淺談井下皮帶機皮帶打滑原因與應對措施研究分析

孫繼征

（山東山礦機械有限公司，山東 濟寧 272041）

井下皮帶機在煤礦、港口運轉等相關行業領域中應用廣泛，是非常重要的運輸機械。在井下皮帶機運轉過程中，借助傳輸皮帶實現對物料的有效傳輸。以煤礦生產現場作業為例，井下皮帶機可以實現煤炭自翻車機至筒倉以及堆場的運輸，是關系到煤礦生產作業連續性的重要設備。但隨著相關應用經驗的豐富與累積，在井下皮帶機運轉過程中輸送皮帶頻頻出現打滑問題，尤其是在重載狀態下皮帶機極易出現停機或重啟動的問題，不但導致皮帶機驅動滾筒裝置出現嚴重磨損問題，同時，還對物料傳輸效率產生極為不良的影響。因此，相關工作人員必須充分明確井下皮帶機出現皮帶打滑問題的主要原因，并進行針對性的處理與防范，降低皮帶打滑問題的發生風險，確保井下皮帶機的整機正常運轉。

1 皮帶打滑原因分析

（1）皮帶摩擦系數降低。在井下開采作業進行過程中所面臨的環境條件相當復雜，隨著頂板運行時間的延長，可能導致井下開采作業面面臨一定程度上的滲漏水問題。同時，巷道積水過多會導致井下皮帶機傳輸皮帶長期處于濕潤狀態下，導致傳輸皮帶與驅動滾筒裝置產生相互作用，降低兩者之間的摩擦系數，并導致傳輸皮帶受摩擦力不足這一因素影響而出現拉力傳遞效果不佳的問題，最終導致皮帶打滑問題頻頻產生。在這一過程中，傳輸皮帶的受力狀態如圖1 所示。除此以外，一般情況下，井下皮帶機使用驅動滾筒為包膠橡膠驅動滾筒裝置，驅動滾筒自身以及皮帶材質均為橡膠，對應摩擦系數較小。在張緊力既定的情況下，傳輸皮帶面向驅動滾筒裝置所施加摩擦作用力有限，意味著皮帶打滑問題頻頻發生。針對不同運行工況下的驅動滾筒裝置而言，對摩擦系數取值有不同要求，其中以陶瓷包膠驅動滾筒裝置表面與傳輸皮帶摩擦系數較高。但考慮井下工作面排渣的部位所選用驅動滾筒裝置，其材質多為金屬屬性，表面多未做包膠處理，意味著此類驅動滾筒裝置表面與傳輸皮帶摩擦力系數維持在較低狀態，在井下皮帶機正常使用過程中極易出現皮帶跑偏的問題，不但對皮帶物料傳輸質量產生影響，同時還會導致驅動滾筒裝置與傳輸皮帶磨損問題的進一步加劇。

圖1 傳輸皮帶受力狀態示意圖

（2）皮帶預緊力下降。在井下工作面巷道掘進作業的開展過程中，每次向前掘進距離達到6m 左右，在這一過程中，要求井下皮帶機傳輸皮帶末端伴隨巷道向前掘進而進行相對應移動，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小皮帶的預緊力，且在皮帶有著容易松弛的特點下，導致傳輸皮帶打滑問題的發生概率有所提高。

（3）驅動滾筒裝置出現嚴重磨損。以某礦井井下作業面為例，該井下作業面使用雙滾筒驅動皮帶機將煤炭原料自井下提升至地面轉接機房，作業面皮帶機爬坡角度為13°。井下皮帶機投入運行初期階段對各類工況均有良好適應性，且長時間運轉過程中出現傳輸皮帶打滑問題的可能性較低。但隨著機械使用時間的延長，在井下作業面潮濕以及降雨等一系列因素影響下，驅動滾筒裝置出現嚴重磨損進而可能導致水滑問題的產生，最終表現為傳輸皮帶的打滑現象。正常運行狀態下的皮帶在打滑因素作用下會停運并快速下溜，在此過程中，驅動滾筒裝置處于持續運行狀態下，直至打滑信號產生，但整個過程中皮帶持續性下滑，導致傳輸皮帶上所覆蓋重載煤炭物料在尾部滾筒位置大量堆積，影響皮帶轉動效果，進而導致傳輸皮帶出現包括磨損、撕裂以及跑偏等在內的一系列質量問題。需要特別注意的一點是，即便傳輸皮帶未出現上述嚴重損傷，但為了恢復正常運行狀態，仍然需要對尾部滾筒裝置部位所堆積煤炭物料進行有效清除，以恢復導料槽正常功能，確保皮帶機快速恢復正常運轉。

2 皮帶打滑應對措施

（1）提高皮帶摩擦力系數。井下皮帶機為有效預防皮帶打滑問題的產生，可以采取一系列措施對皮帶摩擦力系數進行提升與優化。首先，工作人員需要定期針對井下皮帶機滾筒以及皮帶進行檢修，出現質量缺陷的情況下應及時進行更換處理，確保滾筒與皮帶之間紋路清晰，提高兩者接觸摩擦力系數，達到預防打滑問題的目的。其次，針對已經出現皮帶打滑問題的輸送機，考慮根據皮帶磨損嚴重程度進行針對性處理。如皮帶輸送機剛啟動狀態下出現皮帶打滑問題，需要針對皮帶與滾筒的接觸部位進行處理，通過鋪灑一定砂礫的方式增加兩者摩擦系數，以驅動皮帶安全且穩定的運轉。需要引起注意的是，此項措施必須在井下皮帶機靜止狀態下進行，以免誘發安全事故影響皮帶輸送機的正常運行。再次，考慮井下皮帶機的運行環境特點，如礦井皮帶機所處環境相對潮濕，皮帶沾水情況下會導致其表面光滑程度提高，導致皮帶摩擦系數下降。針對這一問題，可以嘗試對除塵水量進行有效控制，避免潮濕環境對皮帶產生過度影響，以保證摩擦系數處于良好狀態。最后，考慮皮帶機運行特點，對滾筒位置進行合理調整以達到預防皮帶打滑問題，提高摩擦力系數的目的?？紤]井下皮帶機結構特點，對驅動滾筒運行情況進行合理調節，確保皮帶張緊力達到均勻狀態，在不影響皮帶輸送機傳輸效率的前提下，實現增加摩擦力的目的。除此以外，考慮到滾筒直徑不一可能導致皮帶打滑問題的產生，因此井下作業人員需要根據皮帶機傳輸要求對滾筒直徑進行合理控制，并加強對皮帶表面的清理工作，以改善摩擦力并達到解決皮帶打滑問題的目的。

