礦井的運輸方式設(shè)計及設(shè)備選型研究

賈京忙

（山西臨汾西山生輝煤業(yè)有限公司生產(chǎn)科，山西 臨汾 041000）

1 工程概況

山西臨汾西山生輝煤業(yè)有限公司位于山西省臨汾堯都區(qū)一平垣鄉(xiāng)南平頭、核桃凹、蟒王村一帶。對原山西臨汾堯都生勝宇祥煤礦等多家煤礦進行兼并重組，整合后的生產(chǎn)能力為0.90Mt/a。礦井整合重組后產(chǎn)能有了提升，但原有的運輸方式及設(shè)備不能滿足當(dāng)前生產(chǎn)的需要，制約著煤礦高產(chǎn)高效安全開采的生產(chǎn)目標(biāo)。因此，針對重組后的西山生輝煤業(yè)對設(shè)計運輸方式及相應(yīng)的設(shè)備選型進行研究。

2 井下大巷煤炭運輸方式及設(shè)備

2.1 井下煤炭運輸方式的選擇

根據(jù)礦井規(guī)模及相應(yīng)的井筒提升方式，確定大巷主運輸采用膠帶輸送機。（1）膠帶輸送機運輸能夠?qū)崿F(xiàn)自回采工作面至井底煤倉一條龍連續(xù)運輸，具有運輸能力大、增產(chǎn)潛力大、連續(xù)運輸性強、效率高、易于實現(xiàn)集中自動化管理等優(yōu)點，同時該設(shè)備的維修和保養(yǎng)相對比較簡單，主輔運輸相對獨立，不會相互造成干擾。（2）礦井開拓巷道呈直線型布置，膠帶輸送機運輸可以充分發(fā)揮其效能。（3）井下主要巷道均沿煤層底板巖石布置，最優(yōu)選擇方案為膠帶輸送機。

2.2 井下煤炭運輸設(shè)備選型

針對+500m水平北膠帶運輸大巷帶式輸送機的設(shè)備選型進行分析研究。

2.2.1 帶式輸送機起動、制動和張緊方式的選擇？

（1）起動方式的選擇

起動方式選擇采用軟起動。對CST可控傳輸系統(tǒng)、調(diào)速型液力偶合器、變頻調(diào)速軟起動系統(tǒng)裝置進行了技術(shù)經(jīng)濟方案比較。

第1方案：CST可控傳輸系統(tǒng)。優(yōu)點：可確保操作者需要的穩(wěn)定的加速度斜率，力矩控制器加裝在低速軸，線性曲線好。缺點：線性濕式離合器加裝在減速器內(nèi)，減速器發(fā)生問題裝置會發(fā)生致命的損害。油液要求非常嚴(yán)格。價格較貴，制動器及逆止器需配置在滾筒軸上，故整體價格極高，維護運行費用高，井下使用維護不便。

第2方案：調(diào)速型液力偶合器。優(yōu)點：調(diào)速型液力偶合器具有低的起動力矩、較長的起動時間、低的起動電流，很好地隔離了被驅(qū)動設(shè)備的慣性影響。具有可靠的軟起動、軟制動功能。缺點：滑差較大，效率較低，密封性能一般，外設(shè)冷卻，需要水冷，體積龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，井下安裝使用和維護不便。

第3方案：變頻調(diào)速系統(tǒng)。優(yōu)點：中壓變頻調(diào)速可以使異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速，對電機具有保護功能。起動電流小，減少電源設(shè)備容量。起動平滑，消除機械的沖擊力，保護機械設(shè)備。調(diào)速范圍大、調(diào)整精度高。缺點：對安裝使用環(huán)境要求較高。中壓變頻器電流中含高次諧波，對電網(wǎng)有一定污染。

本次設(shè)計推薦+500m水平北膠帶大巷帶式輸送機的軟起動裝置為中壓變頻調(diào)速軟起動裝置。

（2）制動方式的選擇

本次設(shè)計采用KPZ系列帶式輸送機用盤式制動裝置，該裝置主要用于大型機電設(shè)備的可控制動停車，特別適用于煤礦井下下運帶式輸送機的制動與停車。通過與電控裝置的配合使用，可讓輸送機的停車減速度保持在0.2～0.3m/s2。

（3）拉緊方式的選擇

采用山東中煤中貿(mào)公司生產(chǎn)的ZYJ帶式輸送機自控液壓拉緊裝置。運輸機膠帶由拉緊絞車進行拉緊，與拉緊油缸結(jié)合，能夠?qū)崿F(xiàn)拉緊力的任意調(diào)節(jié)。

2.2.2 設(shè)備選型

膠帶順槽輸送機與+500m水平北膠帶大巷帶式輸送機直接搭接，給煤點隨工作面推移順序接替，總運量為1200t/h。根據(jù)礦井開拓布置，膠帶大巷設(shè)計總長度2589m，其中初期先安裝長度1148m，后期再延伸至2589m。經(jīng)過計算，+500m水平北膠帶大巷帶式輸送機選用一臺帶寬B=1200mm的帶式輸送機。

