膠帶輸送機快速更換膠帶工藝研究與應(yīng)用

鮑善常

(馬道頭煤業(yè)有限責任公司，山西 大同 037100)

煤礦長距離膠帶更換是一項安全風險較高、施工工藝復(fù)雜的工程，涉及到多個環(huán)節(jié)：新帶運輸、新帶硫化，舊帶吐出，舊帶斷開，新帶接入，舊帶疊放，舊帶運輸。傳統(tǒng)采用的在膠帶輸送機機頭用低速絞車牽拉更換膠帶工藝為不連續(xù)工藝，牽引吐帶循環(huán)距離短，接頭頻繁，因此用時長，用工多，安全風險較大，吐出舊帶還需要人工疊放，回收效率不高，不利于裝運，嚴重制約煤礦的安全生產(chǎn)。為了提高煤礦膠帶更換效率，降低安全風險，增加有效生產(chǎn)時間，提出采用履帶出帶機進行膠帶更換作業(yè)。

1 工程背景

馬道頭煤業(yè)一盤區(qū)膠帶輸送機全長2 500 m，所使用的膠帶為鋼絲繩芯強力膠帶，型號為ST/S4000 1 400×(8+8.9+8)。膠帶已連續(xù)運行5 a，因使用年限較久，膠帶老化、磨損嚴重，多處出現(xiàn)不同程度的刷邊和鋼絲繩斷繩等現(xiàn)象，部分接頭鋼絲繩已完全外露，每天檢修要對膠帶進行不同程度的修補，生產(chǎn)連續(xù)性受到嚴重影響，也給礦井安全生產(chǎn)造成重大的風險與隱患。因此決定對該部膠帶運輸機膠帶進行更換，并根據(jù)生產(chǎn)銜接需要對該部膠帶輸送機延長至3 000 m，共需更換膠帶6 270 m，回收舊膠帶5 270 m。

2 施工方案設(shè)計

該次更換膠帶采用以舊帶新的方法，提出采用履帶出帶機提供牽引力，從膠帶機尾拉出舊帶，新帶同步進入膠帶運輸機，舊帶經(jīng)自動卷帶機成卷回收。針對該工程的施工特點及工期，將此工程施工內(nèi)容分為兩個階段：第一個階段為更換前準備，需將延長及更換的膠帶硫化連接并展放在舊膠帶輸送機機尾后方約400 m范圍內(nèi)、將延長段的膠帶牽引至舊機尾處、完成更換膠帶設(shè)備設(shè)施準備工作等；第二階段為更換施工，需拆除舊機尾及新舊膠帶接頭硫化、更換膠帶及延長段膠帶、拆除更換膠帶設(shè)備設(shè)施及恢復(fù)中間架、合環(huán)調(diào)試及試運行[3]。

2.1 施工機具

該次更換膠帶使用的施工機具主要有履帶出帶機和自動卷帶機。履帶出帶機由電控柜、液壓泵站、機械結(jié)構(gòu)三部分組成，其機械結(jié)構(gòu)見圖1。其主要技術(shù)參數(shù)為：額定工作牽引力為410 kN，額定工作電壓為380 V，額定功率為95 kW，適用于更換帶寬0.8～1.4 m的膠帶。其工作原理是通過夾緊液壓油缸收回，使履帶底盤夾緊膠帶，然后由液壓馬達旋轉(zhuǎn)驅(qū)動履帶，通過油缸夾緊產(chǎn)生的摩擦力轉(zhuǎn)化為牽引力而將舊膠帶拉出，同時將新帶送入[1-2]。配套自動卷帶裝置，方便膠帶回收和運輸，見圖2。

圖1 履帶出帶機機械結(jié)構(gòu)圖

圖2 自動卷帶裝置

2.2 施工前準備

2.2.1 膠帶硫化連接及展放

將全部膠帶硫化展放到膠帶輸送機機尾后方約400 m巷道內(nèi)，在巷道內(nèi)布置兩個硫化點位置，硫化點間距為180 m，同時硫化兩個接頭；膠帶展放在舊膠帶輸送機機尾后，需用慢速絞車牽引新膠帶進行展放、硫化；展放過程中，絞車采用輥子滾動牽引。

2.2.2 新膠帶入機通道布置

因新帶展放距新機尾約300 m，為減少膠帶摩擦阻力及保護膠帶，在已硫化膠帶垛中部設(shè)簡易導(dǎo)向滾，導(dǎo)向滾至舊膠帶輸送機機尾段約160 m范圍內(nèi)設(shè)拖帶輥，在舊膠帶輸送機后200 m范圍內(nèi)安裝H架以及托輥，形成新帶進機通道。

