王浩淇

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)勘察設(shè)計(jì)院有限公司，山西 晉城 048006）

1 項(xiàng)目背景

山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)大通煤業(yè)有限公司由整合主體企業(yè)山西煤炭運(yùn)銷集團(tuán)有限公司對(duì)山西高平劉家廟煤業(yè)有限公司、山西高平恒祥煤業(yè)有限公司、山西高平石巖河煤業(yè)有限公司、山西高平雙友煤業(yè)有限公司進(jìn)行重組整合，整合后井田面積為10.4136km2，生產(chǎn)能力1.2Mt/a，批準(zhǔn)開采3-15號(hào)煤層。2010年8月編制了《大通煤業(yè)有限公司兼并重組整合礦井初步設(shè)計(jì)》。

2 原設(shè)計(jì)方案

2.1 主斜井帶式輸送機(jī)

原設(shè)計(jì)主斜井帶式輸送機(jī)選用1臺(tái)DTL100/32/110型固定式帶式輸送機(jī)，運(yùn)量320t/h，帶寬1000mm，帶速2.5m/s，運(yùn)輸距離143.24m，輸送機(jī)傾角18.0°，頭部采用Φ800mm膠面單滾筒單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)頭下端設(shè)置液壓張緊。

帶式輸送機(jī)選用St/S630鋼絲繩芯抗靜電阻燃膠帶，膠帶強(qiáng)度為630N/mm；選用1臺(tái)YB2315S-4型電動(dòng)機(jī)，電機(jī)功率110kW；配套ZSY400-25型減速器，速比25；選配1臺(tái)BYWZ5-400/80型制動(dòng)器和1臺(tái)NYD250型逆止器。

2.2 地面轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)

主斜井場地布置有原煤緩沖倉、選煤場主廠房及產(chǎn)品煤倉等建筑。主斜井帶式輸送機(jī)將原煤從井底煤倉提升至主斜井井口房后，由一條轉(zhuǎn)載帶式輸送機(jī)直接轉(zhuǎn)載至地面原煤緩沖倉進(jìn)行存儲(chǔ)。地面布置有2個(gè)直徑18m的原煤緩沖倉，倉頂房內(nèi)布置配倉刮板輸送機(jī)，每個(gè)原煤緩沖倉下布置有4個(gè)出料口，采用帶式給料機(jī)進(jìn)行給料，原煤緩沖倉至主廠房布置有一臺(tái)帶式輸送機(jī)，筒倉卸料由此帶式輸送機(jī)運(yùn)至選煤廠主廠房，進(jìn)入洗選環(huán)節(jié)。地面轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)的工藝流程如圖1所示，平面布置如圖2所示。

3 方案變更及優(yōu)化

在實(shí)際建井、設(shè)計(jì)過程中，業(yè)主方（甲方）提出主斜井帶式輸送機(jī)要利用已有的處于閑置狀態(tài)的山西晉煤集團(tuán)山陰晉泰煤業(yè)有限責(zé)任公司主斜井帶式輸送機(jī)，故需對(duì)主斜井帶式輸送機(jī)及原煤轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)進(jìn)行設(shè)計(jì)變更及優(yōu)化。

山陰晉泰煤業(yè)有限責(zé)任公司主斜井帶式輸送機(jī)長349.9m，大通煤業(yè)主斜井煤倉倉底至地面原煤緩沖倉倉頂?shù)木嚯x為288.5m，設(shè)計(jì)運(yùn)量均為320t/h。本次優(yōu)化設(shè)計(jì)考慮從主斜井煤倉倉底至地面原煤緩沖倉倉頂布置一臺(tái)帶式輸送機(jī)作為提升設(shè)備，不僅減少了設(shè)備的管理環(huán)節(jié)，而且可以大大地降低主斜井井口房建設(shè)的工程量。優(yōu)化后的工藝流程圖如圖3所示。

圖1 地面轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)工藝流程圖

圖2 地面轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)平面布置圖

圖3 優(yōu)化后的工藝流程圖

在本次優(yōu)化設(shè)計(jì)過程中，主要需要解決以下技術(shù)難點(diǎn)：

（1）利用已有帶式輸送機(jī)，且需要滿足現(xiàn)有條件

大通煤業(yè)主斜井帶式輸送機(jī)機(jī)尾位于井下緩沖煤倉底部，機(jī)頭位于地面原煤緩沖倉倉頂房。運(yùn)輸距離為288.5m，提升高度為87.3m，運(yùn)輸傾角為18° ～15.8°。

山陰晉泰煤業(yè)有限責(zé)任公司主斜井的DTL100/32/185型固定式帶式輸送機(jī)，運(yùn)量320t/h，帶寬1000mm，帶速2.0m/s，運(yùn)輸距離349.9m，輸送機(jī)傾角0°～19.6°，頭部采用Φ800mm膠面單滾筒單電機(jī)驅(qū)動(dòng)，機(jī)尾平運(yùn)段設(shè)置ZYJ500（ZLY-01-80）型液壓張緊裝置。帶式輸送機(jī)選用St/S800鋼絲繩芯抗靜電阻燃膠帶，膠帶強(qiáng)度為800N/mm；選用1臺(tái)YBPT355S-4型電動(dòng)機(jī)，電機(jī)功率185kW；配套M3PSF70+FAN型減速器，速比31.5；選配1臺(tái)KPZ-1200/59型盤式制動(dòng)器和1臺(tái)NYD90型逆止器。

