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[摘 要]刮板输送机是煤矿综采工作面中必不可少的运输设备，是煤矿开采成套设备中工况最恶劣、负载情况最复杂的基础性关键设备，为了满足煤矿生产的各种需求，刮板输送机的系列设计可有多种配套机型，可与多种采煤机、液压支架等设备配套，以实现综采工作面的落煤、装煤、运煤、支护和工作面的连续作业等。本文主要从刮板输送机的水平弯曲段几何参数，运行阻力，电机功率等的计算，对对长距离工作面刮板输送机选型进行了研究，延长了采掘面的服务周期，缓解了采掘抽接替紧张的老大难题，有效减少了设备来回搬家倒面的次数。
[关键词]长距离工作面；刮板输送机；选型
中图分类号：TD528+.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）31-0249-02
1、概述
不同的采煤方法，其支护和运输系统均不相同，采煤方法确定了，工作面支护也随之确定。工作面装备对工作面长度的影响主要表现在工作面设备运输能力和有效铺设长度。掩护支架：工作面由于煤炭自溜而受工作面装备条件影响甚微，但要保证运输设备出煤能力必须与工作面生产能力相匹配，综采（放）工作面，大多数采用500KW或630KW以上功率的输送机。目前，我国已独立研制了新一代大功率、大运输量，长距离，高可靠性超重型工作面成套设备。但随着煤炭市场经济运行形势的进一步好转和机械工业的不断发展，建设安全、优质高产高效矿井和工作面是形势所需，其要求综采（放）工作面“三机”设备必须向高层次发展。根据我国现阶段，工作面生产能力，加之考虑到井下工作面生产条件和作业环境，各种型号输送机的有效长度按其最大铺设长度75%计，以便能充分发挥设备效能，达到提高单产的目的。
2、刮板输送机选型原则
综采工作面刮板输送机的选择要与工作面采煤机的生产能力相适应，工作面刮板输送机的结构形式及附件必须能与采煤机的结构相匹配，如根据所选采煤机的行走部宽度选取刮板输送机的机槽宽度、根据工作面长度选择刮板输送机的长度，同时还要与支架拉架力，推移千斤顶连接装置间距及结构相匹配。刮板输送机主要参数的确定原则： ①单位时间运输能力。应与采煤机生产能力匹配，其输送能力必须大于或等于采煤机的生产能力，并留有一定的备用能力以满足工作面出现片帮、过载等特殊情况下的运输能力。一般选择刮板输送机应以工作面最大生产能力乘以1.2的修正系数作为基数； ②电机功率。视输送机运输能力及铺设长度而定，铺设长度可根据刮板输送机技术特征、输送量、链速和工作面倾角等因素确定； ③结构型式。刮板输送机及其附件必须与采煤机和液压支架相配套，输送机槽的结构应与工作面底板条件相适应，并应考虑能与采煤机底托架和行走机构尺寸相匹配。
3、刮板输送机的选型
刮板输送机是连续动作式运输机械的一种，由于其机身低矮，可以弯曲，运输能力大，结构强度高，能适应采煤工作面较恶劣的工作条件。它除了运煤外，还能给采煤机作运行轨道；作为移置液压支架的支点；清理工作面的浮煤；悬挂电缆、水罐、乳化液管等。它是缓倾斜长壁采煤工作面唯一的运输设备。
3.1 预选
根据MG300-W型双滚筒采煤机的生产能力可初步选用SGD-630/180型刮板输送机。
3.2 验算
（1）运输能力的验算
刮板输送机生产能力的选择要保证采煤机采落的煤被全部运出，并留有一定备用能力。刮板输送机的运输能力可由相关公式计算。考虑到工作面输送条件差，工作面输送机实际运输能力应为工作面最大需运出煤流量的1.2倍。另外，输送机铺设长度和装机功率应依工作面长度等采煤参数予以确定。
式中：
——采煤机的生产能力，t/h
——中部槽具有的装载断面面积
——刮板链速度，m/s
——采煤机牵引速度，m/min
