礦用大傾角強力皮帶機運行問題分析及優化改進研究

郭旭濤

（霍州煤電集團云廈建筑工程有限公司白龍礦建分公司，山西 臨汾 031400）

引言

當前科學技術飛速發展，煤礦開采過程中所需的設備自動化、機械化程度也越來越高，由于傳統的皮帶輸送機已經難以滿足當前的實際需求，因此人們在傳統的皮帶輸送機基礎上進行了改進，研發出了一種新的大傾角強力皮帶輸送機，其主要優點為：使用過程中更加穩定，能夠保證工作人員的生產安全，輸送效率更高，適應性更好，能夠適應復雜的工作環境，因此新型的皮帶輸送機不僅應用于煤礦的輸送過程中，還用于一些井下的其他工作。由于井下的工作環境較為惡劣，設備安裝十分困難，尤其是一些大功率的皮帶輸送機，并且由于工作人員的設備安裝水平參差不齊，相關標準落實不到位，很有可能造成設備的安裝失誤，導致設備的實際使用過程難以達到應有效果，甚至由于設備的安裝不當亦或操作失誤導致工作過程中相關人員的安全受到威脅。因此，針對某礦大傾角強力皮帶運輸機運行中出現的不足進行了分析，在此基礎上提出了針對性的改進方式，提升了設備的實際使用效果，保證了礦井的工作效率以及生產安全。

1 礦井運輸系統概況

本文研究的煤礦開采系統皮帶輸送機共計7 臺，分工明確，其中3 臺負責地面的運輸系統、4 臺負責井下的運輸系統，井下的4 臺僅有1 臺是普通皮帶運輸機，剩余都是大傾角強力皮帶運輸機，井下系統的主要參數如下：長1 600 m、寬800 mm，正常工作時的速度為1.6 m/s，煤炭的運輸速率為200～250 t/h，根據某礦的實際情況可知，普通的皮帶運輸機傾角不得超過7°，但是強力皮帶運輸機的傾角可以達到25°～30°[1]。同時為了保證井下運輸的正常進行，所選擇的皮帶為鋼絲繩芯強力皮帶，具備良好的耐磨性，并采用硫化的方式對皮帶進行連接。此外該礦皮帶運輸機的機頭所采用的驅動方式為軟啟動，制動方式為盤式制動，其中電動機的電壓設置為1 140 V，功率為160 kW、280 kW，并在機尾位置處設置了配重小車以及減速器圖。

2 大傾角強力皮帶運輸機存在的問題

礦井的通風系統布置形式決定了煤礦提升過程中的路徑大都在進風風流中，并且井下地形較為復雜，地形不夠平坦，因此強力皮帶運輸機安裝傾角通常較大，為了便于實際控制以及突發情況的應對，這些皮帶輸送機都由地面的控制系統來統一控制，雖然降低了設備的井下占用空間，但是由于工作環境較為惡劣，并且需要持續不斷的高強度工作，因此實際工作過程中很容易出現堵塞等現象導致皮帶運輸機無法正常進行工作，使得整個生產線難以順利完成開采運輸任務，此外，大傾角強力皮帶運輸機還有以下待解決之處。

2.1 皮帶回拉的浮煤多

由于設備結構的客觀要求，導致設備工作過程中承載面始終下凹，因此邊緣會出現空隙，使得部分煤塊在運輸過程中掉入凹槽內，這些煤塊會隨著輸送機的運輸而不斷地進行運動，掉落在機頭、機尾或者巷道中，雖然設備中有安裝清掃機構，但是仍會出現很多遺漏的情況，掉落的煤塊仍會不斷地堆積，需要耗費較大的人力物力來進行清理。根據該煤礦的實際數據可得，皮帶上堆積的浮煤大約以4mm/h 的厚度上升[2]。

2.2 皮帶井筒內大塊煤矸掉落較多

根據分析可知，強力皮帶運輸機安裝的傾斜角度較其他類型而言較大，甚至會超過25°[3-4]，加上整個運輸路線較長，運輸過程中煤塊的滾落時有發生，尤其是兩端振動較大的位置，煤塊的下落現象更是嚴重，不斷掉落的煤塊使得巷道的正常工作受到了嚴重的阻礙。

2.3 皮帶發生跑偏及斷裂

由于傾斜角度較大，使得卸載時煤塊會和皮帶的邊緣出現較大的摩擦，長此以往邊緣磨損會十分嚴重，整個皮帶會變得凹凸不平，輸送機上的其他零部件也會因為磨損間隙變大，不僅會影響傳送效率，還會因為振動產生皮帶掉落等現象。不僅如此，上述的設備堵塞會使得皮帶的摩擦更加的劇烈，甚至會出現皮帶撕裂等現象，導致惡性循環。

