2-6031機巷帶式輸送機轉彎運輸方案應用研究

靳 晶

（山西汾河焦煤股份有限公司，山西 臨汾 031600）

1 工程概況

山西汾河焦煤公司三交河煤礦井下工作面設計巷道轉彎較多，一般轉彎角度多在0°～180°之間，有時一個工作面可以多達4個轉彎設計。該煤礦掘進煤炭的運輸基本使用帶式輸送機，轉一次彎需鋪設一條帶式輸送機，因此造成占用多臺設備和多個司機。該礦2-6031工作面機巷全長675 m，在距離工作面180 m處有一轉角為12°，在距離工作面480 m處有一轉角為55°。為實現2-6031工作面機巷的快速掘進，解決采掘失調，實現帶式輸送機可轉彎運輸，對以往帶式輸送機轉彎運輸方案進行了改進研究。

2 帶式輸送機轉彎運輸方案的改進設計

三交河礦針對2-6031工作面機巷帶式輸送機需要通過一小角度轉角（12°）和一大角度轉角（55°）的實際工況，分別提出了不同的轉彎運輸方案。針對過12°小角度轉角，設計通過改變中間托輥支架設計、增設托輥、加設強制防輸送帶跑偏滾輪來實現轉彎；針對55°大角度轉角，采用一種新型帶式輸送機轉彎裝置來實現轉彎。

2.1 帶式輸送機過小角度轉彎方案設計

2.1.1 轉彎方案

為實現輸送帶轉彎運輸，首先將水平轉彎段輸送帶的內側曲線段抬高，使帶式輸送機在運行時產生向外的力來平衡輸送帶張力的分力與向心力；其次，為了使轉彎段輸送帶不向內側跑偏，根據帶式輸送機的調偏原理，改變轉彎處的上、下托輥與輸送機橫向的夾角，托輥支架的內側抬高，以及托輥與輸送機橫向夾角的形成，改變了轉彎段輸送帶的受力狀態，使輸送帶受向外側的推力，從而平衡輸送帶張力產生的向心分力。

2.1.2 托輥支架抬高角度的確定

將帶式輸送機轉角處托輥支架內側抬高形成托輥支架與水平面的夾角α。理論上，這個角度增大，就會使輸送帶的轉彎半徑變小，向外的推力更大，而且使輸送帶具有更大的調偏能力。當α角過大時，輸送帶在轉角段形成的向外推力就會大于輸送帶與托輥產生的向內摩擦力，造成飄帶現象；角度過大，還可能造成撒貨。為減小轉彎半徑，應設置合理的內曲線抬高α角。經過技術人員現場實踐研究，α角取3°～6°。

2.1.3 托錕與帶式輸送機橫向的夾角確定

轉彎處，托輥與輸送機運行橫向形成安裝夾角，如圖1所示。輸送帶相對托輥產生向內側的相對滑移合速度△v，產生的托輥給予輸送帶的摩擦力T與之方向相反。分力T1是托輥給予輸送帶離心力方向的橫向推力，以平衡輸送帶張力產生的向心力。在加工時，托輥架安裝孔設預留間隙，在現場安裝調試時調整上托輥掛鉤的位置，根據實際情況選取合理夾角，以確保輸送帶平穩轉彎。

圖1 托輥受力分析示意圖

2.1.4 轉彎運輸的輔助措施

（1）在轉彎段加密H架設置，增加上、下托輥數量，分散托輥所承受的輸送帶摩擦力和張力。原有帶式輸送機都為3 m一個H架，改造后在轉角段設置為2 m一個H架，上托輥間隔由原來的1.5 m一組改為1 m一組，下托輥由原來的3 m一組改為2 m一組。

