摘要：可以充分利用井筒的豎向空間，對優(yōu)化井筒空間布置具有積極意義，不會增加礦建投資； 更為重要的是實(shí)現(xiàn)了煤矸分運(yùn)，由于煤炭與矸石采用兩條帶式輸送機(jī)運(yùn)輸，在使用過程中不會相互影響，相互制約，即使是任何一條帶式輸送機(jī)出現(xiàn)故障，也都可以保證煤炭或矸石的運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)了原煤開采與巷道掘進(jìn)及提升運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)化作業(yè)。

關(guān)鍵詞：雙層帶式輸送機(jī)；重疊布置；煤矸分運(yùn)；中部給料；避免共振

1.引言

帶式輸送機(jī)由于輸送能力大、運(yùn)輸連續(xù)性好、效率高、操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動化、集中化控制和管理，且與工作面運(yùn)輸設(shè)備相匹配，有利于實(shí)現(xiàn)礦井的高產(chǎn)、高效和現(xiàn)代化管理等優(yōu)點(diǎn)在煤礦應(yīng)用極為廣泛。

現(xiàn)有的主斜井運(yùn)輸煤炭與矸石的措施有以下三種：

1.1 在同一巷道，只有一條帶式輸送機(jī)，主斜井煤矸運(yùn)輸采用單條帶式輸送機(jī)分時(shí)段運(yùn)輸，這種運(yùn)輸方式由于煤炭與矸石都采用同一條帶式輸送機(jī)運(yùn)輸，在使用過程中會相互影響，相互制約，使得運(yùn)輸物料的效率大大降低。如果主斜井帶式輸送機(jī)出現(xiàn)故障，則煤炭與矸石運(yùn)輸系統(tǒng)都會癱瘓，嚴(yán)重影響了原煤開采與巷道掘進(jìn)及提升運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)化作業(yè)。

1.2 需要兩個(gè)空間或開拓兩條巷道，安裝兩臺獨(dú)立的帶式輸送機(jī)，雖然可以保證煤炭與矸石同時(shí)運(yùn)輸，但是巷道建設(shè)成本高。

1.3如果在同一空間或同一巷道，運(yùn)輸煤炭與矸石，一般采用并排兩條普通帶式輸送機(jī)，這就需要足夠大的巷道寬度，從而提高巷道建設(shè)成本。

為了克服現(xiàn)有的帶式輸送機(jī)在同一種巷道（或空間）運(yùn)輸煤矸的不便，或降低巷道建設(shè)成本，主斜井運(yùn)煤、運(yùn)矸帶式輸送機(jī)采用雙層整體重疊布置方式，此種方式富有新意，可以充分利用井筒的豎向空間，對優(yōu)化井筒空間布置具有積極意義，不會增加礦建投資；更為重要的是實(shí)現(xiàn)了煤矸分運(yùn)，由于煤炭與矸石采用兩條帶式輸送機(jī)運(yùn)輸，在使用過程中不會相互影響，相互制約，即使是任何一條帶式輸送機(jī)出現(xiàn)故障，也都可以保證煤炭或矸石的運(yùn)輸，實(shí)現(xiàn)了原煤開采與巷道掘進(jìn)及提升運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)化作業(yè)。上層帶式輸送機(jī)通過吊掛固定在巷道的頂板，吊掛采用加強(qiáng)型鋼，保證連接強(qiáng)度及剛性，其它部分均采用DTⅡ（A）型帶式輸送機(jī)部件；下層帶式輸送機(jī)固定在巷道的底板，所有部分都采用DTⅡ（A）型帶式輸送機(jī)部件。

該種結(jié)構(gòu)由于上下兩層帶式輸送機(jī)只在豎向?qū)盈B，分別為各自獨(dú)立基礎(chǔ)，有效規(guī)避共振現(xiàn)象的產(chǎn)生，使采用雙層重疊布置方式的主提升帶式輸送機(jī)系統(tǒng)達(dá)到可靠運(yùn)的目的；同時(shí)由于上層帶式輸送機(jī)固定在巷道的頂板，對頂板的荷載及平整度要求均較高，吊掛的安裝、調(diào)整、維修以及后期拆卸均不方便。該種結(jié)構(gòu)方式雖然可以有效規(guī)避共振現(xiàn)象的產(chǎn)生，但綜合考慮設(shè)備的安裝維護(hù)，應(yīng)用較少。

