06第五章井下运输

尔林兔矿井初步设计第五章井下运输·114·第五章井下运输第一节煤炭运输方式及设备一、煤炭运输方式1、井下煤炭运输方式选择本矿井生产能力大，井下生产集中，适宜采用连续运输方式输送煤炭。带式输送机是煤矿理想的高效连续运输设备，其特点：①具有输送距离长、运量大、连续输送的优点,能充分发挥综采设备的效能，有利于持续、稳定地实现矿井的高产高效；②运行可靠,易于实现自动化和集中化控制,易于实现集中管理，简化生产环节，提高生产效率和保证安全；③运输环节少，占用人员少，主辅运输互不干扰；④能适应煤层巷道的起伏变化。⑤尤其对高产高效矿井,带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。目前国内大型现代化矿井的大巷煤炭运输上均采用带式输送机运输方式，实践证明是完全可靠的、可行的。根据本矿的条件，大巷、顺槽煤炭运输均采用带式输送机运输方式。2、煤炭运输系统根据矿井生产能力及开拓方式、采区布置等特点，矿井移交时井下煤流输送系统如下：22S1采区：22S101工作面通过刮板输送机→22S101顺槽带式输送机→2-2上煤北翼胶带输送机→2-2上煤煤仓→主斜井→地面生产系统。22Z1采区：22Z101工作面通过刮板输送机→22Z101顺槽带式输送机→2-2中煤东翼胶带输送机→2-2中煤煤仓→主斜井→地面生产系统。二、井下煤炭运输设备选型2-2上煤北翼和2-2中煤东翼大巷带式输送机的选型本着主要运输环节的能力满尔林兔矿井初步设计第五章井下运输·115·足矿井生产规模的需要，结合井下工作面生产能力、大巷条件、煤仓的缓冲能力、煤流系统的前后能力协调、主运输设备的配套情况，经过方案比选计算，2-2上煤北翼和2-2中煤东翼大巷带式输送机的主要参数确定过程如下。1、2-2上煤北翼大巷带式输送机①设计依据：带式输送机运量Q=1000t/h输送机大巷倾角δ=0°～0.29°带式输送机长度L=796m（首采面移交时，后期2879m）垂直提升高度h=4m（首采面移交时；后期h=-12m）煤的松散容重ρ=900kg/m3②胶带输送机参数：根据带式输送机的实际工作条件及国内设备生产厂家的加工水平，同时考虑到现场的管理水平等因素后，确定计算选用如下参数：托辊运行阻力系数f＝0.028传动滚筒摩擦系数μ＝0.35带式输送机带宽B＝1200mm，带式输送机运行速度V＝2.5m/s初选胶带强度St：1250N/mm每米物料重量qG＝111.12kg/m每米胶带重量qB＝28.8kg/m上托辊为三托辊组，每米长转动部分重量：qRO=27.375kg/m下托辊为平型托辊组，每米长转动部分重量：qRU=10.027kg/m③计算结果主要阻力FH＝45057N附加阻力FN＝1834N主要特种阻力Fs1＝2075N尔林兔矿井初步设计第五章井下运输·116·附加特种阻力Fs2＝1764N倾斜阻力Fst＝4360N传动滚筒所需圆周驱动力Fu＝FH+FN+Fs1+Fs2+FstFu＝55090N带式输送机稳定运行时传动滚筒所需运行轴功率：PA＝Fu×V/1000＝138kW④带式输送机驱动电动机功率：PM＝PA/η1η2＝185kW式中：η1——驱动系统正功率运行时的传动效率（含电压降），取0.83。η2——功率不平衡系数，取0.9为与后期配合，后期长度2879m，运行轴功率PA＝402kW，电机功率PM＝539kW，功率配比2:1，选择三台电机（每台220KW）。前期选择1台220kW异步电动机，型号YB355M1-4，N=220kW，n=1500r/min,V=660V。⑤张力计算：带式输送机用头部单滚筒传动。确定传动滚筒的围包角α＝200°。设Fu为传动滚筒圆周力，F1、F2min分别为传动滚筒处的输送带趋入点和奔离点的张力，Fumax为起动状态传动滚筒圆周力。