——装满系数，一般小于1，这里取0.9
——散煤容重，kg/m3
中部槽装煤的可堆积角按300，散煤密度1150 kg/m3，中部槽的装煤断面F，按下图所示的形状，从几何关系可求得：
由上计算可知，当采煤机的运行方向与刮板链运行方向相同时，中部槽的装煤断面能够承受。反之，也然。
（2）运行阻力计算
从刮板输送机的实际运行工况来看，其运行阻力并不是恒定不变的，刮板输送机运行阻力随输送机运载货物的不同、安装及驱动方式的不同，其运行阻力规律也是不一样的。刮板输送机在运行过程中，一般要克服以下阻力：
（a）货载及刮板链在重载段上的运行阻力；
（b）倾斜运输时货载的自重分力；
（c）刮板链在回空段上的运行阻力；
（d）刮板链绕过机头尾链轮链条弯曲阻力；
（e）传动装置阻力。
中部槽单位长度上的装煤量按链速计算，即
煤在槽内运行的阻力系数=0.6，刮板链在槽内运行的阻力系数=0.4，计算重、空段的运行阻力。
式中：
L——刮板输送机长度，m
——刮板链单位长度的质量，kg/m
——倾斜角度
（3）刮板链张力计算：
如下图所示，按求出的重段、空段运行总阻力和，然后确定刮板链的最小张力点。
按逐点计算法得
S2=S1+Wzh
S4=S3+Wk
因下端有驱动装置，故S2>S3
上端有驱动装置，故S4>S1
由0.6-0.4=0.651376-0.416647>0
判定刮板链最小张力在“1”点
取最小张力为3000，用逐点计算法求刮板链在各点的张力为： S1=3000 N
S2= S1+=3000+87933=90933 N
S3- S1=0.6-0.4
因此：S3=50765 N
S4- S1 =0.6（+）
因此：S4=63251.4 N
（4）电动机功率计算
重载时的电机功率
空载时的电机功率
电动机轴功率
考虑到采区特殊情况，很难准确计算额外阻力，所以所选电动机的功率应增加15～20%的备用量。
因此配备240KW电动机双头驱动能满足需要。
（5）刮板输送机牵引机构强度的验算
验算刮板链的强度，需先算出链条最大张力点的张力值。计算各点张力时，首先确定出最小张力点的位置，然后按逐点计算法求出各点张力值。
刮板输送机牵引链强度验算：
（15）
式中 kmin——刮板输送机链条最小安全系数，kmin≥2时满足要求；
Ta——刮板输送机链条最小破断载荷（kN）；
Tm——刮板输送机满载启动时链条最大拉力（kN）。
（kN）
式中 Tb——刮板输送机单股链条最小破断力（kN）；
nc——刮板输送机链条根数；
ka——刮板输送机链条受力不均匀系数，中单链ka=1。
（kN） （16）
式中 nb——刮板输送机电机启动力矩系数；
P——刮板输送机电机总功率；
η'——刮板输送机启动时总传动效率；
（kN）
（kN）
满足要求
（6）刮板链安全系数，查得1864的C级圆环链的破断拉力为410KN，边双链负荷分配不均系数取0.85
经以上计算知，所选输送机适用。
4、经济效益分析
采区资源回收率提高1.5%，每年多回收煤炭近200万吨 。每年减少1/6顺槽掘进量，约2万米 。工作宽度由300米延长到360米时，5个3060
具体计算如下：在某盘区的长宽为4000m×4300m，采高5.5m，设计300m工作面12个， 需要掘进13条顺槽；若设计360m工作面10个，需掘进11条顺槽，这样就需多掘进2条顺槽，且有50米的煤柱2个煤柱不能回收，
（1）多掘进2条顺槽的费用：
按照掘进巷道人工和材料费4100元/米计算，多掘进巷道进尺是：（4300×2+4300÷55×50）×2=25018米，
总费用：25018×4100=10257万元
（2）2次综采搬家倒面费用计算：