2.2 固定式雙層帶式輸送機(jī)上下層帶式輸送機(jī)共用一套支架固定在巷道的底板，支架采用槽鋼或者DTⅡ（A）型強(qiáng)力改型支腿，保證機(jī)架的連接強(qiáng)度和支撐穩(wěn)定性，其它部分均采用DTⅡ（A）型帶式輸送機(jī)部件。支架寬度與帶寬最大的帶式輸送機(jī)相同，帶寬較窄的帶式輸送機(jī)中間架采用活動可調(diào)節(jié)支座與共用支架聯(lián)接。中間部分為兩層槽型托輥、兩層平型或V型托輥、四層膠帶。

該種結(jié)構(gòu)由于上下兩層帶式輸送機(jī)在豎向?qū)盈B，兩臺帶式輸送機(jī)共用一套支架，運(yùn)行過程中由于回轉(zhuǎn)力矩不同、動態(tài)參數(shù)及物料特性差異等原因易引起機(jī)架的共振現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)中需要采用合理的托輥間距和托輥直徑，盡量避免共振現(xiàn)象的產(chǎn)生；上層帶式輸送機(jī)都固定在巷道的底板，礦建投資較低，在設(shè)計(jì)中可以盡量降低上下層帶式輸送機(jī)的高度，設(shè)備的安裝、調(diào)整、維修以及后期拆卸都較為方便。該種結(jié)構(gòu)方式雖然易引起機(jī)架的共振現(xiàn)象，但綜合考慮設(shè)備的安裝維護(hù)和費(fèi)用，應(yīng)用較多。

3.雙層帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1布置

3.1.1 總體布置

雙層帶式輸送機(jī)由于基本結(jié)構(gòu)、部件與普通帶式輸送機(jī)差別較小，主要區(qū)別是布置設(shè)計(jì)不同。普通帶式輸送機(jī)由于為單層，無論尾部給料、中部給料或者是拉緊裝置均影響不大，但是雙層帶式輸送機(jī)由于其特殊性需要考慮上下給料位置、拉緊形式及位置，一般尾部第一受料的布置在下部或者上部受料較多的布置在上層，雙層帶式輸送機(jī)重點(diǎn)為布置設(shè)計(jì)，需要考慮到尾部受料、頭部分別落料、拉緊布置等的合理性，制造與普通帶式輸送機(jī)基本相同。

3.1.2 頭部布置

在主斜井井口房為了轉(zhuǎn)載給料的需要，上層與下層帶式輸送機(jī)的機(jī)頭在縱向錯(cuò)開，同時(shí)上層帶式輸送機(jī)需要架高布置。

機(jī)頭部分可以采用鋼結(jié)構(gòu)平臺，在滿足轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)布置的前提下，可以盡量減小鋼結(jié)構(gòu)平臺的高度，使結(jié)構(gòu)緊湊，施工周期短，投資較低。云南富源宏發(fā)丹爍煤礦的主斜井雙層帶式輸送機(jī)機(jī)頭部分就是全部采用鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

對于大中型礦井，主斜井井口房可以采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)雙層設(shè)計(jì)，一層主要布置雙層帶式輸送機(jī)下層的驅(qū)動、架空乘人裝置驅(qū)動、值班室等；二層主要布置雙層帶式輸送機(jī)上層的機(jī)頭、起重機(jī)，同時(shí)還可以利用二層靠近井口部分的空間布置主要的控制室與配電室等。雖然投資較高，但設(shè)備與電氣都采用集中化布置，方便管理，不僅美觀，而且整體使用性較強(qiáng)，是大中型礦井的首選方式。

3.1.3 尾部布置

如果上下層帶式輸送機(jī)的尾部都有受料，為了滿足受料的需要，上下層的帶式輸送機(jī)機(jī)尾需要在縱向錯(cuò)開布置；如果只有上層帶式輸送機(jī)受料，上下層帶式輸送機(jī)的機(jī)尾可以在縱向并排設(shè)計(jì)，使結(jié)構(gòu)盡量緊湊。尾部硐室還需要考慮架空乘人裝置的尾部，在保證設(shè)備正常、安全運(yùn)行、檢修通道的暢通的同時(shí)最大限度的減少了硐室大小。

