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我国煤矿用带式输送机典型机型的现状及发展趋势
发布时间：2013-10-26 08:42 来源：未知
1、概述
带式输送机是煤矿最理想的高效连接运输设备，它与其它运输设备（如机车类）相比，不仅具有长距离、大运量、连续输送等优点，而且运行可靠，易于实现自动化、集中控制，特别是对高产高效矿井，带式输送机已成为煤炭高效开采机电一体化技术与装备的关键设备。随着我国高产高效矿井、一些特殊弯曲巷道的出现，原有的带式输送机无论是主参数还是运行性能都已不能满足高产高效的要求，必须向长距离、高带速、大运量、大功率的大型化方向以及水平弯曲、多功能输送方向发展。
2、国内外矿用带式输送机的现状及比较
目前国外带式输送机技术的发展主要表现在两个方面：一方面是带式输送机的功能多元化、应用范围扩大化，如高倾角带式输送机、管状带式输送机、空间转弯带式输送机等各种机型；另一方面是带式输送机本身的技术与装备有了巨大的发展，尤其是长距离、大运量、高带速等大型输送机已成为其发展的主要方向。
近年来，我国的煤矿用带式输送机也有了很大的发展，对其关键技术研究和新产品开发都取得了可喜的成果。输送机产品系列不断增多，从定型的SDJ、SSJ、STJ、DT等系列发展到多功能、适应特种用途的各种带式输送机系列，如国家攻关项目——大倾角带式输送机成套设备、“九五”攻关项目——高产高效工作面顺槽可伸缩带式输送机等都填补了国内空白，开发了大倾角、长距离输送原煤的新型带式输送机系列品，并对带式输送机的关键技术及其主要元部件进行了理论研究和产品开发，应用动态分析技术和中间驱动与智能化控制等技术，研制成功了多种软起动和制动装置及以PLC为核心的可编程电控装置。但与国外相比，其机型一般都偏小，特别是带速通常均不超过5 m/s，对高带速输送机及其动态设计与计算机监控等关键技术问题缺乏实践经验，由于带速普遍较低，许多设计单位仍延用以往的静态设计法，用加大输送带安全系数的方法来提高设计的可靠性，其结果不仅增大了设备成本，而且降低了设备运行的可靠性。此外，我国输送机制造企业追求小而全模式，未能像国外一样形成大规模的元部件专业生产厂或加工中心，致使元部件设计与制造水平得不到有效提高。
3、我国矿用带式输送机典型机型的进展情况
(1)固定高强度带式输送机
这是目前煤矿井下用量最多的一种机型，主要用于水平或倾角小于180的场合。由于受到输送带强度及元部件的限制，单机长度不宜过长，国内现在钢绳芯带最高用到ST5000，为了降低胶带强度，减小驱动装置尺寸，国内外输送机通常采用中间直线摩擦驱动和中间卸载式的驱动，并采用软启动技术，国内现有近10种软启动方式，较好地解决了大型输送机的起动问题。目前我国煤矿井下使用的固定高强度带式输送机的最大主参数分别为：运量最大到7 000 t/h（神东公司布尔台矿），运距最长7800m，带宽最大到2.2 m（神东公司布尔台矿），带速最大5.6 m/s（晋城煤业公司赵庄煤矿），驱动总功率最大到6 xl 850 kW(大同煤业公司同忻煤矿)。
(2)可伸缩带式输送机
