帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

李森洲

（山西焦煤集團(tuán)投資公司， 山西 太原 030000）

引言

帶式輸送機(jī)是礦井主要的運(yùn)輸設(shè)備，具有運(yùn)量大、運(yùn)距長(zhǎng)、可連續(xù)運(yùn)輸、便于自動(dòng)控制、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于井下煤炭運(yùn)輸中[1-2]。傳統(tǒng)的帶式輸送機(jī)只能直線運(yùn)輸，在轉(zhuǎn)彎巷道中通常采用多級(jí)輸送機(jī)搭接的形式完成煤炭的轉(zhuǎn)運(yùn)，造成轉(zhuǎn)彎巷道帶式輸送機(jī)運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜、成本高、管理困難等[3]，因此設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置[4]，使其不用多級(jí)搭接即可完成轉(zhuǎn)彎巷道的煤炭運(yùn)輸，具有較大現(xiàn)實(shí)意義。

1 工程概況

1.1 工程背景

某煤礦是現(xiàn)代化生產(chǎn)礦井，工作面采用傾斜長(zhǎng)臂回采方法，在相鄰工作面回采時(shí)通常會(huì)利用已有巷道布置運(yùn)輸系統(tǒng)，以減少生產(chǎn)投入，提高生產(chǎn)效率，緩解采掘接替困難等情況。為了降低生產(chǎn)投入，該礦在設(shè)備高效利用、避免重復(fù)投入和提高資源回收率方面進(jìn)行了不斷的探索，但是該礦帶式輸送機(jī)只能直線運(yùn)輸，在轉(zhuǎn)彎巷道處通常采用多級(jí)輸送機(jī)搭接進(jìn)行煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)，設(shè)備投入較多、運(yùn)輸系統(tǒng)復(fù)雜、管理難度增加。

為解決上述問題，結(jié)合礦井實(shí)際情況，設(shè)計(jì)帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置，并在井下進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的應(yīng)用效果，可實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸系統(tǒng)任意角度轉(zhuǎn)彎，可提高運(yùn)輸效率、降低運(yùn)輸成本[5]。

1.2 工程概況

該礦12090 工作面位于一水平12 采區(qū)，該工作面西部為12100 未采工作面，北部為11 采區(qū)邊界，東部為12080 工作面采空區(qū)，南部為一水平膠帶大巷保護(hù)煤柱。12090 工作面軌道順槽設(shè)計(jì)開口位置（見圖1）位于12080 工作面軌道順槽底抽巷內(nèi)，開口19 m 后揭煤進(jìn)入煤層中，該巷道設(shè)計(jì)長(zhǎng)度580 m，在掘進(jìn)過(guò)程中需要出煤，其與12080 中間底抽巷夾角56°。根據(jù)該礦以往的運(yùn)輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，需要在12090 軌道運(yùn)輸巷和12080 中間底抽巷安裝一部40 t刮板輸送機(jī)和兩臺(tái)帶式輸送機(jī)才可滿足出煤需求。出于對(duì)工作面運(yùn)輸成本和設(shè)備管理方面的考慮，提出在軌道運(yùn)輸巷和中間底抽巷轉(zhuǎn)彎處安裝轉(zhuǎn)彎裝置，改變帶式輸送機(jī)的運(yùn)輸方向。

圖1 12090 工作面巷道位置關(guān)系圖

2 帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì)原理

2.1 轉(zhuǎn)彎裝置結(jié)構(gòu)

針對(duì)該巷道運(yùn)輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎要求，設(shè)計(jì)基于萬(wàn)向球的帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置，其結(jié)構(gòu)見下頁(yè)圖2。轉(zhuǎn)彎裝置由以下及部分組成：滾筒、萬(wàn)向球座、萬(wàn)向球和連接螺栓。其中萬(wàn)向球鑲嵌于萬(wàn)向球座中，并利用連接螺栓將其固定于滾筒上，這樣所有萬(wàn)向球垂直于連接螺栓的切面就形成了一個(gè)柱狀曲面，可作為帶式輸送機(jī)皮帶的支撐面，以此完成皮帶的轉(zhuǎn)向，構(gòu)成輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎裝置。

