第五章 井下运输

1、第五章 井下运输第一节 煤炭运输方式及设备一、煤炭运输方式1、井下煤炭运输方式选择本矿井生产能力大，井下生产集中，适宜采用连续运输方式输送煤炭。带式输送机是煤矿理想的高效连续运输设备，其特点：具有输送距离长、运量大、连续输送的优点, 能充分发挥综采设备的效能，有利于持续、稳定地实现矿井的高产高效；运行可靠,易于实现自动化和集中化控制, 易于实现集中管理，简化生产环节，提高生产效率和保证安全；运输环节少，占用人员少，主辅运输互不干扰；能适应煤层巷道的起伏变化。尤其对高产高效矿井,带式输送机已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。目前国内大型现代化矿井的大巷煤炭运输上均采用带式输送机运输方式

2、，实践证明是完全可靠的、可行的。根据本矿的条件，大巷、顺槽煤炭运输均采用带式输送机运输方式。2、煤炭运输系统根据矿井生产能力及开拓方式、采区布置等特点，矿井移交时井下煤流输送系统如下： 22S1采区： 22S101工作面通过刮板输送机22S101顺槽带式输送机2-2上煤北翼胶带输送机2-2上煤煤仓主斜井地面生产系统。22Z1采区：22Z101工作面通过刮板输送机22Z101顺槽带式输送机2-2中煤东翼胶带输送机2-2中煤煤仓主斜井地面生产系统。二、井下煤炭运输设备选型2-2上煤北翼和2-2中煤东翼大巷带式输送机的选型本着主要运输环节的能力满足矿井生产规模的需要，结合井下工作面生产能力、大巷条件

3、、煤仓的缓冲能力、煤流系统的前后能力协调、主运输设备的配套情况，经过方案比选计算，2-2上煤北翼和2-2中煤东翼大巷带式输送机的主要参数确定过程如下。1、2-2上煤北翼大巷带式输送机设计依据： 带式输送机运量 Q=1000t/h输送机大巷倾角 =00.29带式输送机长度 L=796m（首采面移交时，后期2879m）垂直提升高度 h=4m （首采面移交时；后期h=-12m）煤的松散容重 =900kg/m3 胶带输送机参数：根据带式输送机的实际工作条件及国内设备生产厂家的加工水平，同时考虑到现场的管理水平等因素后，确定计算选用如下参数：托辊运行阻力系数 f0.028传动滚筒摩擦系数 0.35带式输

4、送机带宽 B1200mm，带式输送机运行速度 V2.5m/s 初选胶带强度 St：1250N/mm每米物料重量 qG111.12kg/m每米胶带重量 qB28.8kg/m上托辊为三托辊组，每米长转动部分重量：qRO=27.375kg/m下托辊为平型托辊组，每米长转动部分重量：qRU=10.027kg/m计算结果主要阻力 FH45057N附加阻力 FN1834N主要特种阻力 Fs12075N附加特种阻力 Fs21764N倾斜阻力 Fst4360N传动滚筒所需圆周驱动力 Fu FH+FN+Fs1+Fs2+Fst Fu55090N 带式输送机稳定运行时传动滚筒所需运行轴功率： PAFuV/10001

5、38kW 带式输送机驱动电动机功率：PMPA/12185kW式中：1驱动系统正功率运行时的传动效率（含电压降），取0.83。 2功率不平衡系数，取0.9为与后期配合，后期长度2879m，运行轴功率PA402kW，电机功率PM539kW，功率配比2:1，选择三台电机（每台220KW）。前期选择1台220 kW异步电动机，型号YB355M1-4，N=220 kW ，n=1500r/min,V=660V。 张力计算：带式输送机用头部单滚筒传动。确定传动滚筒的围包角200。设Fu为传动滚筒圆周力，F1 、F2min 分别为传动滚筒处的输送带趋入点和奔离点的张力，Fumax为起动状态传动滚筒圆周力。其中

6、 Fumax=FUKA KA为启动系数 ，取值KA=1.35，Fumax=53930N传动滚筒上圆周力 Fu= FumaxF2minFu/（e21）31065N F1FuF2min86155N 输送带的安全系数：(考虑后期长度2879m、St：1250N/mm )F1Nn=BSt/F1=7.867，故安全系数满足要求。2-2上煤北翼大巷带式输送机选型结果为：B=1200mm，Q=1000t/h（考虑到生产因素和工作面的峰值煤量），V=2.5m/s，=00.29，首采区移交时铺设长度L=796m，带强St1250N/mm（阻燃）。驱动型式为头部单滚筒驱动，配YB355M1-4型（220kW，66