该机型主要用于煤矿采煤工作面的顺槽输送原煤，设有储带仓，机尾可随采煤工作面的推进伸长或缩短，结构紧凑．可不设基础，直接在巷道底板上铺设，也可悬吊在巷道的顶板上，机架轻巧，拆装十分方便，输送带一般采用整芯带，用机械接头联结，当输送能力和运距较大时，可配中间驱动装置来满足要求。美国、德周、英国等国家的一些厂商公司都可为各种生产规模的高产高效工作面提供配套的顺槽用可伸缩带式输送机，其主参数已达到：运量Q=2 500 t/h．运距L=6000 m．带速”=3.5 ~4 m/s，驱动总功率Ⅳ=2 400 kW。煤炭科学研究总院上海分院在2001年为神东煤炭公司进行了带宽1.4 m顺槽可伸缩输送机的国产化设计取得成功，结束了大运量、长运距、大功率顺槽输送机依靠进口的局面。2005年煤炭科学研究总院卜海分院设计制造完成带宽1.6m高产高效工作面顺槽配套可伸缩带式输送机，能满足国内年产1 000万t级高产高效工作面配套，其主参数为：运量Q =4 000 t/h，运距L=6 000 m，带速口=4 m/s，装机总功率Ⅳ=3 x500+3×500 kW，带宽B=1.6 m，输送倾角为B≤1°，储带长度200 m，采用液压自动卷带、变频驱动、中间驱动技术，2005年完成了工业性试验，目前神东公司已应用多达十余条。2006年又为黄陵二矿设计了1.6 m离产高效工作面顺槽配套可伸缩带式输送机，其主参数为：运量Q =3 500 t/h，运距L=6 800m，带速v=4 m/s，装机总功率Ⅳ=3 x560 +3 x560kW，带宽B=1.6 m，输送倾角为口≤1°，储带长度200 m，采用液压自动卷带、变频驱动、中间驱动技术。该机型于2008年10月份通过了中国煤炭工业协会的技术鉴定。目前国产顺槽可伸缩输送机已达到国际先进水平。
(3)大倾角上、下运输送机
该机型是国家“七五”攻关项目，1990年通过了能源部技术鉴定。该机型煤炭科学研究总院上海分院先后获圉家计委、科委、财政部颁发的科技攻关重大成果荣誉奖，煤炭部科技进步一等奖和部推广二等奖，到目前为止，已投入使用60多台，基本上形成了定型产品，在国内处于领先水平。近年来，上海分院进一步分析调研国内煤矿带式输送机现状，煤矿纷纷要求推广使用大倾角上运带式输送机的迫切性和广泛性，在研制成功的大倾角上运带式输送机的基础上，进行大倾角上运带式输送机系列化设计，扩大使用范围，以满足不同带宽、不同功率、不同运量、不同运距的需要，改进和研制不同带宽的双排V形深槽托辊组，最大限度地提高导来摩擦系数，从而扩大了输送机输送倾角范围，使输送机输送倾角在采用普通光面胶带时突破了+28。，采用花纹胶带时提高到了+35。，下运输送机倾角也可达- 29。并使大倾角上运带式输送机系列既能实现软起动和均载，又能改善制动性能。
在原有基础上，通过对大倾角上运带式输送机进行系列化设计，使输送机带宽由800 mm增加到1 600 mm；功率从160 kW增加到3 xl 800 kW；运距达到2 000 m以上；带速从2m/s提高到4.2m/s；运量从300 t/h提高到1 100 t/h；原煤允许含水量从10%放宽20%。
(4)水平拐弯输送机
当输送机的机头、机尾不能直线连接时，就要采用水平拐弯的输送机，这样可以绕开建筑物或不利地形，从而减少甚至可以不设中间转载站，达到减少设备数量，使系统的供电和控制更为集中，可减少物料溢出或堵塞的危险，取消了中间转载的高度，减少了粉尘飞扬和噪声，也减少了不必要的能耗。
我国对水平拐弯的输送机研究较早，并在1959年就出现了水平拐弯输送机，但发展并不快，其主要原因是用户对该机型认识不够，当时国内也没有成熟的应用实例。国内的平面转弯带式输送机在理论和技术上现在仍处于发展阶段。研究主要集中在山东科技大学、东北大学、辽宁工程技术大学、煤炭科学研究总院上海分院等单位。山东科技大学孙可文教授在1990年著书详细论述了输送机的变向运行原理及模型，为弯曲输送在我国的发展奠定了坚实的基础。近几年来，东北大学、辽宁工程技术大学针对几种弯曲输送形式也进行了理论研究，虽然平面转弯带式输送机的需求不断增多，国内的平面转弯带式输送机的应用和推广工作还是比较缓慢的。主要原因有以下两个方面：①理论研究和技术还不够完善和成熟；②实践经验较少。
