快速更換大傾角帶式輸送機強力輸送帶工藝的實踐分析

張衍軍，剛羅寶

（鄂爾多斯市轉龍灣煤炭有限公司，內蒙古 鄂爾多斯 017205）

1 基本概況

轉龍灣煤礦主斜井帶式輸送機的運距為1157m，帶速4.5m/s，輸送能力3100t/h,提升高度118m，上托輥采用全段前傾方式。現使用ST/S 2500×1600×φ7.2（8.5＋7.5）型煤礦用防撕裂鋼絲繩芯阻燃輸送帶，帶寬1600mm，縱向拉伸強度為2500N/mm，單重為64.8kg/m，2014年9月2日投入運行，共有硫化接頭11個。

目前，該輸送機累計過煤量超過3500萬t。經過排查存在輸送帶帶面磨損嚴重、承載面破損多、個別輸送帶承載面磨損外露鋼絲繩、部分非承載面磨損外露鋼絲繩共65處、25處透點、30處帶面修補、部分邊膠開裂等問題。基于以上問題，為保證主煤流系統安全運行，杜絕斷帶事故發生，準備更換的新輸送帶型號為ST/S2500×1600×Φ7.2（8＋8）型煤礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶，帶寬1600mm，單重為64.8kg/m,每卷長度230m。整個施工過程中，共需更換輸送帶2325m（每卷膠帶23m，共需11卷輸送帶），硫化12個接頭。

2 前期準備工作

（1）施工平臺的搭設。在主井房外緊靠墻壁正對輸送機中心線位置，搭設液壓履帶連續換帶裝置安裝施工平臺，高度約5m，與卸載滾筒中心線一致，主體材料使用20#工字鋼焊接，選用φ159×5mm的無縫鋼管制作六條支腿預埋1m后用水泥進行固化。

（2）牽引設備安裝。①履帶牽引連續換帶裝置：型號BLHD-500/1600，上下履帶夾緊力500kN，最大牽引力500kN，電動機功率2×95kW，最大牽引速度6m/min，安裝于鋼架平臺上，主要用于舊膠帶抽出，同時將新膠帶帶入。②慢速絞車：型號JH-14，電動機功率18.5kW，牽引力140kN，繩速0.1m/s，繩徑22mm，容繩量120m，外形尺寸2060×680×935，重量1350kg。

（3）安裝卷帶機及附屬托架。①在主井房龍門口位置處安裝一套由250×250H型鋼組合框架結構鋼梁，作為預留輸送帶專用框架。②在主井房外平臺前方，制作安裝1套楔形輸送帶導向架，用于定位引導舊輸送帶。在輸送帶導向架上方安裝6個φ159×1800mm改向平托輥，用于牽引和卡固舊輸送帶。③在導向架末端的地面上，安裝1套液壓卷帶裝置，用于回收舊輸送帶。④硫化輸送帶。在移動平臺旁邊的空地上，制作、安設硫化機平臺1套，安裝硫化機，現場搭設硫化專用保溫棚。將11卷輸送帶依次硫化連接，硫化完畢將皮帶順序擺放在平臺下方。

3 更換施工工序

（1）輸送機停止運行后，皮帶機停止運行后，井口龍門架前方安裝兩副膠帶夾板（下帶），將下帶固定牢靠。在井口下500m處利用皮帶縱梁分別掛一臺10t手拉葫蘆在皮帶機兩側，牽引上皮帶。（2）固定牢靠后，在驅動滾筒附近切斷下帶，松開膠帶運輸機驅動抱閘，將驅動段的輸送帶使用電動葫蘆和40kW絞車（井口房內）牽引，將上帶穿過履帶牽引連續換帶裝置。（3）將上帶穿過履帶牽引連續換帶裝置，并多出5m輸送帶放置在墻外的輸送帶導向架上并固定上壓帶托輥。（4）新舊輸送帶頭硫化搭接后，啟動履帶牽引連續換帶裝置將輸送帶夾緊達到壓力，然后逐一拆除皮帶夾板，待皮帶夾板全部拆除后，松開盤形閘，重新啟動履帶牽引連續換帶裝置，開始更換膠帶。下放過程中設有專人在機尾觀察皮帶運行狀況，保證膠帶下放可控。（5）舊輸送帶從上托輥抽出，同時將新輸送帶從下托輥帶入，下放過程中設有專人在機尾觀察皮帶運行狀況，保證輸送帶下放可控。（6）新、舊輸送帶連接頭運行至驅動上方的上帶位置時，輸送帶全部更換完成，關閉履帶牽引連續換帶裝置。（7）預留合適的新輸送帶余量，然后切斷輸送帶繞過卸載滾筒，在驅動上方的平臺上進行硫化（提前拆除上托架、安裝硫化機）。共計施工約22h。（8）逐步恢復驅動抱閘、清掃器、擋煤裝置、機架、各種保護裝置、張緊輸送帶等工作，檢查完畢后進行空載、重載調試，恢復正常待生產狀態。共計施工約4h。

