煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)說(shuō)課講解

煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)機(jī)電設(shè)備管理部周樹(shù)生。第一節(jié)：煤礦運(yùn)輸設(shè)備的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。一、刮板輸送機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀

工作面刮板輸送機(jī)與滾筒采煤機(jī)、液壓支架形成“三機(jī)”配套的綜采設(shè)備。1964年，我國(guó)第一臺(tái)圓環(huán)鏈可彎曲刮板輸送機(jī)即SGW一44型刮板輸送機(jī)研制成功。20世紀(jì)80年代中期，我國(guó)刮板輸送基本形成了槽寬730mm和764mm的兩大系列、多種型式的刮板輸送機(jī)。90年代研制成功整體鑄焊溜槽、交叉?zhèn)刃妒焦伟遢斔蜋C(jī)。“九五’’期間，研制出具備可伸縮機(jī)尾調(diào)鏈裝置的綜放工作面配套輸送機(jī)，滿(mǎn)足了日產(chǎn)10000--13000t、年產(chǎn)300～400Mt的生產(chǎn)需要。80年代后期以來(lái)，工作面刮板輸送機(jī)技術(shù)發(fā)展可概括為“三大(大運(yùn)量、大運(yùn)距、大功率)、二重(重型溜槽、重型鏈條)、一新(自動(dòng)監(jiān)測(cè)等新技術(shù))”。1．重型鑄焊或新型軋焊溜槽

鑄焊溜槽將煤壁側(cè)槽幫與鏟煤板、采空區(qū)側(cè)槽幫與擋煤板托架(包括推移耳板)鑄成一體，同時(shí)將槽間連接啞鈴插頭和座窩以及與擋煤板連接螺栓的座孔等都靠精密鑄造而成，然后再焊接耐磨中板和封底板，形成整體溜槽。3．新型傳動(dòng)裝置

為適應(yīng)采煤工作面長(zhǎng)度增加和運(yùn)量增大，需要發(fā)展大功率的、具有良好啟動(dòng)特性和過(guò)載保護(hù)功能的電動(dòng)機(jī)、減速器等傳動(dòng)裝置。

(1)雙速變極電動(dòng)機(jī)是近年來(lái)重型刮板輸送機(jī)的基本驅(qū)動(dòng)設(shè)備。一般多采用雙繞組4／8極和4／12極，外殼水冷，法蘭連接。

(2)減速器的發(fā)展方向是功率大、體積小、重量輕、壽命長(zhǎng)。為減小尺寸和重量，并適應(yīng)側(cè)卸機(jī)頭垂直布置傳動(dòng)裝置的需要，研制出結(jié)構(gòu)緊湊的行星齒輪減速器。

(3)為實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)沖擊過(guò)載保護(hù)，在無(wú)液力耦合器的條件下，除電氣系統(tǒng)裝有電子保護(hù)、電動(dòng)機(jī)熱敏元件保護(hù)和相敏保護(hù)裝置外，還有的在減速器中裝有轉(zhuǎn)矩限制裝置。4．機(jī)頭、機(jī)尾裝置的改進(jìn)發(fā)展重點(diǎn)是交叉?zhèn)刃?，降低高度，提高機(jī)架與鏈輪的強(qiáng)度和壽命。(1)側(cè)卸機(jī)頭已成為高產(chǎn)高效綜合機(jī)械化采煤工作面刮板輸送機(jī)的基本型式。(2)機(jī)尾高度關(guān)系到采煤機(jī)在工作面尾端開(kāi)切口及下切問(wèn)題，也需盡量降低。一般均使機(jī)尾鏈輪盡量接近底板，故機(jī)尾高度僅稍大于其鏈輪外圓直徑。

(3)為提高鏈輪組件的壽命，重型刮板輸送機(jī)一般都采用7齒鏈輪，而不主張用6齒鏈輪。(4)機(jī)頭、機(jī)尾架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度進(jìn)一步提高。二、刮板輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)工作面刮板輸送機(jī)隨著綜采技術(shù)的發(fā)展而繼續(xù)向高產(chǎn)高效、自動(dòng)化的方向發(fā)展，其發(fā)展趨勢(shì)是：(1)向大型化發(fā)展。裝機(jī)功率為2×800kW~4×800kW，輸送能力為2500~4500t／h，輸送距離為300~350m，鏈條規(guī)格為直徑48mm~52mm，溜槽內(nèi)寬為1300~1500mm。(2)向高耐久性、高可靠性方向發(fā)展。減速器耐久性試驗(yàn)指標(biāo)應(yīng)通過(guò)1500~2000h耐久性試驗(yàn)，輸送機(jī)溜槽過(guò)煤量大于6Mt，事故率小于3％。二、刮板輸送機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)(3)向智能化、自動(dòng)化方向發(fā)展。采用CST可控驅(qū)動(dòng)裝置和ACTS自動(dòng)調(diào)鏈裝置及工況監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。

