前言

通過對青春塔煤礦22°大傾角皮帶機設(shè)計和應(yīng)用特點的總結(jié)分析表明，大傾角皮帶運輸機不僅能克服回風斜井大傾角問題，而且它還具有輸送能力大、自動化程度高、安全可靠、操作維修簡便，節(jié)省人力物力等優(yōu)點，在青春塔煤礦大傾角回風斜井應(yīng)用中取得了很好的效果，創(chuàng)造了巨大的經(jīng)濟效益。

1、工程概況

內(nèi)蒙古自治區(qū)準格爾煤田青春塔區(qū)位于鄂爾多斯市準格爾旗魏家峁鄉(xiāng)北部，行政區(qū)劃隸屬于鄂爾多斯市準格爾旗魏家峁鄉(xiāng)管轄其范圍。礦井年設(shè)計生產(chǎn)能力600Wt，開采水平+1080m，服務(wù)年限74.8年。

青春塔煤礦一、二期開拓工程由中煤第三建設(shè)（集團）三十處工程處施工，施工前一期井筒工程風井已完工，主、副井還處在施工階段，主井坡度為11°下山，副井坡度為5.8°下山，風井為22°下山，主、副斜井較長尚未落底貫通。二期工程包括：井底車場硐室、輔助、膠帶、回風三條大巷。巷道總長度約7960m，工程期為6個月，工期緊?；仫L斜井若采用臨時箕斗提升，不僅存在著提升運輸效率低、故障率高等制約和煤礦安全生產(chǎn)的重大危險源，而且提升運輸能力也難以滿足煤礦井下巷道快速掘進提升需要；采用普通皮帶運輸機雖能實現(xiàn)連續(xù)運輸，但又受大傾角因素的制約，無法正常運轉(zhuǎn)。經(jīng)過對國內(nèi)多家科研、設(shè)計和設(shè)備生產(chǎn)單位的調(diào)研，確定采用大傾角皮帶運輸機方案可行，并于2013年3月25日投入安裝投入使用。

2、皮帶運輸機的基本性能

青春塔煤礦回風斜井大傾角皮帶運輸機型號DTL100/90/315，運量Q=120t/h，運距L=640m，傾角α=22°，鋼絲繩芯帶帶寬B=1000mm，帶強St=2000N/mm，帶速V=2.5m/s，功率N=2×315kW，采用交流變頻的拖動方式，電壓等級為660V，液壓自動張緊裝置。

目前常用的軟驅(qū)動方式有調(diào)速型液力耦合器、CST可控驅(qū)動裝置、變頻調(diào)速驅(qū)動裝置；以上三種軟驅(qū)動裝置都是成熟的應(yīng)用技術(shù)，但是只有變頻調(diào)速驅(qū)動裝置能夠根據(jù)運量實時調(diào)整速度，對于大運量帶式輸送機來說，保證煤矸斷面積的穩(wěn)定性是非常重要的，煤矸少了側(cè)壓力不足，將出現(xiàn)煤矸下滑，煤矸多了則會撒料。因此為了保證輸送機按設(shè)計煤矸斷面積運行，本大傾角帶式輸送機選用變頻調(diào)速驅(qū)動裝置。實踐證明變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用在皮帶機控制上是非常合適的，它能使得起動控制更加簡潔，無電流沖擊，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，運行平穩(wěn)。

3、皮帶運輸機的設(shè)計

3.1托輥布置布置方式

上托輥布置成雙排V形深槽型，由于煤矸的輸送角取決于煤矸本身的塊度、硬度、含水量以及帶速、輸送帶對煤矸的側(cè)壓力大小。輸送傾角越大，煤矸的穩(wěn)定性越差，越容易引起煤矸在上提過程中向下滾滑。要想增大輸送傾角，首先需要增大煤矸與皮帶之間的摩擦力，只有在摩擦力大于下滑力時，煤矸才能在皮帶的帶動下穩(wěn)定地運行。將托輥布置成雙排V形深槽，既增加了側(cè)壓力，又能有效地增加皮帶與煤矸間的摩擦力。其中上托輥間距為1.2m，22°傾角段采用深槽形托輥組。四個托輥前后V字形布置，槽角分別為30°和60°。

3.2起動方式

皮帶運輸機上運傾角越大，起動時加速度對煤矸的穩(wěn)定性影響也就越大，本皮帶采用YBP355L-4型電動機2臺，單臺功率P=315kW，它在液力調(diào)速裝置與電氣調(diào)節(jié)的配合下，能保證運輸機慢速起動，能避免運輸機因起動加速度過大，煤矸重載負荷對電網(wǎng)沖擊及引起煤矸下滑或滾動，可很好地解決輸送機慢速起動和功率平衡這一難題。