到90年代，国内试制成功了水平拐弯的转角装置，输送机通过转角装置的转载来改变运行方向，该机型在煤矿井下已成功应用。2001年在上海地铁工程施工中，也采用了水平拐弯而且还要求同步延伸的输送机，隧道长度2 000 m，多处水平垂直拐弯，最小水平弯曲半径为360Ⅲ。经理论计算在抬高输送机内侧曲线5。的情况下，带式输送机的最小水平弯曲半径可达280 m，小于隧道的实际最小水平弯曲半径，可满足正常运行要求。采取的主要措施是：
1)使托辊具有安装支撑角，即托辊的轴线方向与弯曲段的法线方向有一夹角，使之产生托辊给予胶带向外推的力。
2)设置防跑偏侧辊，胶带向内侧或外侧跑偏，可由防跑偏侧辊予以限制。
该机主参数为：机长L=2 000 m，运量Q=180～200 t/h，带速v=1.6m/s，带宽b=650 mm，多处水平弯曲，目前该机正在正常运行中。
2008年，煤炭科学研究总院上海分院在上海外滩通道施工中，又为上海隧道公司设计制造了一台水平拐弯同步延伸输送机，该机主参数为：机长工=2 000 m，运量Q：800 t/h，带速v=2.5m/s，带宽b=1 000 mm，装机功率3×160 kW，采用变频驱动，多处水平“S”型弯曲，最小弯曲半径450 m。
2004年，山东科技大学运输与控制技术研究所为泰山水泥设计了一条带宽1m、长约6 000 m的平面弯曲带式输送机，其中跨公路部分约100 m跨度采用了斜拉桥桁架结构主体。
2006年，泰安力博机电科技有限公司和山东科技大学运输与控制技术研究所为义煤集团腾跃水泥设计了一条带宽Im、长约4 000 m的“S”形空间弯曲带式输送机投入使用，首次实现了空间变向，这在国内外弯曲输送的研究中也是罕见的。
(5)下运输送机
长距离、大运量、较大倾角的下运胶带输送机的使用，可较大幅度地减少采区的巷道工程量，降低基建费用和缩短施工周期，发电运行时还可向电网输电，具有较大的经济效益，是一种具有广阔发展前途的节I能设备。但由于带速高，移动部分和转动部分的惯性很大，其下滑的惯性力矩也很大，生产中经常出现打滑、滚料、飞车等事故，因此下运输送机的关键是制动。目前国内外煤矿常用的制动方式有三种：①液力制动装置；②液压制动装置；③盘式制动装置。带液压制动系统的下运机是国家“六五”重点科技攻关项目，主要是通过在输送机的驱动装置中安装液力制动系统，分两步实现制动，即先由该系统将输送机运行速度减慢（减速度保持在0.1一0.3 m／S2的范围内），降至额定速度的三分之一，然后由机械抱闸最终制动，当井下发生突然停电事故时，仍可实现二级制动。
阻尼式下运带式输送机也具有较为广泛的应用前景，这是一种在输送带底面施加阻尼力来抵消载荷下运时产生的下滑力的带式输送机，其驱动装置可以布置在输送机的下端，使电动机在驱动中始终保持电动状态。改善了输送带可受力情况，同时可解决下运可伸缩带式输送机不易伸缩的难题。在倾角不大于16°的下运工况均可应用，其防下滑的阻尼力随时均可任意调整，十分灵活方便；这种带式输送机不仅具有胶带张力小，结构简单，可以实现长距离运输等一系列优点，而且还具有软起动和功率平衡等功能；安全保护设施完善，微机控制、传感器监测，能满足煤矿防爆要求，使用安全可靠。目前该机型已在邯郸煤矿、新汶翟镇、淮北刘桥、河南永城等地井下使用，运行情况良好。