7、0V）电动机一台；减速器B3SH10-25一台；液力耦合器（YOTCS560）一台，采用头部液压自动拉紧方式。采区接续到第8年时，带式输送机铺设长度达到2879m，需在原已经施工的基础上增加两套驱动装置，功率配比2：1，即YB355M1-4型（220kW，660V）电动机三台；减速器B3SH10-25三台；液力耦合器（YOTCS560）三台；延长胶带长度，可满足使用要求。2、2-2中煤东翼大巷带式输送机设计依据： 带式输送机运量 Q=2400t/h输送机大巷倾角 =-2-0.5带式输送机长度 L=2791m（首采面移交时；后期L=5340m）垂直提升高度 h=-28m （首采面移交时；后期h=

8、-60m）煤的松散容重 =900kg/m3 胶带输送机参数：根据带式输送机的实际工作条件及国内设备生产厂家的加工水平，同时考虑到现场的管理水平等因素后，确定计算选用如下参数：托辊运行阻力系数 f0.028传动滚筒摩擦系数 0.35带式输送机带宽 B1400mm，带式输送机运行速度 V3.15m/s 初选胶带强度 St：1600 N/mm（后期St：3150 N/mm）每米物料重量 qG211.65kg/m每米胶带重量 qB36.26kg/m上托辊为三托辊组，每米长转动部分重量：qRO=29.1kg/m下托辊为V型托辊组，每米长转动部分重量：qRU=10.847kg/m计算结果主要阻力 FHN附

9、加阻力 FN5368N主要特种阻力 Fs19838N附加特种阻力 Fs22058N倾斜阻力 Fst-58158N传动滚筒所需圆周驱动力 Fu FH+FN+Fs1+Fs2+Fst FuN 带式输送机稳定运行时传动滚筒所需运行轴功率： PAFuV/1000654kW 带式输送机驱动电动机功率：PMPA/12876kW式中：1驱动系统正功率运行时的传动效率（含电压降），取0.83。 2功率不平衡系数，取0.9为与后期配合，后期长度5340m，运行轴功率PA1390kW，电机功率PM1861kW，功率配比2:2，选择4台电机（每台500KW）。前期功率配比1:1，选择2台500 kW异步电动机，型号Y

10、B560S1-4，N=500 kW ，n=1480r/min，V=6KV。 张力计算：带式输送机均用头部双滚筒传动，功率配比1:1。 确定第一传动滚筒的围包角1200，第二传动滚筒围包角2200。设Fu1 、Fu2 分别为第一和第二传动滚筒圆周力，F1 、F1-2和 F2min 分别为第一和第二传动滚筒处的输送带趋入点和奔离点的张力，Fumax为起动状态传动滚筒圆周力。其中 Fumax=FUKA KA为启动系数 ，取值KA=1.35，Fumax=N第一传动单元滚筒上圆周力 Fu1= Fu/2 第二传动单元滚筒上圆周力 Fu2= Fu/2 设第二传动滚筒e2值用足时，则：F2minFumax/2

11、（e21）58527N F1-2F2minFu2 NF1FuF2minN F1/F1-2=1.64e1=3.4故按不打滑条件验算，张力满足要求。输送带的安全系数：n=BSt/F1=8.47，故安全系数满足要求。2-2中煤东翼大巷带式输送机选型结果：B=1400mm，Q=2400t/h（考虑到生产因素和工作面的峰值煤量），V=3.15m/s，=0-0.58，首采区移交时铺设长度L=2791m，带强St1600N/mm（阻燃）。驱动型式为头部双滚筒驱动（功率配比1：1），配YB560S1-4型（500kW，6KV）电动机二台；减速器（B3SH14-31.5）二台，高压变频调速装置,采用头部液压自动

