不連溝煤礦主斜井膠帶機改造方案

不連溝煤礦主斜井膠帶機改造方案

趙秉國

（內蒙古蒙泰不連溝煤礦 內蒙古鄂爾多斯 010319）

摘要：隨著不連溝煤礦生產能力的不斷提高，主斜井膠機機作為主要運輸系統一直存在諸多隱患，為了滿足運輸能力，提高安全系數，對主斜井膠帶機進行改造。詳細介紹了改造方案及驗算過程。

關鍵詞：主斜井膠帶機 改造 方案 

Buliangou Coal Mine Main Incline Shaft Belt Machine Retrofit Scheme

Zhao Bingguo

Abstract: with the development of buliangou coal production capacity continues to improve, the main inclined shaft of glue machine as the main transportation system has been put in a lot of trouble, in order to meet the transportation capacity, improve the safety factor, the transformation of the main shaft belt conveyor. Detailed introduced the process scheme and checking.

Keywords: main inclined shaft belt conveyor; transformation; scheme

一、概況

不連溝煤礦是華電煤業首座設計的千萬噸級大型礦井，于2011年6月投產， 2012年4月12日通過了生產能力1500萬噸的核定后，主運系統由于運力增大、負荷增加，曾多次出現：主斜井皮帶機壓死、無法重載起車、卸載滾筒斷軸和皮帶下滑等問題，十分嚴重，不僅對設備造成了很大損傷，而且嚴重影響礦井的安全生產。為了提高主運系統安全系數，增加主運系統運輸能力，適應年產1500萬噸及以后增加產量需求，決定對主運系統進行改造。

二、膠帶機主要技術參數

1.輸送能力：4500t/h    2.帶寬：1600mm   3.帶速：5m/s 輸   4.送長度：2520m     5.驅動功率: 3×1800+2×1800kw   6.提升高度:245m   7.輸送帶：ST5000阻燃鋼絲芯抗縱撕膠帶   8.驅動裝置:采用電機和減速器、變頻器驅動。

三、改造方案

為改善膠帶機重載啟動性能、提高結構件及帶面安全系數、增加系統運輸能力，需要對膠帶機進行改造。為減少改造工程量輸送帶保持不變、井口房基礎設備基本不變，在距井口1320m三聯巷處增加2臺中部驅動，具體布置如圖。主斜井膠帶機改造示意圖

改造前后參數對比如下：

    輸送機張力分布情況對照表

    基本數據及主要參數對照表

四、計算過程

1．滿足傳動條件張力計算

當采用的傳動裝置相同時，5個驅動滾筒傳遞力相等，傳動滾筒圍包角相等θ=210⁰，膠帶與滾筒之間摩擦系數μ=0.3，牽引系數K=e^μθ=3.0，所有驅動單元相同且采用變頻啟動，所以有：

F_單=F_Ⅱ=F_Ⅳ=F_U/5=202236N，如果滿足Ⅳ號滾筒不打滑：

S_Ⅱ=S_Ⅳ≥K_A F_Ⅳ/( e^μθ-1)=111229N，K_A=1.1

２. 滿足垂度要求

承載分支最小張力點允許的最小張力：

S_Zmin≥a0（q皮+ q）g/8Χ(h/a)max=35536N

(h/a)max—兩組托輥間允許的膠帶垂度0.02，a0—上托輥組間距，a0=1.5米

空載段允許最小張力：

Skmin≥au q皮g/8Χ(h/a)max=19975N ，au—下托輥組間距，au=3米

3. 輸送機正常運行時張力

因為是機尾張緊，需要同時滿足驅奔離點不打滑和機尾皮帶垂度條件，頭部驅動滾筒奔離點張力S_Ⅱ= S_Ⅳ=F_拉+F_滑-F_HU，

其中：S_Ⅱ—機頭驅動滾筒奔離點張力；S_Ⅳ—中間驅動奔離點張力；F_拉—機尾單邊拉力；F_滑—皮帶松邊在傾斜方向的分力；

F_HU—皮帶松邊運行阻力，包括皮帶運行阻力和底托輥運行阻力。

F_HU=Lfg (q皮cosα+q下)=74219N；F_滑=Lgq皮 sinα=259651N

S_Ⅱ= S_Ⅳ=F_拉+F_滑－F_HU=220969N

4．中驅位置計算

在上皮帶L長時皮帶的張力：F_L =CfgL【(ｑ皮+ q)Χcosα+ q上】+gL(q皮+ q)sinα，當Q=5000t/h時，F_L=473.3L

各式意義： C: 附加阻力系數 1.05；fgL(ｑ皮+ q)Χcosα表示物料和帶面運行阻力；fgLq上表示托輥運行阻力；gL(ｑ皮+ q)ｓinα表示物料和皮帶的傾斜阻力；

