煤礦機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備的選型及其適應(yīng)性研究

劉 瑩

（晉中市煤炭規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院，山西 晉中 030600）

引言

近年來(lái)，隨著煤礦的生產(chǎn)能力的不斷提升，礦井的開(kāi)采面積不斷擴(kuò)大，對(duì)應(yīng)的開(kāi)采年限不斷延長(zhǎng)，從而工作面煤炭、矸石以及設(shè)備等物料的運(yùn)輸距離不斷增加，因此，對(duì)運(yùn)輸設(shè)備的可靠性和穩(wěn)定性提出了更高的要求。煤礦傳統(tǒng)機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備采用串聯(lián)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原煤的運(yùn)輸，一旦其中一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)故障會(huì)影響整條線(xiàn)上的運(yùn)輸效率。可以說(shuō)，煤礦機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備性能對(duì)其安全性和生產(chǎn)效率具有重要意義[1]。

1 機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備的選型

針對(duì)煤礦生產(chǎn)基于一套合理、有效的選型方案對(duì)完成設(shè)備的選型、保證煤礦高效、安全生產(chǎn)具有重要意義。本節(jié)重點(diǎn)對(duì)帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)以及裝載機(jī)的選型方案進(jìn)行分析。

1.1 帶式輸送機(jī)的選型方案

一般情況下，帶式輸送機(jī)選型的確定需綜合考慮運(yùn)輸物料的參數(shù)及其工作條件。其中，運(yùn)輸物料的參數(shù)主要是對(duì)物料的塊度、粒度、密度以及水分等；工作條件包括有帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸中的給料、卸料位置及形式，工作面的實(shí)際運(yùn)輸能力以及運(yùn)輸距離、傾斜角度等[2]。結(jié)合上述兩項(xiàng)參數(shù)主要完成對(duì)帶式輸送機(jī)帶寬及帶速的確定。

1.1.1 帶式輸送機(jī)帶寬的確定

帶式輸送機(jī)帶寬確定的主要依據(jù)為物料的塊度。除此之外，還需綜合考慮物料在帶式輸送機(jī)上的堆積角和橫截面積。結(jié)合帶式輸送機(jī)的選型設(shè)計(jì)手冊(cè)，可以明確查閱到物料在帶式輸送機(jī)上的堆積角和最大橫截面積與物料類(lèi)型、運(yùn)速之間的關(guān)系，并得出如表1所示的結(jié)論：

表1 帶式輸送機(jī)帶寬與物料塊度之間的關(guān)系

1.1.2 帶式輸送機(jī)運(yùn)行速度的確定

帶式輸送機(jī)的運(yùn)行速度與設(shè)備本身所應(yīng)滿(mǎn)足的運(yùn)輸能力與帶式輸送機(jī)的寬度相關(guān)。同時(shí)，在實(shí)際運(yùn)行速度確定時(shí)還需考慮如下因素：

1）當(dāng)運(yùn)輸物料的塊度較小且不存在傾角運(yùn)輸情況時(shí)，建議選擇較高的運(yùn)行速度；

2）當(dāng)運(yùn)輸物料塊度較大且容易滾動(dòng)，工作面為傾斜工作面時(shí)建議采用較低的運(yùn)行速度；

3）當(dāng)帶式輸送機(jī)輸送帶的強(qiáng)度不足時(shí)，可采用較高的運(yùn)輸間接降低輸送帶所需的強(qiáng)度值；

4）對(duì)于不同的卸料裝置，所對(duì)應(yīng)的帶速也不同。當(dāng)卸料裝置為卸料車(chē)時(shí)要求運(yùn)行速度不得大于2.5 m/s；當(dāng)卸料裝置為犁式卸料器時(shí)要求運(yùn)速速度不得大于2 m/s。

1.2 刮板輸送機(jī)及裝載機(jī)的選型方案

刮板輸送機(jī)選型的主要依據(jù)為其運(yùn)輸能力[3]。一般情況下，要求刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力大于采煤機(jī)的生產(chǎn)能力，依次為依據(jù)根據(jù)式（1）推算出刮板輸送機(jī)的中部槽的斷面面積和運(yùn)行速度。

式中：Q為刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力；F為刮板輸送機(jī)中部槽裝載的斷面積；φ為刮板輸送機(jī)中部槽的裝滿(mǎn)系數(shù)，一般取φ為0.65~0.9；r為刮板輸送機(jī)所運(yùn)輸原煤的松散密度；v為刮板鏈的運(yùn)行速度。

對(duì)所選型刮板輸送機(jī)的刮板鏈強(qiáng)度還需進(jìn)行精確核算，以保證刮板輸送機(jī)運(yùn)行的安全性和可靠性。

對(duì)于裝載機(jī)的選型一般根據(jù)刮板輸送機(jī)的選型結(jié)論，結(jié)合二者的配套關(guān)系完成裝載機(jī)的選型。一般情況，裝載機(jī)與刮板輸送機(jī)均在一個(gè)廠家完成選型。

