煤礦主井膠帶輸送機皮帶更換工藝探究

黑文泉

(山西西山金信建筑有限公司，山西 太原 030200)

0 引 言

本文研究的煤礦主井膠帶輸送機屬于牽引履帶機，此種卷帶機在使用后可及時成卷回收，從而實現在有效的工期內安全、高效率地完成作業任務[1]。但由于目前要求的皮帶更換的工期越來越短，若是仍然采用舊皮帶牽引新皮帶的敷設方式，會造成皮帶敷設困難，且任務量繁重，需要連續作業才能完成皮帶抖放和更換工作。為了解決皮帶更換過程中的相關問題，本文在此次研究中，將提出一種全新的皮帶更換工藝，以此實現更換施工過程中的質量與效率。

1 主井膠帶輸送機皮帶更換工藝設計

1.1 皮帶展放與硫化處理

展放皮帶的操作重點有兩個，一是正確對接皮帶工作面，防止扭帶；二是疊放皮帶時要注意受力情況，避免皮帶受損。為了滿足與之相關的作業需求，需要在施工作業前，搭設硫化平臺與臨時施工工棚，臨時施工工棚應密封保持現場干凈，以保證大風、雨天正常施工[2]。新皮帶由礦方配合運達現場后，找出工作面與非工作面，在院內硫化平臺后方，將卷皮帶后半卷利用10 t行車，吊裝至自制的吊裝門架上，前半卷皮帶放置在地面上，利用行車根據皮帶的自重抖開對卷包裝著的本卷皮帶的皮帶頭，利用1#絞車牽引抖開后半卷皮帶進行疊放，每100 m折疊1次，將前半卷皮帶頭牽引至硫化平臺處，確保其預留足夠的長度后，按照同樣的方法，將下卷皮帶后半卷的皮帶頭牽引至硫化平臺處，進行硫化連接。后續皮帶按照此順序依次抖放、硫化，循環作業，直至牽引完成所有45卷皮帶[3]。最后將硫化機移至皮帶垛的最前方，完成兩垛皮帶的硫化連接，使兩垛皮帶連成整體用于更換。

皮帶展放、硫化共需40 d，將全部46卷皮帶連接。每卷皮帶需對折3次才能完成一卷皮帶的抖放，由于皮帶對折對皮帶損壞嚴重，需在皮帶折彎處加以圓木，防止皮帶受壓而內部鋼絲繩受損，圓木尺寸為φ200×1 600 mm，每卷皮帶需3根方木，共計需要135根圓木。為了滿足集中硫化的要求，皮帶需按照100 m長度逐層地疊加，隨著輸送帶卷抖放的數量加大，輸送帶堆放的高度會隨之增加，為了防止堆放好的輸送帶側翻，需在疊放皮帶前在新皮帶疊放場地上安裝自制的皮帶防傾倒裝置，防傾倒裝置間距為5 m，共需20組。皮帶堆疊結構示意圖如圖1所示。

圖1 皮帶堆疊示意圖

根據皮帶接頭強度要求，接頭選定為2.35 m長的直接頭，硫化保溫時間控制在51 min，硫化壓力為1.5 MPa，待溫度降至70 ℃時，拆除硫化機(具體參數按廠家要求執行)。

1.2 主井膠帶輸送機皮帶更換設備安裝

完成對皮帶展放與硫化處理后，針對主井膠帶輸送機皮帶更換工程中涉及的各個設備進行安裝。首先針對絞車進行安裝，共需設置2臺絞車，分別將其安裝在井口房外道路旁的回柱絞車和驅動機房張緊改向前的壓板絞車上[4]。在具體選擇絞車型號時，根據實際工況，針對絞車鋼絲繩靜張力、鋼絲繩直徑、電機功率等參數進行選擇。根據絞車地腳螺栓孔位置在地面做好標記，再根據標記好的位置進行鉆孔，鉆孔完成后，利用相應規格的螺紋鋼錨桿固定及樹脂藥卷組合固定，絞車固定完成后進行拉拔力試驗及配電工作，拉拔力試驗合格及調試正常后方可使用。同時，在實際施工過程中，2臺絞車所用電源需礦方確定配電點，以便提前施工。根據礦方提供的配電點將電纜敷設至絞車旁的防爆開關處并壓接，再將從防爆開關至電機之間的電纜敷設、壓接，并將控制按鈕至防爆開關之間的電纜敷設、壓接，而后送電、試運轉。