2.4 滾筒受損

強力皮帶輸送機相較于普通型號相比功率得到明顯地提升，因此工作過程中產生的應力較大，滾筒長期處于較大的應力狀態下，使得滾筒的使用壽命縮短，使用過程中出現損壞等現象。

3 大傾角強力皮帶運輸機的優化改進

3.1 針對皮帶浮煤多的優化改進

上文分析，由于載荷向下導致承載面下凹，出現間隙使得煤塊進入夾縫，因此工作過程中會出現大量的浮煤，針對這一問題，對設備結構進行了改進。增加清掃設備的數量，在滾筒后方原本沒有清掃設備的位置安裝一臺電動滾刷清掃器，使得掉落的細小煤粒能夠被及時清理；考慮到間隙中存儲的細小煤塊難以清理，增設一臺被動滾刷清掃器，該機器放在改向滾筒前端；并且在寫在滾筒下方安裝一個鉆有兩排平行孔的鐵管，使得鐵管與外界相連，這樣可以通過流經鐵管的風起到一個清掃細小煤塊的作用，該鐵管的主要參數如下：長0.8 m、直徑15 mm，兩排孔之間的間距為0.01 m[5-6]。

3.2 針對大塊煤矸滾落的優化改進

通風設備可以清掃小型的煤塊，但是大型的煤塊經常會發生滾落的現象，針對此類現象常見的改進措施是進行擋煤板的設立，使得下落的煤塊能夠受到阻擋不至于掉落在巷道內，為了保證整體的放落煤效果，擋煤板之間的間隔應當為30 m，尤其是在頭尾兩處落煤現象嚴重的區域，擋煤板之間的間隔應當縮短為10 m，保證實際工作效果；此外為了防止皮帶的損傷，應當在其長期承載面上增設皮帶罩，本煤礦采用的皮帶罩為鋼板以及熱軋角鋼制成的，皮帶罩的長度為1.5 m[7-8]。

3.3 針對皮帶跑偏及斷裂的優化改進

根據分析可知，皮帶的偏移主要原因是皮帶以及配套零部件的磨損，使得振動的影響被放大，因此可以采用的改進方法包括以下幾點：首先是增加設備的配重，根據實際工作情況，一旦發現有出現偏移的地方，即刻對另一側進行配重的增加，使得皮帶能夠處于動態平衡的狀態，通常是在機尾處增加配種，如果皮帶左右跳動并無固定的偏移方向，則應直接向小車內增加配重；其次是對于設備的結構進行改進，包括調整滾筒和托輥支架的位置，皮帶的偏移和安裝誤差過大也有一定的關系，通常是垂直度難以滿足實際需求，因此應當進行相應的調整，使得安裝誤差更小；此外皮帶跑偏還可能因為托輥支架兩側高度差較大，因此應當對兩側的高度進行調節；然后是清除黏物，黏物回附著在設備的各個零部件上，因此會對零部件之間的配合產生影響，尤其是附著在滾筒上的黏物，隨著時間的積累會增加滾筒的直徑，并且直徑的增加是不均勻的，因此對于皮帶的拉力也不一致，會導致皮帶的偏移，因此要及時進行清理，保證皮帶受到的拉力相同；最后就是增設糾偏裝置和限位托輥，使得出現偏移的情況下，皮帶的運動可以得到糾正，限位托輥能夠使得偏移的皮帶復位[9]。

3.4 針對滾筒損壞的優化改進

滾筒的損壞通常是因為承受了較大的拉力，因此，從以下方面進行改進：提升滾筒的質量，選用抗拉較好的滾筒，使得滾筒不會因為過大的拉應力產生變形，使得滾筒質量不僅從根本上得到提升，還能夠增加滾筒的使用壽命；對設備定期進行檢查，及時補充潤滑油保證設備能夠處于良好的工作狀態。

4 結語

當前，隨著煤礦的采集效率不斷提升，皮帶運輸機的作用也是越發的明顯，所以，需要對皮帶輸送機工作過程中存在的問題進行分析并做出針對性的改進。在此基礎上，研發了大傾角皮帶運輸機，并且針對當前使用過程中存在的實際問題提出了建議，保證了設備工作的穩定以及使用過程中的安全性，對于實際開采工作具有顯著作用。