礦井鋼絲繩芯皮帶輸送機(jī)快速更換膠帶工藝實(shí)踐

張亮

（冀中能源邯鄲礦業(yè)集團(tuán) 礦山管理分公司，河北 邯鄲 056000）

帶式輸送機(jī)在煤礦主要用于煤炭的運(yùn)輸，與礦車等其他運(yùn)輸方式相比，帶式輸送機(jī)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)輸，并且輸送距離遠(yuǎn)、輸送能力強(qiáng)，且便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化控制。帶式輸送機(jī)按照材質(zhì)可以分為鋼絲繩芯輸送帶、PVC 輸送帶等多種。其中，鋼絲繩芯輸送帶在輸送帶內(nèi)部?jī)?nèi)嵌鋼絲繩，提高了抗拉強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度，在煤礦生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。由于井下環(huán)境惡劣，輸送帶長(zhǎng)時(shí)間使用容易出現(xiàn)鋼芯銹蝕、斷裂等故障，存在重大安全隱患，因此在煤礦生產(chǎn)中，需要對(duì)皮帶進(jìn)行定期更換。常規(guī)的更換方法用時(shí)較長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)影響較大。因此，本文以郭二莊礦為例，研究鋼絲繩芯輸送帶快速更換工藝，縮短更換時(shí)間，保證煤礦正常生產(chǎn)。

1 概 況

1.1 輸送帶基本情況

冀中能源邯礦集團(tuán)郭二莊礦分2 個(gè)水平開采，生產(chǎn)的原煤經(jīng)2 部強(qiáng)力皮帶輸送機(jī)提升至地面洗選廠，2 個(gè)水平之間有轉(zhuǎn)載倉(cāng)作為2 個(gè)水平煤炭運(yùn)輸?shù)倪B接點(diǎn)。

第二部強(qiáng)力皮帶輸送機(jī)主要服務(wù)于二水平，將二水平的煤炭運(yùn)輸?shù)睫D(zhuǎn)載倉(cāng)，皮帶機(jī)型號(hào)為HDX·103，運(yùn)輸長(zhǎng)度1 275 m，平均坡度16°，強(qiáng)力膠帶型號(hào)為ST/S-3150，寬度1 000 mm、厚度24.5 mm、強(qiáng)度3 150 N。

1.2 存在的問(wèn)題

郭二莊礦二水平煤炭產(chǎn)量大，第二部強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)輸負(fù)荷大、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)。該皮帶1992 年投入運(yùn)行后，已經(jīng)多次更換。目前在用的膠帶使用時(shí)間已達(dá)8 a，接口出現(xiàn)鋼絲繩抽動(dòng)，跑偏、磨損等，如果處理不及時(shí)，容易造成皮帶撕裂，主要為縱向撕裂，影響皮帶的正常使用，給煤礦造成經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)膠帶出廠說(shuō)明，已到使用年限，因此決定對(duì)第二部強(qiáng)力皮帶機(jī)膠帶進(jìn)行全部更換。

以往的換帶方式為新帶輔、設(shè)舊帶回收分步更換法，該方式每次更換膠帶時(shí)間長(zhǎng)、用工多、工藝復(fù)雜、不安全因素多。

為提高更換效率，通過(guò)分析研究，決定采用井下硫化連接的方式，即將舊皮帶在指定位置割斷與新皮帶硫化連接。

2 快速更換工藝實(shí)踐

硫化地點(diǎn)受井下現(xiàn)場(chǎng)存放、運(yùn)輸和硫化等多方面條件限制。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研,將上硫化平臺(tái)確定在第二部強(qiáng)力皮帶機(jī)機(jī)尾滾筒以上100 m，下平臺(tái)機(jī)尾滾筒向上30 m，位置如圖1 所示。

圖1 硫化平臺(tái)位置示意Fig.1 Position of vulcanization platform

2.1 主要設(shè)備布置及改進(jìn)

2.1.1 絞車布置

為保證更換中的安全，在整個(gè)過(guò)程中安裝使用了6 部絞車，絞車位置如圖2 所示。其中機(jī)頭絞車為30 T 回柱絞車，位于機(jī)頭卸載滾筒正前方30 m處；機(jī)尾處為8 T 回柱絞車，位于機(jī)尾滾筒向上150 m 處。

圖2 絞車布置圖Fig.2 Winch layout

2.1.2 設(shè)施改進(jìn)

（1） 旋轉(zhuǎn)手輪式夾板。

新膠帶下放到一定長(zhǎng)度，開始自動(dòng)下滑時(shí)，下放速度全靠人工用扳手緊螺絲的作法來(lái)控制。由于多數(shù)強(qiáng)力皮帶輸送機(jī)帶速在1 m/s 以上，在換帶時(shí)新帶在拐角作用力的情況下，輸送帶沖擊較大，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)跑偏和卷帶現(xiàn)象。針對(duì)以上情況，施工過(guò)程中需要控制舊帶帶新帶的速度，速度太快容易出現(xiàn)安全問(wèn)題，太慢則會(huì)影響施工效率。通過(guò)資料查證及以往經(jīng)驗(yàn)，郭二莊礦將換帶過(guò)程中輸送機(jī)帶速控制在0.2 m/s。但是這種速度由人工用扳手緊螺絲的控制辦法弊端較多，人工強(qiáng)度高，而且容易因?yàn)槭芰Σ痪撼赌z帶。因此改進(jìn)采用旋轉(zhuǎn)手輪式夾板的方式進(jìn)行控制。

