緒論:在現(xiàn)有煤炭企業(yè)內(nèi)，很多中型礦井采用斜井串車提升做為主要提升方式。由于設(shè)備周轉(zhuǎn)率高、升降頻繁，普遍存在著運(yùn)輸效率低、事故率高等制約和威脅礦井安全生產(chǎn)的各方面隱患。 斜井串車提升存在的問(wèn)題 1、斜井串車提升系統(tǒng)簡(jiǎn)介 斜井串車提升為多水平分盤提升。在70 年代和80 年代初期建設(shè)的礦井，主提升大部分為斜井串車和斜井箕斗提升（見(jiàn)斜井串車提升系統(tǒng)流程圖1）。 采區(qū)工作面的煤炭運(yùn)到各水平儲(chǔ)煤倉(cāng)后，通過(guò)裝車口將煤炭裝入礦車，經(jīng)平巷機(jī)車運(yùn)輸、斜井絞車多水平分盤提升運(yùn)到地面。再由調(diào)度絞車?yán)降孛婀藁\翻車，最后由選煤皮帶篩選入倉(cāng)。 2、提升能力不足、生產(chǎn)事故率高、有煤拉不出來(lái)影響礦井生產(chǎn)是斜井串車提升的突出問(wèn)題。以遼源礦業(yè)集團(tuán)梅河煤礦三井為例。該井1978 年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)量年產(chǎn)45 萬(wàn)噸。兩條井筒，主提升井筒傾角23 度，采用雙鉤串車提升。付井筒傾角也是23 度，負(fù)責(zé)送人，下料提矸石及兼做回風(fēng)井筒使用。該井從投產(chǎn)至1992 年系統(tǒng)改造前產(chǎn)量逐年提高，平均年產(chǎn)量83 萬(wàn)噸。小班拉車800 多車，近萬(wàn)次的操作和長(zhǎng)距離的運(yùn)輸導(dǎo)致事故多發(fā)，有煤拉不來(lái)。事故率一直在7～15％間徘徊。嚴(yán)重影響和制約了礦井的生產(chǎn)。 3、斜井串車提升由于工序復(fù)雜，設(shè)備多、運(yùn)距長(zhǎng)，隨之帶來(lái)的另一負(fù)面問(wèn)題是作業(yè)人員多，軌道和設(shè)備維修量大費(fèi)用高。45 萬(wàn)噸的礦井，專為拉煤炭用的礦車、電機(jī)車及各種專用設(shè)備300 多臺(tái)，運(yùn)輸鐵路2000 多米。各種設(shè)備維修費(fèi)用、設(shè)備損耗每年在120 萬(wàn)元以上。另串車提升很多環(huán)節(jié)只有拉重載時(shí)才做有用功，空載時(shí)近一半的電力、機(jī)械功耗都白白的浪費(fèi)掉了。昂貴的費(fèi)用和無(wú)為的損耗加大了煤炭產(chǎn)業(yè)的成本。 4、斜井串車提升最嚴(yán)重的問(wèn)題還是安全問(wèn)題。而在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中首要任務(wù)就是保證安全生產(chǎn)。斜井串車提升系統(tǒng)中設(shè)備的高頻率周轉(zhuǎn)，繁雜的工序，對(duì)時(shí)時(shí)圍繞車輛工作的運(yùn)輸戰(zhàn)線職工，在人身安全上造成極大的威脅。串車運(yùn)行中聯(lián)結(jié)銷頻繁數(shù)千次的插、拔，絞車鉤頭的數(shù)百次甩、掛車。不可避免的發(fā)生插銷不嚴(yán)聯(lián)結(jié)不可靠現(xiàn)象。幾百臺(tái)礦車及幾千米鐵路由于維修工作跟不上，甩輪掉道事故、跑車事故更無(wú)法杜絕。仍以三井為例。根據(jù)礦史記載在1992 年改造前的15 年里，發(fā)生跑車事故11 起，重傷以上人身事故16 起。基于斜井串車提升存在的諸多問(wèn)題，已不能適應(yīng)快速發(fā)展的生產(chǎn)需要。影響生產(chǎn)的瓶頸現(xiàn)象，大量的費(fèi)用負(fù)擔(dān)及嚴(yán)重的安全威脅，促使企業(yè)不能不慎重考慮系統(tǒng)的改造問(wèn)題。 采用大傾角皮帶機(jī)改造的優(yōu)越性 1、大傾角皮帶運(yùn)輸系統(tǒng)簡(jiǎn)介 大傾角膠帶運(yùn)輸機(jī)是新建礦井廣泛采用的一種連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備。以鋼絲繩芯膠帶作為牽引機(jī)構(gòu)與承載體。