在长距离胶带输送机运输时受到现场地质条件的限制出现拐弯等情况时,往往有必要进行搭接,皮带搭接增加了胶带输送机机头机尾设备数量,且占用较大的空间,增加了系统的复杂性。本期转化果平台推荐的《煤矿带式输送机转弯装置的研制与应用》技术成果,通过研制任意角转弯装置并经过现场工业性试验应用,取得了良好效果。
带式输送机是煤矿井下及地面各类散料运输的主要设备,传统的带式输送机只能进行直线运行输送物料,当运输线路有变向转弯的情况下,只可以通过两部输送机搭接来实现物料的输送,因而存在设备多、投资大、运输系统复杂、岗位人工多、增加检修量等问题。
现有带式输送机转弯装置只能用于固定角度,且存在阻力大,小辊筒常规使用的寿命短等问题。地质条件复杂矿井,在掘进或者回采过程中常常会出现巷道转弯情况,因此研究开发一套转弯装置很有必要,该装置可任意角度转弯,运行阻力小,小辊筒常规使用的寿命长,且不改变原输送机工作特性。
(1)实现折线转弯,考虑空间限制,物料必须在转弯处进行卸载,而且皮带能够把卸载的物料接受,要考虑物料撒落,对物料要有挡物板。
(2)胶带转向时,胶带与滚筒间必须是滚动摩擦,这样能保证足够小的摩擦力。
(3)为了能够更好的保证输送物料的带面一致性,胶带卸载后需有改向滚筒改向;改向时,由于带面更换,要增加清扫器。
(4)在受料点,需增加缓冲托辊组,减少物料对胶带的冲击,减缓胶带疲劳程度,延长胶带的使用寿命。
(5)受力大的方向要有万向支撑架;旋转部件要增加安全防护罩,保证人身安全。
(6))一定要考虑在任意角度的情况下,输送带、转向滚筒、异型辊之间运行关系的一致性。
带式输送机转弯输送装置由转向模块(转向滚筒、转向机架)、改向模块(改向滚筒、改向机架)、受料模块(受料机架、缓冲托辊组)及附件(平托辊、清扫器、挡煤板、防护罩、万向支撑架、调偏装置、风力清扫器等)组成。
从机尾方向过来的带式通过上转向滚筒进行转向,然后通过上改向滚筒进行改向,改向后的胶带通往机头,物料在转向的同时进行卸载,落在改向后的胶带上运往机头;从机头返回的胶带通过下改向滚筒变向后再通过转向滚筒进行转向然后通向机尾。因而实现平面转向运输(见图1、图2)。
转向滚筒为特殊结构滚筒,运行时,转向滚筒和上面的小异型辊都转动,胶带可以在其上实现平稳变向运行而不产生滑移和损伤,并减小了胶带的运行阻力。胶带在转弯输送装置处的缠绕方式如结构原理图所示。该转弯输送装置对胶带无特别的条件,普通带式输送机配套使用该转弯输送装置能实现连续变向运输。
普通带式输送机只能作直线运行,遇到变向运输时需采用两部带式输送机搭接或其他运输机械来实现运输,没办法实现变向连续运输,而带式输送机转弯输送装置能很好地解决这一难题。
(1)任意角转向。改变异型滚筒在大滚筒上空间包络线结构,异型滚筒首尾相接圆周布置,实现了任意角度转向。
(2)运行阻力大幅度下降。其核心部件转向滚筒和异型滚筒同时旋转,降低系统运行阻力。
(3)使用成本大幅度下降。异型滚筒的排列方式改变及大滚筒的旋转运动,异型滚筒的受力减小,工作速度降低,另外,异型滚筒表明上进行高频淬火,提高耐磨度,使异型滚筒寿命大幅度提升,成本下降。
(4)结构模块化设计。根据功能不同,分化成受料模块、转向模块、改向模块,形成通用化、标准化,有利于安装、运输。
(5)安全防护好。①转向滚筒增加安全防护罩;②极限复位辊设计,使皮带机安全运行;③万向支撑梁,增加刚度和强度。
当运输线路有变向、变坡转弯的情况下,可以用一部输送机来实现物料的输送。使原来两部带式输送机共用一套机头机尾,减少了一部带式输送机的机头、机尾、张紧装置、储带装置、电控等部分;电耗也大幅度的降低,有较好的节约能源的效果;不需专职司机,降低了生产所带来的成本;简化了运输系统。
某矿年产原煤340多万吨。现需改造的井下7228工作面运输系统,全长655m左右。(具体如下图)
第一部带式输送机机头和第二部带式输送机机尾的高差-39m。需要上述两部大功率带式输送机搭接运输,才能完成运输任务。
(1)由于多一台带式输送机,整个运输系统的驱动电机功率及台数增加了,使得井下供配电系统复杂化,同时增加了变配电设备数量;
(3)多台带式输送机搭接运输,将给管理和维护带来较大的困难,同时增加了维护费用。
(4)由于动力点增加了,每班就需增加操作工人,增加了岗位设置,不利于减人提效。
(5)从原运输系统线路图能够准确的看出,搭接点到机头处为下运,采用带式输送机直接运输的话,要考虑“飞车”的问题,增加了制动的难度,存在安全隐患。
(6)每台带式输送机单独使用的话,在机头处需要做供电设备的硐室,增加了开掘硐室的工作量。
(1)简化了运输系统,总系统只使用一套机头、机尾、张紧、贮带、电控等设备,节省了设备投资。
