主斜井雙層帶式輸送機設計

摘要：可以充分利用井筒的豎向空間，對優化井筒空間布置具有積極意義，不會增加礦建投資； 更為重要的是實現了煤矸分運，由于煤炭與矸石采用兩條帶式輸送機運輸，在使用過程中不會相互影響，相互制約，即使是任何一條帶式輸送機出現故障，也都可以保證煤炭或矸石的運輸，實現了原煤開采與巷道掘進及提升運輸的連續化作業。

關鍵詞：雙層帶式輸送機；重疊布置；煤矸分運；中部給料；避免共振

1.引言

帶式輸送機由于輸送能力大、運輸連續性好、效率高、操作簡單，易于實現自動化、集中化控制和管理，且與工作面運輸設備相匹配，有利于實現礦井的高產、高效和現代化管理等優點在煤礦應用極為廣泛。

現有的主斜井運輸煤炭與矸石的措施有以下三種：

1.1 在同一巷道，只有一條帶式輸送機，主斜井煤矸運輸采用單條帶式輸送機分時段運輸，這種運輸方式由于煤炭與矸石都采用同一條帶式輸送機運輸，在使用過程中會相互影響，相互制約，使得運輸物料的效率大大降低。如果主斜井帶式輸送機出現故障，則煤炭與矸石運輸系統都會癱瘓，嚴重影響了原煤開采與巷道掘進及提升運輸的連續化作業。

1.2 需要兩個空間或開拓兩條巷道，安裝兩臺獨立的帶式輸送機，雖然可以保證煤炭與矸石同時運輸，但是巷道建設成本高。

1.3如果在同一空間或同一巷道，運輸煤炭與矸石，一般采用并排兩條普通帶式輸送機，這就需要足夠大的巷道寬度，從而提高巷道建設成本。

為了克服現有的帶式輸送機在同一種巷道（或空間）運輸煤矸的不便，或降低巷道建設成本，主斜井運煤、運矸帶式輸送機采用雙層整體重疊布置方式，此種方式富有新意，可以充分利用井筒的豎向空間，對優化井筒空間布置具有積極意義，不會增加礦建投資；更為重要的是實現了煤矸分運，由于煤炭與矸石采用兩條帶式輸送機運輸，在使用過程中不會相互影響，相互制約，即使是任何一條帶式輸送機出現故障，也都可以保證煤炭或矸石的運輸，實現了原煤開采與巷道掘進及提升運輸的連續化作業。上層帶式輸送機通過吊掛固定在巷道的頂板，吊掛采用加強型鋼，保證連接強度及剛性，其它部分均采用DTⅡ（A）型帶式輸送機部件；下層帶式輸送機固定在巷道的底板，所有部分都采用DTⅡ（A）型帶式輸送機部件。

該種結構由于上下兩層帶式輸送機只在豎向層疊，分別為各自獨立基礎，有效規避共振現象的產生，使采用雙層重疊布置方式的主提升帶式輸送機系統達到可靠運的目的；同時由于上層帶式輸送機固定在巷道的頂板，對頂板的荷載及平整度要求均較高，吊掛的安裝、調整、維修以及后期拆卸均不方便。該種結構方式雖然可以有效規避共振現象的產生，但綜合考慮設備的安裝維護，應用較少。

2.2 固定式雙層帶式輸送機上下層帶式輸送機共用一套支架固定在巷道的底板，支架采用槽鋼或者DTⅡ（A）型強力改型支腿，保證機架的連接強度和支撐穩定性，其它部分均采用DTⅡ（A）型帶式輸送機部件。支架寬度與帶寬最大的帶式輸送機相同，帶寬較窄的帶式輸送機中間架采用活動可調節支座與共用支架聯接。中間部分為兩層槽型托輥、兩層平型或V型托輥、四層膠帶。

該種結構由于上下兩層帶式輸送機在豎向層疊，兩臺帶式輸送機共用一套支架，運行過程中由于回轉力矩不同、動態參數及物料特性差異等原因易引起機架的共振現象，在設計中需要采用合理的托輥間距和托輥直徑，盡量避免共振現象的產生；上層帶式輸送機都固定在巷道的底板，礦建投資較低，在設計中可以盡量降低上下層帶式輸送機的高度，設備的安裝、調整、維修以及后期拆卸都較為方便。該種結構方式雖然易引起機架的共振現象，但綜合考慮設備的安裝維護和費用，應用較多。

3.雙層帶式輸送機的設計要點

3.1布置

3.1.1 總體布置

雙層帶式輸送機由于基本結構、部件與普通帶式輸送機差別較小，主要區別是布置設計不同。普通帶式輸送機由于為單層，無論尾部給料、中部給料或者是拉緊裝置均影響不大，但是雙層帶式輸送機由于其特殊性需要考慮上下給料位置、拉緊形式及位置，一般尾部第一受料的布置在下部或者上部受料較多的布置在上層，雙層帶式輸送機重點為布置設計，需要考慮到尾部受料、頭部分別落料、拉緊布置等的合理性，制造與普通帶式輸送機基本相同。

