0、前言
神華集團(tuán)布爾臺(tái)礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力20.00 Mt/a，主斜井采用
帶式輸送機(jī)提升。這是目前國(guó)內(nèi)最大的井工開(kāi)采煤礦，主提升帶式輸送機(jī)也是國(guó)內(nèi)最大的，在技術(shù)上有較大的突破，現(xiàn)淺析如下：
1、主運(yùn)輸系統(tǒng)概況
根據(jù)礦井的開(kāi)拓部署，礦井裝備3個(gè)綜采工作面、5個(gè)連續(xù)采煤機(jī)工作面，其中一水平11盤(pán)區(qū)布置2個(gè)綜采工作面，3個(gè)連續(xù)采煤機(jī)工作面，一水平生產(chǎn)能力為10.0 Mt/a。二水平布置一個(gè)綜采工作面，2個(gè)連續(xù)采煤機(jī)工作面，二水平生產(chǎn)能力為10.0Mt/a。工作面來(lái)煤通過(guò)運(yùn)輸大巷帶式輸送機(jī)直接進(jìn)入主斜井帶式輸送機(jī)，由后者提升至地面。
2、輸送能力的確定
一水平主運(yùn)輸大巷和二水平主運(yùn)輸大巷帶式輸送機(jī)的輸送能力均為3 500t/h，而且均與主斜井帶式輸送機(jī)直接搭接，中間無(wú)緩沖煤倉(cāng)，因此確定主斜井帶式輸送機(jī)輸送能力為7000t/h。
3、帶寬和帶速的確定
帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸能力取決于帶寬和帶速的組合，增加帶寬需要擴(kuò)大巷道斷面，不僅增加井巷工程量，加大投資，還對(duì)設(shè)備運(yùn)行不利；而提高帶速對(duì)降低井巷工程費(fèi)用比較有利，帶速愈高，物料單位長(zhǎng)度質(zhì)量愈小，所需輸送帶強(qiáng)度愈低，減速器傳動(dòng)比減小，整機(jī)設(shè)備費(fèi)用降低，但提高帶速必須有以下條件保證：①輸送機(jī)應(yīng)保證安裝質(zhì)量，若安裝質(zhì)量不高，物料易在輸送帶上發(fā)生跳動(dòng)，而使機(jī)架、托輥產(chǎn)生動(dòng)應(yīng)力及輸送帶跑偏；②輸送機(jī)應(yīng)有可靠的安全保障措施，因速度愈高，愈易發(fā)生人身事故；③采用高質(zhì)量托輥；④通風(fēng)要求，帶速過(guò)大，影響巷道通風(fēng)，同時(shí)井筒中污染嚴(yán)重。所以帶速取值不僅要在理論上合理可靠而且必須與國(guó)內(nèi)制造、安裝、維護(hù)水平及通風(fēng)安全要求相適應(yīng)。因此在設(shè)計(jì)中必須把兩者有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，既滿足帶式輸送機(jī)的提升能力，保證輸送機(jī)的運(yùn)行可靠性，又能節(jié)約投資。輸送量提供3種帶速、帶寬的選擇方案見(jiàn)表1。
方案1 取輸送機(jī)帶寬B=2m，上托輥槽角A=350，由式(1)計(jì)算可知輸送機(jī)的速度必須大于5.3 m/s，才能滿足輸送能力的要求。速度太高，對(duì)輸送機(jī)的制造、安裝質(zhì)量要求高，托輥的使用壽命短。
方案2 取輸送機(jī)帶寬B=2m，上托輥槽角r=450，由式(1)計(jì)算可知輸送機(jī)的速度必須大于4.9 m/s，才能滿足輸送能力的要求。輸送機(jī)的上托輥槽角r=450，槽角大對(duì)輸送帶的壽命影響比較大，輸送帶的使用壽命短。
方案3 取輸送機(jī)帶寬B=2.2=m，上托輥槽角r=350，由式(1)計(jì)算可知輸送機(jī)的速度必須大于4.3m/s，才能滿足輸送能力的要求。輸送機(jī)的槽角、帶速比較合理，井筒斷面為5.0m2時(shí)也能滿足帶寬為2.2 m的輸送機(jī)安裝要求。雖然帶寬為2.2m的輸送機(jī)在國(guó)內(nèi)煤礦井工上沒(méi)有使用先例，但在港口、露天礦等地均有使用。因此設(shè)計(jì)推薦選用帶寬B=2.2 m，帶速v=4.7 m/s的帶式輸送機(jī)承擔(dān)全礦原煤提升任務(wù)。
4、驅(qū)動(dòng)方式