（1）原始資料

輸送物料：原煤，粒度0～300mm，散密度γ=0.9t/m3，輸送量Q=1200t/h，水平輸送距離Lh=2589m，傾角α=1.851°～1.57°～-0.434°～16°（從尾部至頭部），提升高度H=121.278m。

（2）選型結(jié)果

Lh=2589m，H=121.278m，α=1.851°～1.57°～-0.434°～16°，Q=1200t/h，B=1200mm，v=3.5m/s。

驅(qū)動方式：頭部雙滾筒四電機，采用中壓變頻調(diào)速軟起動。電動機：4極變頻電機，N=450kW，n=1500rpm，V=1140V，四臺，防爆。減速器：ML3PSF110，i=31.5，油泵N=2.5kW，風(fēng)冷N=7.5kW，四臺（傳動滾筒D=1400mm）。逆止器：DSN130，逆止力矩M=130kN·m，二臺。盤式可控制動裝置：KPZ-1400/4×80，M=118kN·m，二套，防爆。自控液壓拉緊裝置：ZYJ-500，拉力調(diào)節(jié)范圍180～400kN，一套，防爆。膠帶：鋼絲繩芯膠帶ST3150N/mm，阻燃、抗靜電，MT668-2008。鋼絲繩芯膠帶在線監(jiān)測系統(tǒng)：ZSX127-160D，一套。

3 井下大巷輔助運輸方式及設(shè)備

3.1 井下輔助運輸方式的選擇

3.1.1 大巷輔助運輸方式

根據(jù)井田開拓部署，+500m水平軌道大巷直接與+500m水平井底車場巷道相接，初期大致沿地層走向在3號煤層下15～20m的巖層中以3‰的上坡定向定坡布置；+500m水平進風(fēng)大巷沿3號煤層底板布置，通過12°斜巷與+500m水平井底車場巷道直接相接，并通過軌道聯(lián)絡(luò)巷與+500m水平軌道大巷相連通，巷道坡度3°～12°。根據(jù)初期+500m水平軌道大巷及進風(fēng)大巷布置特點，確定+500m水平軌道大巷輔助運輸推薦采用蓄電池電機車牽引900mm軌距、1.5t系列礦車運輸方式，+500m水平進風(fēng)大巷輔助運輸推薦采用無極繩連續(xù)牽引車牽引900mm軌距、1.5t系列礦車運輸方式。

3.1.2 采區(qū)輔助運輸方式

工作面順槽需要通風(fēng)聯(lián)絡(luò)斜巷與軌道大巷相連，進入3號煤層后沿煤層底板布置，為了適應(yīng)回采工作面軌道順槽長距離的輔助運輸，設(shè)計推薦采用無極繩連續(xù)牽引車牽引900mm軌距、1.5t系列礦車運輸。

3.2 井下輔助運輸設(shè)備選型

3.2.1 +500m水平軌道大巷輔助運輸設(shè)備

井下+500m水平井底車場及軌道大巷輔助運輸采用蓄電池電機車牽引900mm軌距、1.5t系列礦車運輸方式，運量同副井提升量，初期運距1.2km。選用CTL12/9-192-Z型礦用蓄電池電機車4臺，3臺工作，1臺備用及檢修。電機車整備重量12t，軌距900mm。

3.2.2 +500m水平進風(fēng)大巷輔助運輸設(shè)備

井下+500m水平進風(fēng)大巷輔助運輸采用連續(xù)牽引車牽引1.5t系列礦車運輸。運輸長度1.2km，巷道最大坡度12°，軌距900mm。運量為：矸石15車/班；材料、設(shè)備30車/班；其他3次/班。最大件重26t，特制平板車重5t。

設(shè)計選擇SQ-100/132P型無極繩連續(xù)牽引車，其主要技術(shù)參數(shù)為：最大牽引力100kN，運行速度0.1～2.0m/s（無極調(diào)速），配套隔爆型變頻電動機660V，132kW。選擇一套絞車安全運輸監(jiān)控裝置，具有實時監(jiān)控、速度和位置顯示、緊急停車、過卷保護和語言通訊功能。

3.2.3 礦井車輛配備

設(shè)計中輔助運輸?shù)V車選用1.5t系列礦車，并配備重型平板車。通過計算確定各類礦車規(guī)格，如表1所示。通過計算達產(chǎn)時各類礦車數(shù)量，如表2所示。

表1 達產(chǎn)時各類礦車規(guī)格特征表

表2 達產(chǎn)時各類礦車數(shù)量表

4 結(jié)語

綜上所述，確定西山生輝煤業(yè)井下大巷主運輸采用帶寬B=1200mm的帶式輸送機，并對運輸送機的起動、制動和張緊方式進行了選擇，同時也確定了相應(yīng)的輔助運輸方式。優(yōu)化后的運輸方式和設(shè)備能夠滿足該礦0.9Mt/a的生產(chǎn)能力。