膠帶輸送機快速更換膠帶工藝研究與應用

鮑善常

(馬道頭煤業有限責任公司，山西 大同 037100)

煤礦長距離膠帶更換是一項安全風險較高、施工工藝復雜的工程，涉及到多個環節：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工藝，牽引吐帶循環距離短，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。為了提高煤礦膠帶更換效率，降低安全風險，增加有效生產時間，提出采用履帶出帶機進行膠帶更換作業。

1 工程背景

馬道頭煤業一盤區膠帶輸送機全長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)。膠帶已連續運行5 a，因使用年限較久，膠帶老化、磨損嚴重，多處出現不同程度的刷邊和鋼絲繩斷繩等現象，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，生產連續性受到嚴重影響，也給礦井安全生產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，并根據生產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、將延長段的膠帶牽引至舊機尾處、完成更換膠帶設備設施準備工作等；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、拆除更換膠帶設備設施及恢復中間架、合環調試及試運行[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、機械結構三部分組成，其機械結構見圖1。其主要技術參數為：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驅動履帶，通過油缸夾緊產生的摩擦力轉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 履帶出帶機機械結構圖

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，在巷道內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簡易導向滾，導向滾至舊膠帶輸送機機尾段約160 m范圍內設拖帶輥，在舊膠帶輸送機后200 m范圍內安裝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簡易導向滾。簡易導向滾布置在已硫化垛中部布置1個，固定導向滾需安裝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固定，向機頭方向在導向滾受力點架設2根不小于D200 mm圓木斜撐，游動導向滾需布置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，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。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—調試。

1) 舊機尾拆除。待膠帶機處于停運狀態，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，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，履帶出帶機繼續牽引，直至新帶更換完畢。拆除履帶出帶機，卷帶裝置后，恢復此處的中間架，H架安裝時，需利用頂部起吊點掛設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) 張緊調試。確定張緊位置后，進行膠帶合環調試，換帶工作完成。

3 現場應用效果

方案實施后，僅用3 d就將6 270 m膠帶全部更換完畢，而傳統使用低速絞車更換的方法需要停產6 d才能換完，與傳統方法相比，新方法節約了3 d的有效生產時間，換帶的效率提升了50%；使用履帶出帶機結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，減少了傳統換帶造成的安全風險，又降低了回收舊帶的人工作業強度，總體節約用工30%.按膠帶輸送機實際運煤量2 000 t/h、每日生產時間為20 h計算，可增加原煤產量為2 000×20×3=12萬t，按照每噸原煤利潤200元計算，為礦井創造經濟效益為120 000×200=2 400萬元。

4 結 語

該換帶工藝實施后，可為礦井節約3 d有效生產時間，創造經濟效益2 400萬元；可提升膠帶換帶效率50%，總體節約用工30%；同時可有效避免傳統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強度，減少了傳統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。