礦用大傾角強(qiáng)力皮帶機(jī)運(yùn)行問(wèn)題分析及優(yōu)化改進(jìn)研究

郭旭濤

（霍州煤電集團(tuán)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(dāng)前科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展，煤礦開(kāi)采過(guò)程中所需的設(shè)備自動(dòng)化、機(jī)械化程度也越來(lái)越高，由于傳統(tǒng)的皮帶輸送機(jī)已經(jīng)難以滿足當(dāng)前的實(shí)際需求，因此人們?cè)趥鹘y(tǒng)的皮帶輸送機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，研發(fā)出了一種新的大傾角強(qiáng)力皮帶輸送機(jī)，其主要優(yōu)點(diǎn)為：使用過(guò)程中更加穩(wěn)定，能夠保證工作人員的生產(chǎn)安全，輸送效率更高，適應(yīng)性更好，能夠適應(yīng)復(fù)雜的工作環(huán)境，因此新型的皮帶輸送機(jī)不僅應(yīng)用于煤礦的輸送過(guò)程中，還用于一些井下的其他工作。由于井下的工作環(huán)境較為惡劣，設(shè)備安裝十分困難，尤其是一些大功率的皮帶輸送機(jī)，并且由于工作人員的設(shè)備安裝水平參差不齊，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)落實(shí)不到位，很有可能造成設(shè)備的安裝失誤，導(dǎo)致設(shè)備的實(shí)際使用過(guò)程難以達(dá)到應(yīng)有效果，甚至由于設(shè)備的安裝不當(dāng)亦或操作失誤導(dǎo)致工作過(guò)程中相關(guān)人員的安全受到威脅。因此，針對(duì)某礦大傾角強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行中出現(xiàn)的不足進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上提出了針對(duì)性的改進(jìn)方式，提升了設(shè)備的實(shí)際使用效果，保證了礦井的工作效率以及生產(chǎn)安全。

1 礦井運(yùn)輸系統(tǒng)概況

本文研究的煤礦開(kāi)采系統(tǒng)皮帶輸送機(jī)共計(jì)7 臺(tái)，分工明確，其中3 臺(tái)負(fù)責(zé)地面的運(yùn)輸系統(tǒng)、4 臺(tái)負(fù)責(zé)井下的運(yùn)輸系統(tǒng)，井下的4 臺(tái)僅有1 臺(tái)是普通皮帶運(yùn)輸機(jī)，剩余都是大傾角強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)，井下系統(tǒng)的主要參數(shù)如下：長(zhǎng)1 600 m、寬800 mm，正常工作時(shí)的速度為1.6 m/s，煤炭的運(yùn)輸速率為200～250 t/h，根據(jù)某礦的實(shí)際情況可知，普通的皮帶運(yùn)輸機(jī)傾角不得超過(guò)7°，但是強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)的傾角可以達(dá)到25°～30°[1]。同時(shí)為了保證井下運(yùn)輸?shù)恼＿M(jìn)行，所選擇的皮帶為鋼絲繩芯強(qiáng)力皮帶，具備良好的耐磨性，并采用硫化的方式對(duì)皮帶進(jìn)行連接。此外該礦皮帶運(yùn)輸機(jī)的機(jī)頭所采用的驅(qū)動(dòng)方式為軟啟動(dòng)，制動(dòng)方式為盤式制動(dòng)，其中電動(dòng)機(jī)的電壓設(shè)置為1 140 V，功率為160 kW、280 kW，并在機(jī)尾位置處設(shè)置了配重小車以及減速器圖。

2 大傾角強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)存在的問(wèn)題

礦井的通風(fēng)系統(tǒng)布置形式?jīng)Q定了煤礦提升過(guò)程中的路徑大都在進(jìn)風(fēng)風(fēng)流中，并且井下地形較為復(fù)雜，地形不夠平坦，因此強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)安裝傾角通常較大，為了便于實(shí)際控制以及突發(fā)情況的應(yīng)對(duì)，這些皮帶輸送機(jī)都由地面的控制系統(tǒng)來(lái)統(tǒng)一控制，雖然降低了設(shè)備的井下占用空間，但是由于工作環(huán)境較為惡劣，并且需要持續(xù)不斷的高強(qiáng)度工作，因此實(shí)際工作過(guò)程中很容易出現(xiàn)堵塞等現(xiàn)象導(dǎo)致皮帶運(yùn)輸機(jī)無(wú)法正常進(jìn)行工作，使得整個(gè)生產(chǎn)線難以順利完成開(kāi)采運(yùn)輸任務(wù)，此外，大傾角強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)還有以下待解決之處。

