芳綸輸送帶與鋼絲繩芯輸送帶在大傾角巷道應用研究分析

火高天 孫發云 史選

摘要：窯煤海石灣煤礦主斜井坡度25°，使用兩臺DTL120/63/2×630型帶式輸送機配ST/S3150-1200（8+8.1+8）型鋼絲繩芯輸送帶，自投入運行以來，存在輸送帶接頭制作頻次高、非傷亡影響多、在大傾角巷道中頻繁制作接頭及更換輸送帶作業時安全風險高，且實際運煤量只有420t/h，遠小于輸送機的額定運輸能力，嚴重制約著礦井的原煤生產和長遠發展。為此，海石灣煤礦采用了高強度、低蠕變、重量輕、耐撕裂、節能環保的芳綸膠帶。與傳統的鋼絲繩相比，在帶強不降低的情況下，帶體重量減少23%，不僅減少了使用鋼絲繩芯輸送帶所帶來的運行故障，也改善了膠帶機的運行工況，大幅度提高了運輸能力，為礦井長遠發展創造了有利條件。本文主要針對芳綸膠帶的應用及日常維護進行了分析。

關鍵詞：芳綸;更換;鋼絲繩芯;輸送帶;應用;研究分析

1.引言

近年來，隨著輸送帶行業技術的不斷革新，芳綸輸送帶不斷在煤礦中推廣應用，因其在相同強度下輸送帶更薄、重量更輕、卷曲長度更長、接頭制作方便、接頭數量少、防撕裂、抗沖擊、穩定性好、不銹蝕、維護保養費用低、使用壽命長等性能遠遠優越于鋼絲繩芯輸送帶，受到越來越多煤礦企業的青睞，今后芳綸輸送帶勢必成為煤礦膠帶輸送機的主要選項。雖然芳綸輸送帶在煤礦使用越來越廣泛，但局限于在小傾角巷道或平巷使用，國內尚未有在大傾角巷道使用該輸送帶的先例。海石灣煤礦在大傾角巷道中使用，創造了國內先河，同時，更換輸送帶時使用的芳綸輸送帶和鋼絲繩芯輸送帶硫化搭接技術填補了國內該項技術空白。

2.概述

海石灣煤礦主斜井一、二臺輸送機安裝坡度25°，使用DTL120/63/2×630型兩臺帶式輸送機搭接運輸，單臺機長L=873m，帶寬1.2m，帶速3.15m/s，額定運輸量630t/h，承擔著井下原煤運輸至地面煤倉的重要任務。帶式輸送機自2012年4月投運至2021年2月，運行八年多的時間里，使用ST/S3150-1200（8+8.1+8）型鋼絲繩芯輸送帶（輸送帶重量51kg/m，輸送帶厚度24.1mm），存在輸送帶接頭多（兩臺23個）、部分輸送帶磨損嚴重、維修量大、非傷亡影響多等的問題;且鋼絲繩芯輸送帶在大傾角工況下長時間運行易出現接頭鋼絲繩抽動、斷繩，帶面鼓包、分層等問題，造成極大的安全隱患，在大傾角斜巷頻繁制作接頭及更換輸送帶作業時存在較高的安全風險，管理難度極大;同時因安裝角度大，接頭多，為了保證主要運煤系統安全運行，主斜井輸送機實際運輸量始終控制在420t/h，遠小于輸送機的額定運輸能力，嚴重制約著礦井原煤生產任務的完成和長遠發展。為了解決以上制約礦井安全生產的突出問題，提高主斜井運煤系統的抗災及運輸能力，海石灣煤礦在經過大量考察、研究、分析和論證的基礎上，決定使用近年來得到廣泛使用的高強度、低蠕變、重量輕、阻燃、耐撕裂、抗沖擊和壽命長、節能環保的芳綸膠帶。并于2021年2月一次性將主斜井一、二臺輸送機鋼絲繩芯輸送帶更換為DPPS4000-1200（8+8）型芳綸輸送帶，更換長度3690米，輸送帶厚度22.3mm，輸送帶重量39kg/m，兩臺輸送機輸送帶接頭數量共計12個。

