井下皮帶機打滑原因分析及治理措施探討

付佳興

（陽煤集團， 山西 陽泉 045000）

引言

井下皮帶機因為具有安裝方便、運輸距離長和運輸能力強的優勢，目前被很多煤礦企業所應用，不過實際運行中容易出現皮帶打滑問題，進而導致滾筒發熱，在長時間摩擦下會降低皮帶和滾筒之間的摩擦力，影響皮帶機的壽命。井下皮帶機容易打滑且使用壽命低下，會影響井下的正常生產和企業的成本投入，不利于煤礦企業的健康發展。井下皮帶機打滑主要受預緊力、摩擦力系數和皮帶繞滾筒所形成的包角等因素的影響，如何降低打滑問題的發生概率，也成為了很多煤礦企業重點考慮的問題。

1 皮帶打滑的機理分析

當前井下皮帶機在工作時主要利用摩擦力作為動力使皮帶完成驅動。當皮帶機處于靜止狀態時，皮帶受到的力為初始力F0，且皮帶緊貼在兩個滾筒上；當皮帶機工作時，輸送帶在驅動滾筒繞入點上的張力變為F1，在繞出點上的張力為F2，具體如圖1 所示。

皮帶所受到的摩擦力：

根據歐拉公式：

式中：F1為皮帶在繞入滾筒時受到的拉力；F2為皮帶在繞出滾筒時受到的拉力；μ 為皮帶和滾筒之間摩擦力的系數；α 代表皮帶繞滾筒時所形成的包角。

因為皮帶在轉動時總長度不變，所以松邊拉力的減小量應等于緊邊拉力的增加量，即：

根據式（1）—式（3）可以整理出滾筒提供給皮帶的最大摩擦力為：

結合式（4）可以得出，影響皮帶和滾筒之間的摩擦力因素主要有以下三點，分別是預緊力F0、摩擦力系數μ 和皮帶繞滾筒所形成的包角α。當這三個重要因素發生變化時，就會影響到摩擦力降低，不能提供皮帶運輸機足夠的拉力，致使打滑問題出現[1]，如圖1所示。

圖1 皮帶受力簡圖

2 井下皮帶機皮帶打滑問題的原因分析

2.1 皮帶摩擦系數降低

煤礦在井下開采時，受到內部作業環境復雜的影響，實際在開采工作中頂板在運行時間過長后，會出現一定程度的漏水問題，且巷道積水過多下還可能導致井下皮帶沾水處于濕潤狀態，在這種情況下會使皮帶和滾筒發生相互作用，導致兩者之間的摩擦系數不斷降低，最終在皮帶摩擦力不足下無法提供有效的傳遞拉力，出現打滑問題。

2.2 皮帶預緊力降低

在煤礦巷道的挖掘過程中，前進的距離每次保持在6 m 左右，這便需要皮帶機的末端要隨著巷道的前進而移動，相關的技術人員需要在某個部位將皮帶進行拆解，然后接上一段新的皮帶，保證皮帶機末端在移動后，依然使皮帶的距離滿足運行的需要。當接完新皮帶后，還需要提高預緊力，在皮帶機頭部位拉緊皮帶，使其預緊力滿足皮帶機的運行需要。不過皮帶的拉緊一般需要人工進行操作，容易在操作不當中減低皮帶的預緊力，且在皮帶有著容易松弛的特點下，會加大打滑問題的出現概率。

2.3 皮帶繞滾筒形成包角變小

由于煤礦井下煤層的坡度變化較大，且皮帶機頭位于坡度變化較大的地方，所以皮帶繞滾筒而成的包角容易變小，進而出現打滑問題。具體而言，皮帶在處于靜止狀態下，會緊貼皮帶架上，在實際運行中下部的皮帶在滾筒作用下不會產生角度變化，而上部分的皮帶會在滾筒的拉力下，使皮帶飛出皮帶架，進而使皮帶繞滾筒而成的包角逐漸變小，最后出現打滑問題。此外，在皮帶機端部，受到煤塵和灰塵的影響和長時間未檢修的影響，會加劇皮帶機內部零件的老化，進而容易出現皮帶打滑問題[2]。

3 井下皮帶機皮帶打滑問題的處理措施

3.1 加大皮帶的摩擦力系數

第一，需要對皮帶機的滾筒和皮帶進行定期檢修和更換，保證皮帶和滾筒之間的紋路清晰，這樣可以使兩者之間有著較高的摩擦系數，降低打滑問題的出現次數。第二，當出現皮帶機打滑問題時，如果皮帶磨損較輕，只是機器剛啟動時發生打滑，這種情況下便可以針對滾筒和皮帶的接觸位置，撒上一定的砂礫，增大皮帶與滾筒之間的摩擦系數，對皮帶起到正常的驅動作用。需要注意的是，這種措施需要在皮帶靜止狀態時開展，從而降低各種安全事故的發生。第三，煤礦井一般在環境上都較為潮濕，當皮帶沾水時便會使皮帶表面更光滑，進而不斷降低皮帶的粗糙程度和摩擦系數。這時便可以適當降低除塵水量，降低皮帶受到潮濕的影響，提高摩擦系數。第四，加大摩擦力系數也可以通過調整滾筒的位置來實現，具體要了解好井下皮帶機的結構特點，根據驅動滾筒和改向滾筒的運行情況做好調整，保證皮帶張緊力更加均勻，滿足運輸方面的需要。第五，在井下皮帶機出現打滑時，也有可能是滾筒直徑不一致導致的，需要相關技術人員調整好滾筒的直徑，并做好清理方面的工作，使煤礦井下皮帶打滑問題得到解決[3]。

3.2 加大皮帶的預緊力

首先，利用皮帶機頭的拉緊裝置，對皮帶進行拉緊處理，要注意在滾筒的位置發生變化后，必須結合井下皮帶增長的行程，通過預緊力的提高使其長度合理。不過利用拉緊裝置的方法只適用于皮帶略微松弛的狀態，一旦皮帶的松弛程度較嚴重，相關技術人員便不能僅僅通過拉緊裝置完成皮帶預緊力的提高，這時需要移動滾筒，滿足煤礦井下皮帶拉緊的要求。其次，由于井下環境較為復雜，且在皮帶機長時間的運輸下會出現皮帶松弛的問題，進而導致皮帶打滑，這時為了提高預緊力可以利用挖掘設備直接拖拽皮帶機的機尾部位，從而加強皮帶預緊力。最后，在皮帶打滑不嚴重時，可以在機器啟動前在皮帶上放置煤矸，增大皮帶所受的重力，這樣也可以增加預緊力。

3.3 增大皮帶繞滾筒包角

通過實驗，適當增大皮帶繞滾筒的包角既可以降低皮帶機打滑問題出現的概率，也能提高煤礦井下皮帶機的運行安全性。在實際增大皮帶繞滾筒的包角時，需要相關技術人員調整井下副滾筒的高度，同時將皮帶繞主滾筒形成的包角進行調整，進而提高皮帶的摩擦力，避免皮帶機打滑問題的出現[4]，如圖2 所示。

圖2 調整副滾筒示意圖

4 結語

針對皮帶摩擦系數小、預緊力小和皮帶繞滾筒形成包角小的問題，需要結合井下情況增大皮帶的摩擦力系數、增加皮帶預緊力和適當增大皮帶繞滾筒包角，從而降低井下皮帶機打滑問題的出現概率。另外，對于井下皮帶的檢修維護人員而言，需要有著較高的職業素養，通過有效地檢修和維護提高皮帶機的使用壽命，并在降低打滑問題的出現次數后，促進煤礦企業的發展。