礦用煤矸運輸簡易皮帶機的設計及應用

沈靜偉

（山西長平煤業有限責任公司礦建五隊， 山西 高平 048400）

引言

某礦15號煤15206綜采工作面巷道掘進過程中，運輸煤矸的皮帶機一般采用刮板機、轉載機和DSJ-80/40/2×40型皮帶機，由于刮板機穿過斷層運輸煤矸時，極易出現機頭機尾翻翹、卡鏈、跳鏈和斷鏈等設備故障，影響巷道掘進效率[1]。為解決以上問題，本礦自主研發了簡易的礦壓煤矸運輸皮帶機，對類似地質條件的掘進巷道煤矸運輸具有借鑒意義。

1 工程背景

本礦所掘15206運輸順槽位于礦區西部，沿15號煤頂板掘進，巷道水平標高988m，設計長度1150m，掘進煤量35 376 t，坡度0°～6°，以全站儀所標定的中線為中心線，開口位置位于南翼運輸大巷400 m處，是60萬t/年礦井改擴建完成后第四個綜合機械化采煤工作面。15206運輸順槽巷道采用矩形錨網支護，軌道斜巷東側巷寬4.7 m，巷道高度為2.2 m；軌道斜巷西側巷寬5.2m，巷高4.4m，毛斷面22.88m2[2]。

15206工作面開采15號煤層，為結構簡單、賦存穩定的貧煤，一般含有1～2層夾矸。煤層總厚度介于4.15～4.52 m之間，平均厚度4.43 m。煤層走向90°～93°，傾向180°～183°，煤層平均傾角為4°。煤體硬度介于0.5～1.5，呈灰黑色、粉狀。

頂板為k2石灰巖，厚度平均10.2 m，灰黑色灰巖，含生物碎屑，裂隙發育，底部常見溶蝕現象，見紅色泥巖；底板為泥巖，厚度平均8.8 m，灰黑色泥巖，局部為粉砂質泥巖，并含鋁土質及黃鐵礦結核。

15206綜采工作面位于井田西南部，S2向斜南翼，軸向S60°E，傾角0°～6°，有斷層等地質構造影響，受S2向斜影響，工作面兩順槽坡度變化較大。

2 煤矸皮帶機設計

2.1 設備選型

根據規程中煤矸皮帶機設計的經驗公式，可計算出皮帶機驅動功率P：

式中：L指煤矸皮帶機的長度，取300 m；V指皮帶機運輸速度，取2 m/s；Q指皮帶機的運輸能力，為400 t/h；H指皮帶機最高輸送高度，即高差，H=Lsinα，α為煤層傾角，取4°，則H取21 m；B指皮帶機寬度，取800 mm。式中加上QH計算所得的P值是指皮帶機重載情況下的驅動功率值，不加時則指皮帶機空載情況下驅動功率值[3]。

由以上數據帶入式（1）中可得，P介于48.72～25.83 kW。因此，可知原皮帶型號DSJ-80/40/2×40，最大功率為40 kW，可見無法滿足經驗計算下的驅動功率值。故由計算結果選擇P為55 kW的皮帶機驅動功率，皮帶機型號為DSJ-80/40/2×55。該型號煤矸皮帶機，在理論上符合本礦井需求。

2.2 皮帶機結構設計

皮帶機框架改造為一體化框架，采用分體式回轉改向架，利用螺栓將各結構連接，此方法利于在巷道運輸條件困難時，減少工人將皮帶抬入安裝的工作量。在框架內安設用于張緊的游動小車作為皮帶張緊系統，設計游動小車長度不得大于6 m，盡可能使設計的煤矸皮帶機簡易。

皮帶機機尾采用分體式機尾，為防止皮帶機尾易受到矸石沖擊影響的問題，機尾安裝彈簧式托輥。力求將皮帶各部件可拆分為各個簡單的小部件，使得人工可以解決。通過以上對煤矸皮帶機的改進及設計，不僅選擇了更適合本礦運輸功率的皮帶機型號，還對皮帶機進行了簡化，達到了簡易操作的效果。

除皮帶機電動滾筒外，皮帶機所有部件均由本煤業集團加工制作，經過多次修改再設計，最終將皮帶機結構優化定型。研制的第一部簡易煤矸皮帶機應用于15207掘進巷道內，全長100 m，從安裝到運輸共需3個班的時間[4]。

3 皮帶機應用

3.1 皮帶機安裝

1）15207運輸順槽DSJ-80/2×40型膠帶輸送機以該巷道中心線往南平移880 mm為膠帶輸送機中心線。該膠帶輸送機機頭卸載滾筒前端與平臺上漏斗式卸料裝置上口東西方向中心線水平間距為1 000 mm，偏差不超過±10 mm。

2）膠帶輸送機電動機、減速器安裝在該巷行人側。膠帶輸送機機尾首次距掘進面20 m處。隨著掘進長度的增加而不斷前移。

3）膠帶輸送機機頭、中間段及機尾部安裝要水平，且安裝固定可靠，不得傾斜安裝。膠帶輸送機各滾筒及托輥的中心線必須與輸送機中心線在水平面垂直。H架平行托輥支承架要方向一致，統一朝向機頭方向。托輥齊全，受力均勻，轉動靈活，與膠帶接觸良好（膠帶輸送機運行狀態下檢查槽形底托輥與膠帶接觸率不低于90%，機尾緩沖托輥不低于100%），下膠帶不磨擦機架，膠帶沿線正上方30 cm內不得有其他設備。

4）機頭、機尾用地錨固定可靠。

3.2 煤、矸、材料及設備運輸

1）15207運輸順槽掘進工作面掘進時，煤、矸通過掘進機的第一運輸機及配套的DZQ65/20/7.5帶式轉載機將煤轉載運輸至該巷道DSJ-80/2×55型膠帶輸送機、南翼運輸大巷DTL-100/63/2×75型膠帶輸送機、井底煤倉、主斜井DTC80/15/160S型膠帶輸送機將煤運至地面。

2）材料及設備由副斜井主提升絞車送至井底車場，人工運至南北翼軌道大巷交叉口處，利用南翼軌道大巷SQ-80/75B型無級繩連續牽引車將材料及設備運至南翼軌道大巷與15207運輸順槽軌道斜巷交叉處，然后由調度絞車轉運至15207運輸順槽距工作面最近的材料堆放點碼放，使用時由人工將材料運至工作面使用。

4 結論

1）通過經驗公式計算該礦皮帶機驅動功率為48.72～25.83kW，原有型號皮帶機無法滿足掘進運輸需求，改為選用型號為DSJ-80/40/2×55的皮帶機。

2）對皮帶機進行改進，并應用于15207工作面，由觀測結果發現，本礦設計的簡易煤矸皮帶機可滿足該礦井的需求。