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烘干搅拌输送新闻动态
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带式输送机过煤矿采空（动）区上方安全性评价
发布时间：2013-06-23 08:25 来源：未知
带式输送机具有运输系统简单、运输能力大、适应地势起伏、易于生产自动化管理等诸多优点，目前已是输送散状物料最重要的输送设备之一，广泛应用于煤炭、冶金、矿山、港口、建材等领域，特别是煤矿高产高效现代化的大型矿井，带式输送机己成为煤矿最为理想的高效连续运输设备。
由于矿区理想的工程建设用地日趋紧张，一些地面皮带运输线路将不可避免地穿越采空（动）区上方；而运输线路下方煤层的开采，必然引起采空区上方地表的移动和变形，从而对皮带运输线路产生危害，直接威胁线路的安全运行，甚至可能导致倒架、断带等严重安全事故。目前，国内外关于开采沉陷对带式输送机线路影响问题的文献不多，研究较少，没有适用的定量化的评价方法和标准。因此，有必要建立带式输送机系统科学适用的采动影响评价指标和方法，为线路的安全设计及运行提供可靠的技术保障。
1、带式输送机运输方式的特点
带式输送机主要是靠胶带运输、靠栈桥支撑，就带式输送机结构本身来看，形态上类似于线状
地物（管线、铁路、高速路）和高耸构筑物（烟囱、水塔、高层建筑）；就开采沉陷的研究内容来看，带式输送机即同于线状地物也不同于高耸构筑物，它应是柔性线状连接的高耸构筑物，即塔线地物。带式输送机结构具有以下明显的特点：
(1)胶带是柔性构件，本身具有一定的延性且系统安装有变形调节装置（即拉紧装置），可在平面内及垂面内自由移动，对地表移动与变形有一定的适应能力；同时胶带在带式输送机中既是货物的承载机构，又是带式输送机的牵引机构，在平面内偏离机架中心线的偏距及相邻托辊间垂面上的垂度都有一定的限值，超限运行就会危及安全。
(2)栈桥在采动地表相隔一定距离离散分布，栈桥基础面积相对较小，一般作成整体块状基础、钢筋混凝土箱形基础等，能够提供足够的整体强度与刚度来抵抗破坏，也可在采动过程中予以加固。
(3)栈桥通过中间架、托辊与胶带静定结构形式连接，可在支架基座上设调节装置来满足胶带线性与转折角要求，水平移动和倾斜的调节量可分次实施以确保工艺需求。
2、带式输送机破坏与地表变形的关系
带式输送机属于特殊构筑物，可以看成是柔性线状连接的高耸构筑物，其采动影响实质上是一个输送线路上栈桥与胶带的采动损坏问题，具有特殊性。这种类型地物的采动影响结果，既与地表的移动变形有关，又与栈桥、胶带的结构和作用有关，是地表采动变形影响与栈桥、胶带协调变彤相互作用的过程。
2.1栈桥的变形破坏
栈桥既是采动变形体，又是上部输送带变形的采动传载体，因此栈桥变形对整个带式输送机系统的稳定性至关重要。栈桥采用独立基础，底面积比较小，在采动引起的各种地表变形影响下，地表的倾斜变形影响是栈桥安全性的主要因素，特别是当栈桥高度较大时，倾斜变形是栈桥稳定性的最敏感参量，在地表产生倾斜时，栈桥将随之发身倾斜，引起其重心的偏移，因而改变了原结构的受力状态，当栈桥截面强度不足时，甚至导致破坏或失稳倒塌。
2.2胶带的变形破坏
胶带的移动变形主要取决于各个支撑点（即栈桥）的相互影响与协同作用关系。因此，栈桥间不同的移动变形量（下沉、水平移动、倾斜）将引起胶带不同的变形破坏。
(1)下沉
栈桥间不均匀沉降会引起输送带运输坡度变化，特别是对于斜坡地段的皮带运输，坡度的加大会使物料与输送带间及物料与物料间的摩擦力不足（即倾角大于摩擦角），物料将下滑滚动而洒落，影响输送机正常的工作，降低运输能力和生产效率。
(2)水平移动
纵向水平移动将改变胶带的张力，胶带张力增大，将导致胶带拉伸过大，严重时甚至使胶带撕裂、凿拾、破坏和撕破；胶带张力减小，将引起胶带线路的弧垂过大，影响胶带正常运科，还会使胶带和接筒之间摩擦力不够，出现胶带打滑。横向水平移动的影响更大，横向水平移动将使机架偏离带式输送机中心线，运转过程中出现胶带跑偏问题，严重影响物料的稳定运输，降低输送带的使用寿命。
