煤矿井下运输线路规划与设备选型研究——基于机电性能分析

煤矿井下运输线路规划与设备选型研究——基于机电性能分析

韩宇

612729198907190053陕西延长石油巴拉素煤业有限公司

摘要：煤矿井下运输是矿井生产的重要组成部分，运输线路规划与设备选型对提高矿井生产效率具有重要意义。本文针对煤矿井下运输线路规划与设备选型问题，从机电性能分析角度进行研究，提出了一种基于机电性能分析的运输线路规划与设备选型方法。通过对煤矿井下运输环境、设备性能及运输需求的综合分析，为矿井生产提供了一套科学、合理的运输方案。

关键词：煤矿井下运输；线路规划；设备选型；机电性能分析

1. 引言

在我国煤炭产业高速发展的背景下，煤矿生产模式正逐步走向大型化和集约化。煤矿井下运输系统作为矿井生产流程中的关键一环，其运输线路的合理规划与设备的优化选型对于提升矿井的生产效率、减少生产成本具有至关重要的作用。这一环节的优化不仅关系到矿井的整体运营效益，更是确保煤炭生产安全、高效进行的基础。因此，深入研究煤矿井下运输线路规划与设备选型问题，对于推动煤矿生产技术进步和产业升级具有重要的现实意义。

2. 煤矿井下运输环境及设备分析

2.1 煤矿井下运输环境

煤矿井下运输环境具有极高的复杂性和多变性，其特点主要表现在以下几个方面：（1）地质条件。矿井地质条件是影响井下运输线路规划与设备选型的首要因素。这些条件包括煤层的厚度、倾角、稳定性，以及是否存在断层、瓦斯等地质构造。煤层的厚度和倾角直接关系到运输设备的选型和安装方式，而断层和瓦斯等地质隐患则对运输线路的安全性和设备的可靠性提出了更高的要求。（2）矿井布局。矿井布局涉及采区的划分、巷道的布置以及采掘工作面的安排等，这些因素对运输线路的规划与设备选型提供了直接的依据。合理的矿井布局可以减少运输距离，提高运输效率，降低设备能耗和维护成本。（3）运输需求。煤矿生产过程中，不同环节的运输需求差异显著。例如，煤巷运输需要考虑煤炭的运输量、粒度以及含水量；岩巷运输则更注重岩石的硬度、块度和运输距离；硐室等特殊区域的运输则需要考虑空间限制和作业环境。这些不同的运输需求对线路规划和设备选型提出了不同的要求。

2.2 煤矿井下运输设备

煤矿井下运输设备的选型直接关系到运输系统的效率和安全性，主要包括以下几种设备：（1）带式输送机。适用于长距离、大运量的连续运输，具有结构简单、运行平稳、维护方便等优点。带式输送机的选型需要考虑输送带的强度、带宽、驱动方式等因素。（2）刮板输送机。适用于中等运量和有倾斜角度的煤炭运输，具有输送能力大、结构紧凑、可在弯曲巷道中使用等特点。刮板输送机的选型需考虑链条强度、输送槽尺寸等。（3）矿车。适用于短距离、小批量、多变化的物料运输，灵活性较高。矿车的选型需考虑载重量、轮轴材质、连接方式等。（4）绞车。主要用于斜井或倾斜巷道的物料提升，其选型需考虑提升能力、钢丝绳直径、绞车功率等。