目前，技术难度较大的是下运顺槽可伸缩带式输送机，由于下运输送机机尾受力较机头部大，传统的把驱动布置在机尾处的方式不能在顺槽可伸缩输送机上应用，驱动装置和张紧装置必须布置在机头位置，而机头部胶带张力却为最小处，布置难度较大。煤炭科学研究总院上海分院为平朔安家岭井工1矿设计的下运顺槽带式输送机，其主参数为：运量Q=2 500 t/h，运距/=2 800 m．带速F=4 m/s，装机总功率Ⅳ=3x630 kW，带宽b=1.4 m，提升高度h= -180 m，储带长度120 m。采用阻尼式，有效降低机尾张力，同时增大张紧力，增设制动器等措施，使下运顺槽输送机的运行取得成功。
(6)垂直提升输送机
国外从60年代末开始发展垂直提升技术，德国Trellex Flexowell公司就一直从事这种机型的研制，其产品已有5万余台，分布于90多个国家和地区，应用于各行各业。1996年5月份，该公司成功地将料袋式垂直提升技术应用于美国纽约北部一个水库开发的隧道竖井开采中，该料袋式输送机的连续垂直提升高度为208 m，带速2.42 m/s。
我国由于垂直提升技术起步晚，该技术在煤矿井下应用尚属空白。据资料报道：河北省冀县崔家寨煤矿在330 m主井的垂直提升中，设计时曾想采用德国Trellex Flexowell公司的料袋式输送机，最后由于技术和经济上的原因而没有选用。根据我国大型煤矿的情况，若要满足主井提升需要，主参数必须满足运量Q≥1 200 t/h，高度H≥400 m。现将箕斗提升、波状挡边带式输送机和料袋式输送机i种方案进行技术经济比较。其主要参数为：物料种类，原煤；容重r=1.1t/m’；最大块度300 mm；提升高度日=400 m；运量Q=1 200 Uh。
垂直提升输送机目前存在的问题：
1)输送带
a．阻燃性。由于煤炭行业的特殊性，要求钢丝绳芯带具有阻燃性能，必须符合行业标准MT450-1995《煤矿用钢丝绳芯带阻燃、抗静电试验方法和判断规则》规定的要求。
b．安全性。如何防止断带，仍然是垂直提升机尚未解决的问题，盲日扩大安全系数，既不经济也不科学，国外最新采用X光全程电脑跟踪探伤法，以检测硫化接头的可靠性，我国目前仍采用经验法，这使国内用户对安全性问题顾虑较多。
c．冷粘技术。波状挡边的基带与横隔板之间是通过二次硫化方法使之成为一体，料袋式输送带也是如此，而我国此技术尚不稳定，冷粘技术仍有待于提高。
d．经济性。如果输送带全部依赖进口，输送带价格约为5000美元/m。大多数煤矿企业是无法承担的。
2)技术性能
a．清扫装置。由于特种带形的胶带结构较复杂，所以清扫效果是国产波状挡边输送机和料袋式输送机要解决的一个技术关键。
b．凸弧段的抛料问题。物料在经过凸弧段时，在惯性力和较大的离心力作用下，物料很容易抛落，特别是波状挡边输送机0。一30。内物料抛落现象更严重。料袋式输送机当满载时也容易抛料。
煤炭科学研究总院上海分院在2001年上海地铁施工中采用了一条垂直提升输送机，其主参数为：额定连续输送量Q =180~ 200t/h，输送水平距离三= 8.96 m，垂直提升高度H≥25 m，带速v=1.25m/s，带宽B-1 000 mm，驱动功率Ⅳ=45 kW，该机于2002年9月安装调试完毕，运行正常。
(7)管状式带式输送机
