采區主運輸皮帶選型技術研究與應用

摘 要：本文依據工程實例，首先簡要介紹了在煤礦采區設計過程中主運輸方式的選擇，詳細介紹了帶式輸送機的選型計算方法，對今后煤礦井下帶式輸送機的選型計算具有一定的借鑒意義。

關鍵詞：帶式輸送機；選型計算；主運輸系統

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.17.166

0 引言

憑借結構簡單、運行平穩可靠、開停機方便等優點，帶式輸送機被廣泛用于煤礦井下采區順槽、采區上（下）山、主要運輸平巷及斜井，也常用于地面生產系統和選煤廠中。是現代化煤礦生產中主要的原煤運輸工具，成為煤礦作業的重要環節，決定著礦井的生產能力。因此在設計選型時，根據現場實際合理選擇采區主運輸皮帶，對于保證礦井的穩定生產具有很重要的意義，下文筆者根據中煤平朔分公司安家嶺一號井工礦太西采區實際工程案例詳細介紹帶式輸送機的計算選型。

1 主運輸方式的選擇

太西區主要開拓巷道和采區巷道均沿煤層布置，本采區來煤最終經9號煤太西主運大巷帶式輸送機運輸至主斜井膠帶輸送機，為保證整個輸煤系統的連續性，故本采區主要運輸方式（煤炭運輸）采用帶式輸送機運輸。采區主運輸采用帶式輸送機運輸，不但可與主井膠帶提升方式相適應，而且可實現自回采工作面運輸順槽至地面膠帶一條龍連續運輸，這對于礦井實現高效益、高效率生產和現代化管理都十分有利。

2 帶式輸送機設備選型

4號煤工作面主運順槽來煤直接給入本帶式輸送機，運至現有4號煤煤倉。采區設計生產能力5Mt/a，采區主運輸系統中，采區順槽膠帶輸送機的輸送能力為2500t/h，故運輸系統的小時輸送能力統一確定為Q=2500t/h；根據這一運輸能力，通過核算，確定膠帶輸送機的規格統一為帶寬B=1400mm，帶速V=4.5m/s。

為了降低起/制動時輸送帶的動張力和起動時對電網的沖擊，以及多電機驅動功率平衡，本設計采用變頻調速方式，可以良好地控制起/制動過程和調節多機功率平衡，還可以根據實際生產情況調低帶速運行，達到節能和減小設備磨損的效果。

（1）裝料斷面輸送能力

，滿足要求。

式中：S—輸送帶上物料斷面積，0.2105 m2 ；v—輸送帶速度，4.5m/s；k—傾角系數，0.97；—物料松散密度，850 kg/m3 。

（2）滿載運行工況計算。滿載運行圓周力：

=1.114×0.03×880×9.81×（29.1+12.5+2×32.62+173.56） +173.56×9.81×12=103292N

式中：C—附加阻力系數，1.114；f—電動工況模擬摩擦系數，0.03；

L—輸送機機長，880m；g—重力加速度，9.81 m/s2；qRO—承載托輥φ159轉動質量，29.1 kg/m；qRU—下托輥φ159轉動質量，12.5 kg/m；

qB—輸送帶質量，32.62 kg/m；qG—輸送帶上物料質量，173.56kg/m；

H—輸送機提升高度，12 m。

軸功率：

需主電動機功率：

式中：—傳動效率，0.85；—電壓降系數，0.90；—多機驅動功率不平衡系數，0.90。選擇主電動機功率，Pd=2×400kW。

傳動滾筒與輸送帶之間不打滑要求松邊最小張力：

式中：kA—動荷載系數， 1.5；e—自然對數的底， 2.71828；μ—傳動滾筒與輸送帶間的摩擦系數， 0.3；φ—傳動滾筒圍包角，φ=200°=3.49066 弧度。

上分支輸送帶撓度要求最小張力：

式中：aO—上托輥間距， 1.2m；hrmax—輸送帶允許撓度， 0.01。

下分支輸送帶撓度要求最小張力：

式中：aU —下托輥組間距， 2.4 m；hrmax—輸送帶允許撓度， 0.01。

下分支阻力：

=1.114×0.03×880×9.81×（12.5+32.62）-32.62×9.81×12=9177 N

根據不打滑條件，傳動滾筒奔離點最小張力為41875 N ，令S2=41875N>Fomin。機頭（上端）附近傳動滾筒I趨入點輸送帶張力：

S1=S2+Fu=41785+103292=145077 N

輸送帶安全系數：

，安全。

式中：GX—輸送帶強度，1000 N/mm；B—輸送帶寬度，1400 mm。

（3）逆止力矩計算。通過輸送帶作用于傳動滾筒上的最大逆止力出現在膠帶機承載段只有上升段滿載，其他區段空載的條件下：

式中：—承載托輥φ159轉動質量，29.1 kg/m；—下托輥φ159轉動質量，12.5 kg/m；—輸送帶質量，32.62 kg/m；—輸送帶上物料質量，173.56kg/m；H—上升段裝載點高差，25m；f—摩擦系數，0.012；，逆止器由減速器配套。

（4）高速軸制動器選型計算。按滿載緊急制動工況，按制動減速度a≤0.3 m/s2，及制動不打滑條件計算制動力矩為。選用BYWZ5-500/201型（防爆）電力液壓塊式制動器，額定制動力2000～3600N.m. 滿足制動減速度要求。

3 結語

本方案根據中煤平朔分公司安家嶺一號井工礦太西采區生產需要， 結合礦井帶式輸送機的設計參數要求，對其進行了具體的設計計算，確定了主運輸系統帶式輸送機在給定運量下的帶速、帶寬和匹配功率動力參數，并確定了整機驅動方式，為關鍵設備的選型和校核提供了依據。

參考文獻：

[1]侯引蓮. 下運帶式輸送機的設計與選型[J]. 中國高新技術企業，2013，（33）：18-19.

[2]劉同舉，賀廣洋. 論帶式輸送機軟啟動裝置的應用與選型[J]. 山東煤炭科技，2012，（03）：46-47.

作者簡介：張定華（1984-），男，江西永豐人，本科，工程師，主要從事煤礦機械選型設計工作。