旋轉(zhuǎn)手輪式夾板采用1.2 m 長(zhǎng)20 號(hào)普通槽鋼，槽口焊接厚度20 mm、寬度400 mm、長(zhǎng)度1 200 mm 的鋼板，與鋼絲繩芯膠帶接觸的面平均焊接φ6 mm、長(zhǎng)度1.2 m 的圓鋼，制成同樣2 塊，在其中1 塊垂直焊接φ40 mm 的圓鋼2 根，圓鋼長(zhǎng)500 mm，長(zhǎng)度200 mm 切削成絲杠，間距1.1 m，作為底夾板；另一塊作為上夾板，施工φ42 mm 的圓孔2 個(gè)，間距1.1 m，將下夾板絲杠端穿入上夾板圓孔，夾板外露絲杠旋入手輪，制成了旋轉(zhuǎn)手輪式夾板。用鋼絲繩把夾板與“籠門架”和運(yùn)輸機(jī)支架連接起來(lái)，防止夾板隨膠帶下滑移動(dòng)。

使用手輪式旋轉(zhuǎn)夾板實(shí)現(xiàn)緊、松速度快，兩端摩擦力能實(shí)現(xiàn)同步，防止夾板兩端施力不均衡，而撕扯膠帶，同時(shí)降低職工勞動(dòng)強(qiáng)度；另外焊接的φ6 mm 的圓鋼，直徑小，能使具有彈性的膠帶表面發(fā)生凹型變形而增大摩擦力。

（2） 牽引夾板。

強(qiáng)力皮帶機(jī)上、下皮帶支架時(shí)，皮帶機(jī)端頭固定牽引夾板，連接絞車牽引。用長(zhǎng)1.2 m、寬0.6 m、厚度20 mm 的鋼板2 塊，制作成夾板，在兩端均勻布置8 個(gè)穿插φ20 mm 螺絲的螺絲孔，靠螺絲緊固夾緊鋼絲繩芯膠帶。上夾板焊接牽引環(huán)。

（3)固定夾板。

剁斷鋼絲繩芯膠帶時(shí)，為防止鋼絲繩芯膠帶下滑，用固定夾板固定皮帶。用長(zhǎng)1.2 m、寬0.6 m、厚度20 mm 的鋼板2 塊，制作成夾板，在兩端均勻布置8 個(gè)穿插φ20 mm 螺絲的螺絲孔，靠螺絲緊固夾緊鋼絲繩芯膠帶。

2.2 工藝流程

（1） 連接準(zhǔn)備。

受郭二莊礦二水平井下運(yùn)輸限制，將每節(jié)膠帶長(zhǎng)度固定為170 m，兩端相向卷成中間連接的兩半卷，井上用2 個(gè)運(yùn)輸綜采支架的大平車盤裝載，運(yùn)輸?shù)骄铝蚧攸c(diǎn)硫化連接，全部存放到機(jī)頭前方。

（2） 停機(jī)。

將需要更換的舊鋼絲繩芯膠帶段提升到運(yùn)輸機(jī)頂格，斷開接口停到距機(jī)頭卸載滾筒15 m 處，機(jī)頭50 m 段為平巷，然后變16°斜巷至機(jī)尾。在變坡點(diǎn)設(shè)置3 個(gè)雙“凹”字型框架，用工字鋼焊接，卡在皮帶機(jī)支架上，每個(gè)間距10 m，底板澆筑，簡(jiǎn)稱“籠門架”。在距卸載滾筒后20 m 處，用牽引夾板固定鋼絲繩芯膠帶，30 T 回柱絞車上提膠帶0.5 m。在“籠門架”處頂格分別安裝3 副固定夾板，底格安裝1 副固定夾板，2 個(gè)主滾筒底格之間安裝3 副固定夾板，回絞車，平巷段鋼絲繩芯膠帶松開，剁斷膠帶。

（3） 機(jī)頭新、舊膠帶硫化連接。

將剁斷的舊鋼絲繩芯膠帶拖到第二部強(qiáng)力皮帶機(jī)機(jī)頭前方，與新鋼絲繩芯膠帶硫化連接。

（4） 拆除舊膠帶。

在第二部強(qiáng)力皮帶機(jī)機(jī)頭新舊膠帶硫化時(shí)，同時(shí)拆除舊鋼絲繩芯膠帶。根據(jù)更換的膠帶長(zhǎng)度，確定剁斷鋼絲繩芯膠帶位置，在機(jī)尾滾筒向上底格膠帶30 m 處。為方便底格剁斷膠帶，在機(jī)尾向上頂格100 m 處固定牽引夾板，用8 T 回柱絞車上提鋼絲繩芯膠帶0.5 m，從牽引夾板前方剁斷膠帶，利用絞車使底格鋼絲繩芯膠帶松開，剁斷底格鋼絲繩芯膠帶，向上拖鋼絲繩芯膠帶，完全拖出底格，人工將舊的鋼絲繩芯膠帶翻到人行道。