3.1.2 頭部布置

在主斜井井口房為了轉載給料的需要，上層與下層帶式輸送機的機頭在縱向錯開，同時上層帶式輸送機需要架高布置。

機頭部分可以采用鋼結構平臺，在滿足轉載帶式輸送機布置的前提下，可以盡量減小鋼結構平臺的高度，使結構緊湊，施工周期短，投資較低。云南富源宏發丹爍煤礦的主斜井雙層帶式輸送機機頭部分就是全部采用鋼結構設計。

對于大中型礦井，主斜井井口房可以采用鋼筋混凝土結構雙層設計，一層主要布置雙層帶式輸送機下層的驅動、架空乘人裝置驅動、值班室等；二層主要布置雙層帶式輸送機上層的機頭、起重機，同時還可以利用二層靠近井口部分的空間布置主要的控制室與配電室等。雖然投資較高，但設備與電氣都采用集中化布置，方便管理，不僅美觀，而且整體使用性較強，是大中型礦井的首選方式。

3.1.3 尾部布置

如果上下層帶式輸送機的尾部都有受料，為了滿足受料的需要，上下層的帶式輸送機機尾需要在縱向錯開布置；如果只有上層帶式輸送機受料，上下層帶式輸送機的機尾可以在縱向并排設計，使結構盡量緊湊。尾部硐室還需要考慮架空乘人裝置的尾部，在保證設備正常、安全運行、檢修通道的暢通的同時最大限度的減少了硐室大小。

3.1.4 拉緊布置

主斜井帶式輸送由于尾部拉力較小，一般采用尾部拉緊。拉緊裝置應首選液壓自動拉緊裝置，不僅因為液壓自動拉緊裝置的性能優良，而且可以不增加硐室的豎向空間。上層帶式輸送機的尾部拉緊采用鋼結構架空設計，但不要影響下層帶輸送機的物料運行；也可以把拉緊裝置布置在頭部驅動裝置附近，上層帶式輸送機的拉緊改向機構位于下層驅動機構的前方，下層帶式輸送機的拉緊改向機構設于安裝基面以下的地溝中并鄰近下層驅動機構。

雖然拉緊裝置布置在尾部，但主斜井帶式輸送機由于其重要性一般都采用軟啟動裝置，因此設備啟動時膠帶驅動滾筒的摩擦力受影響較小，可以有效的避免出現膠帶打滑的現象。

3.2 中部給料

有時主斜井帶式輸送機在中部會給料，而且上層與下層帶式輸送機都有可能要求給料。

3.2.1 上層帶式輸送機給料

如果是向上層帶式輸送機給料，布置方式比較簡單，只需要在溜煤眼或煤倉下增加給煤機，通過給煤機前溜槽給料至上層帶輸送機3.2.3 避免共振

雙層帶式輸送機易產生的問題是共振，由于加工精度和輥體材料的不均勻，托輥本身存在一個偏心距，轉速愈大，則托輥振動愈大。由于加工精度的原因，托輥存在一定的橢圓度，于是托輥在旋轉過程中導致了膠帶產生垂直于走向方向的振動。當膠帶的強迫振動頻率接近或等于膠帶的自由振動頻率時，將產生共振，從而破壞了帶式輸送機的正常工作。

帶速一定時，托輥直徑愈小，則轉速愈大，振動愈大，如果產生共振則更嚴重。根據共振理論研究發現：減小托輥間距、增大輸送帶張力、減小輸送帶重量、增大輸送帶彎曲剛度、減小帶速和增大托輥直徑等方式可以有效避免或減小共振發生的效果。由于輸送帶和帶速受其它眾多條件的限制，不能因為要避免局部共振就發生改變，實際上常采用的的方法有：減小托輥間距；增大托輥直徑。

4 .結語

由于雙層帶式輸送機具有在可以充分利用井筒的豎向空間的前提下實現了煤矸分運、不會增加礦建投資等優點，在斜井開拓中具有重要的意義。主斜井是礦井生產中的咽喉環節，怎樣在盡量不增加或少增加投資的情況下保證輸煤的暢通和提高輸煤效率一直是主斜井設計的關鍵所在，而雙層帶式輸送機是一個很好的解決方案。

在我國現有的礦井中，絕大數主井為斜井，尤其是貴州、云南等西南地區主井幾乎全部為斜井開拓，雙層帶式輸送機為主斜井設計提供了很大的優化空間。同時對提高煤礦、冶金礦山機械化裝備水平具有重要的意義，將取得顯著的經濟效益和社會效益。

5.參考文獻

[1] 孫可文. 帶式輸送機的傳動理論與設計計算[M]. 北京： 煤炭工業出版社， 1988.

[2] 李洪軍， 王聰， 蔣曉燕. 礦用雙層雙運料帶式輸送機設計[J]. 山東煤炭科技， 2001， （4）： 105-106.

[3] 宋偉剛， 鄧永勝， 劉興文. 帶式輸送機避免共振設計的研究[J]. 東北大學學報， 2002， （3）： 281-284.

6.作者簡介

鄭利本（1980-），男，山東濟寧人，工程師，2004年山東大學工業設計專業畢業，現工作于中煤科工集團南京設計研究院有限公司，一直從事煤礦機械產品的設計工作.