(2)由于系统中有平运和下运,系统合二为一后,运输系统安全性大大增强。平段的阻力可当作带式输送机的控制力一部分,减少了“飞车”的可能性。
(3)节省了电力能源。由于系统中有平运和下运,系统合二为一后,下运的重物沿输送带下运方向的张力可抵消一部分平段的运行阻力,从而能够减少电机的驱动力,节约用电。
(4)减少岗位设置。在转弯装置处安装一个摄像头,带式输送机司机可以通过摄像头观察到转弯装置处的运行状况,由此可以省去一个司机。
(5)减少硐室开掘量。转弯装置是一个纯机械装置,没有动力,所以,安装处只要空间够即可,省去了安装电控设备的硐室。
(6)减少了设备检修时间。转弯装置的关键部件是转向滚筒,其上面的异型辊都暴露在转向滚筒表面,只要观察一下旋转情况就可以,不需要专门拆解检修,节约了检修时间和成本。
在广泛调研后,决定改造原运输系统,以适应回采运输的需要,在搭接点处,采用带式输送机转弯装置1套。改造后的运输系统图如下图。
带式输送机转弯装置在该矿7228工作面安装调试后,于2018年9月15日正式投入工业性试验。平均运行时间12小时/天,通过带式输送机在空载、轻载、满载下进行长时间运行,整机运行平稳,没有出现输送带冲击跑偏现象,没有出现胶带滑移现象,设备系统运转正常,工作安全可靠,实现了无人值守。经监控观察运行正常,至今无任何故障。
(1)配套带式输送机经过一次变向转弯,在运行期间,整机运转正常,对主参数、运行性能、启动性能、电气保护性能等进行测试,均达到设计要求。
(2)应用的带式输送机转弯装置运行状态良好,达到了设计要求,满足了工程应用要求和课题设计要求。
(3)配套带式输送机空载、负载运行、启动、停车过程非常平稳,实现了长距离大功率带式输送机变向连续运行。
(4)根据现场工业性使用说明,采用的带式输送机转弯装置可靠性、安全性高、维护量小,性能完善优越。
(1)能够大大减少设备使用台数及其投资。比传统设备布置设计方案节省了一部带式输送机的机头、机尾、张紧装置、储带装置、电控等设备。节约投资50万元。
(2)极大改善了带式输送机运输系统的工作性能。具有压带功能,防止凹弧段的带式飘带,使带式运行平稳,不跑偏,使带式输送机的运行变得极其平稳,减小了对设备的维护费用。经计算,比传统的使用两部设备的方案减少年维护费用8万元。
(3)减少了装机容量200kW,按年工作日300天,日工作20小时,负荷系数0.8,电价0.6元/kWh计算,则年节约电费:200×300×20×0.8×0.6=57.6万元。
(5)每班节省1个岗位工人,按人均10万元/年∙人,每年可节省2×10=20万元。
(1)带式输送机转弯装置实现了胶带任意角度连续转弯运行,且具有压带功能,防止凹弧段的带式飘带,使胶带运行平稳,不跑偏,能较好地满足复杂地质条件下的运输。
(2)有下运及平运(或上运)结合时,可以节省电力。可以有效辅助制动带式输送机,防止“飞车”现象发生。
(3)巷道掘进设计时,可以根据实际巷道地质情况随时转弯,不用考虑必须直线设计,可以利用带式输送机转弯装置应用技术,借用原有巷道运输,减少了巷道开拓量。
(5)为扩大带式输送机使用范围及工况条件进行了很好的探索,进一步促进了带式输送机技术的发展。
(6)通过项目研究,解决了煤矿现场的实际问题,培养了人才,丰富和提高了相关人员的技术素养,积累了技术研究经验。
带宽B=1200mm,运量Q=1200t/h,带速V=3.55m/s,运距L=L1+L2 =692+240=932m,提升高度H1=31m,H2=23m,在896m运距范围内有一个转向点B,转向角为70,如图所示,现有装机功率3*355kW。在调研后,决定采取转弯装置代替搭接,以适应回采运输的需要,在搭接点处,采用带式输送机转弯装置1套。改造后的运输系统图如下图。
带式输送机转弯输送装置在某矿3306工作面安装调试正常后,于2020年1月5日投入工业性试运行。经过空载、轻载、满载下较长时间运行,整机运行平稳,没再次出现输送带冲击跑偏现象,没再次出现胶带滑移现象,设备运转正常,工作可靠、安全、运行情况良好。实现了无人值守。
减少了巷道开宽,施工机头硐室占用时间和人力以及材料消耗,预计可节省30万元;皮带机头安装和撤除预计节省40万元;皮带机头、电气、开关等租赁、维护费用约100万元;掘进按6个月计算,采煤按12个月计算,节省电费和人工约120万元;减少皮带机头及转载机改造费用约20万元;停采线万余元。
通过任意角转弯装置的成功应用,完全解决了因巷道转弯造成皮带运输的难题,在平面转弯的基础上是一项重大突破,特别是为运输路线较为曲折的边角煤开采提供有力的技术保障。同时,任意转弯装置的使用节省了一部皮带机头的撤除,缩短了后期安撤所需时间,保证了矿井的正常生产接续。