(3)倾斜
栈桥间的不同步倾斜使托辊（调心托辊和过渡托辊除外）上表面不位于同一平面或不在一个公共半径的弧面上（输送机凹弧段和凸弧段），从而导致胶带扭曲，加大胶带运输阻力，减低带式输送机的工作效率，增大胶带的磨损度，缩短胶带的使用寿命：也会使输送带和煤在托辊组上运行时，由于重力等因素的作用，向机架低的一侧跑偏。
3、带式输送机变形要求
3.1栈桥变形要求
栈桥基础小，高度大，属于塔性地物，该类构筑物主要是对倾斜变形具有严格的要求。根据《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》，对于类似塔线地物索道，在采用整体钢筋混凝土基础时，地表极限倾斜变形值为12Imn／m。皮带走廊相对于索道抗变形能力要强，而且更容易维修，因此栈桥的最大倾斜允许值可设定为12mm/m。
3.2皮带变形要求
(1)张紧行程要求
带式输送机设计中规定：拉紧装置皮带张紧行程不超过带式输送机长度的1.5%；输送带在相邻托辊间的下垂度一般不超过托辊间距的2.5%。因此，对于采动引起栈桥间沿线路纵向不均匀水
(2)中心线直线度要求
对于采动引起栈桥间沿线路横向不均匀水平移动，《煤矿用带式输送机技术条件》中规定：直线段机架中心线直线度不大于表l的规定，并应保证在任意25m内的偏差不大于4mm。
4、安全性评价
4.1地质采矿条件
某矿A拟采用运输能力大、适应地形地势起伏变化的带式输送机运输方式对外运煤，系统共设计了5条长距离带式输送机，全长13. 5km，整体下运，上、下落差达385m，年输煤能力8 Mt/a，其中，该运输线路有约5. 5km途径相邻矿井B的采动区上方。煤矿B主采煤层8。煤，该煤层厚度变化较大，平均煤厚8. 29m，煤层倾角3—40，采用综采放顶煤开采，全陷法管理顶板。受地面村庄、水体等压煤影响，井下开采条件也有较大的区别，既有全陷开采，又有限厚开采。
4.2采动变形影响分析
线路所经煤矿B对其有影响的开采工作面大部分正在或将要开采，可以预见，在今后相当长时间内，运输系统拟建区地表都将受到煤矿B的采动影响。经预计，系统经煤矿B的三段带式输送机的损坏等级分别为Ⅳ、Ⅳ、ⅡI级，其具体移动变形值详见表2。对过采动区的三段皮带运输机预计变形结果与皮带运输机的设计要求进行了对比分析，见表3。
由表可以看出，三段皮带运输机在受到煤矿B开采影响后，无论是最大倾角还是皮带张紧行程都能够满足安全生产要求，但机架中心线直线度不满足长距离直线段机架中心线直线度要求，且任意25m内机架中心线直线度的偏差也偏大，建议三段皮带运输机尽量采用可弯曲皮带。
4.3地基稳定性评价
目前，国内外学者对采煤沉陷区建设过程中的地基稳定性方面开展了大量的研究工作，对采空区上方新建建（构）筑物的地基稳定性评价已经形成了比较成熟的评价体系。根据设计单位提供的带式输送机的结构资料及第四系松散层厚度，带式输送系统新建建（构）筑物的最大荷载影响深度经计算为13m，煤矿B井下8#煤开采垮落裂缝带的最大发育高度经计算为210m，两者之和为235. 5m，远远小于该区域煤层最小采深360m。因此，拟建工程新建建（构）筑物的建筑荷载不会使采空区再次发生较大不均匀沉降。
由上述分析可以看出，该皮带运输线路过煤矿B采动区时，若能选择适当的设备，采取相应的抗变形技术措施，是完全可以实现皮带运输线路的架设和安全运行。
5、结论
(1)带式输送机是柔性线状连接的高耸构筑物，属于塔线地物，其采动影响既与地表的移动变形有关，又与塔线的结构和作用有关，是地表采动变形影响与塔、线协调变形相互作用的过程。
(2)栈桥属于点性地物（高耸构筑物），底面积比较小，倾斜变形是栈桥稳定性的最敏感参量，带式输送机线路中栈桥在采用钢筋混凝土基础时极限倾斜变形值为12.0mm/m。
(3)胶带属于线形地物，其移动变形主要取决于各个支撑点（即栈桥）的相互影响与协同作用关系，其变形要求主要有三方面：坡度要求、张紧行程要求、中心线直线度要求。
(4)带式输送机过采空（动）区上方安全性评价内容，主要包括线路的采动影响分析和地基稳定性评价。对系统过采空（动）区部分应采取一定的抗变形技术措施，并加强监测与维修。