2.1 皮帶回拉的浮煤多

由于設(shè)備結(jié)構(gòu)的客觀要求，導(dǎo)致設(shè)備工作過(guò)程中承載面始終下凹，因此邊緣會(huì)出現(xiàn)空隙，使得部分煤塊在運(yùn)輸過(guò)程中掉入凹槽內(nèi)，這些煤塊會(huì)隨著輸送機(jī)的運(yùn)輸而不斷地進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，掉落在機(jī)頭、機(jī)尾或者巷道中，雖然設(shè)備中有安裝清掃機(jī)構(gòu)，但是仍會(huì)出現(xiàn)很多遺漏的情況，掉落的煤塊仍會(huì)不斷地堆積，需要耗費(fèi)較大的人力物力來(lái)進(jìn)行清理。根據(jù)該煤礦的實(shí)際數(shù)據(jù)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(nèi)大塊煤矸掉落較多

根據(jù)分析可知，強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)安裝的傾斜角度較其他類型而言較大，甚至?xí)^(guò)25°[3-4]，加上整個(gè)運(yùn)輸路線較長(zhǎng)，運(yùn)輸過(guò)程中煤塊的滾落時(shí)有發(fā)生，尤其是兩端振動(dòng)較大的位置，煤塊的下落現(xiàn)象更是嚴(yán)重，不斷掉落的煤塊使得巷道的正常工作受到了嚴(yán)重的阻礙。

2.3 皮帶發(fā)生跑偏及斷裂

由于傾斜角度較大，使得卸載時(shí)煤塊會(huì)和皮帶的邊緣出現(xiàn)較大的摩擦，長(zhǎng)此以往邊緣磨損會(huì)十分嚴(yán)重，整個(gè)皮帶會(huì)變得凹凸不平，輸送機(jī)上的其他零部件也會(huì)因?yàn)槟p間隙變大，不僅會(huì)影響傳送效率，還會(huì)因?yàn)檎駝?dòng)產(chǎn)生皮帶掉落等現(xiàn)象。不僅如此，上述的設(shè)備堵塞會(huì)使得皮帶的摩擦更加的劇烈，甚至?xí)霈F(xiàn)皮帶撕裂等現(xiàn)象，導(dǎo)致惡性循環(huán)。

2.4 滾筒受損

強(qiáng)力皮帶輸送機(jī)相較于普通型號(hào)相比功率得到明顯地提升，因此工作過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力較大，滾筒長(zhǎng)期處于較大的應(yīng)力狀態(tài)下，使得滾筒的使用壽命縮短，使用過(guò)程中出現(xiàn)損壞等現(xiàn)象。

3 大傾角強(qiáng)力皮帶運(yùn)輸機(jī)的優(yōu)化改進(jìn)

3.1 針對(duì)皮帶浮煤多的優(yōu)化改進(jìn)

上文分析，由于載荷向下導(dǎo)致承載面下凹，出現(xiàn)間隙使得煤塊進(jìn)入夾縫，因此工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)大量的浮煤，針對(duì)這一問(wèn)題，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)。增加清掃設(shè)備的數(shù)量，在滾筒后方原本沒(méi)有清掃設(shè)備的位置安裝一臺(tái)電動(dòng)滾刷清掃器，使得掉落的細(xì)小煤粒能夠被及時(shí)清理；考慮到間隙中存儲(chǔ)的細(xì)小煤塊難以清理，增設(shè)一臺(tái)被動(dòng)滾刷清掃器，該機(jī)器放在改向滾筒前端；并且在寫(xiě)在滾筒下方安裝一個(gè)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(guò)流經(jīng)鐵管的風(fēng)起到一個(gè)清掃細(xì)小煤塊的作用，該鐵管的主要參數(shù)如下：長(zhǎng)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(duì)大塊煤矸滾落的優(yōu)化改進(jìn)