综上所述，煤矿井下运输设备的选型必须根据具体的运输环境、运输需求和设备性能特点进行综合考虑，以确保运输系统的安全、高效运行。

3. 基于机电性能分析的运输线路规划与设备选型方法

3.1 运输线路规划

运输线路规划是煤矿井下运输系统设计的核心环节，其合理性直接影响到矿井的生产效率和经济效益。以下是运输线路规划的三个主要步骤：（1）确定运输线路布局。运输线路的总体布局是规划工作的起点，它需要综合考虑矿井的整体布局、地质条件、开采计划以及安全要求等多方面因素。首先，通过对矿井的地质勘探报告和开采设计资料的分析，确定主要运输巷道的方向和位置。其次，考虑矿井的采区划分和工作面布置，确保运输线路能够高效连接各生产区域，减少不必要的运输环节。最后，还要考虑到线路的安全性和可维护性，避免穿越地质构造复杂区域，降低安全风险和维护成本。（2）线路分段。在确定了总体布局后，需要对运输线路进行分段处理。线路分段的目的在于更好地分析每一段的具体运输需求，从而实现精准规划和优化配置。分段时，应考虑以下因素：各段巷道的长度、坡度、断面大小、运输物料的种类和数量、以及可能遇到的地质条件变化等。通过对线路的合理分段，可以为后续的设备选型提供详细的数据支持，确保每一段运输线路都能得到最合适的设备配置。（3）设备选型。设备选型是基于线路分段后的运输需求进行的，它是实现高效运输的关键。在选型过程中，需要根据各段运输线路的物料特性（如煤炭、岩石、矸石等）、运输量、运输距离等参数，选择合适的运输设备类型。例如，对于长距离、大运量的煤炭运输，带式输送机可能是最佳选择；而对于短距离、多变的工作面运输，则可能更适合使用矿车。此外，还需要考虑设备的性能参数，如功率、输送能力、耐久性、维护成本等，以确保设备能够满足运输需求并具有良好的经济性。同时，设备的可靠性和安全性也是选型时必须考虑的重要因素，特别是在复杂地质条件下，设备的抗故障能力和应急处理能力尤为关键。

3.2 设备选型

设备选型是煤矿井下运输系统设计中的重要环节，它直接关系到运输系统的运行效率和成本控制。以下是设备选型的三个主要步骤：（1）分析设备机电性能。在进行设备选型之前，首先需要对各类运输设备的机电性能进行深入分析。这包括但不限于设备的功率、输送能力、运行速度、启动特性、能耗水平以及适应环境的能力。功率是衡量设备驱动能力的关键指标，它需要与运输线路的坡度和物料特性相匹配；输送能力则决定了设备在单位时间内能够运输的物料量，是保证生产效率的基础；运行速度不仅影响运输效率，还关系到设备的使用寿命和安全性。通过详细分析这些性能参数，可以为后续的设备匹配提供科学依据。（2）设备匹配。在充分了解设备机电性能的基础上，根据运输线路各段的运输需求进行设备匹配。这一步骤要求选型人员综合考虑巷道的地质条件、运输物料的特性、运输距离、工作环境等因素，确保所选设备能够满足特定运输段的要求。例如，对于运输量大、坡度平缓的段落，可以选择大功率、高输送能力的带式输送机；而对于运输量小、地形复杂的段落，则可能更适合使用灵活多变的矿车或小型输送设备。设备匹配的过程是一个系统优化和调整的过程，旨在实现设备性能与运输需求的最佳结合。（3）设备比较。在设备匹配的基础上，还需要对不同设备进行综合比较，以选择性价比最高的设备。比较的内容包括设备的性能、价格、维护成本、可靠性、安全性以及潜在的升级空间等。性能比较不仅仅是对设备技术参数的简单对比，更重要的是评估设备在实际工作条件下的表现；价格比较则要考虑设备的购置成本、安装成本以及长期使用成本；维护成本比较则需要分析设备的易损件更换频率、维护周期和费用。通过这些综合比较，可以筛选出既满足运输需求又经济合理的设备，为矿井节约成本，提高投资回报率。

4. 结论

本文从机电性能分析角度，对煤矿井下运输线路规划与设备选型进行研究，提出了一种基于机电性能分析的运输线路规划与设备选型方法。实例分析表明，该方法具有一定的实用性和可行性，可为矿井生产提供科学、合理的运输方案。

参考文献：

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[2] 王娟;吴鹏.煤矿井下运输设备选型与应用[J].矿山机械，2019，37（2）：78-81.

[3] 孙洪稳;陈娟.基于机电性能分析的煤矿井下运输线路规划研究[J].煤炭工程，2020，42（3）：114-117.