12、拉紧方式。采区接续到第10年时，带式输送机铺设长度达到5340m，需在原已经施工的基础上增加两套驱动装置，功率配比2：2，更换胶带带强为St3150，可满足使用要求。3、软驱动形式的选择由于井下所用胶带输送机运距长、运输能力大，为降低起动和制动胶带的动张力，减少起动对电网的冲击和起动过程中各承力部件的动载荷，延长减速器、电动机和工作机构等关键部件的使用寿命，实现电机间的功率平衡，应对带式输送机的起动加速度进行控制，因此煤矿安全规程规定，带式输送机应加设软启动装置，下运带式输送机应加设软制动装置。国内井下胶带输送机软驱动主要有高压变频调速系统、CST、液力偶合器和液体粘性软驱动等几种方式。高压变

13、频调速系统软起动性能优良、起动及停车时速度曲线线性可控、电气制动性能好、可无级变速、可控性能优良、可靠性高、技术先进、设备成熟、调速范围宽、控制精度高、响应速度快、保护完善，适用于长距离、大功率、线路复杂的带式输送机，可以控制输送机按设定的“S”形曲线启动和制动，能实现多机功率平衡，可长时间地保持在低于额定速度下的较低速度运行，且低速运行稳定，可满足长距离带式输送机的验带要求，真正提供验带速度；可根据井下原煤的生产情况调节带速，节能运行，无运行功率损耗。其缺点是：电控设备占地面积大，且目前大功率尚无防爆型产品，在煤矿井下要求防爆的场合无法使用。但目前可把控制柜放在地面无防爆要求的场合通过敷设长

14、距离信号控制电缆使用，对于本矿井可放在主斜井井口房内，沿主斜井敷设信号控制电缆。CST具有差动调节输出力矩和输出转速的功能，可以控制带式输送机按设定的“S”形曲线起动，控制精度高、动态响应快；结构紧凑、布置简单，是长距离、大运量、线路复杂的带式输送机较理想的驱动装置。缺点是投资及维护费用较高，尤其是售后服务成本较高。液力偶合器安装维护方便，价格低廉。通常用于对起动速度曲线精度要求不高、驱动功率不太大的带式输送机。液体粘性软启动原理与CST相似，比液力偶合器投资高。综合多方面因素及本矿井井下胶带输送机驱动特性，矿井井下胶带输送机选用高压变频调速系统及调速型液力偶合器，安全、经济、合理。4、拉紧装

15、置的选型对于长距离带式输送机必须采用自动张紧。自动张紧可起到根据起动与稳定运行的工况自动调节张力，使得在正常运行时处于较低胶带张力状态，对胶带是有利的；在起动时处于较高的胶带张力状态，防止机头传动滚筒发生“打滑”现象。设计选型采用液压自动拉紧方式。5、带式输送机的保护和供电大巷带式输送机选用一套集监测、控制、信号、通信为一体的带式输送机监控系统，具有较高的运行可靠性和使用灵活性，显示功能强，联网方便，设有驱动滚筒打滑、堆煤、跑偏、温度、烟雾、撕裂、电动机过载、电机超温等项保护功能，以及沿线拉线开关和起动预告信号装置，满足煤矿安全规程的有关规定，并能与井下顺槽胶带输送机实现闭锁集中控制。6、输送

16、带的选型结合井下的实际情况，输送带采用阻燃型的钢丝绳芯输送带，其阻燃、抗静电、符合MT668-2008煤矿用阻燃钢丝绳芯输送带技术条件的要求。考虑到使用环节的重要性及国内接头的工艺水平，今后在本胶带输送机的安装过程中，应加强对胶带硫化的质量控制和检测，以确保接头强度满足有关规定的要求。7、输送机主要技术参数2-2上煤北翼大巷带式输送机技术特征见表5-1-1。2-2中煤东翼大巷带式输送机技术特征见表5-1-2。表5-1-1 2-2上煤北翼大巷带式输送机技术特征表序号名 称单 位内 容备 注1 运输量t/h10002 运输物料原煤3 运输物料容重t/m30.94 速 度m/s2.55 带 宽mm1

17、200阻燃6 输送机长度m7967 输送机角度00.298胶 带带 强N/mmST12509电动机型 号YB355M1-41台（后期：3台）功 率kW220转 速r/min1500电 压660V10减速器型 号B3SH10-251台（后期：3台）11软启动装置型 号YOTCS5601台（后期：3台）12液压自动拉紧型 号ZLY-01-160头部表5-1-2 2-2中煤东翼大巷带式输送机技术特征表序号名 称单 位内 容备 注1 运输量t/h24002 运输物料原煤3 运输物料容重t/m30.94 速 度m/s3.155带 宽mm1400阻燃5 输送机长度m27917 输送机角度0-0.588胶

