賀亞軍

（山西鄉(xiāng)寧焦煤集團(tuán)毛則渠煤炭有限公司， 山西 臨汾 042100）

引言

在我國(guó)當(dāng)前的煤礦開(kāi)采方式中，可以根據(jù)不同的地形地質(zhì)選擇不同的開(kāi)采方式。而立井開(kāi)采方式是針對(duì)煤層較為復(fù)雜，埋藏層較深的煤礦進(jìn)行開(kāi)采。在大型主立井的開(kāi)采中，必須運(yùn)用定量裝載的方式進(jìn)行開(kāi)采。當(dāng)前，有兩種煤礦主力井的裝載方式。一種是定量輸送機(jī)，一種是定量斗裝輸送機(jī)。

1 定量帶式輸送機(jī)裝載形式及流程

1.1 裝載布置

在大型主力井中，最長(zhǎng)使用的是定量輸送機(jī)。其主要有三個(gè)部分組成，分別為帶式給料機(jī)、帶式輸送機(jī)和中部槽，如圖1所示。

圖1 大型主立井定量帶式輸送機(jī)裝載圖

1.2 工藝流程

在礦井開(kāi)采中，借助帶式給料機(jī)將煤炭運(yùn)送到帶式輸送機(jī)中[1]。然后帶式輸送機(jī)繼續(xù)運(yùn)行，當(dāng)傳感器通過(guò)測(cè)量的煤炭過(guò)重時(shí)，則系統(tǒng)停止將煤炭放入到輸送機(jī)中。同時(shí)，定量帶式輸送機(jī)在運(yùn)行中等待箕斗，待全準(zhǔn)備好后，進(jìn)行裝煤。煤炭裝完后，進(jìn)入到低速運(yùn)行階段，并進(jìn)行下一個(gè)裝煤的環(huán)節(jié)中。

2 定量帶式輸送機(jī)選型計(jì)算

2.1 設(shè)計(jì)參數(shù)

定量帶式輸送機(jī)需要與主力井的實(shí)際情況相對(duì)應(yīng)，因此，在定量帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)需要先對(duì)主力井進(jìn)行全方位的考察勘探，在對(duì)定量帶式輸送機(jī)進(jìn)行與之相匹配的設(shè)計(jì)。因此，需要根據(jù)主力井的實(shí)際情況，對(duì)帶式輸送機(jī)的載定額、循環(huán)時(shí)間、提速時(shí)間、間歇時(shí)間和距離進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。

2.2 實(shí)例

某煤炭項(xiàng)目的儲(chǔ)煤量為15.00 Mt/年，采用大型主立井的方式進(jìn)行開(kāi)采。主立井井筒直徑為9.9 m，面積為80.7 m2。購(gòu)入50 t箕斗，準(zhǔn)備3臺(tái)多繩摩擦提升機(jī)。在此次立井開(kāi)采中，設(shè)3個(gè)煤倉(cāng)，每個(gè)煤倉(cāng)的容量為5000 t。其中一個(gè)用于裝載緩沖，另一個(gè)用于運(yùn)輸緩沖。

2.2.1 參數(shù)詳解

此礦井開(kāi)采中，箕斗載重量為50 t，提升高度為672.3 m。分別設(shè)置其10 m/s的提升速度、0.65 m/s加減速度、120 s循環(huán)時(shí)間、71 s提升時(shí)間、4 s休止時(shí)間。在本次工程中，依據(jù)主力井深度60 m，要準(zhǔn)備兩個(gè)箕斗。

2.2.2 定量帶式輸送機(jī)參數(shù)

本次工程開(kāi)采中，其立井深度為60 m，根據(jù)箕都和中部槽的大小，確定裝載輸送機(jī)的長(zhǎng)度為50 m，并考慮到輸送機(jī)自身的忒單，將裝載到卸載距離設(shè)定為39 m[2]。為了保證輸送機(jī)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，要設(shè)定好定量帶式輸送機(jī)的長(zhǎng)度，并按照合理的角度進(jìn)行運(yùn)送煤炭，并設(shè)置合理的堆煤工藝，具體分布如圖2所示。

圖2 輸送機(jī)圖

2.2.3 輸送機(jī)帶寬、帶速的調(diào)節(jié)

依照箕斗可接受的重量，設(shè)定帶式輸送機(jī)長(zhǎng)度。因此，在本項(xiàng)目中，箕斗可承受的重量為37 m，可輸送煤炭重量為1431 t/m。根據(jù)我國(guó)帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范，正常輸送機(jī)無(wú)法滿足工程需求，因此需要重新對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而促進(jìn)工程的開(kāi)展與實(shí)施。在定量帶式輸送機(jī)的設(shè)計(jì)中，采用“一”字設(shè)計(jì)，將輸送機(jī)帶寬進(jìn)行加長(zhǎng)，并加長(zhǎng)其間距。在堆煤環(huán)節(jié)中，首先要保證輸送機(jī)在堆煤過(guò)程中不滑煤，因此在輸送機(jī)帶寬設(shè)計(jì)為1950 mm，寬度設(shè)計(jì)為1600 mm，高度為673 mm。

將一次提升循環(huán)時(shí)間S1設(shè)定為119.4 s，提升時(shí)間設(shè)定為74.4 s，休息時(shí)間為45 s。在提升時(shí)間內(nèi)，要完成33 m運(yùn)送任務(wù)，因此低速V1需要滿足：V1≥33/74.4=0.443 m/s。