300米工作面安装费用420万元，回撤费用710万元，支护费用200万元。通常综采面搬家倒面一次需要18天时间，按5.5m采高的综采面每天生产2.9万吨煤计算，工作面直搬期间生产煤量2.9×18×2=104.4万吨，按每吨煤580元港口价计算，可以增加收益580×104.4=60552万元。2次搬家倒面综采费用：（420+710+200）×2=2660万元。
合计费用：60552+2660=63212万元
（3）两种设计的工作面的资源回收率差值提高值：
（12
若按照提高资源回收率2%计算10个千万吨工作面每年就可以多回收200万吨。
5、结语
科学的综采设备配套与选型，是实现矿井高产高效及较高采煤机械化水平的重要环节。由于煤矿综采工作面开采条件各异，刮板输送机型号繁多，如何以较少的设备投资为特定工作面选配适合的输送设备是煤矿关注的问题之一。不同的地质条件和工作面参数等影响刮板输送机的结构参数、结构类型、工作参数、装机功率等参数的选择。本文根据该工作面的实际工作情况对综采工作面的刮板输送机进行了配套选型与参数计算，该设备选型的流程和思路具有一定的推广应用价值。
参考文献
[1].梁德本，叶玉驹. 机械制图手册[M]. 北京. 机械工业出版社. 2002
[2].黄平，刘建素等. 常用机械零件及机构图册[M]. 北京. 化学工业出版社.1999
[3].刘玉兰，汪学德等. 油脂制取与加工工艺学[M]. 北京. 科学出版社. 2003
[4].吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京.高等教育出版社.2005
[5] 马彩霞，张建德. 我国刮板输送机发展的现状分析[J]. 煤炭技术， 2006， 25（ 7） ： 11-12.
[6] 董海宁. 煤炭矿井工作面刮板输送机的选型计算[J]. 宁夏机械， 2010，（ 4） ： 31-35.
[7] 杨旗平. 工作面刮板输送机选型原则[J]. 煤矿开采，2006，11（ 4） ： 92-94.
[8] 李红. 浅谈刮板输送机选型计算方法[J]. 水力采煤与管道运输， 2008，9（ 3） ： 48-49.
作者简介：杨朝飞（1982—— ），男，陕西户县人，工程师，技术管理员，工学学士，2004年毕业于西安科技大学机械学院，现在神东煤炭分公司设备管理中心工作。
[关键词]长距离工作面；刮板输送机；选型
中图分类号：TD528+.3 文献标识码：B 文章编号：1009-914X（2014）31-0249-02
1、概述
不同的采煤方法，其支护和运输系统均不相同，采煤方法确定了，工作面支护也随之确定。工作面装备对工作面长度的影响主要表现在工作面设备运输能力和有效铺设长度。掩护支架：工作面由于煤炭自溜而受工作面装备条件影响甚微，但要保证运输设备出煤能力必须与工作面生产能力相匹配，综采（放）工作面，大多数采用500KW或630KW以上功率的输送机。目前，我国已独立研制了新一代大功率、大运输量，长距离，高可靠性超重型工作面成套设备。但随着煤炭市场经济运行形势的进一步好转和机械工业的不断发展，建设安全、优质高产高效矿井和工作面是形势所需，其要求综采（放）工作面“三机”设备必须向高层次发展。根据我国现阶段，工作面生产能力，加之考虑到井下工作面生产条件和作业环境，各种型号输送机的有效长度按其最大铺设长度75%计，以便能充分发挥设备效能，达到提高单产的目的。
2、刮板输送机选型原则
