專利名稱：一種托盤式固體物料垂直連續(xù)輸送機(jī)的優(yōu)化模型系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種固體投料系統(tǒng)與充填采煤方法相匹配的優(yōu)化設(shè)計模型系統(tǒng)，可適 用于托盤式固體物料垂直連續(xù)輸送機(jī)的開發(fā)領(lǐng)域中。
背景技術(shù)：
煤炭資源仍是我國主要的支撐能源，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，位于煤炭下 游的電力、鋼鐵、冶金等行業(yè)對煤炭的需求逐年加大，導(dǎo)致近年來煤炭開采速度加快，煤炭 資源逐漸進(jìn)入衰退期，使得我國大多數(shù)礦井不得不面對用傳統(tǒng)技術(shù)無法開采的“三下”(建 筑物下、鐵路下、水體下)壓煤開采的問題。據(jù)統(tǒng)計，目前我國僅傳統(tǒng)煤礦的生產(chǎn)礦井“三下”壓煤就達(dá)137. 9億t，其中建筑物 下壓煤94. 68億t，占總壓煤量的69%。幾乎每一個礦井都有建筑物下壓煤的問題，一般占 礦井儲量的10%-30%，有的高達(dá)40%。同時煤礦在生產(chǎn)中排放大量的矸石，傳統(tǒng)的方式是 直接堆放于地表，形成煤礦特有的地表特征“建筑物”——奸石山。據(jù)統(tǒng)計，目前全國歷年 累計堆放的煤矸石約45億t，規(guī)模較大的矸石山有1600多座，已占用土地約1. 5萬公頃， 而且堆積量每年還以1. 5-2. 0億t的速度增加。煤矸石含有51. 0% -65. 0%的二氧化硫， 16.0% -36.0%的三氧化鋁。經(jīng)過長時間的堆積，矸石山溢流水使地下水呈現(xiàn)高礦度化、高 硬度，導(dǎo)致土壤鹽堿化，使農(nóng)作物減產(chǎn)甚至絕收。與此同時粉煤灰也是我國煤礦區(qū)自備電廠 排量較大的工業(yè)廢渣之一。目前，年排渣量已達(dá)3000萬t。我國的能源工業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，發(fā)電 能力年增長率為7. 3%，燃煤電廠的粉煤灰排放量逐年增加。粉煤灰含有多種對環(huán)境、人體 有害的化學(xué)物質(zhì)二氧化硫、三氧化鋁，氧化鈣、氧化鉀、氧化鈉等堿性物質(zhì)。粉煤灰中的硫 占11.48% -31. 14%，鋁占6. 40% -22.91%。各地堆積的粉煤灰占用了大量土地，流入地 下水系、河流中影響水質(zhì)，破壞生態(tài)環(huán)境及人體健康。基于我國“三下”壓煤的問題及固體廢棄物任意排放帶來的環(huán)境威脅問題，提出了 固體廢棄物充填綜采技術(shù)。固體廢棄物充填綜采技術(shù)就是將地面矸石、粉煤灰、建筑廢棄物 等固體廢棄物充填到采空區(qū)，將煤炭“置換”出來，既能減輕礦區(qū)開采沉陷程度，又能減少地 面固體廢棄物堆積及有害化學(xué)物質(zhì)的釋放。這是一種行之有效的集“減沉”與“減排”為一 體的新型環(huán)境相容開采技術(shù)措施，也是綠色采礦技術(shù)體系的核心內(nèi)容之一。但是如何將矸 石、粉煤灰、建筑廢棄物等固體廢棄物安全高效并經(jīng)濟(jì)地從地面輸送到距離地面幾百米深 的井下，進(jìn)行采空區(qū)的充填，也是成為制約行業(yè)技術(shù)發(fā)展的主要因素之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種固體投料系統(tǒng)與充填采煤方法相匹配的優(yōu)化設(shè)計模型 系統(tǒng)，以保證托盤式固體物料垂直連續(xù)輸送機(jī)安全、高效地進(jìn)行充填開采。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下手段1、一種托盤式固體物料垂直連續(xù)輸送機(jī)與充填采煤方法相匹配的優(yōu)化設(shè)計模型 系統(tǒng)，它包括預(yù)測設(shè)計模型和實時設(shè)計模型兩部分。其包括以下步驟
