大通煤业主斜井带式输送机设计变更及工艺优化

王浩淇

（山西晋城煤业集团勘察设计院有限公司，山西 晋城 048006）

1 项目背景

山西煤炭运销集团大通煤业有限公司由整合主体企业山西煤炭运销集团有限公司对山西高平刘家庙煤业有限公司、山西高平恒祥煤业有限公司、山西高平石岩河煤业有限公司、山西高平双友煤业有限公司进行重组整合，整合后井田面积为10.4136km2，生产能力1.2Mt/a，批准开采3-15号煤层。2010年8月编制了《大通煤业有限公司兼并重组整合矿井初步设计》。

2 原设计方案

2.1 主斜井带式输送机

原设计主斜井带式输送机选用1台DTL100/32/110型固定式带式输送机，运量320t/h，带宽1000mm，带速2.5m/s，运输距离143.24m，输送机倾角18.0°，头部采用Φ800mm胶面单滚筒单电机驱动，机头下端设置液压张紧。

带式输送机选用St/S630钢丝绳芯抗静电阻燃胶带，胶带强度为630N/mm；选用1台YB2315S-4型电动机，电机功率110kW；配套ZSY400-25型减速器，速比25；选配1台BYWZ5-400/80型制动器和1台NYD250型逆止器。

2.2 地面转载环节

主斜井场地布置有原煤缓冲仓、选煤场主厂房及产品煤仓等建筑。主斜井带式输送机将原煤从井底煤仓提升至主斜井井口房后，由一条转载带式输送机直接转载至地面原煤缓冲仓进行存储。地面布置有2个直径18m的原煤缓冲仓，仓顶房内布置配仓刮板输送机，每个原煤缓冲仓下布置有4个出料口，采用带式给料机进行给料，原煤缓冲仓至主厂房布置有一台带式输送机，筒仓卸料由此带式输送机运至选煤厂主厂房，进入洗选环节。地面转载环节的工艺流程如图1所示，平面布置如图2所示。

3 方案变更及优化

在实际建井、设计过程中，业主方（甲方）提出主斜井带式输送机要利用已有的处于闲置状态的山西晋煤集团山阴晋泰煤业有限责任公司主斜井带式输送机，故需对主斜井带式输送机及原煤转载环节进行设计变更及优化。

山阴晋泰煤业有限责任公司主斜井带式输送机长349.9m，大通煤业主斜井煤仓仓底至地面原煤缓冲仓仓顶的距离为288.5m，设计运量均为320t/h。本次优化设计考虑从主斜井煤仓仓底至地面原煤缓冲仓仓顶布置一台带式输送机作为提升设备，不仅减少了设备的管理环节，而且可以大大地降低主斜井井口房建设的工程量。优化后的工艺流程图如图3所示。

图1 地面转载环节工艺流程图

图2 地面转载环节平面布置图

图3 优化后的工艺流程图

在本次优化设计过程中，主要需要解决以下技术难点：

（1）利用已有带式输送机，且需要满足现有条件

大通煤业主斜井带式输送机机尾位于井下缓冲煤仓底部，机头位于地面原煤缓冲仓仓顶房。运输距离为288.5m，提升高度为87.3m，运输倾角为18° ～15.8°。

山阴晋泰煤业有限责任公司主斜井的DTL100/32/185型固定式带式输送机，运量320t/h，带宽1000mm，带速2.0m/s，运输距离349.9m，输送机倾角0°～19.6°，头部采用Φ800mm胶面单滚筒单电机驱动，机尾平运段设置ZYJ500（ZLY-01-80）型液压张紧装置。带式输送机选用St/S800钢丝绳芯抗静电阻燃胶带，胶带强度为800N/mm；选用1台YBPT355S-4型电动机，电机功率185kW；配套M3PSF70+FAN型减速器，速比31.5；选配1台KPZ-1200/59型盘式制动器和1台NYD90型逆止器。

基于上述不同的参数，需要对山阴晋泰煤业主斜井带式输送机进行相关安全性验算[1]。大通煤业主斜井带式输送机运量320t/h，胶带带宽1000mm，采用St/S800钢丝绳芯抗静电阻燃胶带，带速2.0m/s。经计算，带式输送机需要电机功率126kW，山阴晋泰煤业主斜井带式输送机配套电机功率185kW，可以满足运输要求。皮带安全系数为7.2，满足规程要求。需要制动力矩25742N·m，原带式输送机配有1套KPZ-1200/59型盘式制动器，制动力矩40kN·m，可以满足安全要求。

（2）带式输送机机头布置的问题

设计优化的一大难点就是主斜井带式输送机皮带中心线与筒仓中轴线斜交的问题。主斜井带式输送机轴线和原煤缓冲仓的水平轴线成34.21°，带式输送机的机头布置在原煤缓冲仓仓顶房的二层，而山阴晋泰煤业主斜井带式输送机的机头结构较为复杂（如图4所示），机头为双台阶结构[2]，仓顶房大小有限，要同时满足布置机头支架、行人通道和检修空间较为困难。

图4 山阴晋泰煤业主斜井带式输送机的机头结构图

本次优化设计中，对带式输送机的安装位置不断进行调整，最后采用机头驱动滚筒机架平台和检修平台二合一布置的方式，大大降低了占用空间。平台采用钢结构制作，不仅可以降低建筑负荷，而且钢结构平台的下部可以满足溜槽和行人通过的需求。带式输送机机头的水平拉力通过平台的12根立柱均匀地分配到仓顶房上，可以保证钢结构的安全性能。主斜井带式输送机机头架在仓顶房的布置如图5所示。

图5 大通煤业主斜井带式输送机机头架布置图

（3）主斜井带式输送机至配仓刮板机溜槽的问题

原煤缓冲仓仓顶房一层布置有配仓刮板输送机，带式输送机中心线和刮板输送机中心线倾斜布置。由于主斜井带式输送机机头架布置要求，仓顶房二层的楼板上梁的布置较为复杂，溜槽预留孔洞为不规则型，这也给溜槽的设计增加了难度。

本次优化设计中对于溜槽的问题，采用三维设计模拟的方式进行解决，设计利用Solidworks软件[3]。在软件平台上建立带式输送机和刮板机的简单模型，然后对溜槽进行模拟，模拟的结果如图6所示。

采用SolidWorks软件进行溜槽模拟，不仅可以直观地展现溜槽的截面、倾角等是否满足要求，而且还可以直接统计出制作溜槽所需钢板的面积，大大提高了工作效率。

图6 溜槽模拟展示图

4 结论

以大通煤业有限公司主斜井带式输送机改型设计为研究对象，在保证原煤转载工艺不变的情况下，实现了闲置设备的再利用，不仅减少了管理环节，而且大大降低了矿井的建设成本。改造后的主斜井带式输送机2018年投入运行后，生产稳定，故障率低，运行效果良好，可以满足原煤转载存储的要求。

煤炭资源整合过程中不可避免涉及到很多闲置设备的再利用问题，本设计充分盘活了已有设备，大大地提高了经济效益，为同类型矿井盘活利用库存设备的优化设计提供了有益参考。