矿用煤矸运输简易皮带机的设计及应用

沈静伟

（山西长平煤业有限责任公司矿建五队， 山西 高平 048400）

引言

某矿15号煤15206综采工作面巷道掘进过程中，运输煤矸的皮带机一般采用刮板机、转载机和DSJ-80/40/2×40型皮带机，由于刮板机穿过断层运输煤矸时，极易出现机头机尾翻翘、卡链、跳链和断链等设备故障，影响巷道掘进效率[1]。为解决以上问题，本矿自主研发了简易的矿压煤矸运输皮带机，对类似地质条件的掘进巷道煤矸运输具有借鉴意义。

1 工程背景

本矿所掘15206运输顺槽位于矿区西部，沿15号煤顶板掘进，巷道水平标高988m，设计长度1150m，掘进煤量35 376 t，坡度0°～6°，以全站仪所标定的中线为中心线，开口位置位于南翼运输大巷400 m处，是60万t/年矿井改扩建完成后第四个综合机械化采煤工作面。15206运输顺槽巷道采用矩形锚网支护，轨道斜巷东侧巷宽4.7 m，巷道高度为2.2 m；轨道斜巷西侧巷宽5.2m，巷高4.4m，毛断面22.88m2[2]。

15206工作面开采15号煤层，为结构简单、赋存稳定的贫煤，一般含有1～2层夹矸。煤层总厚度介于4.15～4.52 m之间，平均厚度4.43 m。煤层走向90°～93°，倾向180°～183°，煤层平均倾角为4°。煤体硬度介于0.5～1.5，呈灰黑色、粉状。

顶板为k2石灰岩，厚度平均10.2 m，灰黑色灰岩，含生物碎屑，裂隙发育，底部常见溶蚀现象，见红色泥岩；底板为泥岩，厚度平均8.8 m，灰黑色泥岩，局部为粉砂质泥岩，并含铝土质及黄铁矿结核。

15206综采工作面位于井田西南部，S2向斜南翼，轴向S60°E，倾角0°～6°，有断层等地质构造影响，受S2向斜影响，工作面两顺槽坡度变化较大。

2 煤矸皮带机设计

2.1 设备选型

根据规程中煤矸皮带机设计的经验公式，可计算出皮带机驱动功率P：

式中：L指煤矸皮带机的长度，取300 m；V指皮带机运输速度，取2 m/s；Q指皮带机的运输能力，为400 t/h；H指皮带机最高输送高度，即高差，H=Lsinα，α为煤层倾角，取4°，则H取21 m；B指皮带机宽度，取800 mm。式中加上QH计算所得的P值是指皮带机重载情况下的驱动功率值，不加时则指皮带机空载情况下驱动功率值[3]。

由以上数据带入式（1）中可得，P介于48.72～25.83 kW。因此，可知原皮带型号DSJ-80/40/2×40，最大功率为40 kW，可见无法满足经验计算下的驱动功率值。故由计算结果选择P为55 kW的皮带机驱动功率，皮带机型号为DSJ-80/40/2×55。该型号煤矸皮带机，在理论上符合本矿井需求。

2.2 皮带机结构设计

皮带机框架改造为一体化框架，采用分体式回转改向架，利用螺栓将各结构连接，此方法利于在巷道运输条件困难时，减少工人将皮带抬入安装的工作量。在框架内安设用于张紧的游动小车作为皮带张紧系统，设计游动小车长度不得大于6 m，尽可能使设计的煤矸皮带机简易。

皮带机机尾采用分体式机尾，为防止皮带机尾易受到矸石冲击影响的问题，机尾安装弹簧式托辊。力求将皮带各部件可拆分为各个简单的小部件，使得人工可以解决。通过以上对煤矸皮带机的改进及设计，不仅选择了更适合本矿运输功率的皮带机型号，还对皮带机进行了简化，达到了简易操作的效果。

除皮带机电动滚筒外，皮带机所有部件均由本煤业集团加工制作，经过多次修改再设计，最终将皮带机结构优化定型。研制的第一部简易煤矸皮带机应用于15207掘进巷道内，全长100 m，从安装到运输共需3个班的时间[4]。

3 皮带机应用

3.1 皮带机安装

1）15207运输顺槽DSJ-80/2×40型胶带输送机以该巷道中心线往南平移880 mm为胶带输送机中心线。该胶带输送机机头卸载滚筒前端与平台上漏斗式卸料装置上口东西方向中心线水平间距为1 000 mm，偏差不超过±10 mm。

2）胶带输送机电动机、减速器安装在该巷行人侧。胶带输送机机尾首次距掘进面20 m处。随着掘进长度的增加而不断前移。

3）胶带输送机机头、中间段及机尾部安装要水平，且安装固定可靠，不得倾斜安装。胶带输送机各滚筒及托辊的中心线必须与输送机中心线在水平面垂直。H架平行托辊支承架要方向一致，统一朝向机头方向。托辊齐全，受力均匀，转动灵活，与胶带接触良好（胶带输送机运行状态下检查槽形底托辊与胶带接触率不低于90%，机尾缓冲托辊不低于100%），下胶带不磨擦机架，胶带沿线正上方30 cm内不得有其他设备。

4）机头、机尾用地锚固定可靠。

3.2 煤、矸、材料及设备运输

1）15207运输顺槽掘进工作面掘进时，煤、矸通过掘进机的第一运输机及配套的DZQ65/20/7.5带式转载机将煤转载运输至该巷道DSJ-80/2×55型胶带输送机、南翼运输大巷DTL-100/63/2×75型胶带输送机、井底煤仓、主斜井DTC80/15/160S型胶带输送机将煤运至地面。

2）材料及设备由副斜井主提升绞车送至井底车场，人工运至南北翼轨道大巷交叉口处，利用南翼轨道大巷SQ-80/75B型无级绳连续牵引车将材料及设备运至南翼轨道大巷与15207运输顺槽轨道斜巷交叉处，然后由调度绞车转运至15207运输顺槽距工作面最近的材料堆放点码放，使用时由人工将材料运至工作面使用。

4 结论

1）通过经验公式计算该矿皮带机驱动功率为48.72～25.83kW，原有型号皮带机无法满足掘进运输需求，改为选用型号为DSJ-80/40/2×55的皮带机。

2）对皮带机进行改进，并应用于15207工作面，由观测结果发现，本矿设计的简易煤矸皮带机可满足该矿井的需求。