（2）增大上托輥槽角。鐵法能源公司現用輸送帶選用的上托輥槽角均為25°，為了更好地平輸送帶產生的張力，把上托提槽角改為30°，防止在轉角處撒貨。

（3）在帶式輸送機轉彎段內、外側上輸送帶處都增設輸送帶導向輪，將輸送帶正好固定在兩側的導向輪內。

（4）為了減少下輸送帶的跑偏和飄帶問題，在下輸送帶安設壓輥、直立抗輪。壓輥一般安裝在下帶的2個托輥之間的輸送帶上，直立抗輪安裝在輸送帶兩側。

2.2 帶式輸送機過大角度轉彎方案設計

對于帶式輸送機的大角度轉彎運輸，煤礦技術人員也設計了各類型的帶式輸送機轉彎裝置，但帶式輸送機轉彎裝置的實際應用效果不理想，應用面窄，輸送帶存在跑偏、撒貨，滾筒易損壞等問題。技術人員經技術考察分析，DY-1V型帶式輸送機轉彎裝置可實現大角度轉彎，在2-6031工作面機巷帶式輸送機過55°大角度轉角時，決定應用DY-1V型帶式輸送機轉彎裝置實現轉彎運輸，進而同時解決在轉彎時皮帶跑偏、撒煤等問題。

2.2.1 DY-1V型帶式輸送機轉彎裝置的組成

DY-1V型帶式輸送機轉彎裝置的結構如圖2所示，主要包括上轉向滾筒、上改向滾筒、改向架、下改向滾筒、下轉向滾筒、轉向架等部件。

圖2 DY-1V型帶式輸送機轉彎裝置結構示意圖

從該裝置輸送帶運行示意圖（圖3）可知，機尾方向過來的輸送帶通過上轉向滾筒時完成轉向，通過上改向滾筒完成改向，運輸原料在轉向后落在改向后的輸送帶上，進而被運往機頭；從機頭返回的回程帶，通過下改向滾筒時完成改向，通過下轉向滾筒完成轉向，向機尾方向運行。

圖3 DY-1V型帶式輸送機轉彎裝置輸送帶運行示意圖

2.2.2 技術參數及特點分析

轉彎裝置轉向角為0～360°；帶寬為500～1600 mm；機型為所有帶式輸送機；轉折次數為1～2次；阻力系數為K=1.08～1.12。

轉彎裝置的主要特點：（1）無需動力，安全可靠。裝置裝上即可實現帶式輸送機的轉彎運輸作業，不需要動力，符合新安全規程要求，安全可靠。（2）性能卓越。裝置結構簡單，安裝、拆卸方便，操作簡單，運行穩定，維修和維護較容易。（3）裝置采用結構模塊化設計，標準化生產，便于運輸安裝。（4）安全防護性能好。裝置中設計有極限復位輥，進一步保障帶式輸送機的運行安全。

2.2.3 轉彎方案

在2-6031工作面機巷中，當帶式輸送機過55°大角度轉角時，使用DY-1V型帶式輸送機轉彎裝置將帶式輸送機延伸到掘進頭即可完成帶式輸送機的轉彎運輸。

3 應用效果分析

在2-6031工作面機巷中，采用不同的技術帶式輸送機都順利地完成了在距離工作面180 m處和在距離工作面480 m處的轉彎運輸，應用效果理想，產生了較好的安全經濟效益。

對比該礦以往帶式輸送機的轉彎運輸方案，在12°小角度設計的通過改變中間托輥支架設計、增設托輥、加設強制防輸送帶跑偏滾輪來實現轉彎優點較多。該方案不需要動力源，供電設備不需要進行安裝，節能減排效果顯著；該轉彎方案基本不影響掘進作業效率，不需要增設工作崗位；每處改造費用一般為1.5～2萬元，成本較低。

對比該礦以往帶式輸送機的轉彎運輸方案，在55°大角度設計的DY-1V型帶式輸送機轉彎裝置轉彎運輸方案優點較多。該方案同樣不需要動力源，供電設備不需要進行安裝，節能減排效果顯著；轉彎裝置的安裝與以往刮板運輸機的安裝時間基本一致，但不需要重新布置帶式輸送機，不需要增加工作崗位，掘進作業效率可大幅度提高；DY-1V型帶式輸送機轉彎裝置一次性投入費用約20萬元左右，可重復應用，4～5個月左右收回成本。

2-6031工作面機巷帶式輸送機轉彎運輸方案的應用是合理可行的，有效提高了該巷道的掘進效率，安全經濟效益顯著。