1)進(jìn)行煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場調(diào)查及地質(zhì)分析，得到煤礦生產(chǎn)調(diào)查資料；2)根據(jù)煤礦最火充填采煤速度Gmax，利用幾何學(xué)關(guān)系、最大拉應(yīng)力理論、運(yùn)動學(xué)方 程、質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律，以系統(tǒng)安全運(yùn)行為原則，建立驅(qū)動輪半徑R、投料孔直徑 D、托盤間距L、鋼絲繩直徑d等參數(shù)的預(yù)測設(shè)計模型。3)以步驟2)為依據(jù)，以滿足充填采煤速度為目標(biāo)而建立皮帶機(jī)運(yùn)輸速度V1和托 盤運(yùn)行速度V2相匹配關(guān)系。2、如1所述的托盤式固體物料垂直連續(xù)輸送機(jī)與充填采煤方法相匹配的優(yōu)化設(shè) 計模型系統(tǒng)，在執(zhí)行步驟2、時，其包括以下步驟①據(jù)煤礦生產(chǎn)調(diào)查資料得到的最大設(shè)計充填采煤速度，可以求出皮帶機(jī)運(yùn)輸速度 V1與最大設(shè)計充填采煤速度Gmax的關(guān)系，皮帶機(jī)運(yùn)輸速度V1以下模型確定
權(quán)利要求
1.適用于優(yōu)化模型系統(tǒng)的托盤式固體物料垂直連續(xù)輸送機(jī)，其結(jié)構(gòu)包括皮帶運(yùn)輸機(jī) (1)、驅(qū)動輪(2)、投料孔(3)、托盤(4)、鋼絲繩(5)、導(dǎo)向輪(6)，皮帶運(yùn)輸機(jī)速度V1、托盤運(yùn) 行速度V2、驅(qū)動輪半徑R、投料孔直徑D、托盤間距L、鋼絲繩直徑d是優(yōu)化模型系統(tǒng)的關(guān)聯(lián) 因子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，優(yōu)化模型系統(tǒng)包括預(yù)測設(shè)計模型和實時設(shè)計模型兩部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述，預(yù)測設(shè)計模型的特征在于根據(jù)煤礦最大充填采煤速度Gmax， 利用幾何學(xué)關(guān)系、最大拉應(yīng)力理論、運(yùn)動學(xué)方程、質(zhì)量守恒定律、能量守恒定律，以系統(tǒng)安全 運(yùn)行為原則，建立驅(qū)動輪半徑R、投料孔直徑D、托盤間距L、鋼絲繩直徑d等參數(shù)的預(yù)測設(shè)計 模型
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述，預(yù)測設(shè)計模型的特征在于提出了托盤式固體物料垂直連續(xù) 輸送機(jī)運(yùn)行合理性的經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)α，
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述，實時設(shè)計模型的特征在于根據(jù)煤礦實際充填采煤速度G，以 評價模塊為依據(jù)，以滿足充填采煤速度為目標(biāo)而建立的皮帶機(jī)運(yùn)行速度V1和托盤運(yùn)行速度 V2相匹配的實時設(shè)計模型mVl = P ,Ihv1 = G，JiD2P gv2/4 = G。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種固體投料系統(tǒng)與充填采煤方法相匹配的優(yōu)化設(shè)計模型系統(tǒng)，它包括預(yù)測設(shè)計模型和實時設(shè)計模型兩部分。預(yù)測設(shè)計模型是以系統(tǒng)安全運(yùn)行為原則，通過優(yōu)化驅(qū)動輪半徑R、投料孔直徑D、托盤間距L、鋼絲繩直徑d等參數(shù)而建立系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益系數(shù)α的評價模塊。實時設(shè)計模型是以評價模塊為依據(jù)，以滿足充填采煤速度為目標(biāo)而建立的皮帶機(jī)運(yùn)輸速度v1和托盤運(yùn)行速度v2相匹配的績效模塊。通過以預(yù)測設(shè)計模型與實時設(shè)計模型相結(jié)合的模型系統(tǒng)對托盤式固體物料垂直連續(xù)輸送機(jī)的優(yōu)化設(shè)計，實現(xiàn)了托盤式固體物料垂直連續(xù)輸送機(jī)的安全、高效運(yùn)行。本發(fā)明設(shè)計直觀、便捷、準(zhǔn)確，可適用于托盤式固體物料垂直連續(xù)輸送機(jī)的開發(fā)領(lǐng)域中。
文檔編號E21F15/00GK102094676SQ20101058476
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月7日
發(fā)明者劉少杰, 安百富, 張強(qiáng), 彭巖, 鄧雪杰, 馬丹 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)