18、带带 强N/mmSt1600（后期St 3150）9电动机型 号YB560S1-42台（后期：4台）功 率kW500转 速r/min1480电 压6KV10减速器型 号B3SH14-31.52台（后期：4台）11软启动装置型 号高压变频调速装置2台（后期：4台）12液压自动拉紧型 号ZLY-02-200头部第二节 辅助运输方式及设备一、辅助运输方式按照高标准、高起点、高产高效模式，矿井辅助运输系统主要应满足以下要求：减少辅助运输环节及转运次数，减少辅助运输人员，提高运输效率。本矿井煤层为近水平煤层，主要巷道均沿煤层布置，锚网支护，坡度一般1左右，回采工作面采用大功率采煤机回采，巷道为综合机械化

19、掘进、机械化程度高、工作面掘进速度快，用人、用料数量少。根据上述特点，需要一种方便、灵活、快捷的辅助运输方式与之配套，以实现井下“一条龙”式连续运输。无轨胶轮车运输在国内外已得到广泛推广使用，是被长期证明了的与快速掘进系统相配套的最有效的辅助运输方式之一。神东矿区上湾、补连塔、活鸡兔等几个千万吨级大型矿井辅助运输均采用了无轨胶轮车运输方式，其优点为：1、无轨胶轮车灵活、机动、快速、转载环节少、可实现井下辅助材料、人员、设备长距离“一条龙”连续直达运输；2、能适应井下煤层巷道的适当起伏变化；3、辅助运输效率高、劳动强度低、占用人员少，辅助生产人员仅是传统运输方式十分之一；4、可实现综采工作面重型

20、设备的快速搬家，现神东矿区特大型矿井一般只需58天，提高了综采设备的利用率；5、运输费用低，经济效益好，据调查了解，其它辅助运输的运营费一约5元/t，而无轨胶轮车的运输费用为1.5元/t，经济效益显著。因此，结合井下主要巷道布置均为煤层布置具体特点，设计确定井下大巷、采区及顺槽辅助运输方式均选用无轨胶轮车运输方式。二、辅助运输设备1、 设计依据矿井投产时井下布置一个中厚及一个厚煤层两个一次采全高综采工作面、五套综掘机和一个普掘工作面共6个掘进面满足生产需要，综合机械化掘进工作面进度500m/月，普掘工作面进度150m/月；设计年工作日330d；每天三班生产，一班检修；井下每班净运输时间4.5h

21、。矿井移交时2-2上及2-2中各布置一个综采工作面，原则上2-2上煤层、2-2中煤层大巷均采用采用综掘机掘进、锚网喷支护方式，各工作面顺槽采用综掘机掘进、锚网支护方式；为满足运输需要，辅助运输大巷铺设混凝土路面，厚度250mm，辅助运输顺槽及回风顺槽铺设混凝土路面，厚度200mm。2、 矿井辅助运输量根据井下巷道布置、支护方式及采掘进度，主要运输的物料为锚杆、锚索、钢筋网片、钢带、水泥、砂石、轻质砌块、坑木等，主要运输的设备为采掘工作面装备和电器设备；工作面按搬家期15天，且两个工作面按不会同时搬家考虑；为错开运输高峰，考虑工作面安装和搬家与大巷铺底错开，且每天运输3班；人员运输考虑以备采掘工

22、作面人员、风墙砌筑人员、巷修铺底人员一次运到位为基础，兼顾其它固定工作点的人员运输。以此为基础计算矿井辅助运输量；见表5-2-1。表5-2-1 矿井辅助运输量表名 称单位数量名 称单位数量支护材料t/班7风墙砌筑材料t/班50喷射混凝土t/班53坑木m3/班4铺底混凝土t/班72其它设备、材料t/班203、设备选择（1）人员运输车辆选择井下采掘工作面共8个；回采工作面最大班人数18人/面；综掘面人数16人/面；大巷及顺槽掘进工作面风墙砌筑及通风维护人员4人。胶带司机与维护人员3人/面；井下最大班人员合计为140人。为节省路途时间，提高工效，所有采掘人员必须一次运送到位，考虑到人员运输车运输时间