為了保證機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，裝載需要預(yù)留一定的時(shí)間，以供及其調(diào)節(jié)和修整。因此，將完成裝載時(shí)間設(shè)定在1 min內(nèi)，由此可以算出低速V1=33/60=0.55 m/s。

在休止時(shí)間中輸送機(jī)需要卸載長(zhǎng)度為33 m的負(fù)載，輸送機(jī)高速 V2至少滿足：V2≥33/45=0.733 m/s。

由于輸送機(jī)在高低速之間變化需要有一定的時(shí)間以及部分冗余，因此設(shè)定為22s內(nèi)對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行卸載，由此可以看出V2=1.5 m/s。

為了保證定量帶式輸送機(jī)的運(yùn)送速度與裝卸載一致，則可以根據(jù)加減速規(guī)范進(jìn)行設(shè)定。在輸送機(jī)設(shè)定中，可以將其平均加速度設(shè)定為≤0.3 m/s2，如若輸送機(jī)設(shè)置復(fù)雜，可以將其平均加速度設(shè)定為≤0.2 m/s2。結(jié)合定量帶式輸送機(jī)中部槽的設(shè)計(jì)，將定量帶式輸送機(jī)的低速、高速等相關(guān)信息進(jìn)行融合，從而將加速度定位0.15 m/s2。

2.2.4 裝載環(huán)節(jié)

將輸送機(jī)有效裝載時(shí)間設(shè)定為60 s，冗余時(shí)間設(shè)定為14.4 s，用于各環(huán)節(jié)銜接緩沖。在定量輸送機(jī)開(kāi)始運(yùn)作時(shí)，需要一定的準(zhǔn)備時(shí)間，并進(jìn)行機(jī)器預(yù)熱和調(diào)試。因此，在定量輸送機(jī)設(shè)置中，設(shè)定8 s為準(zhǔn)備熱機(jī)時(shí)間。

在定量輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，熱機(jī)開(kāi)始后8s機(jī)器開(kāi)始運(yùn)作。由給料機(jī)給煤，待機(jī)器運(yùn)行60 s后停止給料機(jī)操作，讓煤炭在輸送機(jī)中運(yùn)送。當(dāng)輸送機(jī)運(yùn)行34 m后，將輸送機(jī)調(diào)至低速運(yùn)行6.4 s，3.52 m后，空斗至裝載位置。

提升工程運(yùn)輸時(shí)間，首先要保證空斗操作，才能使定量帶狀運(yùn)輸機(jī)進(jìn)入正常工作狀態(tài)。具體如圖3所示。

圖3 裝載圖

2.2.5 功率計(jì)算

由上述可知帶寬和帶速，以及輸送帶載煤量，那么就可以提出輸送機(jī)輸送量：

式中：Q1為輸送能力，t/s；S為輸送物料橫截面積，1.52 m2；k為傾斜系數(shù)，此處取值1.0；ρ為物料密度，0.9 t/m3。

代入數(shù)據(jù)計(jì)算得Q1=0.752 t/s=2708 t/h。

同理可算得輸送機(jī)在高速運(yùn)轉(zhuǎn)中的運(yùn)輸量Q2=2.052 t/s=7287 t/h。

按照上述運(yùn)算，依照相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范可以得出，輸送機(jī)的最大功率為PA=189 kW。由于輸送機(jī)受到速度的影響，因此在不同速度下輸送機(jī)頻繁切換。將輸送機(jī)的富裕系數(shù)設(shè)置到1.4，則電動(dòng)機(jī)功率PM=280 kW。為了實(shí)現(xiàn)輸送機(jī)的速度轉(zhuǎn)換，應(yīng)通過(guò)變壓的方式進(jìn)行速度轉(zhuǎn)換。

2.2.6 其他設(shè)施

在本工程中，靜滴煤倉(cāng)給料機(jī)與定量帶式輸送機(jī)要相匹配，因此根據(jù)工程量情況，選擇給料機(jī)的型號(hào)為GLD3800，其能力Q=3800t/h，功率N=10kW。為減少輸送機(jī)槽部的煤炭?jī)A撒現(xiàn)象，在設(shè)計(jì)輸送帶時(shí)要加寬輸送帶，并輔助封堵材料進(jìn)行封堵，避免因撒煤而導(dǎo)致的浪費(fèi)。同時(shí)設(shè)計(jì)集水槽，從而對(duì)掉落的煤炭進(jìn)行收集。

3 結(jié)語(yǔ)

在主力井運(yùn)行中，定量裝載是其中一項(xiàng)重要的環(huán)節(jié)。合理的定量裝載機(jī)器設(shè)計(jì)選型，是提高主力井開(kāi)采效率的重要保證。因此，要加強(qiáng)對(duì)輸送機(jī)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的把控，從輸送機(jī)的帶寬到載量都需要根據(jù)主力井的實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)控，進(jìn)而滿足主力井對(duì)于工程的要求。

[1]陳偉，秦喜文，茹加宏.大型主立井定量帶式輸送機(jī)裝載選型設(shè)計(jì)[J].煤炭工程，2017，49（1）：15-17.

[2]奚旭峰.煤礦主立井提升系統(tǒng)定量稱(chēng)重的發(fā)展[J].煤礦機(jī)電，2016（2）：59-60.

[3]趙小峰.煤礦主井定重裝載系統(tǒng)的改造[J].煤礦機(jī)電，2015（1）：94-96.