(4)向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化方向發(fā)展。輸送機(jī)零部件普遍標(biāo)準(zhǔn)化，規(guī)范化，保證設(shè)計(jì)、加工質(zhì)量和水平。(5)向高適應(yīng)性發(fā)展。適應(yīng)不同綜采工藝的工作面刮板輸送機(jī)，如綜放工作面刮板輸送機(jī)、刨煤機(jī)用輸送機(jī)等，將繼續(xù)得到發(fā)展。三、帶式輸送機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)和發(fā)展現(xiàn)狀

隨著高產(chǎn)高效礦井的不斷涌現(xiàn)，對(duì)煤炭輸送的要求也越來(lái)越高，帶式輸送機(jī)向長(zhǎng)運(yùn)距、高帶速、大運(yùn)量、大功率的方向發(fā)展，并已成為帶式輸送機(jī)的研究和開(kāi)發(fā)的重點(diǎn)。目前我國(guó)固定型和可伸縮帶式輸送機(jī)的帶速最高為4m／s，單機(jī)長(zhǎng)度小于5km，輸送量小于

3000t／h，帶強(qiáng)最高為ST4000，輸送機(jī)的監(jiān)控設(shè)備功能少，可靠性較差，靈敏度和壽命都較低，和發(fā)達(dá)國(guó)家相比存在顯著的差距。1．向大型化和高速化方向發(fā)展帶式輸送機(jī)的最高帶速已達(dá)8m／s，帶寬可達(dá)2m，單機(jī)長(zhǎng)度達(dá)16km，單機(jī)驅(qū)動(dòng)功率達(dá)1100kW，生產(chǎn)率高達(dá)4500t／h，帶強(qiáng)可ST7300。2．不斷完善驅(qū)動(dòng)技術(shù)

美國(guó)Dodge公司利用液粘傳動(dòng)理論研制的CST裝置可以控制輸送機(jī)的啟動(dòng)速度和加速度；ABB公司的變頻調(diào)速驅(qū)動(dòng)裝置可以直接控制輸送轉(zhuǎn)矩，可適用于單機(jī)和多機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有較高的傳動(dòng)效率。這些驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)可以通過(guò)載荷量的在線(xiàn)檢測(cè)控制加載，實(shí)現(xiàn)多個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置保持速度同步和功率平衡。3．開(kāi)展動(dòng)態(tài)分析研究

研究輸送機(jī)的動(dòng)力學(xué)性能對(duì)了解輸送機(jī)的工作狀態(tài)，完善輸送機(jī)的設(shè)計(jì)理論，有著十分重要的意義。根據(jù)動(dòng)態(tài)分析的結(jié)果確定輸送機(jī)的啟、制動(dòng)方案(速度和加速度曲線(xiàn))，各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)和張緊點(diǎn)布置及功率分配方案，可大大降低輸送帶的設(shè)計(jì)強(qiáng)度和輸送機(jī)啟、制動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，降低運(yùn)行成本。4．采用多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)

多點(diǎn)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的關(guān)鍵是各驅(qū)動(dòng)點(diǎn)的功率分配、功率平衡和啟動(dòng)延遲技術(shù)。國(guó)外設(shè)計(jì)的裝機(jī)總功率達(dá)到10100kW的輸送機(jī)即得益于這些關(guān)鍵難題的解決。該技術(shù)的應(yīng)用，使帶式輸送機(jī)的單機(jī)輸送長(zhǎng)度在理論上不受限制。5．實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控

發(fā)達(dá)國(guó)家的在線(xiàn)檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控功能有輸送機(jī)運(yùn)行速度、運(yùn)行功率、輸送帶撕帶、載荷分布和加載量控制、火災(zāi)監(jiān)測(cè)等等。這些檢測(cè)和監(jiān)控功能可提高輸送機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性，減少或避免事故發(fā)生。6．加強(qiáng)對(duì)主要元部件的研究

除了驅(qū)動(dòng)裝置外，國(guó)外對(duì)元部件的研究集中在張緊裝置、高速托輥、高效清掃裝置、高強(qiáng)度輸送帶方面。如張緊裝置可實(shí)現(xiàn)張力自動(dòng)調(diào)控，張緊行程大，解決了長(zhǎng)運(yùn)距輸送機(jī)的張緊要求。

四、帶式輸送機(jī)發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，我國(guó)在帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置的研究方面做了許多工作，并先后研制出調(diào)速型液力耦合器和CST等軟啟動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)加速度可控，基本解決了原有剛性啟動(dòng)方式帶來(lái)的輸送機(jī)啟動(dòng)時(shí)的沖擊等問(wèn)題。其中，液力耦合器的傳動(dòng)功率大，能夠適應(yīng)大型帶式輸送機(jī)的驅(qū)動(dòng)要求，但是它的調(diào)速精度和效率均較低；CST裝置的調(diào)速精度較高，但目前國(guó)產(chǎn)的CST裝置的最大傳動(dòng)功率僅為500kW。1．實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控

