新型煤井下“V”型的探究剖析

　　　1概述
　　煤矿井下运输主要采用带式输送机，由于煤矿地质条件复杂，巷道在掘进过程中，常有V形巷道的形成，V形巷道形成后，使原计划安装一部带式输送机变成安装两部，很不经济。例如白庄矿-250水平的3100采区原设计是安装一条590m长的上运带式输送机，由于受地质条件所限，该巷道最后成型为上运段长305m，平均倾角6.9、下运段长445m，平均倾角8.4总长度为750m.若按常规设计，选用两台带式输送机在A点搭接运输。通过优化运输系统，在A点设计制造了一套防飘转载装置，实现V形巷道一条胶带输送机运输。并于1999年7月投入运行。
　　2V形巷道胶带输送机的方案设计
　　V形巷道采用一部胶带输送机运输的难点在于解决在变坡点运行皮带的飘带问题和整部皮带的张紧问题。为此，在巷道变化最大位置（即A点）设计了一套防飘转载装置，将两部胶带输送机合成一部胶带输送机运输，使拉上山的第一部胶带输送机运输阻力抵消一部分拉下山的第二部胶带输送机的下滑分力，从而既为胶带输送机制动创造条件，也使胶带输送机牵引功率降低。实践证明，该方案是切实可行的。
　　3设计计算
　　3.1运输系统的已知条件（1）输送物料：原煤，堆积角=20，容重=1t/m3，Xmax=0.3m（2）输送量：Q=500t/h（3）输送长度：L=L1 L2=750m（4）巷道倾角：1=6.9，2=8.43.2主要参数确定3.2.1带速选用带速V=2m/s3.2.2输送带胶带选用普通织物阻燃输送带，带宽B=1000mm，胶带强度五级，单重q.=11.1kg/m，3.2.3托辊托辊：=89mm，承载分支三托辊组，Gtz=14kg，1tz=1.5m；回空分支平形托辊组，Gtk=12kg，1tk=3m则：qt=Gtz/1tz Gtk/1tk=13.3kg/m3.2.4每米胶带上的煤重q=Q/3.6V=69.4kg/m3.2.5胶带输送机机头和机尾的高差hh1=L1lin1=305sin6.9=36.6mh2=L2sin2=445sin8.4=65mh3=h2-h1=28.4m3.2.6胶带输送机机头和机尾的水平距离SS1=L1cos1=305cos6.9=302.8mS2=L2cos2=445cos8.4=440.2mS=S1 S2=743m3.2.7胶带输送机机头和机尾两点的平均倾角=arctg（28.4/743）=2.23.3传动滚筒的圆周力和轴功率计算3.3.1滚筒圆周力计算根据经验公式F=GNflg[qt （2qo q）cos] gqhF=1.130.037509.81[13.3 （211.1 69.4）cos2.2] 9.8169.428.4=45472.2（N）式中：附加阻力系数GN=1.13（查表得）运行阻力系数f=0.03（查表得）3.3.2轴功率计算P=10-3FV=10-345472.22=90.9（kW）3.4.电动机功率确定驱动系统采用双滚筒双电动机传动方式，传动功率配比为1：1.
　　电动机功率计算Pa=KaP/=1.1590.9（0.880.90.95）=138.9（kW）式中：功率备用系数K=1.15电压降系数=0.9功率不平衡系数（双电机(某无缆化驱动电机研究)）=0.95驱动装置传动效率=0.88该胶带输送机电动机的总功率为1389kW，根据计算，决定选用两台防爆电动机，每台额定功率为75kW.
　　需要说明的是，该计算是按整机全部有煤的情况计算的。在实际运行中还有两种情况：一是上运段全部有煤而下运段无煤；二是下运段全部有煤而上运段无煤。一般前一种情况无问题，后一种情况可能会发生超速烧电动机的现象。后一种情况中，下运胶带输送机的电动机有两种运行工况，当下运胶带输送机的铺设倾角小于36时，即使胶带输送机满载运行，因运煤的下滑分力不大，电动机仍要克服皮带的运行阻力以电动方式运行；当下运胶带输送机的铺设倾角大于36时，将会出现两种情况：一是空载或运煤量很少，运煤的下滑分力不足以克服整机的运行阻力时电动机以电动的方式运行；二是当运煤量较多时，运煤的下滑分力大于下运胶带输送机的运行阻力，电动机不再需要克服阻力做功，在下滑力的作用下带速不断增加，带动电动机高速旋转，当电动机超过同步转速后，电动机则以发电方式运行。白庄煤矿这部胶带输送机，下运段运行时间约3.7分钟，若下滑分力大于运行阻力时，则仅有一分钟左右，煤流到达上运段后便逐渐减速，不会发生飞车等现象。因此，可不考虑制动等其它问题。经过近一年的运行一切正常。
　　4经济效益分析
　　（1）设计安装的防飘转载装置与胶带输送机的宽度、高度尺寸相差不大，因此，巷道不需要加宽加高，减少了巷道开拓、维修费用；（2）采用此方案，为今后巷道沿煤层开拓不再进行直线全岩开拓，降低开拓费用，开创了一条新思路；（3）采用此方案，由于上运部分的运行阻力抵消了下运部分的下滑分力，为此不再考虑下运带式输送机的制动问题，减少了制动装置的投资，杜绝了下运而造成的飞车等事故；（4）可减少初期投资费用。转载装置非常简单，只相当于一部胶带输送机的机尾和张紧部分，不需要两套机头、机尾和张紧装置，这样包括电控设备可节约资金20余万元；（5）有利于节能若按常规设计安装两部胶带输送机，所需的轴功率258.1kW，而采用本方案轴功率只要138.9kW便满足要求，按每年运行5000小时计算，年可节电75万kWh；（6）维修量减少，利于管理。由于减少了设备，日常维修量减少，设备消耗降低。（7）转载位置不需要专人看管，减少了人员，提高了经济效益。