专利名称：一种托盘式固体物料垂直连续输送机的优化模型系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固体投料系统与充填采煤方法相匹配的优化设计模型系统，可适 用于托盘式固体物料垂直连续输送机的开发领域中。
背景技术：
煤炭资源仍是我国主要的支撑能源，随着我国国民经济的快速发展，位于煤炭下 游的电力、钢铁、冶金等行业对煤炭的需求逐年加大，导致近年来煤炭开采速度加快，煤炭 资源逐渐进入衰退期，使得我国大多数矿井不得不面对用传统技术无法开采的“三下”(建 筑物下、铁路下、水体下)压煤开采的问题。据统计，目前我国仅传统煤矿的生产矿井“三下”压煤就达137. 9亿t，其中建筑物 下压煤94. 68亿t，占总压煤量的69%。几乎每一个矿井都有建筑物下压煤的问题，一般占 矿井储量的10%-30%，有的高达40%。同时煤矿在生产中排放大量的矸石，传统的方式是 直接堆放于地表，形成煤矿特有的地表特征“建筑物”——奸石山。据统计，目前全国历年 累计堆放的煤矸石约45亿t，规模较大的矸石山有1600多座，已占用土地约1. 5万公顷， 而且堆积量每年还以1. 5-2. 0亿t的速度增加。煤矸石含有51. 0% -65. 0%的二氧化硫， 16.0% -36.0%的三氧化铝。经过长时间的堆积，矸石山溢流水使地下水呈现高矿度化、高 硬度，导致土壤盐碱化，使农作物减产甚至绝收。与此同时粉煤灰也是我国煤矿区自备电厂 排量较大的工业废渣之一。目前，年排渣量已达3000万t。我国的能源工业稳步发展，发电 能力年增长率为7. 3%，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰含有多种对环境、人体 有害的化学物质二氧化硫、三氧化铝，氧化钙、氧化钾、氧化钠等碱性物质。粉煤灰中的硫 占11.48% -31. 14%，铝占6. 40% -22.91%。各地堆积的粉煤灰占用了大量土地，流入地 下水系、河流中影响水质，破坏生态环境及人体健康。基于我国“三下”压煤的问题及固体废弃物任意排放带来的环境威胁问题，提出了 固体废弃物充填综采技术。固体废弃物充填综采技术就是将地面矸石、粉煤灰、建筑废弃物 等固体废弃物充填到采空区，将煤炭“置换”出来，既能减轻矿区开采沉陷程度，又能减少地 面固体废弃物堆积及有害化学物质的释放。这是一种行之有效的集“减沉”与“减排”为一 体的新型环境相容开采技术措施，也是绿色采矿技术体系的核心内容之一。但是如何将矸 石、粉煤灰、建筑废弃物等固体废弃物安全高效并经济地从地面输送到距离地面几百米深 的井下，进行采空区的充填，也是成为制约行业技术发展的主要因素之一。
发明内容
本发明的目的是设计一种固体投料系统与充填采煤方法相匹配的优化设计模型 系统，以保证托盘式固体物料垂直连续输送机安全、高效地进行充填开采。为实现上述目的，本发明采取以下手段1、一种托盘式固体物料垂直连续输送机与充填采煤方法相匹配的优化设计模型 系统，它包括预测设计模型和实时设计模型两部分。其包括以下步骤
1)进行煤矿生产现场调查及地质分析，得到煤矿生产调查资料；2)根据煤矿最火充填采煤速度Gmax，利用几何学关系、最大拉应力理论、运动学方 程、质量守恒定律、能量守恒定律，以系统安全运行为原则，建立驱动轮半径R、投料孔直径 D、托盘间距L、钢丝绳直径d等参数的预测设计模型。3)以步骤2)为依据，以满足充填采煤速度为目标而建立皮带机运输速度V1和托 盘运行速度V2相匹配关系。2、如1所述的托盘式固体物料垂直连续输送机与充填采煤方法相匹配的优化设 计模型系统，在执行步骤2、时，其包括以下步骤①据煤矿生产调查资料得到的最大设计充填采煤速度，可以求出皮带机运输速度 V1与最大设计充填采煤速度Gmax的关系，皮带机运输速度V1以下模型确定
权利要求
1.适用于优化模型系统的托盘式固体物料垂直连续输送机，其结构包括皮带运输机 (1)、驱动轮(2)、投料孔(3)、托盘(4)、钢丝绳(5)、导向轮(6)，皮带运输机速度V1、托盘运 行速度V2、驱动轮半径R、投料孔直径D、托盘间距L、钢丝绳直径d是优化模型系统的关联 因子。
2.根据权利要求1所述，优化模型系统包括预测设计模型和实时设计模型两部分。
3.根据权利要求2所述，预测设计模型的特征在于根据煤矿最大充填采煤速度Gmax， 利用几何学关系、最大拉应力理论、运动学方程、质量守恒定律、能量守恒定律，以系统安全 运行为原则，建立驱动轮半径R、投料孔直径D、托盘间距L、钢丝绳直径d等参数的预测设计 模型
4.根据权利要求2所述，预测设计模型的特征在于提出了托盘式固体物料垂直连续 输送机运行合理性的经济效益系数α，
5.根据权利要求2所述，实时设计模型的特征在于根据煤矿实际充填采煤速度G，以 评价模块为依据，以满足充填采煤速度为目标而建立的皮带机运行速度V1和托盘运行速度 V2相匹配的实时设计模型mVl = P ,Ihv1 = G，JiD2P gv2/4 = G。
全文摘要
本发明涉及一种固体投料系统与充填采煤方法相匹配的优化设计模型系统，它包括预测设计模型和实时设计模型两部分。预测设计模型是以系统安全运行为原则，通过优化驱动轮半径R、投料孔直径D、托盘间距L、钢丝绳直径d等参数而建立系统经济效益系数α的评价模块。实时设计模型是以评价模块为依据，以满足充填采煤速度为目标而建立的皮带机运输速度v1和托盘运行速度v2相匹配的绩效模块。通过以预测设计模型与实时设计模型相结合的模型系统对托盘式固体物料垂直连续输送机的优化设计，实现了托盘式固体物料垂直连续输送机的安全、高效运行。本发明设计直观、便捷、准确，可适用于托盘式固体物料垂直连续输送机的开发领域中。
文档编号E21F15/00GK102094676SQ20101058476
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月7日 优先权日2010年12月7日
发明者刘少杰, 安百富, 张强, 彭岩, 邓雪杰, 马丹 申请人:中国矿业大学