輸送機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的在線(xiàn)檢測(cè)和實(shí)時(shí)監(jiān)控不僅有助于了解設(shè)備的運(yùn)行狀況，提高設(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性，也是煤礦安全生產(chǎn)必不可少的技術(shù)手段。同時(shí)帶式輸送機(jī)輸送帶的張力和速度等實(shí)時(shí)檢測(cè)數(shù)據(jù)還可為動(dòng)態(tài)性能研究和其他關(guān)鍵技術(shù)和元部件的研究提供依據(jù)。我國(guó)的監(jiān)控設(shè)備不僅功能少，而且靈敏度和可靠性都較差，急需進(jìn)行這方面的研究以縮小與國(guó)外的差距。2．開(kāi)展動(dòng)態(tài)性能研究

帶式輸送機(jī)的動(dòng)態(tài)性能研究是帶式輸送機(jī)研究的基礎(chǔ)，只有充分了解輸送機(jī)運(yùn)行時(shí)的動(dòng)態(tài)特性，才能提出對(duì)各主要元部件的性能要求的發(fā)展方向。迄今為止，我國(guó)的輸送機(jī)動(dòng)態(tài)特性研究?jī)H停留于理論分析階段，急需相關(guān)的試驗(yàn)研究與驗(yàn)證。3．加強(qiáng)主要元部件研究

輸送機(jī)的控制系統(tǒng)和主要元部件，如驅(qū)動(dòng)裝置、張緊裝置、清掃裝置、高速托輥、自移機(jī)尾、高效儲(chǔ)帶裝置等，都需要研究和改進(jìn)，以適應(yīng)不斷發(fā)展的煤礦生產(chǎn)的需要和輸送機(jī)向大型化、高速化發(fā)展的要求。其中，驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)發(fā)展大功率、調(diào)速精度和效率高的液粘可控傳動(dòng)裝置，如能實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，可大大提高大型帶式輸送機(jī)的發(fā)展速度；自動(dòng)張緊裝置應(yīng)實(shí)現(xiàn)張緊力實(shí)時(shí)可測(cè)并可控，3．加強(qiáng)主要元部件研究提高響應(yīng)速度和響應(yīng)精度，提高張緊行程，滿(mǎn)足長(zhǎng)距離、大運(yùn)量、高速度帶式輸送機(jī)的要求。托輥是輸送機(jī)上大量使用的易耗品，現(xiàn)有的國(guó)產(chǎn)托輥普遍存在的問(wèn)題是運(yùn)行阻力大、使用壽命短(僅為國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的30%~40%)，解決這兩個(gè)問(wèn)題不但能夠降低輸送機(jī)的初期投資成本，而且能夠大大降低輸送機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)成本。4．開(kāi)展經(jīng)濟(jì)性和可靠性研究

經(jīng)濟(jì)性和可靠性研究在我國(guó)基本處于空白，由于現(xiàn)代化的高速發(fā)展，設(shè)備越來(lái)越趨向大型化，投資成本相當(dāng)大，因此，做好設(shè)備投資的經(jīng)濟(jì)性和可靠性研究，有助于合理投資方案，杜絕不必要的損失和浪費(fèi)。5．開(kāi)展對(duì)特殊機(jī)型輸送機(jī)的研究

我國(guó)煤礦的地質(zhì)條件復(fù)雜，為了適應(yīng)不同場(chǎng)合物料輸送和滿(mǎn)足環(huán)保的要求，應(yīng)積極開(kāi)發(fā)特殊機(jī)型輸送機(jī)，如高傾角帶式輸送機(jī)、管狀帶式輸送機(jī)、彎曲帶式輸送機(jī)和垂直提升輸送機(jī)等。第二節(jié)

輸送機(jī)的選型

一、輸送機(jī)的選型原則：1、由工作面的預(yù)期年產(chǎn)量或日產(chǎn)量參照輸送機(jī)的設(shè)計(jì)輸送能力確定大致的輸送機(jī)型號(hào)范圍。2、輸送機(jī)的輸送能力應(yīng)大于采煤機(jī)的生產(chǎn)能力。3、工作面的實(shí)際鋪設(shè)長(zhǎng)度通常應(yīng)小于輸送機(jī)的設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。但要注意的是,輸送機(jī)的輸送能力是工作面長(zhǎng)度和傾角的函數(shù),當(dāng)工作面長(zhǎng)度或傾角變化時(shí),應(yīng)對(duì)輸送能力進(jìn)行調(diào)整。尤其是工作面鋪設(shè)長(zhǎng)度超過(guò)設(shè)計(jì)長(zhǎng)度時(shí)更要注意,應(yīng)避免出現(xiàn)輸送機(jī)能力不足的弊端。必要時(shí),對(duì)于輸送機(jī)的實(shí)際輸送能力應(yīng)咨詢(xún)輸送機(jī)設(shè)計(jì)工程師。4、輸送機(jī)的中部槽高度應(yīng)與開(kāi)采條件相適應(yīng)。較薄煤層和普通機(jī)械化開(kāi)采應(yīng)選用高度較矮的中部槽,高產(chǎn)高效綜合機(jī)械化開(kāi)采一般不受中部槽高度的限制。5、工作面煤炭的可采儲(chǔ)量應(yīng)