带式储运机设计.doc

带式储运机设计论文摘要：通过研究制约煤矿井下掘进工作面生产效率的关键因素，自主研发设计的煤矿井下带式储运机，让主运系统具备煤炭外排运输连续化、矸石动态缓储、缓存、缓运性，能够有效调节采掘工作面的生产冲突，提高煤矿炮掘及机掘工作面生产效率，提高辅助运输系统效率。1 引言随着矿井装备升级换代，掘进工作面掘锚支一体化技术已逐渐成熟，且后配套主运系统试行集中控制技术已具雏形，可谓掘进破、支、装、运配套技术已得到质的突破。但是当采煤工作面或掘进工作面遇断层时，由于采煤工作面和掘进工作面产出的原煤及矸石全部通过主运输皮带进行运输，出现煤矸混运现象，严重影响煤质质量，尤其是综掘工作面严重制约生产组织；如何合理分配采掘工作面的运输时间、实现煤矸分储分运、提高系统运输效率成为制约矿井原煤产量和矿井正常接续的瓶颈。为此自主研发带式储运机，采用永磁驱动变频调速系统，实现了煤（矸）集中分时、分储、分运，让配套主运系统具备煤炭外排运输连续化、矸石动态缓储、缓存、缓运性，解决了掘进过断层矸石排放及采区主力运输煤矸混流无法掘进难题，实现了高速运输，低速存储，提高了掘进效率。2 设备结构针对采掘煤矸混流外排难题，总结传统梭式矿车储运装置原理，我矿成功自主研制配套适应掘进工作面的带式储运机，用于断层较多的掘进工作面，与掘进主运皮带配套使用，解决掘进过断层矸石排放及采区主力运输系统检修无法掘进难题；让配套主运系统具备煤炭外排运输连续化、矸石动态缓储、缓存、缓运性。该设备主要由驱动装置、储带仓、中间架、挡料板及机尾架组成。具体结构如图1。驱动装置由驱动架、驱动滚筒、永磁直驱变频装置组成，驱动架使用=12mm钢板焊接成型，并通过11#工字钢作为横撑，防止驱动架受力变形，驱动滚筒使用5001400滚筒，永磁直驱变频调速电动机通过弹性柱销联轴器与驱动滚筒刚性联接，通过变频控制，驱动滚筒可以实现0.2m/s及2m/s两种带速；带速0.2m/s为储矸运行模式，带速2m/s为正常排矸模式，实现一机两用；涨紧装置使用手动涨紧器配套320涨紧滚筒、200导向滚筒手动涨紧；卸载装置、机机尾装置使用11#工字钢加工，卸载滚筒、机尾导向滚筒为3201400；中间架使用14#槽钢连接，横撑使用11#工字钢连接固定；挡料板采用U型结构使用=6mm钢板配套法兰盘加工，通过侧板与连接架固定，单位有效截面积可达0.9m2，承载托辊为159mm，传动托辊为108mm。3 工作原理当掘进迎头出矸或出炭时，岗位司机根据煤、矸情况确定开启驱动装置中正常排矸模式及储矸运行模式，两种模式自动切换，实现一机两用。储矸模式：当掘进工作面外排矸石，矿井主运系统不具备排矸条件时司机通过变频控制，使驱动滚筒以带速0.2m/s驱动储运机皮带低速、匀速运行，煤矸经迎头运输设备直接覆盖在皮带上由密排的承载托辊托付与挡煤板形成半封闭式储矸空间，实现对煤矸石的集中储存，当迎头出完煤矸石或储运机达到装载极限后停机。正常排矸模式：掘进工作面外排煤矸或储运机已储存满煤矸，当矿井主运系统具备运输条件时，将变频器切换至2m/s带速下，实现高效快速连续排矸。4 工业性试验4.1 地点选择为了验证带式储运机的可行性，根据翟镇煤矿实际煤层赋存情况及采场地质预报，选取6404W轨道巷和31104E中间巷地质构造相对较多两条巷道进行试验。6404W运输巷为全煤巷道，煤厚3.2m，荒高3.4m，见顶见底施工；31104E运输巷为半煤岩巷道，煤厚1.6m，荒高2.5m，破顶0.9m，底板岩性为白砂岩。2015年四层煤平均综掘机单进345.2米/月、十一层煤平均综掘单进305.7米/月，选择两条巷道，具有代表性和可比性。