黃玉川煤礦煤流輸送系統的設計與應用

趙玉峰，薛宇飛

（1.太原理工大學機械工程學院，太原 030024；2.神華億利能源有限責任公司黃玉川煤礦，內蒙古準格爾 010300）

黃玉川煤礦煤流輸送系統的設計與應用

趙玉峰1，2，薛宇飛1

（1.太原理工大學機械工程學院，太原 030024；2.神華億利能源有限責任公司黃玉川煤礦，內蒙古準格爾 010300）

針對黃玉川煤礦的特點與生產能力，對其煤流輸送系統進行了分析，以外運主斜井帶式輸送機為例，介紹了帶式輸送機的設計選型，確定了方案，并闡述了煤流輸送系統的監控與自動化系統。實踐證明，該煤流輸送系統滿足生產要求。

煤流輸送系統；帶式輸送機；選型設計

黃玉川煤礦位于準格爾煤田中西部，隸屬于鄂爾多斯市準格爾旗長灘鄉和薛家灣鎮，設計生產能力為10.0Mt/a，采用主斜井、副立井的開拓方式。

1 井下運輸方式與流程

1.1運輸方式

1.1.1 主運輸方式

黃玉川煤礦為水平大巷開拓，生產能力較大，出煤點集中，出煤連續。參照我國高產高效礦井煤炭運輸使用現狀和發展趨勢，結合本井特點，設計確定井下大巷煤炭運輸方式采用帶式輸送機運輸。利用帶式輸送機運輸方式，一方面，可以實現從采煤、掘進點到地面的連續運輸，不需要倒裝，運輸系統簡單、管理方便。另一方面，易于實現生產自動化管理和集中控制，可以充分發揮設備效能，達到用人少、效率高的目的。

1.1.2 輔助運輸方式

本礦井輔助運輸采用無軌膠輪車運輸方式，該方式運輸速度快，占用人員少，機動靈活，可實現從地面至采掘工作面一條龍連續運輸，能大幅度提高大采高工作面搬家速度，提高了礦井生產能力，達到了減人提效的目的。

1.2運輸流程

盤區內主運輸系統為：一水平回采工作面開采到的煤炭經可彎曲刮板輸送機運輸至一水平盤區大巷帶式輸送機，轉載至一水平大巷帶式輸送機，并送至一水平煤倉（煤倉容量為3 000 t），通過此煤倉下給煤機給入二水平東翼大巷帶式輸送機，與二水平回采工作面開采的煤炭合流，經由2號外運大巷帶式輸送機與1號外運大巷帶式輸送機轉載至與之搭接的外運主斜井帶式輸送機，再運輸至上倉帶式輸送機，通過溜槽進入地面煤倉。其運輸系統總體示意圖如圖1所示。

圖1 黃玉川煤礦運輸系統示意圖

2 外運主斜井帶式輸送機設計

外運主斜井帶式輸送機是礦井正常生產的關鍵設備，井筒傾角為16°，井筒內裝備一臺鋼絲繩芯帶式輸送機，擔負礦井原煤的提升任務。

2.1設計原始依據

黃玉川煤礦井下煤炭為連續運輸，結合礦井井下工作面的生產能力、大巷運輸情況，依據設計規范，最終確定外運主斜井帶式輸送機原始設計依據如表1所示。

表1 外運主斜井帶式輸送機原始依據

2.2選型計算

1）輸送帶的選型

結合井下的實際情況，輸送帶采用阻燃型防撕裂的鋼絲繩芯輸送帶。外運主斜井帶式輸送機帶強為St=4 500 N/mm。

2）圓周驅動力計算

根據外運主斜井帶式輸送機的實際工作條件及國內設備生產廠家的加工水平，同時考慮到現場的管理水平等因素后，確定采用并計算出如下參數：

帶式輸送機托輥運行阻力系數為f=0.03，傳動滾筒摩擦系數μ＝0.3，帶式輸送機最大運行速度v= 4.5 ms，初選輸送帶強度為St=4 500 N/m，每米物料重量為qG=216.05 kg/m，每米輸送帶重量為qB= 105.3 kg/m，上托輥每米長轉動部分重量qRO=53.03 kg/m，下托輥每米長轉動部分重量qRU=20.26 kg/m，附加阻力系數為C=1.09。

