礦井鋼絲繩芯皮帶輸送機快速更換膠帶工藝實踐

張亮

（冀中能源邯鄲礦業集團 礦山管理分公司，河北 邯鄲 056000）

帶式輸送機在煤礦主要用于煤炭的運輸，與礦車等其他運輸方式相比，帶式輸送機可實現連續運輸，并且輸送距離遠、輸送能力強，且便于實現自動化、智能化控制。帶式輸送機按照材質可以分為鋼絲繩芯輸送帶、PVC 輸送帶等多種。其中，鋼絲繩芯輸送帶在輸送帶內部內嵌鋼絲繩，提高了抗拉強度和拉伸強度，在煤礦生產中得到了廣泛的應用。由于井下環境惡劣，輸送帶長時間使用容易出現鋼芯銹蝕、斷裂等故障，存在重大安全隱患，因此在煤礦生產中，需要對皮帶進行定期更換。常規的更換方法用時較長，對生產影響較大。因此，本文以郭二莊礦為例，研究鋼絲繩芯輸送帶快速更換工藝，縮短更換時間，保證煤礦正常生產。

1 概 況

1.1 輸送帶基本情況

冀中能源邯礦集團郭二莊礦分2 個水平開采，生產的原煤經2 部強力皮帶輸送機提升至地面洗選廠，2 個水平之間有轉載倉作為2 個水平煤炭運輸的連接點。

第二部強力皮帶輸送機主要服務于二水平，將二水平的煤炭運輸到轉載倉，皮帶機型號為HDX·103，運輸長度1 275 m，平均坡度16°，強力膠帶型號為ST/S-3150，寬度1 000 mm、厚度24.5 mm、強度3 150 N。

1.2 存在的問題

郭二莊礦二水平煤炭產量大，第二部強力皮帶運輸機運輸負荷大、運轉時間長。該皮帶1992 年投入運行后，已經多次更換。目前在用的膠帶使用時間已達8 a，接口出現鋼絲繩抽動，跑偏、磨損等，如果處理不及時，容易造成皮帶撕裂，主要為縱向撕裂，影響皮帶的正常使用，給煤礦造成經濟損失。根據膠帶出廠說明，已到使用年限，因此決定對第二部強力皮帶機膠帶進行全部更換。

以往的換帶方式為新帶輔、設舊帶回收分步更換法，該方式每次更換膠帶時間長、用工多、工藝復雜、不安全因素多。

為提高更換效率，通過分析研究，決定采用井下硫化連接的方式，即將舊皮帶在指定位置割斷與新皮帶硫化連接。

2 快速更換工藝實踐

硫化地點受井下現場存放、運輸和硫化等多方面條件限制。經過現場調研,將上硫化平臺確定在第二部強力皮帶機機尾滾筒以上100 m，下平臺機尾滾筒向上30 m，位置如圖1 所示。

圖1 硫化平臺位置示意Fig.1 Position of vulcanization platform

2.1 主要設備布置及改進

2.1.1 絞車布置

為保證更換中的安全，在整個過程中安裝使用了6 部絞車，絞車位置如圖2 所示。其中機頭絞車為30 T 回柱絞車，位于機頭卸載滾筒正前方30 m處；機尾處為8 T 回柱絞車，位于機尾滾筒向上150 m 處。

圖2 絞車布置圖Fig.2 Winch layout

2.1.2 設施改進

（1） 旋轉手輪式夾板。

新膠帶下放到一定長度，開始自動下滑時，下放速度全靠人工用扳手緊螺絲的作法來控制。由于多數強力皮帶輸送機帶速在1 m/s 以上，在換帶時新帶在拐角作用力的情況下，輸送帶沖擊較大，經常會出現跑偏和卷帶現象。針對以上情況，施工過程中需要控制舊帶帶新帶的速度，速度太快容易出現安全問題，太慢則會影響施工效率。通過資料查證及以往經驗，郭二莊礦將換帶過程中輸送機帶速控制在0.2 m/s。但是這種速度由人工用扳手緊螺絲的控制辦法弊端較多，人工強度高，而且容易因為受力不均而撕扯膠帶。因此改進采用旋轉手輪式夾板的方式進行控制。