基于上述不同的參數(shù)，需要對(duì)山陰晉泰煤業(yè)主斜井帶式輸送機(jī)進(jìn)行相關(guān)安全性驗(yàn)算[1]。大通煤業(yè)主斜井帶式輸送機(jī)運(yùn)量320t/h，膠帶帶寬1000mm，采用St/S800鋼絲繩芯抗靜電阻燃膠帶，帶速2.0m/s。經(jīng)計(jì)算，帶式輸送機(jī)需要電機(jī)功率126kW，山陰晉泰煤業(yè)主斜井帶式輸送機(jī)配套電機(jī)功率185kW，可以滿足運(yùn)輸要求。皮帶安全系數(shù)為7.2，滿足規(guī)程要求。需要制動(dòng)力矩25742N·m，原帶式輸送機(jī)配有1套KPZ-1200/59型盤式制動(dòng)器，制動(dòng)力矩40kN·m，可以滿足安全要求。

（2）帶式輸送機(jī)機(jī)頭布置的問題

設(shè)計(jì)優(yōu)化的一大難點(diǎn)就是主斜井帶式輸送機(jī)皮帶中心線與筒倉中軸線斜交的問題。主斜井帶式輸送機(jī)軸線和原煤緩沖倉的水平軸線成34.21°，帶式輸送機(jī)的機(jī)頭布置在原煤緩沖倉倉頂房的二層，而山陰晉泰煤業(yè)主斜井帶式輸送機(jī)的機(jī)頭結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜（如圖4所示），機(jī)頭為雙臺(tái)階結(jié)構(gòu)[2]，倉頂房大小有限，要同時(shí)滿足布置機(jī)頭支架、行人通道和檢修空間較為困難。

圖4 山陰晉泰煤業(yè)主斜井帶式輸送機(jī)的機(jī)頭結(jié)構(gòu)圖

本次優(yōu)化設(shè)計(jì)中，對(duì)帶式輸送機(jī)的安裝位置不斷進(jìn)行調(diào)整，最后采用機(jī)頭驅(qū)動(dòng)滾筒機(jī)架平臺(tái)和檢修平臺(tái)二合一布置的方式，大大降低了占用空間。平臺(tái)采用鋼結(jié)構(gòu)制作，不僅可以降低建筑負(fù)荷，而且鋼結(jié)構(gòu)平臺(tái)的下部可以滿足溜槽和行人通過的需求。帶式輸送機(jī)機(jī)頭的水平拉力通過平臺(tái)的12根立柱均勻地分配到倉頂房上，可以保證鋼結(jié)構(gòu)的安全性能。主斜井帶式輸送機(jī)機(jī)頭架在倉頂房的布置如圖5所示。

圖5 大通煤業(yè)主斜井帶式輸送機(jī)機(jī)頭架布置圖

（3）主斜井帶式輸送機(jī)至配倉刮板機(jī)溜槽的問題

原煤緩沖倉倉頂房一層布置有配倉刮板輸送機(jī)，帶式輸送機(jī)中心線和刮板輸送機(jī)中心線傾斜布置。由于主斜井帶式輸送機(jī)機(jī)頭架布置要求，倉頂房二層的樓板上梁的布置較為復(fù)雜，溜槽預(yù)留孔洞為不規(guī)則型，這也給溜槽的設(shè)計(jì)增加了難度。

本次優(yōu)化設(shè)計(jì)中對(duì)于溜槽的問題，采用三維設(shè)計(jì)模擬的方式進(jìn)行解決，設(shè)計(jì)利用Solidworks軟件[3]。在軟件平臺(tái)上建立帶式輸送機(jī)和刮板機(jī)的簡單模型，然后對(duì)溜槽進(jìn)行模擬，模擬的結(jié)果如圖6所示。

采用SolidWorks軟件進(jìn)行溜槽模擬，不僅可以直觀地展現(xiàn)溜槽的截面、傾角等是否滿足要求，而且還可以直接統(tǒng)計(jì)出制作溜槽所需鋼板的面積，大大提高了工作效率。

圖6 溜槽模擬展示圖

4 結(jié)論

以大通煤業(yè)有限公司主斜井帶式輸送機(jī)改型設(shè)計(jì)為研究對(duì)象，在保證原煤轉(zhuǎn)載工藝不變的情況下，實(shí)現(xiàn)了閑置設(shè)備的再利用，不僅減少了管理環(huán)節(jié)，而且大大降低了礦井的建設(shè)成本。改造后的主斜井帶式輸送機(jī)2018年投入運(yùn)行后，生產(chǎn)穩(wěn)定，故障率低，運(yùn)行效果良好，可以滿足原煤轉(zhuǎn)載存儲(chǔ)的要求。

煤炭資源整合過程中不可避免涉及到很多閑置設(shè)備的再利用問題，本設(shè)計(jì)充分盤活了已有設(shè)備，大大地提高了經(jīng)濟(jì)效益，為同類型礦井盤活利用庫存設(shè)備的優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有益參考。