根據圓周驅動力計算公式，可計算得出所需圓周驅動力為：

3）輸送帶張力計算

該帶式輸送機采用頭部雙滾筒傳動，功率配比為2:1。確定第一傳動滾筒圍包角為φ1=170°，第二傳動滾筒圍包角為φ2=200°。設FU1、FU2分別為第一和第二傳動滾筒圓周力，F1、F1-2和F2分別為第一和第二傳動滾筒處的輸送帶繞入點和繞出點的張力，F3、F4分別為尾輪處的輸送帶張力。KA為起動系數，取值KA＝1.20。

所得結果不符合要求，則再按輸送帶允許最大下垂度計算最小張力：

承載分支：

4）逆止力矩計算

由圓周驅動力計算過程可得知，該帶式輸送機的傾斜阻力為Fst=550 705 N，主要阻力為FH= 65 284 N，則帶式輸送機所需逆止力矩為：

其逆止器額定制動力矩（低速軸）為：

由以上計算結果，選擇逆止器型號為DSN (NJD)1000，其額定逆止力矩：1 000 kN·m＞M，滿足設計要求。

5）拉緊裝置的選型

為改善帶式輸送機的起動特性，延長輸送帶的使用壽命及便于自動控制，采用液壓自動拉緊方式，外運主斜井帶式輸送機液壓自動張緊裝置放在尾部。

3 帶式輸送機驅動裝置選型

帶式輸送機的運行是否正常、可靠、安全，將直接影響礦井的生產和經濟效益。根據國內同類設備生產現狀與現有礦井的實際使用情況，外運堅斜井帶式輸送機驅動方式有“交-直-交”防爆變頻驅動、CST可控起/停驅動、調速型液力耦合器驅動等方案。其對比如表2所示。

表2 帶式輸送機驅動方式比較

在帶速和運輸量調節性能上，“交-直-交”變頻調速驅動裝置適應能力較好，當負載經常變化時，“交-直-交”變頻調速驅動裝置節能效果明顯。所以外運主斜井采用“交-直-交”變頻調速驅動裝置。

4 煤流輸送系統監控及自動化系統

為使黃玉川煤礦安全、高效地生產，保證煤流輸送系統各設備的正常運行，本礦建設了一套綜合監控及自動化系統，能夠充分監控與管理煤流系統的信息資源和設備資源。

井下各帶式輸送機均配備1套電氣控制裝置，采用可編程邏輯控制器（PLC）設備，并配置速度、溫度、跑偏、縱撕、打滑、煙霧、堆煤等傳感器，拉線急停閉鎖裝置、自動滅火灑水裝置及顯示控制臺、電源繼電器箱、通信信號裝置和與驅動裝置相應的控制設備等，實現對帶式輸送機的控制、聯鎖、保護、通信、信號、報警、顯示等功能。此外，配備的擴音電話可進行通話、打點和中文語言報警，實現帶式輸送機沿線和地面調度室之間的通話。

煤流輸送系統監控設備通過標準的計算機通信接口，就近接入工業以太環網交換機，將信息上傳至調度中心。

5 結束語

根據黃玉川煤礦特點，對煤流輸送系統進行了設計。并以外運主斜井帶式輸送機為例，介紹了其主要參數的選型與計算，以及驅動方式的選擇，確定了帶式輸送機的設計方案。

此外，對該礦的煤流系統的監控及自動化系統進行了簡要闡述。經過實踐證明，所設計的黃玉川煤礦煤流輸送系統及其輸送設備結構合理，運行可靠，安全性高，能很好地滿足煤礦安全生產要求。

[1]但松林.帶式輸送機的選型[J].煤礦機械,2010(8):210-212.

[2]中國煤炭建設協會.帶式輸送機工程設計規范(GB50431-2008)[S].北京：計劃出版社，2008.

[3]中華人民共和國煤炭部.中華人民共和國煤炭行業標準：MT/T467-1996煤礦用帶式輸送機設計計算[S].北京：煤炭工業出版社，2010.

[4]張明.凱達煤礦井下運輸設計特點[J].山西煤炭，2015(2):63-66.

（編輯：楊鵬）

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

趙玉峰（1972-），男，陜西神木人，在讀工程碩士，工程師，從事機電一體化研究工作。