旋轉手輪式夾板采用1.2 m 長20 號普通槽鋼，槽口焊接厚度20 mm、寬度400 mm、長度1 200 mm 的鋼板，與鋼絲繩芯膠帶接觸的面平均焊接φ6 mm、長度1.2 m 的圓鋼，制成同樣2 塊，在其中1 塊垂直焊接φ40 mm 的圓鋼2 根，圓鋼長500 mm，長度200 mm 切削成絲杠，間距1.1 m，作為底夾板；另一塊作為上夾板，施工φ42 mm 的圓孔2 個，間距1.1 m，將下夾板絲杠端穿入上夾板圓孔，夾板外露絲杠旋入手輪，制成了旋轉手輪式夾板。用鋼絲繩把夾板與“籠門架”和運輸機支架連接起來，防止夾板隨膠帶下滑移動。

使用手輪式旋轉夾板實現緊、松速度快，兩端摩擦力能實現同步，防止夾板兩端施力不均衡，而撕扯膠帶，同時降低職工勞動強度；另外焊接的φ6 mm 的圓鋼，直徑小，能使具有彈性的膠帶表面發生凹型變形而增大摩擦力。

（2） 牽引夾板。

強力皮帶機上、下皮帶支架時，皮帶機端頭固定牽引夾板，連接絞車牽引。用長1.2 m、寬0.6 m、厚度20 mm 的鋼板2 塊，制作成夾板，在兩端均勻布置8 個穿插φ20 mm 螺絲的螺絲孔，靠螺絲緊固夾緊鋼絲繩芯膠帶。上夾板焊接牽引環。

（3)固定夾板。

剁斷鋼絲繩芯膠帶時，為防止鋼絲繩芯膠帶下滑，用固定夾板固定皮帶。用長1.2 m、寬0.6 m、厚度20 mm 的鋼板2 塊，制作成夾板，在兩端均勻布置8 個穿插φ20 mm 螺絲的螺絲孔，靠螺絲緊固夾緊鋼絲繩芯膠帶。

2.2 工藝流程

（1） 連接準備。

受郭二莊礦二水平井下運輸限制，將每節膠帶長度固定為170 m，兩端相向卷成中間連接的兩半卷，井上用2 個運輸綜采支架的大平車盤裝載，運輸到井下硫化地點硫化連接，全部存放到機頭前方。

（2） 停機。

將需要更換的舊鋼絲繩芯膠帶段提升到運輸機頂格，斷開接口停到距機頭卸載滾筒15 m 處，機頭50 m 段為平巷，然后變16°斜巷至機尾。在變坡點設置3 個雙“凹”字型框架，用工字鋼焊接，卡在皮帶機支架上，每個間距10 m，底板澆筑，簡稱“籠門架”。在距卸載滾筒后20 m 處，用牽引夾板固定鋼絲繩芯膠帶，30 T 回柱絞車上提膠帶0.5 m。在“籠門架”處頂格分別安裝3 副固定夾板，底格安裝1 副固定夾板，2 個主滾筒底格之間安裝3 副固定夾板，回絞車，平巷段鋼絲繩芯膠帶松開，剁斷膠帶。

（3） 機頭新、舊膠帶硫化連接。

將剁斷的舊鋼絲繩芯膠帶拖到第二部強力皮帶機機頭前方，與新鋼絲繩芯膠帶硫化連接。

（4） 拆除舊膠帶。

在第二部強力皮帶機機頭新舊膠帶硫化時，同時拆除舊鋼絲繩芯膠帶。根據更換的膠帶長度，確定剁斷鋼絲繩芯膠帶位置，在機尾滾筒向上底格膠帶30 m 處。為方便底格剁斷膠帶，在機尾向上頂格100 m 處固定牽引夾板，用8 T 回柱絞車上提鋼絲繩芯膠帶0.5 m，從牽引夾板前方剁斷膠帶，利用絞車使底格鋼絲繩芯膠帶松開，剁斷底格鋼絲繩芯膠帶，向上拖鋼絲繩芯膠帶，完全拖出底格，人工將舊的鋼絲繩芯膠帶翻到人行道。