23、短、使用次数少，且国内常州科试中心、煤科院太原分院等国内科研及生产厂家已有成熟产品，并在国内多个矿井有成功使用的经验，故选取WC24R型24座无轨胶轮人车12辆。此外；考虑其他辅助人员如地测人员等以及检查人员运送和轻型货物（如爆破材料、班中餐、检修备件等）的运输，选取WCQ-5C型无轨胶轮客货车10辆。WC24RE型无轨胶轮人车主要性能及参数如下：额定载人数：24人；发动机：50 kw（CKS4105DFB）；爬坡能力：14；最大速度：38km/h;离地间隙：215mm；转弯半径：6800mm；外形尺寸（长宽高）：680019002000mm机车自重：5.5t。WCQ-5C型无轨胶轮 要性能及

24、参数如下：额定载重：5t；发动机：75kw（CKS6108FB）；爬坡能力：14；最大速度：57km/h：车弯半径：7800mm外形尺寸（长宽高）：570020632250mm；机车自重：5.1t。（2）支架及大件设备运输车辆选择为实现采煤工作面快速搬家；满足最大件重量及保持车辆正常循环的需要，选用ED40SH支架铲车、ED25SH支架铲车及LWC-40支架拖车以满足支架、采煤机等大件的运输。该车除可运输支架、采煤机、泵站、机头等整大设备并协助安装外，也可搬运其它重物料。根据一套采煤工作面设备配置，液压支架为187架，其他需要支架车搬运大件设备89件，共276件次，按工作面搬家时间15d考虑，

25、每天三班作业，拖运车水平路面最大速度20km/h，满载理想速度11.5km/h，按重载速度6.7km；空车速度15km/h，平均单趟来回，需要1.5h，经计算；井下需支架铲车（工作面安装用）2辆、支架拖车2.1辆，即每班需铲运车5辆。ED40SH型支架铲运车性能及参数如下：动力装置：Caterpillar3126型，171.5kw；最大载重量：40t（着力点距铲又臂1200mm）；适应巷道角度：纵向14.5；横向7.5；车重：47 t；车速：水平路面最大18.3km/h，满载理想速度10.5km/h；外形尺寸：10080 x 3270 x 2089mm。ED25SH型支架铲运车性能及参数如下：

26、动力装置：Caterpillar，171.5kw；最大载重量：25t（着力点距铲又臂1000mm）；适应巷道角度：纵向14.5；横向7.5；车重：27.8 t；车速：水平路面最大22km/h，满载理想速度13km/h；外形尺寸：9222 x 2183 x 1890mm。LWC40型支架拖运车性能及参数如下：动力装置：Caterpillar3126型，170kw；最大载重量：40t；适应巷道角度：纵向14；横向7.5；车重：22.5 t；车速：水平路面最大26km/h，满载理想速度10km/h；外形尺寸：长9545mm，宽3484mm，高1596mm。（3）物料及普通设备运输车辆选择矿井正常生产

27、时为每日三班运输；根据运量，按每车净载重3t考虑；每班运输的车次数量如下表5-2-2。表5-2-2 物料及普通设备运输数量表名 称单位数量名 称单位数量支护材料车/班6风墙砌筑材料车/班12喷射混凝土车/班15坑木车/班2铺底混凝土车/班19其它设备、材料车/班6由上表可知；矿井普通辅助运输量为60车/班，考虑10%的运输备用量，即按66车/班配备运输车辆，井下每班净运输时间4.5小时；根据初期单程最大运距10km（地面经副斜井至2-2中采煤工作面）、重车行车速度18km/h，空车行车速度26km/h，井下卸载及等车时间20min/次计算，经计算每班每车可往返3次；每班需无轨胶轮车22辆；因该计算主要为井下辅助运输车辆，考虑设备维修、备用5辆计。据此选取WCQ-5B型多用途车27辆。WCQ-5B型无轨胶轮车性能及参数如下：额定载重：5t；最大载重：8t；发动机：75kw（CKS6108QFB）；爬坡能力：14；最大速度；33 km/h；离地问隙：215mm 转弯半径：6500mm；外形尺寸（长宽高）：656019602000mm；机车自重：7.5t。（4）矸石排卸车效量计算：矿井矸石主要为掘进采区联络巷、风桥等岩石巷道或冒顶等特殊情况下所产生，经计算，平均每班50t；采用WC-5E自卸式无轨胶轮车运输矸石至井下废弃联络巷充填，该车载重按5.0t计算；每班需运