4 受力分析計算

（1）換帶裝置牽引力計算。膠帶的受力情況分為三段計算，第一段為機尾水平段上帶，長度為80m，皮帶重量為6800kg；第二段為14°斜巷段上帶，長度為1030m，皮帶重量為87550kg；第三段為機尾水平段下帶，長度為80m，皮帶重量為6800kg。

更換膠帶時，牽引力為：

第一段受力計算：F1=mgμ=8944×9.8×0.045=3944.3N

第二段受力計算：F2=mgsinθ+mgμcosθ=8600×9.8 ×sin13.5°+86000×9.8×0.045×cos13.5°=233625.9N

第三段受力計算：F3=mgμ=8944×9.8×0.045=3944.3N

式中m為膠帶重量，θ為斜巷坡度，μ為摩擦系數，K為動載系數。換帶裝置最大牽引為400KN，上下履帶沿膠帶運行方向夾緊力為400KN，滿足使用要求。

（2）換帶裝置支架受力計算。換帶裝置的支架通過2根平躺的50a工字鋼與混凝土柱固定。經查表，50a工字鋼在支點間距為4m時，容許載荷為26t。容許載荷Q=26t×2=52t＞24.15t，滿足使用要求。

（3）皮帶夾板龍門架受力計算。龍門架為2根45a工字鋼，承受拉力為上、下帶的下滑力。

經查表，45a工字鋼在支點間距為3m時，容許載荷為26.7t。容許載荷Q=26.7t×2=53.4t＞39.35t，滿足使用要求。

（4）膠帶導向架受力計算。更換膠帶時，新膠帶從導向架下方進入，舊膠帶從導向架上方溜出。膠帶導向架主要受力位置為部件一。材料的許用正應力[σ]=140MPa，許用切應力[τ]=80MPa。

①正應力強度校核。

②切應力強度校核。

式中，P為集中力，G膠帶為42m膠帶重量，G支架為部件一上方支架的重量，η為動載系數，Mmax為最大彎矩，a為集中力距支座距離，c為集中力距另一支座距離，L為跨度，FQmax為最大剪切力，A為方鋼截面積，WZ為方鋼抗彎截面系數，σmax為最大拉應力，τmax為最大切應力。

（5）移動平臺牽引鋼絲繩受力計算。移動平臺與3000米新膠帶的重量為17t+206.4t=223.4t。使用2根鋼絲繩牽引。受力計算為：

其中F為鋼絲繩牽引時單根所承受的拉力，G為牽引最大重量，μ為摩擦系數。牽引移動平臺的絞車為1臺18.5t回柱絞車，滿足使用要求。

5 傳統工藝與此工藝對比分析

（1）傳統工藝。①施工方法：更換輸送帶時，一般采用在機頭安裝慢速絞車，分別在機尾和機頭位置將舊輸送帶斷開，使用絞車將舊輸送帶拉出，然后將鋼絲繩和新輸送帶連接牢固，使用絞車將新輸送帶緩慢拖拽敷設開，最后硫化合茬，調試運行。②存在的不足：一是連續作業能力差，收卷絞車鋼絲繩時需人工拉繩，費力費時；二是造成材料浪費，絞車的容繩量有限，需多次截繩或換繩；三是存在安全隱患大，容易發生絞車移位、拉斷鋼絲繩傷人等風險；四是舊輸送帶回收麻煩，絞車拖拉出的舊輸送帶只能臨時存放在有限的空間內，一定程度上影響施工進度，后期回收時比較費時費力。

（2）快速更換工藝的優點。①連續作業能力強。利用液壓履帶連續換帶裝置代替絞車牽引，不再需要人工拉鋼絲繩，連續收放作業，大大提高了連續作業能力。②安全可靠，工序合理。采用履帶連續運轉以舊帶新方式，系統壓力可隨時調整，完全取消鋼絲繩，同時還能避免跑帶事故。③施工效率高。傳統工藝更換此輸送機強力輸送帶需要6～7天時間，此工藝以舊帶新，工作效率及安全系數高。

6 結語

更換輸送機強力輸送帶作業復雜程度較高，且作業環節較多，危險性較大，這就要求相關技術人員明確流程，掌握各環節的技術要點，通過采用合理的更換工藝，利用先進裝備取代人工作業，在很大程度上提升了更換效率，為煤礦安全生產提供有力保障。下一步要繼續探究液壓卷帶裝置與可移動式液壓卷帶機配合施工的有機結合模式，提高收卷輸送帶效率，進一步優化施工工藝。