2.2 轉(zhuǎn)彎裝置運(yùn)行原理

圖2 基于萬(wàn)向球的轉(zhuǎn)彎裝置結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)有轉(zhuǎn)彎需求的帶式輸送機(jī)皮帶在轉(zhuǎn)彎處通過(guò)轉(zhuǎn)彎裝置滾筒時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)彎裝置表面由萬(wàn)向球形成的支撐面完成轉(zhuǎn)向傳送。在運(yùn)行過(guò)程中，滾筒由于皮帶正壓力和自身摩擦力發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)方向與皮帶傳送方向一致，萬(wàn)向球在圍繞滾筒軸公轉(zhuǎn)的同時(shí)會(huì)隨著皮帶運(yùn)送發(fā)生自傳，而在轉(zhuǎn)向前后，萬(wàn)向球的自傳方向發(fā)生了變化，引導(dǎo)皮帶運(yùn)行方向也發(fā)生變化，完成皮帶的轉(zhuǎn)彎。滾筒在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中可以減少皮帶的運(yùn)行阻力，提高運(yùn)行效率，如圖3 所示。

圖3 轉(zhuǎn)彎裝置運(yùn)行原理

2.3 轉(zhuǎn)彎裝置運(yùn)行安全技術(shù)措施

1）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)安裝轉(zhuǎn)彎裝置。帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置通過(guò)萬(wàn)向球改變皮帶的運(yùn)行方向，其啟動(dòng)、停機(jī)、負(fù)載狀態(tài)下受力復(fù)雜，須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)位置安裝轉(zhuǎn)彎裝置，以防受力不均造成跑偏。

2）滾筒的安裝必須牢固。轉(zhuǎn)彎裝置安裝時(shí)，其滾筒采用地錨方式固定，防止長(zhǎng)期高負(fù)載狀態(tài)下出現(xiàn)滾筒偏移，導(dǎo)致皮帶跑偏。

3）定期對(duì)滾筒及萬(wàn)向球進(jìn)行檢查。滾筒和萬(wàn)向球的運(yùn)行狀態(tài)對(duì)轉(zhuǎn)彎裝置的穩(wěn)定性具有決定作用，因此需要定期對(duì)相關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)部件進(jìn)行檢查和維護(hù)。

4）設(shè)置急停保護(hù)。轉(zhuǎn)彎裝置運(yùn)行狀態(tài)異常時(shí)，有可能導(dǎo)致皮帶損壞或煤炭?jī)A瀉，因此要在轉(zhuǎn)彎裝置安裝處設(shè)置拉線急停保護(hù)裝置，在帶式輸送機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)可以及時(shí)停機(jī)對(duì)相關(guān)故障進(jìn)行維修。

5）除靠近巷幫一側(cè)均需設(shè)置防護(hù)網(wǎng)。為了確保設(shè)備運(yùn)行時(shí)的行人和工作人員安全，要求在該裝置三面設(shè)置防護(hù)網(wǎng)，對(duì)設(shè)備和人員進(jìn)行隔離。

3 轉(zhuǎn)彎裝置應(yīng)用情況

本次在該礦12090 工作面軌道運(yùn)輸巷與12080底抽巷連接拐彎處安裝帶式輸送機(jī)的轉(zhuǎn)彎裝置，通過(guò)對(duì)運(yùn)行情況的觀察，在帶式輸送機(jī)大載荷狀態(tài)下，該裝置運(yùn)行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)跑偏和卸料問題，且?guī)捷斔蜋C(jī)運(yùn)行正常，確保了巷道的高效運(yùn)輸。

4 經(jīng)濟(jì)效益分析

12090 軌道運(yùn)輸巷安裝帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置后，節(jié)省了一臺(tái)帶式輸送機(jī)，每年可節(jié)約資金約20 萬(wàn)元；由于減少一臺(tái)運(yùn)輸設(shè)備，每年節(jié)省電量消耗約15萬(wàn)元；采用轉(zhuǎn)彎裝置后減少工作人員4 名，節(jié)約人工約40 萬(wàn)元；轉(zhuǎn)彎設(shè)備可回收利用，減少了設(shè)備投入。綜上所述，采用轉(zhuǎn)彎裝置后，每條需要轉(zhuǎn)彎運(yùn)輸?shù)南锏烂磕昕晒?jié)約約75 萬(wàn)元，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)語(yǔ)

本次設(shè)計(jì)的基于萬(wàn)向球的帶式輸送機(jī)轉(zhuǎn)彎裝置在12090 工作面軌道運(yùn)輸巷進(jìn)行了應(yīng)用，有效解決了帶式輸送機(jī)難以轉(zhuǎn)彎的問題。該裝置具有運(yùn)行穩(wěn)定、安裝簡(jiǎn)單、適用于任意角度轉(zhuǎn)彎巷道、可重復(fù)利用等優(yōu)點(diǎn)，在運(yùn)行過(guò)程中未出現(xiàn)跑偏、卸料、皮帶撕裂等問題。該裝置可在礦井所有需要拐彎的巷道帶式輸送機(jī)中推廣應(yīng)用，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益。