其中Fumax=FU×KAKA为启动系数，取值KA=1.35，Fumax=53930N传动滚筒上圆周力Fu=FumaxF2min＝Fu/（eμα2－1）＝31065NF1＝Fu＋F2min＝86155N输送带的安全系数：(考虑后期长度2879m、St：1250N/mm)F1＝190947Nn=B×St/F1=7.867，故安全系数满足要求。⑥2-2上煤北翼大巷带式输送机选型结果为：B=1200mm，Q=1000t/h（考虑到生产因素和工作面的峰值煤量），V=2.5m/s，δ=0°～尔林兔矿井初步设计第五章井下运输·117·0.29°，首采区移交时铺设长度L=796m，带强St1250N/mm（阻燃）。驱动型式为头部单滚筒驱动，配YB355M1-4型（220kW，660V）电动机一台；减速器B3SH10-25一台；液力耦合器（YOTCS560）一台，采用头部液压自动拉紧方式。采区接续到第8年时，带式输送机铺设长度达到2879m，需在原已经施工的基础上增加两套驱动装置，功率配比2：1，即YB355M1-4型（220kW，660V）电动机三台；减速器B3SH10-25三台；液力耦合器（YOTCS560）三台；延长胶带长度，可满足使用要求。2、2-2中煤东翼大巷带式输送机①设计依据：带式输送机运量Q=2400t/h输送机大巷倾角δ=-2°～-0.5°带式输送机长度L=2791m（首采面移交时；后期L=5340m）垂直提升高度h=-28m（首采面移交时；后期h=-60m）煤的松散容重ρ=900kg/m3②胶带输送机参数：根据带式输送机的实际工作条件及国内设备生产厂家的加工水平，同时考虑到现场的管理水平等因素后，确定计算选用如下参数：托辊运行阻力系数f＝0.028传动滚筒摩擦系数μ＝0.35带式输送机带宽B＝1400mm，带式输送机运行速度V＝3.15m/s初选胶带强度St：1600N/mm（后期St：3150N/mm）每米物料重量qG＝211.65kg/m每米胶带重量qB＝36.26kg/m上托辊为三托辊组，每米长转动部分重量：qRO=29.1kg/m下托辊为V型托辊组，每米长转动部分重量：qRU=10.847kg/m尔林兔矿井初步设计第五章井下运输·118·③计算结果主要阻力FH＝248470N附加阻力FN＝5368N主要特种阻力Fs1＝9838N附加特种阻力Fs2＝2058N倾斜阻力Fst＝-58158N传动滚筒所需圆周驱动力Fu＝FH+FN+Fs1+Fs2+FstFu＝207576N带式输送机稳定运行时传动滚筒所需运行轴功率：PA＝Fu×V/1000＝654kW④带式输送机驱动电动机功率：PM＝PA/η1η2＝876kW式中：η1——驱动系统正功率运行时的传动效率（含电压降），取0.83。η2——功率不平衡系数，取0.9为与后期配合，后期长度5340m，运行轴功率PA＝1390kW，电机功率PM＝1861kW，功率配比2:2，选择4台电机（每台500KW）。前期功率配比1:1，选择2台500kW异步电动机，型号YB560S1-4，N=500kW，n=1480r/min，V=6KV。⑤张力计算：带式输送机均用头部双滚筒传动，功率配比1:1。确定第一传动滚筒的围包角α1＝200°，第二传动滚筒围包角α2＝200°。设Fu1、Fu2分别为第一和第二传动滚筒圆周力，F1、F1-2和F2min分别为第一和第二传动滚筒处的输送带趋入点和奔离点的张力，Fumax为起动状态传动滚筒圆周力。其中Fumax=FU×KAKA为启动系数，取值KA=1.35，Fumax=201814N第一传动单元滚筒上圆周力Fu1=Fu/2第二传动单元滚筒上圆周力Fu2=Fu/2设第二传动滚筒eμα2值用足时，则：尔林兔矿井初步设计第五章井下运输·119·F2min＝Fumax/2（eμα2－1）＝58527NF1-2＝F2min＋Fu2＝162315NF1＝Fu＋F2min＝266103NF1/F1-2=1.64≤eμα1=3.4故按不打滑条件验算，张力满足要求。输送带的安全系数：n=B×St/F1=8.47，故安全系数满足要求。