帶強(qiáng)高、運(yùn)距長(zhǎng)運(yùn)輸量大，設(shè)備簡(jiǎn)單起動(dòng)平穩(wěn)，是斜井改造的首選設(shè)備。其轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)如圖2 所示。皮帶機(jī)由以下幾部分組成: 驅(qū)動(dòng)部分——電動(dòng)機(jī)、聯(lián)結(jié)裝置、減速器、主驅(qū)動(dòng)滾筒、改向滾筒。 卸載部分——卸載滾筒、清掃器、除鐵器 中間部分——鋼絲繩芯膠帶、托輥及機(jī)架、皮帶斷帶保護(hù)裝置 機(jī)尾部分——尾滾筒、機(jī)尾架、張緊小車 膠帶繞經(jīng)驅(qū)動(dòng)滾筒－改向滾筒－尾部張緊改向滾筒－卸載滾筒－驅(qū)動(dòng)滾筒，通過(guò)機(jī)架、托輥支撐形成環(huán)狀而達(dá)到不間斷連續(xù)運(yùn)輸。 2、大傾角皮帶機(jī)運(yùn)輸量大，運(yùn)距長(zhǎng)，采用的膠帶為鋼絲繩芯膠帶，膠帶強(qiáng)度高（最高可達(dá)6000N/mm）。作為斜井主提升具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）大傾角鋼絲繩芯膠帶機(jī)為固定式機(jī)械，整機(jī)安裝空間小。除機(jī)頭部分外，中間部分和機(jī)尾部分所需空間與單鉤串車提升井筒幾乎相等。斜井內(nèi)可直接進(jìn)行改造安裝，礦務(wù)工程量小。 2）設(shè)備維修量小，事故率低。固定機(jī)械自有的優(yōu)越條件使設(shè)備的檢修、維護(hù)量與串車提升相比大大降低，生產(chǎn)事故幾乎為零。由于不存在人員圍繞車輛工作現(xiàn)象，人身安全有了保障。 3）由于鋼絲繩芯膠帶內(nèi)部是以鋼絲繩為牽引機(jī)構(gòu)和承載主體，張力傳遞迅速，啟動(dòng)平穩(wěn)無(wú)浪涌現(xiàn)象，可使運(yùn)輸距離長(zhǎng)達(dá)上千米。膠帶運(yùn)輸機(jī)的形環(huán)不間斷運(yùn)輸方式，解決了串車間歇周期式提升對(duì)煤礦生產(chǎn)的瓶頸影響。能夠全面滿足礦井提升的各方面要求。 以遼源礦業(yè)集團(tuán)梅河煤礦三井為例。1992 年井口生產(chǎn)系統(tǒng)改造，采煤工作面采用綜采支架低位放頂煤，煤炭產(chǎn)量大幅度增加，產(chǎn)量翻了一翻。礦井由設(shè)計(jì)年產(chǎn)45 萬(wàn)噸核定為90 萬(wàn)噸。產(chǎn)量的增加導(dǎo)致提升環(huán)節(jié)更加不能滿足生產(chǎn)需要。形成拉多少出多少，以提升定產(chǎn)量的瓶頸現(xiàn)象。為了扭轉(zhuǎn)運(yùn)輸被動(dòng)局面，保證礦井生產(chǎn)的有效發(fā)展。局、礦于1992 年7 月～9 月對(duì)三井的提升系統(tǒng)進(jìn)行了改造。主提升采用哈爾濱煤機(jī)廠生產(chǎn)的STJ800/2×220Q 大傾角帶式輸送機(jī)。鋼絲繩芯膠帶寬度800mm，膠帶強(qiáng)度2000kg/cm。皮帶機(jī)長(zhǎng)度659 米，膠帶環(huán)長(zhǎng)1400 米，膠帶接頭采用熱硫化一級(jí)全塔。更換后的各項(xiàng)主要指標(biāo)核算如下： 一、原始條件： 輸送長(zhǎng)度L＝570 米 輸送機(jī)安裝傾角α＝23 度 膠帶每米重量qd=45 kg/m 貨載最大粒度橫向尺寸amax=300 mm 膠帶寬度B＝800 mm 膠帶運(yùn)行速度V＝2.0 m/s 貨載堆積角30° 全井生產(chǎn)率A1 （年產(chǎn)量90 萬(wàn)噸300 天工作日3 個(gè)班作業(yè)每班6 小時(shí)） 1、驗(yàn)算膠帶寬度B 驗(yàn)算B＝800 毫米寬膠帶能否滿足原煤的塊度要求。 B≥2 amax+200mm ＝2×300＋200 ＝ 800（mm） 即B＝800 毫米寬的膠帶可以滿足最大塊度為300 毫米的貨載要求。 