综采工作面刮板输送机的选择要与工作面采煤机的生产能力相适应，工作面刮板输送机的结构形式及附件必须能与采煤机的结构相匹配，如根据所选采煤机的行走部宽度选取刮板输送机的机槽宽度、根据工作面长度选择刮板输送机的长度，同时还要与支架拉架力，推移千斤顶连接装置间距及结构相匹配。刮板输送机主要参数的确定原则： ①单位时间运输能力。应与采煤机生产能力匹配，其输送能力必须大于或等于采煤机的生产能力，并留有一定的备用能力以满足工作面出现片帮、过载等特殊情况下的运输能力。一般选择刮板输送机应以工作面最大生产能力乘以1.2的修正系数作为基数； ②电机功率。视输送机运输能力及铺设长度而定，铺设长度可根据刮板输送机技术特征、输送量、链速和工作面倾角等因素确定； ③结构型式。刮板输送机及其附件必须与采煤机和液压支架相配套，输送机槽的结构应与工作面底板条件相适应，并应考虑能与采煤机底托架和行走机构尺寸相匹配。
3、刮板输送机的选型
刮板输送机是连续动作式运输机械的一种，由于其机身低矮，可以弯曲，运输能力大，结构强度高，能适应采煤工作面较恶劣的工作条件。它除了运煤外，还能给采煤机作运行轨道；作为移置液压支架的支点；清理工作面的浮煤；悬挂电缆、水罐、乳化液管等。它是缓倾斜长壁采煤工作面唯一的运输设备。
3.1 预选
根据MG300-W型双滚筒采煤机的生产能力可初步选用SGD-630/180型刮板输送机。
3.2 验算
（1）运输能力的验算
刮板输送机生产能力的选择要保证采煤机采落的煤被全部运出，并留有一定备用能力。刮板输送机的运输能力可由相关公式计算。考虑到工作面输送条件差，工作面输送机实际运输能力应为工作面最大需运出煤流量的1.2倍。另外，输送机铺设长度和装机功率应依工作面长度等采煤参数予以确定。
式中：
——采煤机的生产能力，t/h
——中部槽具有的装载断面面积
——刮板链速度，m/s
——采煤机牵引速度，m/min
——装满系数，一般小于1，这里取0.9
——散煤容重，kg/m3
中部槽装煤的可堆积角按300，散煤密度1150 kg/m3，中部槽的装煤断面F，按下图所示的形状，从几何关系可求得：
由上计算可知，当采煤机的运行方向与刮板链运行方向相同时，中部槽的装煤断面能够承受。反之，也然。
（2）运行阻力计算
从刮板输送机的实际运行工况来看，其运行阻力并不是恒定不变的，刮板输送机运行阻力随输送机运载货物的不同、安装及驱动方式的不同，其运行阻力规律也是不一样的。刮板输送机在运行过程中，一般要克服以下阻力：
（a）货载及刮板链在重载段上的运行阻力；
（b）倾斜运输时货载的自重分力；
（c）刮板链在回空段上的运行阻力；
（d）刮板链绕过机头尾链轮链条弯曲阻力；
（e）传动装置阻力。
中部槽单位长度上的装煤量按链速计算，即
煤在槽内运行的阻力系数=0.6，刮板链在槽内运行的阻力系数=0.4，计算重、空段的运行阻力。
式中：
L——刮板输送机长度，m
——刮板链单位长度的质量，kg/m
——倾斜角度
（3）刮板链张力计算：
如下图所示，按求出的重段、空段运行总阻力和，然后确定刮板链的最小张力点。
按逐点计算法得
S2=S1+Wzh
S4=S3+Wk
因下端有驱动装置，故S2>S3
上端有驱动装置，故S4>S1
由0.6-0.4=0.651376-0.416647>0
判定刮板链最小张力在“1”点
取最小张力为3000，用逐点计算法求刮板链在各点的张力为： S1=3000 N
S2= S1+=3000+87933=90933 N
S3- S1=0.6-0.4
因此：S3=50765 N
S4- S1 =0.6（+）
因此：S4=63251.4 N
（4）电动机功率计算
重载时的电机功率
空载时的电机功率
电动机轴功率
考虑到采区特殊情况，很难准确计算额外阻力，所以所选电动机的功率应增加15～20%的备用量。
因此配备240KW电动机双头驱动能满足需要。
（5）刮板输送机牵引机构强度的验算
验算刮板链的强度，需先算出链条最大张力点的张力值。计算各点张力时，首先确定出最小张力点的位置，然后按逐点计算法求出各点张力值。
刮板输送机牵引链强度验算：
（15）
式中 kmin——刮板输送机链条最小安全系数，kmin≥2时满足要求；
