郭金鑫，武思源

(太原正越工程技术有限公司，山西 太原030001)

山西煤炭运销集团盛泰煤业有限公司选煤厂设计能力为1.50 Mt/a，原煤采用6 mm预先脱粉、80～6 mm粒级采用跳汰机分选、1.5～0.25 mm粒级粗煤泥采用离心机回收、0.25～0 mm粒级细煤泥采用压滤机回收的联合生产工艺。选煤厂选后产品为80～13 mm粒级块精煤和13～0 mm粒级混煤，产品主要作为动力和化工用煤。在矿井建设中，已建成完整的地面生产系统，包括产品仓4座。在选煤厂地面生产系统设计时，由于主厂房场地标高低于产品仓场地标高6 m左右，如果采用常规带式输送机运输80～13 mm粒级块精煤产品，则需要多道转载环节，同时存在产品运输系统复杂和块煤过度破碎的问题。为解决这些问题，盛泰选煤厂在上仓带式输送机设计中，采用深槽型、22°大倾角带式输送机的设计方案，有效减少了块煤产品水平投影输送距离，达到了减少占地，降低投资的目的[1-2]。

1 输送机参数设计

1.1 基础参数

首先需要确定选煤厂块煤带式输送机的运输条件，参数如下：物料粒度为80～13 mm，煤炭堆积密度取0.8 t/m3，动、静堆积角分别取12°、30°，最大运输能力为300 t/h，带宽初步确定为B=800 mm，布置水平长度为152 m，提升高度为61 m，布置角度为22°，槽角为60°。尾部单点连续给料，头部滚筒卸料；工作环境潮湿、多灰。带式输送机截面结构如图1所示[3]。

图1 60°槽角带式输送机截面结构Fig.1 Sectional structure sketch of the belt conveyor with a trough angle of 60°

1.2 承载托辊布置形式

大倾角带式输送需要保证摩擦力足够大，以减少滑料和滚料现象，因此必须通过增加带面侧压力，即增大承载带面的槽角的方式增加摩擦力，经过综合权衡，确定选用深槽角、大倾角带式输送机[4]。为最大限度地增大带面侧压力，选用深槽四托辊组，而不采用传统的三托辊结构，其布置方式为中间两辊V形布置，两侧托辊槽角增大，这种布置方式的带面运行对中性好，便于安装维护[5-6]。

1.3 输送能力计算

1.3.1 带速选取

带速不仅影响输送机的输送能力、驱动功率等性能指标，也对托辊、输送带等部件的选用有一定影响，对大倾角输送机而言，带速的大小还影响物料输送的稳定性。由于物料与输送带在落料段存在相对速度差，较高带速所提供的摩擦力极有可能不能克服物料自身的惯性力，而使物料无法保持与输送带的同步运行，造成物料打滑，甚至无法输送的问题。因此，大倾角输送机不宜选取较高的带速，目前国内的大倾角带式输送机带速多在3.15 m/s以下，本次设计带速选择为2.0 m/s[4]。

1.3.2 物料横截面积

目前大倾角输送机承载带面上最大物料横截面积计算尚无设计规范，参照GB 50431—2008《带式输送机工程设计规范》的计算原理，推导双排V形深槽角四托辊组的物料横截面积的公式[7]为：

S=S1+S2+S3。

S1=[2l1cosλ1+(b-2l1)cosλ2]2tanθ/4；

S2=[2l1cosλ1+(b-2l1)cosλ2]×

[(b-2l1)sinλ2/2]；

式中：S为带式输送机截面面积，m2；b为输送机可用宽度，m，选取b=0.67 m；l1为中间辊长度，m，选取l1=0.22 m;λ1为内侧托辊槽角，°，选取λ1=25°;λ2为外侧托辊槽角，°，选取λ2=60°；θ为物料运行堆积角，°，选取θ=12°。

代入参数计算，物料截面积为：S=0.028 m2+0.051 1 m2+0.020 9 m2=0.1 m2。

1.3.3 输送能力计算

参照GB 50431—2008《带式输送机工程设计规范》，输送能力计算公式为：

Q=3 600SvKρ，

式中：Q为带式输送机输送量，t/h；S为带式输送机截面面积，m2；v为带式输送机带速，m/s，K为断面系数，选取K=0.7；ρ为物料堆密度，t/m3。

代入参数计算，输送能力为:Q=3 600×0.1 m2×2 m/s×0.7×0.8 t/m2=403 t/h>300 t/h，在暂定带宽、带速的条件下，运输能力满足要求。

1.4 摩擦系数的选取

带式输送机模拟的摩擦系数是设计计算的主要参数，托辊的截面和结构型式对摩擦系数的选取有很大影响，根据标准[8-10]，3个承载托辊的上运带式输送机的模拟摩擦系数一般在0.02～0.03之间[11]；大倾角带式输送机为4个承载托辊，而大倾角带式输送机的模拟摩擦系数目前还没有国家标准，综合考虑带式输送机托辊的截面型式、结构型式和实际工况，最终确定带式输送机的模拟摩擦系数为0.035，大倾角带式输送机其余计算与普通带式输送机相似[12]。

2 输送机运行保证措施

2.1 输送带

输送带需要具有良好的成槽性，避免带强过高。输送带厚度大时，承载带面在60°槽角托辊组内运行应力大，会造成输送带磨损快，托辊受力偏大使托辊寿命缩短。采用“人”字形花纹胶带，可增加块煤与输送带间的摩擦力,提高防止物料滚落的能力。

2.2 入料方式

对块煤物料的大倾角运输而言，入料段物料的均匀稳定性十分重要，一般需要提前提高物料速度，当物料给入输送带时，物料速度应接近带速，且速度方向与带速方向接近，通过输送机入料溜槽的布置，使得块煤物料靠重力来获得所需的速度和方向。

2.3 防止物料滚落装置

为解决块煤物料在输送机上运输时容易失稳而向下滚动的情况，在大倾角带式输送机上方每隔30 m左右设置一组防大块物料滚动的挡板(该挡板为单向开启)。设备正常工作时，挡板始终处于开启状态；当出现大块物料向下滚动的情况时，挡板受物料的压力作用可及时关闭，从而阻止物料继续向下滚动[13]。

3 应用效果

80～13 mm粒级块煤大倾角带式输送机现已正常投入使用，系统运转正常；该块煤大倾角输送机的成功应用，使得选煤厂整体平面布置紧凑、美观、合理。块煤产品、末煤产品带式输送机采用同样角度后，便可放入同一条栈桥内，方便生产运营管理，有效减少投资。

4 结语

与其他形式的块煤大倾角输送设备相比，块煤深槽大倾角带式输送机的应用效果更好。对于煤矿和选煤厂，22°块煤大倾角带式输送机的成功应用对未来块煤系统运输设备的发展有着举足轻重的作用，可以在有限的距离内，充分发挥带式输送机输送能力大、效率高、工作可靠、操作简单、便于实现自动化的优点，大倾角带式输送机将具有更广阔的市场前景。