早在60年代，日本就开展了管状带式输送机的设计研究工作，经过十余年的研究和试验，于70年代末进入实际应用阶段。管状带式输送机可以在空间任意弯曲，绕过建筑物，提高运输高度，封闭管带内的物料，�；せ肪�，确实是开创了散状物料运输的新纪元。目前我国煤炭科学研究总院上海分院、自贡输送机厂等多个厂家和高校对此机型展开研究，取得了巨大进展。
该机型的优点：①封闭输送物料：物料不会洒落和飞扬，具有较好的防风防雨性能；②弯曲运输：由于胶带卷成管状，降低了横向刚性，使胶带可以以较小的半径作空间任意方向的弯曲，拓展了带式输送机的使用范围；③大倾角运输：物料被胶带包容后，增加了物料与胶带之间的摩擦力和物料本身的内摩擦力，运输倾角可达270—470，如为花纹皮带，则可达600以上，这一点对于大高差输送物料尤其重要；④不存在跑偏问题；⑤可分别利用胶带的上、下分支同时输送物料；⑥断面积较小，普通带式输送机的断面积为管状带断面积的1.7—2倍；⑦整机移动方便，重量轻，环境卫生良好；⑧可以减少转载环节，便于实现控制。其缺点是：①对输送物料的块度有一定要求；②不适用多点受、卸料；③不适用给料不均匀的场合。上述三点，正是井下输送所具备的特点，因此，管状带式输送机用于井下运输并不合适。
煤炭科学研究总院上海分院与L：�？拼笾毓ち涎兄屏硕嗵豕茏词渌突�，其中：贵州纳雍电厂输煤管状输送机，该机全长7 100 m，运量800 t/h，带速3.15 m/s，翻越3座山，横跨一个堰塞湖，是目前亚洲第一、世界第二单机运行长度的管状输送机。沙钢张家港宏发炼钢公司双向输送管状输送机，上层运量l 700t/h，下层运量200 t/h，运距1=1 485 m，带速v=3. 15 m/s。
4、我国矿用带式输送机的发展方向及趋势
(1)大型化、提高运输能力
为了适应高产高效集约化生产的需要，带式输送机的输送能力要加大。长距离、高带速、大运量、大功率是今后发展的必然趋势。在今后的10年内输送量要提高到3 000 ~7 000t/h，带速提高至4—6m/s，输送长度对于可伸缩带式输送机要加长至8 000m，对于钢绳芯强力带式输送机须加长至10000 m以上，单机驱动功率要达到1 000~ 10 000kW，输送带抗拉强度达到6 000 N/mm（钢绳芯）和3 150 N/mm（整芯）。
(2)提高元部件性能和可靠性
整机设备件能和可靠性主要取决于元部件的性能和可靠性。我们除了进一步完善和提高现有元部件的性能和可靠性，还要不断开发研究新的技术和元部件，
(3)扩大功能，一机多用化
带式输送机是一种理想的连续运输设备，并且可能不能充分发挥其效能，浪费资源。如将带式输送机结构作适当修改，并采取一定的安全措施，就可拓展运人、运料或双向运输等功能，做到一机多用，使其发挥最大的经济效益。
(4)开发专用机种
我国煤矿的地质条件差异很大，在运输系统的布置上经�；岢鱿忠恍┨厥庖螅缢焦胀�、大倾角(>+25。)直至垂直提升等。而这些场合常规的带式输送机是无法胜任的。为了满足煤矿的某些特殊要求，应开发特殊型带式输送机，如弯曲带式输送机、大倾角或垂直提升输送机等。
5、结语
尽管我国的煤矿用带式输送机机型也有了很大的发展，对其关键技术研究和新产品开发也取得了可喜的成果。但是对关键技术的研究还不被人们所重视。当今国外带式输送机技术发展迅速，其中某些技术如带式输送机动态设计与分析技术已进入当今世界高新技术领域，在国内刚起步，还没有真正应用到设计中去，因而国内外带式输送机技术水平存有一个不小的差距。只有采用新技术，大力开展输送机关键技术的研究，尽快攻克这些关键技术，才能使我国煤矿井下用大型带式输送机设计水平、运转性能与可靠性有一个质的飞跃，真正满足煤矿生产的要求。