3.研究意義和目的

開展本項目的研究，既是實際安全生產的需要，又是輸送帶領域應用革新的重大突破，旨在確保芳綸輸送帶在大傾角巷道的安全使用。主要研究在同等條件下芳綸輸送帶與鋼絲繩芯輸送帶在使用過程中的具體情況，對比分析兩種不同類型的輸送帶優缺點，為礦井物料運輸時使用載體的選擇提供可靠的現實依據，具有很高的學術價值和直接生產實際意義，同時具有良好的安全、經濟和社會效益。

4.DPPS4000-1200（8+8）型芳綸輸送帶的應用

4.1電動機電流

空載運行時電流20A，重載運行時電流49A。

4.2電動機功率

空載運行時電動機功率94KW，重載運行時電動機功率440KW。

4.3運煤量

正常運輸時運煤量520t/h。

4.4輸送帶參數

輸送帶重量：39kg/m;輸送帶厚度：22.3mm。

5.輸送帶更換后各類參數變化情況

5.1電動機電流

空載運行時降低4A、降低16.6%;重載運行時增加3A、增加6%（運煤量增加所致）。

5.2電動機功率

空載運行時降低24KW、降低20%;重載運行時增加40KW、增加10%（運煤量增加所致）。

5.3運煤量

運煤量增加100t/h。

5.4噸煤電耗

降低0.51KW.h/t、降低21.9%。

6.兩種輸送帶性能比較

6.1ST/S3150-1200（8+8.1+8）鋼絲繩芯輸送帶

易磨損、不耐腐蝕、防水及柔軟性能差，成槽性差;接頭鋼絲繩易抽動、鼓包、斷繩、分層;輸送帶同比情況下更厚更重;更換輸送帶及重新制作接頭頻繁，維修率高，投用的人力、物力大，對原煤生產影響時間長，且維修時斜巷作業人員多而集中，持續時間較長，安全風險高，直接制約礦井安全生產，礦井安全和經濟效益受到嚴重沖擊。

6.2DPPS4000-1200（8+8）型芳綸輸送帶

6.2.1芳綸纖維具有超高強度、耐高溫、重量輕（便于運輸、換帶）、延伸率小（自2月16日使用至2月26日：一臺輸送帶伸長1802mm，伸長率1.03‰，2月26日至今無變化;二臺輸送帶伸長1948mm，伸長率1.11‰，2月26日至今無變化）、不銹蝕和制作接頭方便等優良性能，從芳綸輸送帶實際使用情況來看，能有效解決鋼絲繩芯輸送帶在使用過程中存在的一些弊病，如抗撕裂性差、耐水耐透能力差、彎曲性能較差等。

6.2.2輸送能力提升空間較大，同帶強同帶寬同蓋膠芳綸輸送帶比鋼絲繩芯輸送帶每米重量輕24%左右，在相同的驅動情況下，使用芳綸輸送帶可有效提高輸送機的運輸量。

6.2.3因輸送帶重量輕、帶體薄、強度高、耐曲折性能好，同樣安裝環境下，芳綸輸送帶單卷長度更長（主斜井鋼絲繩芯輸送帶單卷長度200m，芳綸輸送帶單卷長度400m），大大減少了安裝時輸送帶的接頭數量，從而降低輸送帶運行維修量及因接頭多帶來的安全風險。

7.取得的效果

我國很多煤礦因開采水平加深，斜巷大傾角輸送機的應用已很普遍，由于生產時間的制約和巷道條件的限制，更換膠帶存在諸多安全風險。海石灣煤礦主斜井一、二臺輸送機鋼絲繩芯輸送帶在更換施工過程中，方案合理，措施到位，短時間內一次性按計劃將3690米鋼絲繩芯輸送帶更換為芳綸輸送帶，同時回收了鋼絲繩芯輸送帶。更換輸送帶過程中首次將不同類型的芳綸輸送帶與鋼絲繩芯輸送帶搭接硫化，搭接硫化強度達到了鋼絲繩芯輸送帶強度的80%以上，完全滿足換帶要求，確保了安全施工，且此項技術填補了國內空白，對不同類型膠帶更換具有參考意義。

實踐證明，芳綸輸送帶的性能和各項使用指標均遠遠優越于鋼絲繩芯輸送帶，使用時更安全更可靠，便于管理，尤其適用于大傾角巷道，從實際使用和目前國內使用情況來看，芳綸輸送帶取而代之鋼絲繩芯輸送帶勢必成為一種趨勢，將成為保障煤礦安全生產的利器之一。

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