利用履帶機長距離更換主斜井膠帶應用技術

王 琛

（晉能控股煤業集團同忻煤礦山西有限公司，山西 大同 037001）

0 引言

煤礦帶式輸送機作為主要的井下運輸設備，其運行膠帶常常在使用過程中出現磨損、撕裂現象。因此，為保障煤礦正常的開采生產過程，必須定期更換膠帶[1]。

在采用斜井運輸煤礦年度大型檢修期間常需要更換長距離膠帶，存在措施安全性差、進度計劃周期長等缺點，在晉能控股煤業集團同忻煤礦山西有限公司，率先采用履帶機輔助作業法，安全高效實現3.5 d完成主斜井更換4800 m 膠帶檢修項目，比以往工藝提前1.5 d 左右。

1 項目背景

主斜井帶式輸送機于2009 年9 月30 日正式投入使用，輸送機的輸送傾角為上運5.13°～4.4°，該輸送機的主要參數為帶寬B=1800mm，運量Q=4800t/h，帶速v=0～5 m/s，阻燃鋼絲繩芯輸送帶ST4500（帶強4500 N/mm），整機長度L=4601 m，裝機功率N=3×1800 kW+3×1800 kW/6 kV。驅動裝置位于輸送機頭部和中部，頭部采用功率配比為2∶1 的雙滾筒三電機驅動，中間驅動單元采用功率配比為1∶1∶1 的三滾筒三電機驅動。

2 履帶機的參數及主要功能

履帶機適用帶寬1.4～1.8 m，牽引力1000 kN，額定電壓380 V，功率195 kW。履帶機主要由上鎖帶、基座、下鎖帶、上層履帶、下層履帶、液壓泵站、電控箱、上下帶速度檢測裝置等組成（見圖1）。

圖1 履帶機組成結構

上層履帶、下層履帶：上層履帶和下層履帶通過夾緊油缸實現對上膠帶（舊帶）的夾緊，通過4 個液壓馬達驅動履帶的運轉，從而牽引上膠帶。

上鎖帶：正常換帶時，處于打開狀態，不對膠帶產生任何影響；當速度傳感器監測到上帶出現下溜情況時，無條件對膠帶進行鎖死。其是換繩施工安全的第二道防線。

下鎖帶：下鎖帶機構正常換帶時，實時控制下膠帶（新帶）的夾緊力，平穩地下放新帶，當速度傳感器監測到下帶速度超限時，無條件對膠帶進行鎖死。其是換繩施工安全的第二道防線。

3 履帶機牽引力與制動力計算

3.1 牽引膠帶所需牽引力計算

式中：m 為膠帶質量；θ 為斜巷坡度；μ 為摩擦系數，取0.05；K 為動載系數，取1.2。

根據計算牽引膠帶所需牽引力F=717 kN。履帶牽引車牽引力1000 kN＞717 kN，履帶牽引連續換帶裝置完全能夠滿足牽引膠帶的牽引力。

3.2 下鎖帶機構主要參數及下膠帶所需制動力計算

下鎖帶機構適用帶寬1.4～1.8 m，制動力600 kN，額定電壓380 V，功率7.5 kW。下膠帶所需制動力：

根據計算下膠帶所需制動力為260 kN，下膠帶使用下鎖帶機構制動力600 kN＞260 kN，完全滿足下膠帶的安全下放。

4 施工方法

4.1 膠帶膠接

為了運輸和檢修方便，膠帶成品一般為200 m/卷，在施工前需要將4800 m 膠帶（共計24 卷）嚴格按照熱硫化工藝進行膠接，并且進行檢查，使其符合工藝要求，保證每個接頭具有足夠強度，該工序可在前期準備工作中完成，4800 m 膠帶膠接完成后按下放順序分層次疊放于主斜井機頭（見圖2）。