2、計(jì)算運(yùn)輸量Q Q＝KB2VRC 式中：B－膠帶寬度（m） B＝800 mm = 0.8 m Q－輸送量t/h V－帶速m/s V＝2.0 m/s R－貨載散集容重（t/m3） 取R＝1.0 t/m3 K－貨載斷面系數(shù)，根據(jù)貨載堆積角為30°查表K＝458 C－輸送機(jī)傾角系數(shù)，查表傾角為23 度C＝0.9 將各參數(shù)代入上式； Q＝KB2VRC ＝458×0.8×2×2×1.0×0.9 ＝527.62 t/h 由計(jì)算可知Q＞A，采用800 毫米的膠帶機(jī)的輸送量完全可以滿足年產(chǎn)90 萬(wàn)噸的需要，并且留有充分裕量擴(kuò)大再生產(chǎn)。 二、膠帶強(qiáng)度計(jì)算m: 式中：m－安全系數(shù)最小安全系數(shù)要求大于7。 B－膠帶寬度cm B＝80cm Gx－膠帶強(qiáng)度kg/cm Gx=2000 kg/cm Smax－膠帶最大靜張力（kg） 計(jì)算膠帶最大靜張力Smax 計(jì)算示意圖如下: 1、計(jì)算膠帶運(yùn)行阻力 1）、重段阻力計(jì)算： 2-3 段的阻力F2-3 F[sub]2-3[/sub] = （q[sub]0[/sub]+q[sub]d[/sub]+q[sub]g‘[/sub]） L[sub]2-3[/sub] W‘cos23°+（q[sub]0[/sub]+q[sub]z[/sub]）L[sub]2-3[/sub]sin23° 式中：q[sub]0[/sub]－每米膠帶上的貨載重量（kg/m） A－運(yùn)輸生產(chǎn)率（噸/小時(shí)）考慮生產(chǎn)潛力取 A=1.25A1=1.25×167＝209 噸/小時(shí) 則 L[sub]2-3[/sub]-重載長(zhǎng)度m L[sub]2-3[/sub]＝570 m q[sub]d[/sub]－膠帶每米自重kg/m， q[sub]d[/sub]＝45 kg/m q[sub]g‘[/sub]－折算每米長(zhǎng)度上的上托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量 G[sub]g‘[/sub]－每組上托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量 G[sub]g‘[/sub]＝11 kg L[sub]g‘[/sub]－上托輥間距（米）， 取L[sub]g‘[/sub]＝1.2 m 則 W‘－槽形托輥?zhàn)枇?shù)， 查資料W‘＝0.05 F[sub]2-3[/sub]=（29.02+45+9.17）×570×0.05cos23°+（29.02+45）×570sin23°＝18667.93 kg 2）、空段阻力計(jì)算 4-5 段阻力F4-5 按直線計(jì)算 F[sub]4-5[/sub]＝（qd+qg"）L[sub]4-5[/sub]W" 式中：q[sub]g"[/sub]－折算到每米長(zhǎng)度上的下托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分的重量 G[sub]g"[/sub]－每組下托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量G[sub]g"[/sub]＝12 kg L[sub]g"[/sub]－下托輥間距（米） L[sub]g"[/sub]= 3 m 則：， L[sub]4-5[/sub]≈10 m W"－膠帶在下托輥上運(yùn)行阻力段， 查資料W"＝0.025 所以：F[sub]4-5[/sub] = （45+4）×10×0.025＝12.25kg 6-7 段阻力F[sub]6-7[/sub] F[sub]6-7[/sub] = （q[sub]d[/sub]+q[sub]g‘"[/sub]） L[sub]6-7[/sub]W‘" 式中：q[sub]g‘"[/sub]－6-7 段折算每平長(zhǎng)度上的下托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量 G[sub]g‘"[/sub]－每組下托輥轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量G[sub]g‘"[/sub]＝12 kg L[sub]g‘"[/sub]－此下托輥間距L[sub]g‘"[/sub]＝1.2 m W‘"－膠帶在下托輥上動(dòng)作阻力系數(shù)，查表得：W‘"＝0.025 