從原始數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果可知，本輸送機(jī)傳動(dòng)滾筒軸功率為3 369 kW。本帶式輸送機(jī)屬長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高帶強(qiáng)、高帶速的主井提升帶式輸送機(jī)，其運(yùn)行質(zhì)量相當(dāng)大，輸送帶又是一個(gè)粘彈性體，起動(dòng)時(shí)若不能有效地控制其起動(dòng)加速度，則會(huì)產(chǎn)生相當(dāng)大的動(dòng)負(fù)荷，從而引起輸送帶起動(dòng)打滑及輸送帶動(dòng)態(tài)張力大大增加，造成巨大的瞬時(shí)沖擊，可能導(dǎo)致輸送帶及其它部件損壞。因此，帶式輸送機(jī)的核心部分驅(qū)動(dòng)裝置的確定就成了重中之重。
摒棄綜合效率80%以下或價(jià)格過(guò)高的驅(qū)動(dòng)方案，本礦主斜井帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)方案中性價(jià)比較好的，有以下3種形式：
(1)CST可控起動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案
該方案屬于機(jī)械類驅(qū)動(dòng)方案，綜合效率比一般的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)高10%以上，同時(shí)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期實(shí)踐運(yùn)行，可靠性高。它具有：起、制動(dòng)及運(yùn)行平穩(wěn)，機(jī)械設(shè)備壽命長(zhǎng)；可靠性高；投資較省；離合器位于低速軸，離合器能快速響應(yīng)并提供對(duì)減速器、滾筒、輸送帶和電動(dòng)機(jī)的保護(hù)；離合器能隔開(kāi)沖擊并吸收沖擊荷載；電氣傳動(dòng)環(huán)節(jié)少，系統(tǒng)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量小；效率高；對(duì)于多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，能有效地實(shí)現(xiàn)功率平衡，但綜合營(yíng)運(yùn)費(fèi)較高。
(2)變頻驅(qū)動(dòng)裝置方案，該方案屬于電氣類傳動(dòng)。該變頻驅(qū)動(dòng)使帶式輸送機(jī)絕大部分時(shí)間是恒速運(yùn)行，在恒速運(yùn)行時(shí)，變頻器、變頻電機(jī)、減速器、隔離變壓器等引起的傳動(dòng)效率較CST傳動(dòng)效率低；電氣傳動(dòng)環(huán)節(jié)多，電控系統(tǒng)復(fù)雜，維護(hù)工作量較大，往往在故障發(fā)生后，很難及時(shí)找出問(wèn)題的根源．線路檢測(cè)復(fù)雜；投資較CST傳動(dòng)高12%左右；如果產(chǎn)生沖擊荷載，對(duì)設(shè)備壽命有一定的影響。
(3)低速直流電機(jī)傳動(dòng)方案，該方案屬于電氣類傳動(dòng)。該系統(tǒng)復(fù)雜，對(duì)維護(hù)人員要求高，盡管效率較高，能節(jié)約電能，但投資較高，且直流電機(jī)維護(hù)困難。
目前，國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速運(yùn)行的帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用CST系統(tǒng)己很成熟，從運(yùn)行、維護(hù)及取得的經(jīng)濟(jì)效益看，用戶比較滿意。因此本帶式輸送機(jī)采用CST可控起動(dòng)驅(qū)動(dòng)方案。
5、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)輸送能力、帶寬、帶速等技術(shù)參數(shù)的詳細(xì)分析比較，合理確定帶式輸送機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)，提高帶式輸送機(jī)運(yùn)行的可靠性和經(jīng)濟(jì)性，為我國(guó)千萬(wàn)噸礦井帶式輸送機(jī)提升的技術(shù)參數(shù)、驅(qū)動(dòng)方式的選擇提供了一個(gè)新的范例。
