井下皮帶機(jī)打滑原因分析及治理措施探討

付佳興

（陽煤集團(tuán)， 山西 陽泉 045000）

引言

井下皮帶機(jī)因為具有安裝方便、運(yùn)輸距離長和運(yùn)輸能力強(qiáng)的優(yōu)勢，目前被很多煤礦企業(yè)所應(yīng)用，不過實(shí)際運(yùn)行中容易出現(xiàn)皮帶打滑問題，進(jìn)而導(dǎo)致滾筒發(fā)熱，在長時間摩擦下會降低皮帶和滾筒之間的摩擦力，影響皮帶機(jī)的壽命。井下皮帶機(jī)容易打滑且使用壽命低下，會影響井下的正常生產(chǎn)和企業(yè)的成本投入，不利于煤礦企業(yè)的健康發(fā)展。井下皮帶機(jī)打滑主要受預(yù)緊力、摩擦力系數(shù)和皮帶繞滾筒所形成的包角等因素的影響，如何降低打滑問題的發(fā)生概率，也成為了很多煤礦企業(yè)重點(diǎn)考慮的問題。

1 皮帶打滑的機(jī)理分析

當(dāng)前井下皮帶機(jī)在工作時主要利用摩擦力作為動力使皮帶完成驅(qū)動。當(dāng)皮帶機(jī)處于靜止?fàn)顟B(tài)時，皮帶受到的力為初始力F0，且皮帶緊貼在兩個滾筒上；當(dāng)皮帶機(jī)工作時，輸送帶在驅(qū)動滾筒繞入點(diǎn)上的張力變?yōu)镕1，在繞出點(diǎn)上的張力為F2，具體如圖1 所示。

皮帶所受到的摩擦力：

根據(jù)歐拉公式：

式中：F1為皮帶在繞入滾筒時受到的拉力；F2為皮帶在繞出滾筒時受到的拉力；μ 為皮帶和滾筒之間摩擦力的系數(shù)；α 代表皮帶繞滾筒時所形成的包角。

因為皮帶在轉(zhuǎn)動時總長度不變，所以松邊拉力的減小量應(yīng)等于緊邊拉力的增加量，即：

根據(jù)式（1）—式（3）可以整理出滾筒提供給皮帶的最大摩擦力為：

結(jié)合式（4）可以得出，影響皮帶和滾筒之間的摩擦力因素主要有以下三點(diǎn)，分別是預(yù)緊力F0、摩擦力系數(shù)μ 和皮帶繞滾筒所形成的包角α。當(dāng)這三個重要因素發(fā)生變化時，就會影響到摩擦力降低，不能提供皮帶運(yùn)輸機(jī)足夠的拉力，致使打滑問題出現(xiàn)[1]，如圖1所示。

圖1 皮帶受力簡圖

2 井下皮帶機(jī)皮帶打滑問題的原因分析

2.1 皮帶摩擦系數(shù)降低

煤礦在井下開采時，受到內(nèi)部作業(yè)環(huán)境復(fù)雜的影響，實(shí)際在開采工作中頂板在運(yùn)行時間過長后，會出現(xiàn)一定程度的漏水問題，且巷道積水過多下還可能導(dǎo)致井下皮帶沾水處于濕潤狀態(tài)，在這種情況下會使皮帶和滾筒發(fā)生相互作用，導(dǎo)致兩者之間的摩擦系數(shù)不斷降低，最終在皮帶摩擦力不足下無法提供有效的傳遞拉力，出現(xiàn)打滑問題。

2.2 皮帶預(yù)緊力降低

在煤礦巷道的挖掘過程中，前進(jìn)的距離每次保持在6 m 左右，這便需要皮帶機(jī)的末端要隨著巷道的前進(jìn)而移動，相關(guān)的技術(shù)人員需要在某個部位將皮帶進(jìn)行拆解，然后接上一段新的皮帶，保證皮帶機(jī)末端在移動后，依然使皮帶的距離滿足運(yùn)行的需要。當(dāng)接完新皮帶后，還需要提高預(yù)緊力，在皮帶機(jī)頭部位拉緊皮帶，使其預(yù)緊力滿足皮帶機(jī)的運(yùn)行需要。不過皮帶的拉緊一般需要人工進(jìn)行操作，容易在操作不當(dāng)中減低皮帶的預(yù)緊力，且在皮帶有著容易松弛的特點(diǎn)下，會加大打滑問題的出現(xiàn)概率。

2.3 皮帶繞滾筒形成包角變小

由于煤礦井下煤層的坡度變化較大，且皮帶機(jī)頭位于坡度變化較大的地方，所以皮帶繞滾筒而成的包角容易變小，進(jìn)而出現(xiàn)打滑問題。具體而言，皮帶在處于靜止?fàn)顟B(tài)下，會緊貼皮帶架上，在實(shí)際運(yùn)行中下部的皮帶在滾筒作用下不會產(chǎn)生角度變化，而上部分的皮帶會在滾筒的拉力下，使皮帶飛出皮帶架，進(jìn)而使皮帶繞滾筒而成的包角逐漸變小，最后出現(xiàn)打滑問題。此外，在皮帶機(jī)端部，受到煤塵和灰塵的影響和長時間未檢修的影響，會加劇皮帶機(jī)內(nèi)部零件的老化，進(jìn)而容易出現(xiàn)皮帶打滑問題[2]。