以某皮帶更換工程項目為例，該項目中主要使用的材料見表1。

表1 主要材料使用明細表

完成絞車的安裝后，對皮帶滾筒進行安裝，新皮帶通過卸載溜槽引出。通過卸載溜槽(通過處割口)及卸載滾筒下的改向滾筒引到膠帶機中間架的硫化位置處。同時，在適當位置對托輥組進行設置。某工程項目中皮帶滾筒組示意圖如圖2所示。

圖2 皮帶滾筒組示意圖

按照上述內容完成皮帶滾筒組的安裝后，2個滾筒之間上下應當預留300 mm的間距，避免皮帶與洞口處墻體發生摩擦造成損壞，同時可以防止皮帶左右搖擺。

1.3 連續換帶與試運轉

所有準備工作就緒后，松開上帶夾緊卡，將下帶夾緊卡調試到一定的壓力；開動送帶履帶機進行送帶，調試下帶卡使新帶與舊帶等速。開動牽引履帶機牽引上帶出帶，由舊帶帶動新帶進行更換，開動卷帶機將牽引履帶機牽引出的舊帶進行打卷，舊帶卷帶時以120～150 m為1卷，用專用切帶機切斷后用鐵絲打捆，將打成卷后的舊膠帶用叉車或吊車移走。

主牽引選用100 t履帶牽引機，牽引速度為200 m/h，送帶選用20 t履帶機，牽引速度為200 m/h。選用JD400卷帶機，卷帶速度也為200 m/h。控制皮帶下帶夾緊卡使新帶由牽引履帶機拖入輸送機(不是自溜)，換帶時同時開動卷帶機進行舊帶回收，使用25 t吊車將成卷的舊帶從卷帶機移走后運至礦方指定地點堆放[5]。

新帶全部換完后，礦方確定拉緊裝置的位置，在將新帶拉緊并用膠帶夾緊裝置固定膠帶，確定好尺寸后進行合環頭硫化，硫化結束后將固定皮帶拉緊裝置的倒鏈松開，恢復拉緊裝置，拆除臨時設施，恢復機頭溜槽等，換帶結束。

最后拆除硫化平臺及皮帶卡子，將皮帶輸送機恢復至原狀，經檢查合格后進行試車、生產。其他不影響生產的收尾工作在皮帶正常運轉后進行。

2 工藝應用效果分析

按照本文上述內容，針對主井膠帶輸送機，完成對皮帶更換工藝的設計后，為了進一步驗證該工藝的實際應用效果，選擇將其應用在官地礦970集中皮帶機膠帶更換工程項目當中。已知該項目中主井輸送機機長5 600 m，輸送機靠近機頭594 m段傾角為12°。膠帶總長11 300 m，帶寬1.2 m。新帶為雙卷250 m/卷，共46卷。本次施工將全部舊膠帶換成新膠帶，膠帶硫化接頭47個(含臨時接頭1個)，膠帶接頭方式為三級搭接。本次膠帶更換采用履帶機連續牽引換帶技術，新膠帶以非工作面朝上的方式通過送帶履帶機與舊膠帶下膠帶硫化連接，舊膠帶上帶通過牽引履帶機牽引出帶，由舊膠帶帶動新膠帶進行換帶，由牽引履帶機牽引出的舊帶經卷帶機打卷回收。在明確皮帶的更換要求后，結合本文上述工藝完成對該皮帶的更換操作。為了更加清晰地對更換效果進行驗證，選擇將皮帶的更換時間作為評價指標，對其更換效率進行評價。同時，為了實現對工藝應用效果的對比，完成更換后，將其與傳統更換工藝在類似工程項目當中的更換時間進行對比，實驗結果見表2。表2中更換工藝的時長不包含硫化的時間。從表2可以看出，采用本文提出的更換工藝應用在該工程項目當中時，能夠保證每200 m長的皮帶的更換時長在7 h左右，按照這一更換速度計算，完成本次更換項目需耗時約16 d，而采用傳統更換工藝，按照每200 m長皮帶更換時長為16 h左后計算，完成本次項目中的皮帶更換需要消耗超過本文工藝1倍的時間。因此，結合上述分析得出的結果進一步證明，本文提出的更換工藝能夠在降低工人勞動強度的同時，在很大程度上提高皮帶更換的工作效率。

表2 皮帶更換工藝應用效果記錄表

3 結束語

上文完成對更換工藝的詳細設計，并通過對比實驗證明了本文設計的成果具有一定的可行性，但后續的工作中，仍不能放松工作中的警惕，例如，所有開展作業的絞車司機都需要持證上崗，每次開車前必須認真檢查絞車各部件、鋼絲繩、地腳螺栓及各連接裝置的完好情況，無問題方可開車，絞車使用前絞車基礎混凝土凝固強度必須達到90%等，以確保更換過程的安全性。