盘区内主运输系统为：一水平回采工作面开采到的煤炭经可弯曲刮板输送机运输至一水平盘区大巷带式输送机，转载至一水平大巷带式输送机，并送至一水平煤仓（煤仓容量为3 000 t），通过此煤仓下给煤机给入二水平东翼大巷带式输送机，与二水平回采工作面开采的煤炭合流，经由2号外运大巷带式输送机与1号外运大巷带式输送机转载至与之搭接的外运主斜井带式输送机，再运输至上仓带式输送机，通过溜槽进入地面煤仓。其运输系统总体示意图如图1所示。

图1 黄玉川煤矿运输系统示意图

2 外运主斜井带式输送机设计

外运主斜井带式输送机是矿井正常生产的关键设备，井筒倾角为16°，井筒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。

2.1设计原始依据

黄玉川煤矿井下煤炭为连续运输，结合矿井井下工作面的生产能力、大巷运输情况，依据设计规范，最终确定外运主斜井带式输送机原始设计依据如表1所示。

表1 外运主斜井带式输送机原始依据

2.2选型计算

1）输送带的选型

结合井下的实际情况，输送带采用阻燃型防撕裂的钢丝绳芯输送带。外运主斜井带式输送机带强为St=4 500 N/mm。

2）圆周驱动力计算

根据外运主斜井带式输送机的实际工作条件及国内设备生产厂家的加工水平，同时考虑到现场的管理水平等因素后，确定采用并计算出如下参数：

带式输送机托辊运行阻力系数为f=0.03，传动滚筒摩擦系数μ＝0.3，带式输送机最大运行速度v= 4.5 ms，初选输送带强度为St=4 500 N/m，每米物料重量为qG=216.05 kg/m，每米输送带重量为qB= 105.3 kg/m，上托辊每米长转动部分重量qRO=53.03 kg/m，下托辊每米长转动部分重量qRU=20.26 kg/m，附加阻力系数为C=1.09。

根据圆周驱动力计算公式，可计算得出所需圆周驱动力为：

3）输送带张力计算

该带式输送机采用头部双滚筒传动，功率配比为2:1。确定第一传动滚筒围包角为φ1=170°，第二传动滚筒围包角为φ2=200°。设FU1、FU2分别为第一和第二传动滚筒圆周力，F1、F1-2和F2分别为第一和第二传动滚筒处的输送带绕入点和绕出点的张力，F3、F4分别为尾轮处的输送带张力。KA为起动系数，取值KA＝1.20。

所得结果不符合要求，则再按输送带允许最大下垂度计算最小张力：

承载分支：

4）逆止力矩计算

由圆周驱动力计算过程可得知，该带式输送机的倾斜阻力为Fst=550 705 N，主要阻力为FH= 65 284 N，则带式输送机所需逆止力矩为：

其逆止器额定制动力矩（低速轴）为：

由以上计算结果，选择逆止器型号为DSN (NJD)1000，其额定逆止力矩：1 000 kN·m＞M，满足设计要求。

5）拉紧装置的选型

为改善带式输送机的起动特性，延长输送带的使用寿命及便于自动控制，采用液压自动拉紧方式，外运主斜井带式输送机液压自动张紧装置放在尾部。

3 带式输送机驱动装置选型

带式输送机的运行是否正常、可靠、安全，将直接影响矿井的生产和经济效益。根据国内同类设备生产现状与现有矿井的实际使用情况，外运坚斜井带式输送机驱动方式有“交-直-交”防爆变频驱动、CST可控起/停驱动、调速型液力耦合器驱动等方案。其对比如表2所示。

表2 带式输送机驱动方式比较

在带速和运输量调节性能上，“交-直-交”变频调速驱动装置适应能力较好，当负载经常变化时，“交-直-交”变频调速驱动装置节能效果明显。所以外运主斜井采用“交-直-交”变频调速驱动装置。

4 煤流输送系统监控及自动化系统

为使黄玉川煤矿安全、高效地生产，保证煤流输送系统各设备的正常运行，本矿建设了一套综合监控及自动化系统，能够充分监控与管理煤流系统的信息资源和设备资源。

井下各带式输送机均配备1套电气控制装置，采用可编程逻辑控制器（PLC）设备，并配置速度、温度、跑偏、纵撕、打滑、烟雾、堆煤等传感器，拉线急停闭锁装置、自动灭火洒水装置及显示控制台、电源继电器箱、通信信号装置和与驱动装置相应的控制设备等，实现对带式输送机的控制、联锁、保护、通信、信号、报警、显示等功能。此外，配备的扩音电话可进行通话、打点和中文语言报警，实现带式输送机沿线和地面调度室之间的通话。

煤流输送系统监控设备通过标准的计算机通信接口，就近接入工业以太环网交换机，将信息上传至调度中心。

5 结束语

根据黄玉川煤矿特点，对煤流输送系统进行了设计。并以外运主斜井带式输送机为例，介绍了其主要参数的选型与计算，以及驱动方式的选择，确定了带式输送机的设计方案。

此外，对该矿的煤流系统的监控及自动化系统进行了简要阐述。经过实践证明，所设计的黄玉川煤矿煤流输送系统及其输送设备结构合理，运行可靠，安全性高，能很好地满足煤矿安全生产要求。

[1]但松林.带式输送机的选型[J].煤矿机械,2010(8):210-212.

[2]中国煤炭建设协会.带式输送机工程设计规范(GB50431-2008)[S].北京：计划出版社，2008.

[3]中华人民共和国煤炭部.中华人民共和国煤炭行业标准：MT/T467-1996煤矿用带式输送机设计计算[S].北京：煤炭工业出版社，2010.

[4]张明.凯达煤矿井下运输设计特点[J].山西煤炭，2015(2):63-66.

（编辑：杨鹏）

Design and Application of Conveying System of Coal Flow in Huangyuchuan M ine

ZHAO Yufeng1,2,XUE Yufei1
(1.College of Mechanical Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China; 2.Huangyuchuan CoalMine,Shenhua Yili Energy Co.,Ltd.,Junger 010300,China)

According to the features and production capacity of Huangyuchuan Mine,its conveying system of coalwas studied.Taking the belt conveyor of themain inclined shaftas an example,the paper introduces the selection of the belt conveyor,the designing plan,monitoring and automatic system of the conveying system ofcoal.The practice shows that the system couldmeet theproduction requirements

conveying system ofcoal flow;beltconveyor;selection and design

TD 529

A

1672-5050（2016）06-021-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.12.006

2016-01-30

赵玉峰（1972-），男，陕西神木人，在读工程硕士，工程师，从事机电一体化研究工作。