⑥2-2中煤东翼大巷带式输送机选型结果：B=1400mm，Q=2400t/h（考虑到生产因素和工作面的峰值煤量），V=3.15m/s，δ=0°～-0.58°，首采区移交时铺设长度L=2791m，带强St1600N/mm（阻燃）。驱动型式为头部双滚筒驱动（功率配比1：1），配YB560S1-4型（500kW，6KV）电动机二台；减速器（B3SH14-31.5）二台，高压变频调速装置,采用头部液压自动拉紧方式。采区接续到第10年时，带式输送机铺设长度达到5340m，需在原已经施工的基础上增加两套驱动装置，功率配比2：2，更换胶带带强为St3150，可满足使用要求。3、软驱动形式的选择由于井下所用胶带输送机运距长、运输能力大，为降低起动和制动胶带的动张力，减少起动对电网的冲击和起动过程中各承力部件的动载荷，延长减速器、电动机和工作机构等关键部件的使用寿命，实现电机间的功率平衡，应对带式输送机的起动加速度进行控制，因此《煤矿安全规程》规定，带式输送机应加设软启动装置，下运带式输送机应加设软制动装置。国内井下胶带输送机软驱动主要有高压变频调速系统、CST、液力偶合器和液体粘性软驱动等几种方式。高压变频调速系统软起动性能优良、起动及停车时速度曲线线性可控、电气制动性能好、可无级变速、可控性能优良、可靠性高、技术先进、设备成熟、调速范围宽、控制精度高、响应速度快、保护完善，适用于长距离、大功率、线路复杂的带式输送机，可以控制输送机按设定的“S”形曲线启动和制动，能实现多机功率平尔林兔矿井初步设计第五章井下运输·120·衡，可长时间地保持在低于额定速度下的较低速度运行，且低速运行稳定，可满足长距离带式输送机的验带要求，真正提供验带速度；可根据井下原煤的生产情况调节带速，节能运行，无运行功率损耗。其缺点是：电控设备占地面积大，且目前大功率尚无防爆型产品，在煤矿井下要求防爆的场合无法使用。但目前可把控制柜放在地面无防爆要求的场合通过敷设长距离信号控制电缆使用，对于本矿井可放在主斜井井口房内，沿主斜井敷设信号控制电缆。CST具有差动调节输出力矩和输出转速的功能，可以控制带式输送机按设定的“S”形曲线起动，控制精度高、动态响应快；结构紧凑、布置简单，是长距离、大运量、线路复杂的带式输送机较理想的驱动装置。缺点是投资及维护费用较高，尤其是售后服务成本较高。液力偶合器安装维护方便，价格低廉。通常用于对起动速度曲线精度要求不高、驱动功率不太大的带式输送机。液体粘性软启动原理与CST相似，比液力偶合器投资高。综合多方面因素及本矿井井下胶带输送机驱动特性，矿井井下胶带输送机选用高压变频调速系统及调速型液力偶合器，安全、经济、合理。4、拉紧装置的选型对于长距离带式输送机必须采用自动张紧。自动张紧可起到根据起动与稳定运行的工况自动调节张力，使得在正常运行时处于较低胶带张力状态，对胶带是有利的；在起动时处于较高的胶带张力状态，防止机头传动滚筒发生“打滑”现象。设计选型采用液压自动拉紧方式。5、带式输送机的保护和供电大巷带式输送机选用一套集监测、控制、信号、通信为一体的带式输送机监控系统，具有较高的运行可靠性和使用灵活性，显示功能强，联网方便，设有驱动滚筒打滑、堆煤、跑偏、温度、烟雾、撕裂、电动机过载、电机超温等项保护功能，以及沿线拉线开关和起动预告信号装置，满足《煤矿安全规程》的有关规定，并能与井下顺槽胶带输送机实现闭锁集中控制。6、输送带的选型尔林兔矿井初步设计第五章井下运输·121·结合井下的实际情况，输送带采用阻燃型的钢丝绳芯输送带，其阻燃、抗静电、符合MT668-2008《煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带技术条件》的要求。考虑到使用环节的重要性及国内接头的工艺水平，今后在本胶带输送机的安装过程中，应加强对胶带硫化的质量控制和检测，以确保接头强度满足有关规定的要求。7、输送机主要技术参数2-2上煤北翼大巷带式输送机技术特征见表5-1-1。2-2中煤东翼大巷带式输送机技术特征见表5-1-2。表5-1-12-2上煤北翼大巷带式输送机技术特征表序号名称单位内容备注1运输量t/