3 井下皮帶機(jī)皮帶打滑問題的處理措施

3.1 加大皮帶的摩擦力系數(shù)

第一，需要對皮帶機(jī)的滾筒和皮帶進(jìn)行定期檢修和更換，保證皮帶和滾筒之間的紋路清晰，這樣可以使兩者之間有著較高的摩擦系數(shù)，降低打滑問題的出現(xiàn)次數(shù)。第二，當(dāng)出現(xiàn)皮帶機(jī)打滑問題時，如果皮帶磨損較輕，只是機(jī)器剛啟動時發(fā)生打滑，這種情況下便可以針對滾筒和皮帶的接觸位置，撒上一定的砂礫，增大皮帶與滾筒之間的摩擦系數(shù)，對皮帶起到正常的驅(qū)動作用。需要注意的是，這種措施需要在皮帶靜止?fàn)顟B(tài)時開展，從而降低各種安全事故的發(fā)生。第三，煤礦井一般在環(huán)境上都較為潮濕，當(dāng)皮帶沾水時便會使皮帶表面更光滑，進(jìn)而不斷降低皮帶的粗糙程度和摩擦系數(shù)。這時便可以適當(dāng)降低除塵水量，降低皮帶受到潮濕的影響，提高摩擦系數(shù)。第四，加大摩擦力系數(shù)也可以通過調(diào)整滾筒的位置來實(shí)現(xiàn)，具體要了解好井下皮帶機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，根據(jù)驅(qū)動滾筒和改向滾筒的運(yùn)行情況做好調(diào)整，保證皮帶張緊力更加均勻，滿足運(yùn)輸方面的需要。第五，在井下皮帶機(jī)出現(xiàn)打滑時，也有可能是滾筒直徑不一致導(dǎo)致的，需要相關(guān)技術(shù)人員調(diào)整好滾筒的直徑，并做好清理方面的工作，使煤礦井下皮帶打滑問題得到解決[3]。

3.2 加大皮帶的預(yù)緊力

首先，利用皮帶機(jī)頭的拉緊裝置，對皮帶進(jìn)行拉緊處理，要注意在滾筒的位置發(fā)生變化后，必須結(jié)合井下皮帶增長的行程，通過預(yù)緊力的提高使其長度合理。不過利用拉緊裝置的方法只適用于皮帶略微松弛的狀態(tài)，一旦皮帶的松弛程度較嚴(yán)重，相關(guān)技術(shù)人員便不能僅僅通過拉緊裝置完成皮帶預(yù)緊力的提高，這時需要移動滾筒，滿足煤礦井下皮帶拉緊的要求。其次，由于井下環(huán)境較為復(fù)雜，且在皮帶機(jī)長時間的運(yùn)輸下會出現(xiàn)皮帶松弛的問題，進(jìn)而導(dǎo)致皮帶打滑，這時為了提高預(yù)緊力可以利用挖掘設(shè)備直接拖拽皮帶機(jī)的機(jī)尾部位，從而加強(qiáng)皮帶預(yù)緊力。最后，在皮帶打滑不嚴(yán)重時，可以在機(jī)器啟動前在皮帶上放置煤矸，增大皮帶所受的重力，這樣也可以增加預(yù)緊力。

3.3 增大皮帶繞滾筒包角

通過實(shí)驗，適當(dāng)增大皮帶繞滾筒的包角既可以降低皮帶機(jī)打滑問題出現(xiàn)的概率，也能提高煤礦井下皮帶機(jī)的運(yùn)行安全性。在實(shí)際增大皮帶繞滾筒的包角時，需要相關(guān)技術(shù)人員調(diào)整井下副滾筒的高度，同時將皮帶繞主滾筒形成的包角進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而提高皮帶的摩擦力，避免皮帶機(jī)打滑問題的出現(xiàn)[4]，如圖2 所示。

圖2 調(diào)整副滾筒示意圖

4 結(jié)語

針對皮帶摩擦系數(shù)小、預(yù)緊力小和皮帶繞滾筒形成包角小的問題，需要結(jié)合井下情況增大皮帶的摩擦力系數(shù)、增加皮帶預(yù)緊力和適當(dāng)增大皮帶繞滾筒包角，從而降低井下皮帶機(jī)打滑問題的出現(xiàn)概率。另外，對于井下皮帶的檢修維護(hù)人員而言，需要有著較高的職業(yè)素養(yǎng)，通過有效地檢修和維護(hù)提高皮帶機(jī)的使用壽命，并在降低打滑問題的出現(xiàn)次數(shù)后，促進(jìn)煤礦企業(yè)的發(fā)展。