1.3 機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備的選型總結(jié)

如“1.1”和“1.2”中所述為目前大部分煤礦針對(duì)機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備所采用的選型原則。但是，僅僅基于上述原則對(duì)帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)以及裝載機(jī)等選型時(shí)還存在很多問(wèn)題：

1）隨著綜采工作面的不斷延長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備越發(fā)復(fù)雜，僅僅基于上述原則選型時(shí)導(dǎo)致后期運(yùn)輸能力不足，還需對(duì)機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)行再次配置；

2）目前，機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備品牌類(lèi)型較多，而且各類(lèi)產(chǎn)品的質(zhì)量得不到保證，基于上述原則往往導(dǎo)致所選型設(shè)備的故障率較高。

2 機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備選型的適應(yīng)性研究

僅通過(guò)理論層面完成對(duì)機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備的選型是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能夠滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需求，還需根據(jù)礦井的實(shí)際情況對(duì)選型進(jìn)行適應(yīng)性研究。

2.1 帶式輸送機(jī)選型的適應(yīng)性研究

2.1.1 滾筒選型的適應(yīng)性

帶式輸送機(jī)滾筒分為傳動(dòng)滾筒和改向滾筒。其中，傳動(dòng)滾筒采用鑄膠表面的滾筒；改向滾筒采用光面鑄膠的滾筒。其中，對(duì)于人字形鑄膠表面的傳動(dòng)滾筒與傳輸方向一致；而對(duì)于菱形鑄膠表面的傳動(dòng)滾筒可應(yīng)用于可逆轉(zhuǎn)的帶式輸送機(jī)。

2.1.2 輸送帶選型的適應(yīng)性

目前，我國(guó)帶式輸送機(jī)輸送帶一般以鋼絲繩芯輸送帶為主。對(duì)于鋼絲繩芯輸送帶而言，其選型的主要依據(jù)為拉伸強(qiáng)度，計(jì)算公式如式（2）所示：

式中：Gx為鋼絲繩芯輸送帶的拉伸強(qiáng)度；Fmax為帶式輸送機(jī)在正常運(yùn)輸工況下的最大張力；nA為靜安全系數(shù)，取7~9；B為帶式輸送機(jī)的帶寬。

根據(jù)鋼絲繩芯輸送帶的拉伸強(qiáng)度參照設(shè)計(jì)手冊(cè)得出輸送帶的厚度、內(nèi)部鋼絲繩芯的間距以及鋼絲繩的最大直徑等參數(shù)；同時(shí)，根據(jù)輸送帶的帶寬確定得出輸送帶中鋼絲繩的數(shù)量。

2.1.3 其他裝置選型的適應(yīng)性

對(duì)于帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)裝置，結(jié)合調(diào)速性能和節(jié)能效果一般采用CST或變頻驅(qū)動(dòng)方式。

對(duì)于帶式輸送機(jī)的制動(dòng)裝置，根據(jù)其運(yùn)行方向確定。一般情況，對(duì)于水平或上運(yùn)帶式輸送機(jī)采用電磁液壓制動(dòng)器，對(duì)于下運(yùn)帶式輸送機(jī)采用盤(pán)式制動(dòng)器。

2.2 刮板輸送機(jī)及裝載機(jī)選型的適應(yīng)性研究

刮板輸送機(jī)選型的首要依據(jù)為運(yùn)輸能力與采煤機(jī)的落煤生產(chǎn)能力相匹配。一般情況下，要求刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力為采煤機(jī)落煤生產(chǎn)能力的1.2倍[4]。

對(duì)于刮板輸送機(jī)鏈條數(shù)量選型時(shí)需結(jié)合原煤的硬度進(jìn)行確定。一般情況下，原煤硬度較小時(shí)選用單鏈或雙中鏈，原煤硬度較大時(shí)選用雙邊鏈。

結(jié)合我國(guó)綜采工作面的采煤工藝，一般選擇短機(jī)尾和短機(jī)頭，同時(shí)確保機(jī)頭和機(jī)尾中板的升角不能過(guò)大。

對(duì)于裝載機(jī)的選型，參考刮板輸送機(jī)的選型。

3 結(jié)語(yǔ)

帶式輸送機(jī)、刮板輸送機(jī)以及裝載機(jī)為煤礦綜采工作面運(yùn)輸?shù)闹饕O(shè)備，其穩(wěn)定性和可靠性直接決定煤礦生產(chǎn)能力和效率。為保證煤礦機(jī)電運(yùn)輸設(shè)備的性能滿(mǎn)足實(shí)際生產(chǎn)的需求，應(yīng)考慮其適應(yīng)性對(duì)其進(jìn)行選型。