按驅動理論計算出總的圓周驅動力F_U=1011178N，頭部最大張力

F_Ⅰ= S_Ⅱ+3_FU／5=220969+606706=827675N  

F_L =473.3L，F_Ⅰ= F_L+ S_Ⅳ  S_Ⅱ=S_Ⅳ

F_L=473.3L=606706， L=1281米，頭部驅動滾筒距中間驅動滾筒奔離點的距離。

頭部各個驅動滾筒及中間驅動滾筒受力情況：

F_Ⅱ= S_Ⅱ+ F_U／5=220969+202235=423204N，F_Ⅰ=423204+2F_U／5=827675N；

中間驅動滾筒受力情況：

F_Ⅳ=S_Ⅳ+F_U／5=220969+202235=423204N，F_Ⅲ=F_Ⅳ+ F_U／5=423204+202235=625439N

5．當中間驅動距機頭距離L=760米時，各個滾筒受力情況，同時滿足機頭驅奔離點不打滑和機尾皮帶垂度條件

F_Ⅱ= S_Ⅱ+ F_U／5=220969+202235=423204N，F_Ⅰ=423204+2F_U／5=827675N；

F_L = 473.3L，L=760米時，F_L =359708N

F_Ⅰ= F_L+ S_Ⅳ  S_Ⅳ=467967N  F_Ⅳ= S_Ⅳ+ F_U／5=467967＋202235=670202N

F_Ⅲ= F_Ⅳ+ F_U／5=670202＋202235=872437N

6．當中間驅動距機頭1320米時，滿足機尾張緊、機頭及中驅不打滑各個滾筒受力

F_Ⅱ= S_Ⅱ+ F_U／5=220969+202235=423204N，F_Ⅰ=423204+2FU／5=827675N；

F_L = 473.3L=624756N

F_Ⅰ= F_L+ S_Ⅳ S_Ⅳ=202919N滿足驅動條件F_Ⅳ= S_Ⅳ+ F_U／5=202919+202235=405154N，

F_Ⅲ= F_Ⅳ+ F_U／5=405154+202235=607389N

7．滿足中部驅動滾筒不打滑驅動條件、5個驅動滾筒功率平衡中驅距頭部最大距離

    F_Ⅰ=473.3L+ S_Ⅳ  S_Ⅳ=111229N  L=1513m

8．當中間驅動距機頭2000米時

    當中間驅動位大于滿足中部驅動滾筒不打滑驅動條件、各個驅動滾筒功率平衡，5驅動布置、中驅距頭部最大距離1513米，向皮帶尾方向時，根據F_Ⅰ= F_L+ S_Ⅳ，S_Ⅳ=F_Ⅰ－F_L= S_Ⅱ＋3F_U／5－F_L，因為2000米＞1513米，所以F_L ﹥3F_U／5，中驅Ⅳ滾筒奔離張力S_Ⅳ的范圍是K_A F_Ⅳ/( e^μθ-1)≤S_Ⅳ≤S_Ⅱ，

按各個滾筒傳遞力相等，以滿足Ⅳ滾筒摩擦傳動為條件計算各個滾筒受力：

F_L = 473.3L=946600N      F_Ⅰ=473.3L+ S_Ⅳ      S_Ⅳ≥K_A F_Ⅳ/( e^μθ-1)=111229N        F_Ⅰ=1057829N

F_Ⅰ= S_Ⅱ+3F_U／5     S_Ⅱ= F拉+F滑-F_HU=220969   F_Ⅰ- S_Ⅱ=836860N,

機頭每個滾筒傳遞力F_單=278953N,

中部驅動傳遞力F_中=1011178-836860=174318N

F_Ⅳ= S_Ⅳ+F_中=285547N

9．逆止力計算

逆止器滾筒傳遞最大摩擦力Ｓ＝S_Ⅳe^μθ＝662907N， K=e^μθ=3.0

經計算靜逆止力S_BN=541111N，傾斜力F_傾=668480N，頭部最大拉力F_Ⅰ=423204+2F_U／5=827675N；逆止力按1.5倍計算，所需逆止力分別為81166N,1002720N，1241512N。

五、設備增設情況

需要增加的設備有：3件機架、2件驅動滾筒、2件導向滾筒、2臺H3SH7A減速器、2臺1800KW變頻電動機、2臺額定電流260A變頻器、2臺額定容量 3000KVA變壓器、1臺逆止器、1臺PLC同步柜、2800米礦用電纜、3臺高壓柜等。

該方案需投資約2500萬元，設備采購周期約為4-6個月，硐室、基礎施工工期為40天，皮帶機機架安裝、皮帶對接工期約10-15天（停產施工）。

六、方案特點

主井皮帶機改造后輸送能力達到5000 t/h，皮帶安全系數由目前7.11提高到8.79；頭部最大張力由107.4噸降低到83.9噸；卸載滾筒合力下降約47噸；主井皮帶機運行工況明顯改善。平均4500t/h負荷下能重載啟動。

系統煤量不均衡問題及矸石損傷帶面問題得到解決，系統平均運輸能力達到4000t/h，礦井具備年產1500萬噸及以上生產能力要求。