3.1.4 拉緊布置

主斜井帶式輸送由于尾部拉力較小，一般采用尾部拉緊。拉緊裝置應(yīng)首選液壓自動拉緊裝置，不僅因?yàn)橐簤鹤詣永o裝置的性能優(yōu)良，而且可以不增加硐室的豎向空間。上層帶式輸送機(jī)的尾部拉緊采用鋼結(jié)構(gòu)架空設(shè)計(jì)，但不要影響下層帶輸送機(jī)的物料運(yùn)行；也可以把拉緊裝置布置在頭部驅(qū)動裝置附近，上層帶式輸送機(jī)的拉緊改向機(jī)構(gòu)位于下層驅(qū)動機(jī)構(gòu)的前方，下層帶式輸送機(jī)的拉緊改向機(jī)構(gòu)設(shè)于安裝基面以下的地溝中并鄰近下層驅(qū)動機(jī)構(gòu)。

雖然拉緊裝置布置在尾部，但主斜井帶式輸送機(jī)由于其重要性一般都采用軟啟動裝置，因此設(shè)備啟動時(shí)膠帶驅(qū)動滾筒的摩擦力受影響較小，可以有效的避免出現(xiàn)膠帶打滑的現(xiàn)象。

3.2 中部給料

有時(shí)主斜井帶式輸送機(jī)在中部會給料，而且上層與下層帶式輸送機(jī)都有可能要求給料。

3.2.1 上層帶式輸送機(jī)給料

如果是向上層帶式輸送機(jī)給料，布置方式比較簡單，只需要在溜煤眼或煤倉下增加給煤機(jī)，通過給煤機(jī)前溜槽給料至上層帶輸送機(jī)3.2.3 避免共振

雙層帶式輸送機(jī)易產(chǎn)生的問題是共振，由于加工精度和輥體材料的不均勻，托輥本身存在一個(gè)偏心距，轉(zhuǎn)速愈大，則托輥振動愈大。由于加工精度的原因，托輥存在一定的橢圓度，于是托輥在旋轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)致了膠帶產(chǎn)生垂直于走向方向的振動。當(dāng)膠帶的強(qiáng)迫振動頻率接近或等于膠帶的自由振動頻率時(shí)，將產(chǎn)生共振，從而破壞了帶式輸送機(jī)的正常工作。

帶速一定時(shí)，托輥直徑愈小，則轉(zhuǎn)速愈大，振動愈大，如果產(chǎn)生共振則更嚴(yán)重。根據(jù)共振理論研究發(fā)現(xiàn)：減小托輥間距、增大輸送帶張力、減小輸送帶重量、增大輸送帶彎曲剛度、減小帶速和增大托輥直徑等方式可以有效避免或減小共振發(fā)生的效果。由于輸送帶和帶速受其它眾多條件的限制，不能因?yàn)橐苊饩植抗舱窬桶l(fā)生改變，實(shí)際上常采用的的方法有：減小托輥間距；增大托輥直徑。

4 .結(jié)語

由于雙層帶式輸送機(jī)具有在可以充分利用井筒的豎向空間的前提下實(shí)現(xiàn)了煤矸分運(yùn)、不會增加礦建投資等優(yōu)點(diǎn)，在斜井開拓中具有重要的意義。主斜井是礦井生產(chǎn)中的咽喉環(huán)節(jié)，怎樣在盡量不增加或少增加投資的情況下保證輸煤的暢通和提高輸煤效率一直是主斜井設(shè)計(jì)的關(guān)鍵所在，而雙層帶式輸送機(jī)是一個(gè)很好的解決方案。

在我國現(xiàn)有的礦井中，絕大數(shù)主井為斜井，尤其是貴州、云南等西南地區(qū)主井幾乎全部為斜井開拓，雙層帶式輸送機(jī)為主斜井設(shè)計(jì)提供了很大的優(yōu)化空間。同時(shí)對提高煤礦、冶金礦山機(jī)械化裝備水平具有重要的意義，將取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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6.作者簡介

鄭利本（1980-），男，山東濟(jì)寧人，工程師，2004年山東大學(xué)工業(yè)設(shè)計(jì)專業(yè)畢業(yè)，現(xiàn)工作于中煤科工集團(tuán)南京設(shè)計(jì)研究院有限公司，一直從事煤礦機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)工作.