（5） 安裝新膠帶。

新舊鋼絲繩芯膠帶硫化連接后，新鋼絲繩芯膠帶下行首端安裝牽引夾板，用第二部強力皮帶機機頭前方的30 T 回柱絞車，使用反繩輪將新鋼絲繩芯膠帶拖到支架上，反繩輪固定在第二部強力皮帶機變坡點“籠門架”處，反復4 次，新鋼絲繩芯膠帶到變坡點以下150 m，在“籠門架”處安裝2 副手輪式固定夾板，再次用絞車拖動，直至發現鋼絲繩芯膠帶自行下滑（現場測試大約下方200 m 后鋼絲繩芯膠帶開始受重力影響自動下滑），及時旋緊夾板，靠旋轉手輪控制夾板對膠帶加緊程度，通過摩擦力保持下滑速度恒定。當下滑大約300 m 時，安裝的旋轉手輪式夾板增加到5 副，固定夾板安裝位置如圖3 所示。到達機尾滾筒，人工將鋼絲繩芯膠帶繞過機尾滾筒，穿膠帶到機尾底格，暫停下方膠帶，固定牽引夾板，用機尾上方8 T 回柱絞車底格上提膠帶，至膠帶全部下放完畢。

圖3 固定夾板安裝示意Fig.3 Installation diagram of fixed splint

（6） 機尾硫化連接膠帶。

以機尾跑車位置來確定新舊鋼絲繩芯膠帶連接長度，剁去多余的舊膠帶，開始硫化機尾底格接口，完成新舊鋼絲繩芯膠帶更換。

（7） 恢復試車。

安裝因影響更換鋼絲繩芯膠帶而拆除的第二部強力皮帶機托輥、支架、隔板，恢復各種安全設施；拆除各個位置臨時安裝的夾板、牽引板等物件，確認各項工作到位，不存在影響運轉因素時，點動試車，再次確認，無誤后開車，調整跑偏至正常運轉。

3 應用效果及效益分析

3.1 應用效果

根據郭二莊礦以往更換鋼絲繩芯膠帶的經驗，更換皮帶全長1/3 的情況下，需要用時120 h，而采用快速更換工藝之后，更換皮帶全長1/2，僅用時35 h，節省了更換時間，降低了對生產的影響。

3.2 經濟效益

（1） 新工藝節省了更換時間，增加了煤炭產量。根據計算，可多出煤炭5 萬t，增加利潤約100 萬元。

（2） 減少了停產時間。以前更換完全部膠帶需要停產3 次，采用新工藝后變為2 次，增加了5 d 的產煤時間，多出煤炭資源3.5 萬t，增加利潤約70 萬元。

3.3 社會效益

強力皮帶輸送機是礦主提升設備，更換膠帶工作繁瑣，頭緒多，不確定安全因素多。通過對原先的工藝進行改善升級，在縮短更換時間而提高經濟效益的同時，降低了職工勞動強度，提高了安全性，取得了顯著的社會效益。

4 結 論

（1） 郭二莊礦二水平第二部強力皮帶運輸負荷大、運轉時間長，接口出現鋼絲繩抽動，跑偏、磨損等，極易造成皮帶縱向撕裂，存在一定的安全隱患。

（2） 傳統的新帶輔設舊帶回收分步更換方式時間長、用工多、工藝復雜，不安全因素多。

（3） 通過采用井下硫化連接的方式，對牽引夾板、固定夾板、旋轉手輪式夾板等進行改進，減少了更換時間，降低了對煤礦生產的影響，取得了顯著的經濟和社會效益。