通風(fēng)設(shè)備可以清掃小型的煤塊，但是大型的煤塊經(jīng)常會(huì)發(fā)生滾落的現(xiàn)象，針對(duì)此類現(xiàn)象常見(jiàn)的改進(jìn)措施是進(jìn)行擋煤板的設(shè)立，使得下落的煤塊能夠受到阻擋不至于掉落在巷道內(nèi)，為了保證整體的放落煤效果，擋煤板之間的間隔應(yīng)當(dāng)為30 m，尤其是在頭尾兩處落煤現(xiàn)象嚴(yán)重的區(qū)域，擋煤板之間的間隔應(yīng)當(dāng)縮短為10 m，保證實(shí)際工作效果；此外為了防止皮帶的損傷，應(yīng)當(dāng)在其長(zhǎng)期承載面上增設(shè)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(zhǎng)度為1.5 m[7-8]。

3.3 針對(duì)皮帶跑偏及斷裂的優(yōu)化改進(jìn)

根據(jù)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(dòng)的影響被放大，因此可以采用的改進(jìn)方法包括以下幾點(diǎn)：首先是增加設(shè)備的配重，根據(jù)實(shí)際工作情況，一旦發(fā)現(xiàn)有出現(xiàn)偏移的地方，即刻對(duì)另一側(cè)進(jìn)行配重的增加，使得皮帶能夠處于動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)，通常是在機(jī)尾處增加配種，如果皮帶左右跳動(dòng)并無(wú)固定的偏移方向，則應(yīng)直接向小車內(nèi)增加配重；其次是對(duì)于設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，包括調(diào)整滾筒和托輥支架的位置，皮帶的偏移和安裝誤差過(guò)大也有一定的關(guān)系，通常是垂直度難以滿足實(shí)際需求，因此應(yīng)當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，使得安裝誤差更??；此外皮帶跑偏還可能因?yàn)橥休佒Ъ軆蓚?cè)高度差較大，因此應(yīng)當(dāng)對(duì)兩側(cè)的高度進(jìn)行調(diào)節(jié)；然后是清除黏物，黏物回附著在設(shè)備的各個(gè)零部件上，因此會(huì)對(duì)零部件之間的配合產(chǎn)生影響，尤其是附著在滾筒上的黏物，隨著時(shí)間的積累會(huì)增加滾筒的直徑，并且直徑的增加是不均勻的，因此對(duì)于皮帶的拉力也不一致，會(huì)導(dǎo)致皮帶的偏移，因此要及時(shí)進(jìn)行清理，保證皮帶受到的拉力相同；最后就是增設(shè)糾偏裝置和限位托輥，使得出現(xiàn)偏移的情況下，皮帶的運(yùn)動(dòng)可以得到糾正，限位托輥能夠使得偏移的皮帶復(fù)位[9]。

3.4 針對(duì)滾筒損壞的優(yōu)化改進(jìn)

滾筒的損壞通常是因?yàn)槌惺芰溯^大的拉力，因此，從以下方面進(jìn)行改進(jìn)：提升滾筒的質(zhì)量，選用抗拉較好的滾筒，使得滾筒不會(huì)因?yàn)檫^(guò)大的拉應(yīng)力產(chǎn)生變形，使得滾筒質(zhì)量不僅從根本上得到提升，還能夠增加滾筒的使用壽命；對(duì)設(shè)備定期進(jìn)行檢查，及時(shí)補(bǔ)充潤(rùn)滑油保證設(shè)備能夠處于良好的工作狀態(tài)。

4 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前，隨著煤礦的采集效率不斷提升，皮帶運(yùn)輸機(jī)的作用也是越發(fā)的明顯，所以，需要對(duì)皮帶輸送機(jī)工作過(guò)程中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析并做出針對(duì)性的改進(jìn)。在此基礎(chǔ)上，研發(fā)了大傾角皮帶運(yùn)輸機(jī)，并且針對(duì)當(dāng)前使用過(guò)程中存在的實(shí)際問(wèn)題提出了建議，保證了設(shè)備工作的穩(wěn)定以及使用過(guò)程中的安全性，對(duì)于實(shí)際開(kāi)采工作具有顯著作用。