1) 在已硫化膠帶垛中部設(shè)簡易導(dǎo)向滾。簡易導(dǎo)向滾布置在已硫化垛中部布置1個，固定導(dǎo)向滾需安裝2根45號工字鋼(5 m/根)立柱及斜撐，立柱底埋入巷道底板深度0.5 m，立柱頂采用頂板打錨索掛設(shè)固定，向機頭方向在導(dǎo)向滾受力點架設(shè)2根不小于D200 mm圓木斜撐，游動導(dǎo)向滾需布置1根長為5 m的D325 mm×10 mm無縫鋼管作為軸，軸外套1根長1.5 m的D377 mm×10 mm無縫鋼管兩邊加裝法蘭作為游動滾使用。為使軸與滾轉(zhuǎn)動靈活，需在軸上涂抹黃油以減少摩擦阻力。

2) 安裝拖帶輥。托帶輥安裝在簡易導(dǎo)向滾與舊膠帶輸送機尾后方的履帶出帶機(此履帶出帶機將新帶向舊機尾方向牽引)之間160 m范圍內(nèi)，使膠帶盡可能不與下層膠帶接觸以減少摩擦阻力，托帶輥間距為20 m，固定拖帶輥采用D133 mm×6 mm的無縫鋼管鑿梁窩固定在巷道側(cè)幫作為軸，埋入深度為0.3 m，托帶輥采用1根4 m長的D159 mm×6 mm無縫鋼管，套在軸外，使軸與輥轉(zhuǎn)動靈活，需在軸上涂抹黃油以減少摩擦阻力。

3) 延長段上膠帶的掛設(shè)。因已硫化展垛的膠帶距離舊機尾較遠，需在已硫化展垛膠帶的前端聯(lián)巷處安裝1臺20 t的履帶牽引機，在舊膠帶輸送機機尾后30 m處設(shè)置慢速絞車，利用該絞車牽引履帶牽引機吐出的新帶頭通過牽引至舊機尾處。

2.3 施工工藝流程

施工工藝流程：舊機尾拆除—更換膠帶及延長段膠帶掛設(shè)—調(diào)試。

1) 舊機尾拆除。待膠帶機處于停運狀態(tài)，將張緊裝置滾筒用2個10 t手拉葫蘆向機尾方向牽引固定，使膠帶處于松弛狀態(tài)，在舊機尾滾前約30 m處將舊帶斷開，與新硫化連接。舊機尾利用頂板起吊點掛設(shè)2個5 t手拉葫蘆將舊機尾滾筒及機尾架拆除后，放置在巷道側(cè)幫不影響換帶工作的地方，同步固定履帶出帶機和自動卷帶裝置。

2) 更換膠帶。履帶出帶機夾持下層膠帶出膠帶機，經(jīng)卷帶裝置成卷后打包用礦運輸車輛移出(舊帶成卷約100 m)。將舊帶拉完后，履帶出帶機繼續(xù)牽引，直至新帶更換完畢。拆除履帶出帶機，卷帶裝置后，恢復(fù)此處的中間架，H架安裝時，需利用頂部起吊點掛設(shè)吊帶及手拉葫蘆將下層膠帶吊起，滿足安裝H架高度。將上托帶輥拆除后，使膠帶放到上托輥上面，最后進行接頭的閉合硫化。

3) 張緊調(diào)試。確定張緊位置后，進行膠帶合環(huán)調(diào)試，換帶工作完成。

3 現(xiàn)場應(yīng)用效果

方案實施后，僅用3 d就將6 270 m膠帶全部更換完畢，而傳統(tǒng)使用低速絞車更換的方法需要停產(chǎn)6 d才能換完，與傳統(tǒng)方法相比，新方法節(jié)約了3 d的有效生產(chǎn)時間，換帶的效率提升了50%；使用履帶出帶機結(jié)合配合自動卷帶裝置回收舊膠帶更為便捷，既避免了絞車牽引換帶造成的膠帶損傷，減少了傳統(tǒng)換帶造成的安全風險，又降低了回收舊帶的人工作業(yè)強度，總體節(jié)約用工30%.按膠帶輸送機實際運煤量2 000 t/h、每日生產(chǎn)時間為20 h計算，可增加原煤產(chǎn)量為2 000×20×3=12萬t，按照每噸原煤利潤200元計算，為礦井創(chuàng)造經(jīng)濟效益為120 000×200=2 400萬元。

4 結(jié) 語

該換帶工藝實施后，可為礦井節(jié)約3 d有效生產(chǎn)時間，創(chuàng)造經(jīng)濟效益2 400萬元；可提升膠帶換帶效率50%，總體節(jié)約用工30%；同時可有效避免傳統(tǒng)絞車牽引換帶方法造成的膠帶損傷，又降低了回收舊帶的人工作業(yè)強度，減少了傳統(tǒng)換帶造成的安全風險，且具有較強的可操作性，在同類條件下具有較大的推廣價值。