（5） 安裝新膠帶。

新舊鋼絲繩芯膠帶硫化連接后，新鋼絲繩芯膠帶下行首端安裝牽引夾板，用第二部強(qiáng)力皮帶機(jī)機(jī)頭前方的30 T 回柱絞車，使用反繩輪將新鋼絲繩芯膠帶拖到支架上，反繩輪固定在第二部強(qiáng)力皮帶機(jī)變坡點(diǎn)“籠門架”處，反復(fù)4 次，新鋼絲繩芯膠帶到變坡點(diǎn)以下150 m，在“籠門架”處安裝2 副手輪式固定夾板，再次用絞車拖動(dòng)，直至發(fā)現(xiàn)鋼絲繩芯膠帶自行下滑（現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試大約下方200 m 后鋼絲繩芯膠帶開始受重力影響自動(dòng)下滑），及時(shí)旋緊夾板，靠旋轉(zhuǎn)手輪控制夾板對(duì)膠帶加緊程度，通過(guò)摩擦力保持下滑速度恒定。當(dāng)下滑大約300 m 時(shí)，安裝的旋轉(zhuǎn)手輪式夾板增加到5 副，固定夾板安裝位置如圖3 所示。到達(dá)機(jī)尾滾筒，人工將鋼絲繩芯膠帶繞過(guò)機(jī)尾滾筒，穿膠帶到機(jī)尾底格，暫停下方膠帶，固定牽引夾板，用機(jī)尾上方8 T 回柱絞車底格上提膠帶，至膠帶全部下放完畢。

圖3 固定夾板安裝示意Fig.3 Installation diagram of fixed splint

（6） 機(jī)尾硫化連接膠帶。

以機(jī)尾跑車位置來(lái)確定新舊鋼絲繩芯膠帶連接長(zhǎng)度，剁去多余的舊膠帶，開始硫化機(jī)尾底格接口，完成新舊鋼絲繩芯膠帶更換。

（7） 恢復(fù)試車。

安裝因影響更換鋼絲繩芯膠帶而拆除的第二部強(qiáng)力皮帶機(jī)托輥、支架、隔板，恢復(fù)各種安全設(shè)施；拆除各個(gè)位置臨時(shí)安裝的夾板、牽引板等物件，確認(rèn)各項(xiàng)工作到位，不存在影響運(yùn)轉(zhuǎn)因素時(shí)，點(diǎn)動(dòng)試車，再次確認(rèn)，無(wú)誤后開車，調(diào)整跑偏至正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

3 應(yīng)用效果及效益分析

3.1 應(yīng)用效果

根據(jù)郭二莊礦以往更換鋼絲繩芯膠帶的經(jīng)驗(yàn)，更換皮帶全長(zhǎng)1/3 的情況下，需要用時(shí)120 h，而采用快速更換工藝之后，更換皮帶全長(zhǎng)1/2，僅用時(shí)35 h，節(jié)省了更換時(shí)間，降低了對(duì)生產(chǎn)的影響。

3.2 經(jīng)濟(jì)效益

（1） 新工藝節(jié)省了更換時(shí)間，增加了煤炭產(chǎn)量。根據(jù)計(jì)算，可多出煤炭5 萬(wàn)t，增加利潤(rùn)約100 萬(wàn)元。

（2） 減少了停產(chǎn)時(shí)間。以前更換完全部膠帶需要停產(chǎn)3 次，采用新工藝后變?yōu)? 次，增加了5 d 的產(chǎn)煤時(shí)間，多出煤炭資源3.5 萬(wàn)t，增加利潤(rùn)約70 萬(wàn)元。

3.3 社會(huì)效益

強(qiáng)力皮帶輸送機(jī)是礦主提升設(shè)備，更換膠帶工作繁瑣，頭緒多，不確定安全因素多。通過(guò)對(duì)原先的工藝進(jìn)行改善升級(jí)，在縮短更換時(shí)間而提高經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，降低了職工勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了安全性，取得了顯著的社會(huì)效益。

4 結(jié) 論

（1） 郭二莊礦二水平第二部強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸負(fù)荷大、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)，接口出現(xiàn)鋼絲繩抽動(dòng)，跑偏、磨損等，極易造成皮帶縱向撕裂，存在一定的安全隱患。

（2） 傳統(tǒng)的新帶輔設(shè)舊帶回收分步更換方式時(shí)間長(zhǎng)、用工多、工藝復(fù)雜，不安全因素多。

（3） 通過(guò)采用井下硫化連接的方式，對(duì)牽引夾板、固定夾板、旋轉(zhuǎn)手輪式夾板等進(jìn)行改進(jìn)，減少了更換時(shí)間，降低了對(duì)煤礦生產(chǎn)的影響，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。