大型主立井定量带式输送机装载选型设计

贺亚军

（山西乡宁焦煤集团毛则渠煤炭有限公司， 山西 临汾 042100）

引言

在我国当前的煤矿开采方式中，可以根据不同的地形地质选择不同的开采方式。而立井开采方式是针对煤层较为复杂，埋藏层较深的煤矿进行开采。在大型主立井的开采中，必须运用定量装载的方式进行开采。当前，有两种煤矿主力井的装载方式。一种是定量输送机，一种是定量斗装输送机。

1 定量带式输送机装载形式及流程

1.1 装载布置

在大型主力井中，最长使用的是定量输送机。其主要有三个部分组成，分别为带式给料机、带式输送机和中部槽，如图1所示。

图1 大型主立井定量带式输送机装载图

1.2 工艺流程

在矿井开采中，借助带式给料机将煤炭运送到带式输送机中[1]。然后带式输送机继续运行，当传感器通过测量的煤炭过重时，则系统停止将煤炭放入到输送机中。同时，定量带式输送机在运行中等待箕斗，待全准备好后，进行装煤。煤炭装完后，进入到低速运行阶段，并进行下一个装煤的环节中。

2 定量带式输送机选型计算

2.1 设计参数

定量带式输送机需要与主力井的实际情况相对应，因此，在定量带式输送机设计环节需要先对主力井进行全方位的考察勘探，在对定量带式输送机进行与之相匹配的设计。因此，需要根据主力井的实际情况，对带式输送机的载定额、循环时间、提速时间、间歇时间和距离进行相应的设计。

2.2 实例

某煤炭项目的储煤量为15.00 Mt/年，采用大型主立井的方式进行开采。主立井井筒直径为9.9 m，面积为80.7 m2。购入50 t箕斗，准备3台多绳摩擦提升机。在此次立井开采中，设3个煤仓，每个煤仓的容量为5000 t。其中一个用于装载缓冲，另一个用于运输缓冲。

2.2.1 参数详解

此矿井开采中，箕斗载重量为50 t，提升高度为672.3 m。分别设置其10 m/s的提升速度、0.65 m/s加减速度、120 s循环时间、71 s提升时间、4 s休止时间。在本次工程中，依据主力井深度60 m，要准备两个箕斗。

2.2.2 定量带式输送机参数

本次工程开采中，其立井深度为60 m，根据箕都和中部槽的大小，确定装载输送机的长度为50 m，并考虑到输送机自身的忒单，将装载到卸载距离设定为39 m[2]。为了保证输送机的正常运转，要设定好定量带式输送机的长度，并按照合理的角度进行运送煤炭，并设置合理的堆煤工艺，具体分布如图2所示。

图2 输送机图

2.2.3 输送机带宽、带速的调节

依照箕斗可接受的重量，设定带式输送机长度。因此，在本项目中，箕斗可承受的重量为37 m，可输送煤炭重量为1431 t/m。根据我国带式输送机的设计规范，正常输送机无法满足工程需求，因此需要重新对输送机进行设计，从而促进工程的开展与实施。在定量带式输送机的设计中，采用“一”字设计，将输送机带宽进行加长，并加长其间距。在堆煤环节中，首先要保证输送机在堆煤过程中不滑煤，因此在输送机带宽设计为1950 mm，宽度设计为1600 mm，高度为673 mm。

将一次提升循环时间S1设定为119.4 s，提升时间设定为74.4 s，休息时间为45 s。在提升时间内，要完成33 m运送任务，因此低速V1需要满足：V1≥33/74.4=0.443 m/s。

为了保证机器的正常运转，装载需要预留一定的时间，以供及其调节和修整。因此，将完成装载时间设定在1 min内，由此可以算出低速V1=33/60=0.55 m/s。

在休止时间中输送机需要卸载长度为33 m的负载，输送机高速 V2至少满足：V2≥33/45=0.733 m/s。

由于输送机在高低速之间变化需要有一定的时间以及部分冗余，因此设定为22s内对输送机进行卸载，由此可以看出V2=1.5 m/s。

为了保证定量带式输送机的运送速度与装卸载一致，则可以根据加减速规范进行设定。在输送机设定中，可以将其平均加速度设定为≤0.3 m/s2，如若输送机设置复杂，可以将其平均加速度设定为≤0.2 m/s2。结合定量带式输送机中部槽的设计，将定量带式输送机的低速、高速等相关信息进行融合，从而将加速度定位0.15 m/s2。

2.2.4 装载环节

将输送机有效装载时间设定为60 s，冗余时间设定为14.4 s，用于各环节衔接缓冲。在定量输送机开始运作时，需要一定的准备时间，并进行机器预热和调试。因此，在定量输送机设置中，设定8 s为准备热机时间。

在定量输送机正常运转过程中，热机开始后8s机器开始运作。由给料机给煤，待机器运行60 s后停止给料机操作，让煤炭在输送机中运送。当输送机运行34 m后，将输送机调至低速运行6.4 s，3.52 m后，空斗至装载位置。

提升工程运输时间，首先要保证空斗操作，才能使定量带状运输机进入正常工作状态。具体如图3所示。

图3 装载图

2.2.5 功率计算

由上述可知带宽和带速，以及输送带载煤量，那么就可以提出输送机输送量：

式中：Q1为输送能力，t/s；S为输送物料横截面积，1.52 m2；k为倾斜系数，此处取值1.0；ρ为物料密度，0.9 t/m3。

代入数据计算得Q1=0.752 t/s=2708 t/h。

同理可算得输送机在高速运转中的运输量Q2=2.052 t/s=7287 t/h。

按照上述运算，依照相关设计规范可以得出，输送机的最大功率为PA=189 kW。由于输送机受到速度的影响，因此在不同速度下输送机频繁切换。将输送机的富裕系数设置到1.4，则电动机功率PM=280 kW。为了实现输送机的速度转换，应通过变压的方式进行速度转换。

2.2.6 其他设施

在本工程中，静滴煤仓给料机与定量带式输送机要相匹配，因此根据工程量情况，选择给料机的型号为GLD3800，其能力Q=3800t/h，功率N=10kW。为减少输送机槽部的煤炭倾撒现象，在设计输送带时要加宽输送带，并辅助封堵材料进行封堵，避免因撒煤而导致的浪费。同时设计集水槽，从而对掉落的煤炭进行收集。

3 结语

在主力井运行中，定量装载是其中一项重要的环节。合理的定量装载机器设计选型，是提高主力井开采效率的重要保证。因此，要加强对输送机设计环节的把控，从输送机的带宽到载量都需要根据主力井的实际情况进行相应的调控，进而满足主力井对于工程的要求。

[1]陈伟，秦喜文，茹加宏.大型主立井定量带式输送机装载选型设计[J].煤炭工程，2017，49（1）：15-17.

[2]奚旭峰.煤矿主立井提升系统定量称重的发展[J].煤矿机电，2016（2）：59-60.

[3]赵小峰.煤矿主井定重装载系统的改造[J].煤矿机电，2015（1）：94-96.