圖2 施工現場布置圖

4.2 施工前期布置

4.2.1 設備安裝

焊接履帶機平臺及支架，并將履帶機安裝固定于作業平臺上，保證基座牢固可靠。安裝卷帶裝置，用于拉出舊帶，成卷運輸出施工現場，保證施工現場有足夠的作業空間。在機頭部位安裝2 臺絞車，功率分別為45 kW、75 kW，用于牽引膠帶和疊放膠帶。

4.2.2 主斜井夾帶裝置的安裝與檢查

在施工斷帶前需要利用主斜井巷道內夾帶裝置將膠帶固定，因此，需要做夾帶裝置基礎并且安裝夾帶裝置，并且在施工前需要檢查其牢固可靠性。

4.2.3 施工器具的配備及措施的制定與審批

施工過程中所用器具應根據施工工藝進行配備，保證滿足使用要求，包括手拉葫蘆、50 t 液壓千斤頂（夾帶裝置使用）、吊裝帶等。

在施工前組織進行措施編制，并且按照規定完成審批，嚴格按照措施執行。

4.3 下新帶，拉舊帶

4.3.1 對接頭，安裝夾帶裝置

將舊帶需要切斷處置于機頭處，然后安裝各聯巷、機頭處夾帶裝置的50 t 千斤頂，夾緊膠帶，保證不下滑。

4.3.2 切斷膠帶，連接新舊膠帶

在斷帶點處切斷，將疊放的新帶穿過履帶機下鎖帶，并將新舊膠帶接頭鋼絲繩用繩卡鎖緊，保證連接可靠。

4.3.3 下放新帶、拉出舊帶

將舊帶拉出的接頭穿過上鎖帶，按照下層下放新帶、上層拉出舊帶的方式進行，舊帶與75 kW 絞車連接，拆除巷道內夾帶裝置的50 t 千斤頂，絞車配合履帶機緩慢勻速拉出舊帶，在拉出舊帶的同時，新帶也逐步下放。由于履帶機有牽引和自鎖功能，不但能夠勻速控制，而且極大地提高了安全可靠性。

拉出舊帶利用卷帶機成卷運出施工現場，直至4800 m 膠帶下放完成。

4.4 在硫化點處切斷膠帶

根據施工前確定新舊膠帶長度的計算數據，并且拉直膠帶后進行巷道檢查核實，保證膠帶在熱硫化后能夠正常張緊，不能超出拉緊車儲帶倉量，同時也不能達不到儲帶要求。核實長度后，確定切斷點，將巷道內的夾帶裝置夾緊，切斷膠帶進行合環熱硫化處理。

4.5 張緊膠帶，恢復附屬設施

在合環硫化后拆除巷道內的夾帶裝置千斤頂，之后進行膠帶張緊，同時恢復聯軸器、皮帶架、托輥、清帶器等附屬設施。施工完成后進行試運行2 h，查看膠帶是否跑偏，并且進行調整。

5 利用履帶機的優點

在更換膠帶的施工作業過程中最重要的是新膠帶下放過程，此過程占用作業時間長，存在一定的施工作業風險。以往采用的是夾帶裝置配合絞車牽引的方式，需要來回將絞車鋼絲繩卷進卷出，同時還需要將夾帶裝置在鋼絲繩卷出期間夾緊，如此往復多次，每一循環約50 m，工序極為復雜，不僅耗用時間長，而且存在膠帶下滑的風險。

目前，我國大多數煤礦井下的液壓泵站均采用手動控制或自動控制，兩者均可實現收帶、換帶的全部功能[2]；而履帶機牽引液壓裝置采用自動電控方式，動作快而靈敏，并且可以利用上下鎖帶進行自鎖，當速度傳感器監測到膠帶下滑速度超出設定范圍，自鎖裝置進行自鎖，夾緊膠帶，保證膠帶不會下滑而發生“射箭”事故，同時履帶機可以利用上層履帶、下層履帶勻速牽引膠帶。

6 結語

通過與以往的施工工藝相比，履帶機在更換斜井膠帶的應用，檢修效率得到了極大的提高，簡化了施工作業的下放膠帶工序，同時保證了施工作業的安全性和可靠性，消除了作業隱患，得到了有效的應用與推廣。