F[sub]6-7[/sub]=（45+10）×9×0.025＝12.375 kg 8-9 段阻力為皮帶與滾筒之間的摩擦阻力 F[sub]8-9[/sub]＝q[sub]d[/sub]L[sub]8-9[/sub]μ 式中：μ－膠帶與滾筒之間的摩擦系數(shù)，μ取0.3 L[sub]8-9[/sub] = 1.5 m 則F[sub]8-9[/sub]＝45×1.5×0.3＝20.25 kg 1-9 段阻力： F[sub]1-9[/sub]=（q[sub]d[/sub]+q[sub]g"[/sub]） L[sub]1-9[/sub] W"cos23°-q[sub]d[/sub]L[sub]1-9[/sub]sin23° =（45+4）570×0.025cos23°－45×570sin23° =-9379.51kg 膠帶張力計(jì)算 根據(jù)總垂度要求，求出最小張力S2 S[sub]2[/sub]＝5（q[sub]0[/sub]+q[sub]d[/sub]）L[sub]g‘[/sub]cos23° =5×（29.02+45）×1.2cos23° =408.81 kg 式中：K－滾筒阻力系數(shù)K＝1.06 S[sub]3[/sub]=S[sub]2[/sub]+F[sub]2-3[/sub] =408.81+ 18667.93＝19076.74 kg S[sub]4[/sub]=KS[sub]3[/sub]=1.06×19076.74＝20221.34 kg S[sub]5[/sub]=S[sub]4[/sub]+F[sub]4-5[/sub]=20221.34+12.25=20233.59 kg S[sub]6[/sub]=K[sup]2[/sup]×S[sub]3[/sub]=1.06[sup]2[/sup]×19076.74＝21434.63 kg S[sub]7[/sub]=S[sub]6[/sub]+F[sub]6-7[/sub]=21434.63+12.375=21447.00 kg S[sub]9[/sub]=S[sub]1[/sub]-F[sub]1-9[/sub]=385.67-（-9084.55）=9470.22 kg S[sub]8[/sub]=S[sub]9[/sub]+F[sub]8-9[/sub]=9470.22+20.25=9490.47 kg 膠帶最大靜張力為S7=21447 kg，將 S[sub]max[/sub] = S[sub]7[/sub] = 21447 代入 核算結(jié)論膠帶強(qiáng)度滿足要求 通過(guò)以上計(jì)算，大傾角皮帶運(yùn)輸不論在輸送量上還是設(shè)備的強(qiáng)度上都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)串車提升的能力，能夠滿足礦井不斷發(fā)展的需要。實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。遼源礦業(yè)集團(tuán)梅河煤礦三井通過(guò)改造，十幾年來(lái)生產(chǎn)形勢(shì)一直穩(wěn)步上漲，產(chǎn)量逐年上升。與改造前相比較在產(chǎn)量上、全員效率上均有大幅度增加。見(jiàn)下表： 大傾角皮帶的改造成功，使企業(yè)取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。遼源礦業(yè)集團(tuán)繼三井改造之后，陸續(xù)對(duì)梅河煤礦二井、四井主提升井進(jìn)行了改造，使梅河煤礦綜合生產(chǎn)能力得到全面提高。 結(jié)束語(yǔ) 采用大傾角皮帶機(jī)對(duì)斜井串車主提升系統(tǒng)進(jìn)行改造，徹底擺脫了舊的提升方式對(duì)煤炭生產(chǎn)的制約，使礦井生產(chǎn)有了廣闊的發(fā)展空間。遼源礦業(yè)集團(tuán)梅河煤礦斜井串車提升系統(tǒng)改造后的成效，給發(fā)展中礦井提升系統(tǒng)改造提供了可靠的依據(jù)。在今后的煤炭事業(yè)發(fā)展中，大傾角膠帶運(yùn)輸機(jī)必將逐步取代斜井串車提升，成為斜井提升的主流。 參考文獻(xiàn) 張國(guó)柱《礦山運(yùn)輸機(jī)械》煤炭工業(yè)出版社1979.1 原文請(qǐng)點(diǎn)擊下載：論采用大傾角皮帶機(jī)對(duì)斜井串車提升的改造