選擇大功率變頻軟啟動用于井下皮帶機上，皮帶機的功率為2×315KW，啟動頻率為0.5～50Hz可調(diào)，頻率分辨率為±0.01Hz。變頻器與液壓自動張緊裝置、跑偏、撕裂、溫度、速度等保護裝置的傳感器一起連接于PLC控制系統(tǒng)，可實現(xiàn)統(tǒng)一控制、智能化控制與保護。變頻調(diào)速軟啟動裝置通過改變交流電頻率來改變電機轉(zhuǎn)速，使電機啟動時根據(jù)設(shè)定的輸入曲線，速度按系統(tǒng)調(diào)定時間勻加速運行。啟動平穩(wěn)可靠，對整機沖擊小，又可延長皮帶的使用壽命、降低皮帶的強度等級。其控制電路結(jié)構(gòu)簡單，維修方便，可靠性高。

3.3皮帶的選型

在本皮帶選型中，選用B=1000mm、帶強St=2000N/mm的人字形凹紋膠帶。人字形凹紋皮帶厚度34mm，凹紋深4mm，內(nèi)有均勻布置的Ф6的鋼絲繩79根。凹紋膠帶既能增加煤矸與皮帶間的摩擦力，并且它比凸紋膠帶耐磨。

3.4制動器和逆止裝置

大傾角皮帶運輸機由于下滑分力大，所以制動器的選擇至關(guān)重要。KZP-1400/2×100型盤式制動器可使皮帶運輸機的停車減速度保持在0.1m/s2～0.3m/s2范圍內(nèi)，可安全、可靠地制動實現(xiàn)平穩(wěn)停車。同時安裝了2臺逆止器液壓均載裝置，雙電機驅(qū)動時，可改善停機時的逆止性能。

3.5防護設(shè)施

1）擋滾煤裝置。皮帶運輸機在22°傾角運行時，大塊煤矸極易滾落，特別是煤矸稀少的情況下更是如此。如果不采取措施，大塊煤矸不斷加速滾落，會給巷道內(nèi)的設(shè)施和人員造成極大威脅，采用擋滾煤裝置，每隔18m安設(shè)一組，擋滾煤裝置主體是用廢舊PVC膠帶制成的擋板掛在支架上，擋板向膠帶運行方向單向開啟。使用擋滾煤裝置后，塊狀物料的滾動距離限制在18m范圍內(nèi)，不會因產(chǎn)生較大的速度而飛出。

2）擋矸網(wǎng)。雖然使用了擋滾煤裝置，難免少量的煤矸滾落出，為保障巷道內(nèi)的人身和設(shè)施安全，在膠帶運輸機和維修軌道之間掛一道縱向防護網(wǎng)。同時，每兩組防滾煤裝置（即36m）設(shè)一道橫向擋矸網(wǎng)。

3）齒狀逆止皮帶抓捕器。皮帶抓捕器安裝時，垂直于巷道斷面每50～80m安裝一道，“T”字型逆止裝置安裝在焊好鋼管的支撐梁上，采用絞聯(lián)的連接方式，以確保上行的大塊矸石不被卡住。皮帶抓捕器的立柱深入巷道底板300～500mm，用混凝土澆筑。齒狀逆止裝置與鋼棒焊接成“T”型，齒狀逆止裝置包括圓桿和設(shè)置在圓桿端部的彎鉤，彎鉤與圓桿成75°夾角。每道抓捕器焊接齒狀逆止裝置設(shè)置有5～6個。

4、使用效果和經(jīng)濟效益

1）大傾角皮帶運輸機采用了深槽托輥裝置、軟啟動裝置和可編程控制器控制系統(tǒng)，技術(shù)先進，結(jié)構(gòu)簡單，操作和維修方便，自投入運轉(zhuǎn)以來，工作正常，沒有發(fā)生過機械事故。

2）大傾角皮帶運輸機，整機安裝空間小。除機頭部分外，回風斜井內(nèi)可直接對其進行安裝改造，改擴建措施工程量小，工期短，費用省。

3）大傾角皮帶運輸機能實現(xiàn)24h連續(xù)運輸方式，運輸效率高，可滿足青春塔煤礦井下煤矸提升要求。最高實現(xiàn)了月進尺2780m巷道煤矸的提升任務(wù)。

5、結(jié)語

大傾角皮帶運輸機具有普通皮帶運輸機無法比擬的優(yōu)點，自從大傾角皮帶運輸機對青春塔煤礦22°大傾角回風斜井提升系統(tǒng)安裝改造以來，使青春塔煤礦徹底擺脫了以往的提升方式對巷道掘進提升運輸?shù)闹萍s，簡化提升運輸系統(tǒng)，自動化程度高，事故率低，同時也改善了礦井施工環(huán)境，提高了礦井掘進速度和勞動生產(chǎn)率，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)省了大量資金，縮短了礦井的建設(shè)工期，首采工作面投產(chǎn)快，為整個青春塔煤礦建設(shè)早日投產(chǎn)作出了巨大貢獻，同時也為其他煤礦斜井的提升系統(tǒng)的選型和設(shè)計提供了寶貴經(jīng)驗，產(chǎn)生了具大的經(jīng)濟效益和社會效益。

（作者單位：中煤礦山建設(shè)集團有限責任公司三十工程處）

作者簡介

鄭忠獻（1969—），男，安徽碭山人，礦建高級工程師。中煤礦山建設(shè)集團三十工程處處長.