4.2 地质条件6404W轨道巷设计1350米，煤4老底为砂岩互层，厚10.4213米，平均11.71米，灰白色中砂岩与暗灰色粉砂岩；煤4直接底为粉砂岩，厚平均2.9612.25米，平均7.61米，距煤层底板2.8m处有1层煤4下分层，厚0.250.3m；煤4厚2.72-2.8米，平均2.77米；煤4直接顶为粉砂岩，厚0.9710.42米，平均4.56米，含12层煤4上分层，分层厚0.151.02m；煤4老顶为细砂岩，厚7.517.36米，平均13.49米。地质构造情况：预计开门施工4m，揭露f31断层综合落差H=2.2m，下坡施工；施工55m，揭露f6断层落差H=1.7m，下坡施工；施工115m，揭露f7断层落差H=1.5m，下坡施工；施工160m，揭露f9断层落差H=2.4m，下坡施工；施工281m，揭露f11断层落差H=2.8m，上坡施工；施工286m，揭露f13断层落差H=1.5m，上坡施工；施工319m，揭露f12断层落差H=3.7m，上坡施工；施工339m，揭露WF17断层落差H=1.5m，上坡施工；施工564m，揭露WF24断层落差H=1.6m，下坡施工；施工567m，揭露f18断层落差H=10m，下坡施工；施工580m，调向下坡施工；施工665m，揭露f16断层落差H=1.5m，上坡施工；施工749m，揭露F5断层落差H=40m，调向施工；调向施工33m，揭露f15断层落差H=3.8m，下坡施工；调向施工218m，揭露f16断层落差H=4.2m，下坡施工；调向施工555m，揭露f21断层落差H=3m，下坡施工；调向施工555m，揭露WF67断层综合落差H=2.5m，下坡施工。31104E运输巷设计1620米，煤层厚度约1.44m1.48m，平均厚度1.46m，中夹棕褐色粘土岩夹石，厚0.180.35m；直接顶为粉砂岩，厚2.538.12m，平均4.8m，F=3.0；老顶为细砂岩，厚1017.72m，平均厚度13.11m；直接底为的细沙岩，厚0-13.4m，平均6.7m，F=4.0；老底為粉砂岩，厚23.135.07m，平均27.29m。地质构造情况：预计开门施工78m，揭露落差1.5m的断层，上坡施工；施工116m，揭露落差01.7m的f3断层，下坡施工；施工195m，揭露落差05.5m的f3断层，上坡施工；施工240m，揭露落差06m的f5断层，下坡施工；施工518m，揭露落差02.4m的f11断层，下坡施工；施工523m，揭露落差06m的f12断层，下坡施工；施工602m，揭露落差012m的f8断层，下坡施工；施工694m，揭露落差010m的f13断层，上坡施工；施工1274m，揭露落差03.8m的f15断层，下坡施工；施工1376m，揭露落差03.2m的f16断层，下坡施工；施工1384m，揭露落差02.4m的f17断层，上坡施工。4.3 生产组织6404W轨道巷及31104E运输巷均采用综掘机施工，锚带网支护，“三八”工作制作业方式，机载临时支护支架作临时支护，采取正规循环作业，一次割一排施工时每个循环进尺1.0m，每班完成4个正规循环，班进尺4.0m，日进尺12m，月进尺360m，施工时正规循环率80%考核；一次割二排施工时每个循环进尺2.0m，每班完成3个正规循环，班进尺6m，日进尺18m，月进尺540m，施工时正规循环率80%。当现场条件变化时可以两种循环方式搭配使用，促进单进效率的提升。4.4效果分析通过带式储运机在掘进迎头的配套应用，实现了煤矿井下掘进迎头的掘、支、储、运一体化，每次存储能够满足工作面2-3个正规循环的矸石量，消除了运输系统环节对机械化生产的制约，实现综掘机械生产的连续性，杜绝了迎头无法及时排矸排炭进而制约正常的掘进速度，使掘进效率提高了30%。5 推广应用前景通过研究制约煤矿井下掘进工作面生产效率的关键因素，自主研发设计的煤