Ta——刮板输送机链条最小破断载荷（kN）；
Tm——刮板输送机满载启动时链条最大拉力（kN）。
（kN）
式中 Tb——刮板输送机单股链条最小破断力（kN）；
nc——刮板输送机链条根数；
ka——刮板输送机链条受力不均匀系数，中单链ka=1。
（kN） （16）
式中 nb——刮板输送机电机启动力矩系数；
P——刮板输送机电机总功率；
η'——刮板输送机启动时总传动效率；
（kN）
（kN）
满足要求
（6）刮板链安全系数，查得1864的C级圆环链的破断拉力为410KN，边双链负荷分配不均系数取0.85
经以上计算知，所选输送机适用。
4、经济效益分析
采区资源回收率提高1.5%，每年多回收煤炭近200万吨 。每年减少1/6顺槽掘进量，约2万米 。工作宽度由300米延长到360米时，5个3060
具体计算如下：在某盘区的长宽为4000m×4300m，采高5.5m，设计300m工作面12个， 需要掘进13条顺槽；若设计360m工作面10个，需掘进11条顺槽，这样就需多掘进2条顺槽，且有50米的煤柱2个煤柱不能回收，
（1）多掘进2条顺槽的费用：
按照掘进巷道人工和材料费4100元/米计算，多掘进巷道进尺是：（4300×2+4300÷55×50）×2=25018米，
总费用：25018×4100=10257万元
（2）2次综采搬家倒面费用计算：
300米工作面安装费用420万元，回撤费用710万元，支护费用200万元。通常综采面搬家倒面一次需要18天时间，按5.5m采高的综采面每天生产2.9万吨煤计算，工作面直搬期间生产煤量2.9×18×2=104.4万吨，按每吨煤580元港口价计算，可以增加收益580×104.4=60552万元。2次搬家倒面综采费用：（420+710+200）×2=2660万元。
合计费用：60552+2660=63212万元
（3）两种设计的工作面的资源回收率差值提高值：
（12
若按照提高资源回收率2%计算10个千万吨工作面每年就可以多回收200万吨。
5、结语
科学的综采设备配套与选型，是实现矿井高产高效及较高采煤机械化水平的重要环节。由于煤矿综采工作面开采条件各异，刮板输送机型号繁多，如何以较少的设备投资为特定工作面选配适合的输送设备是煤矿关注的问题之一。不同的地质条件和工作面参数等影响刮板输送机的结构参数、结构类型、工作参数、装机功率等参数的选择。本文根据该工作面的实际工作情况对综采工作面的刮板输送机进行了配套选型与参数计算，该设备选型的流程和思路具有一定的推广应用价值。
参考文献
[1].梁德本，叶玉驹. 机械制图手册[M]. 北京. 机械工业出版社. 2002
[2].黄平，刘建素等. 常用机械零件及机构图册[M]. 北京. 化学工业出版社.1999
[3].刘玉兰，汪学德等. 油脂制取与加工工艺学[M]. 北京. 科学出版社. 2003
[4].吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册[M].北京.高等教育出版社.2005
[5] 马彩霞，张建德. 我国刮板输送机发展的现状分析[J]. 煤炭技术， 2006， 25（ 7） ： 11-12.
[6] 董海宁. 煤炭矿井工作面刮板输送机的选型计算[J]. 宁夏机械， 2010，（ 4） ： 31-35.
[7] 杨旗平. 工作面刮板输送机选型原则[J]. 煤矿开采，2006，11（ 4） ： 92-94.
[8] 李红. 浅谈刮板输送机选型计算方法[J]. 水力采煤与管道运输， 2008，9（ 3） ： 48-49.
作者简介：杨朝飞（1982—— ），男，陕西户县人，工程师，技术管理员，工学学士，2004年毕业于西安科技大学机械学院，现在神东煤炭分公司设备管理中心工作。