（2）提高皮帶預緊力。在對皮帶打滑問題進行處理與預防的過程中，可以嘗試借助井下皮帶機機頭拉緊裝置充分拉緊皮帶，同時注意此項操作會導致滾筒位置發生改變，因此必須充分考慮井下皮帶所增加行程，通過合理施加預緊力的方式確保皮帶長度的合理性。但基于拉緊裝置提高皮帶預緊力的方法僅適用于皮帶松弛程度較低的情形，在松弛程度較高的情況下，還需要考慮聯合其他措施對打滑問題進行處理，如通過對滾筒位置進行移動與調整的方式滿足皮帶拉緊需求。同時，考慮井下工作面環境條件復雜多變，且井下皮帶機在經過長時間使用后會出現一定程度上的松弛問題，是導致皮帶打滑的主要原因之一。因此，針對該問題可以嘗試提升皮帶預緊力，借助挖掘設備對皮帶機機尾部位進行直接拖拽的方式，達到良好的處理效果。若皮帶打滑程度較輕微，可以嘗試將煤矸放置于皮帶上，對傳輸皮帶施加一定重力作用，以促進皮帶預緊力的提升，達到改進皮帶打滑問題的目的。需要特別引起注意的是，考慮井下皮帶機皮帶配重以及張緊情況，加強設計環節對配重質量的計算，確保配重以及皮帶張力維持在穩定狀態下，從而避免因皮帶張力下降而出現皮帶打滑的問題。前期輸送皮帶設計環節中需要重視對機械鎖定以及液壓張緊措施的合理應用，并考慮在皮帶輸送機皮帶鎖緊螺母與固定基礎間增設碟簧結構，根據皮帶傳輸需求配置四組碟簧結構且滿足勁度系數要求。在此方案下，將傳輸皮帶張力設置為40kN，同時將驅動滾筒裝置所承受作用力均勻分配至液壓油缸。在井下皮帶機正常啟動后，輸送皮帶張力不斷增加，利用增設碟簧結構壓縮作用力以降低皮帶所承受沖擊影響，同時隨著皮帶運行時間的延長，碟簧結構呈現出自動伸長的趨勢，對傳輸皮帶在永久拉伸過程中所產生的形變進行有效補償，優秀抑制皮帶張力衰減問題，從而發揮對皮帶打滑問題的防治目的。

（3）驅動滾筒磨損。在井下皮帶機正常運轉過程中，若傳輸皮帶與驅動滾筒之間存在水膜，則勢必會導致皮帶打滑問題的發生。受驅動滾筒磨損問題嚴重的這一因素影響，會導致皮帶在正常物料傳輸過程中出現水滑問題。針對該問題，可采取的防治措施如下：首先，對傳輸皮帶與驅動滾筒間水膜厚度進行合理控制，將防水罩安裝于傳輸皮帶以及驅動滾筒裝置上，避免工作面降水對皮帶滾筒產生影響，盡可能保證兩者干燥狀態同時具備良好的摩擦系數。降雨量較大的情況下通過應用防水罩的方式確保傳輸皮帶與滾筒間水膜厚度降低，預防皮帶傳輸過程中水滑問題的產生。同時，在井下皮帶機運行過程中，可以于傳輸皮帶進入驅動滾筒前側部位增設專門的清掃器，對皮帶表面水膜進行有效清除。此環節中可以優先考慮選用V 字形清掃器，依托結構自重與傳輸皮帶材料表面形成緊貼關系，在受水膜影響的情況下，將其徹底刮除并引入皮帶外側。其次，對驅動滾筒裝置表面預留大深度溝槽。受大風、大雨等特殊環境條件影響，雖然井下皮帶機配備有專門的清掃器以及防水罩，但傳輸皮帶與滾筒間隙位置仍然會流入一定雨水，此情形下為避免皮帶打滑問題的發生，必須嘗試對驅動滾筒裝置進行直接更換，利用全新驅動滾筒上所分布的大寬度、深度溝槽，促進皮帶表面殘留水膜的有效排出。同時，為節約溝槽更新成本，可以嘗試人工操作角磨機對溝槽深度進行提高，以達到節約驅動滾筒更換成本，同時延長滾筒有效使用壽命的目的。

3 結語

在當前各行業領域生產作業實踐活動中，井下皮帶機憑借其物料傳輸距離長、安裝方便以及傳輸能力強等一系列優勢，得到了相當廣泛的應用。但隨著應用經驗的累積，井下皮帶輸送機所表現出的皮帶打滑問題日益嚴重，受此因素影響，還會造成驅動滾筒裝置發熱，受長時間摩擦因素影響，導致傳輸皮帶與驅動滾筒裝置之間的摩擦問題進一步加劇，不但無法保障井下皮帶機對物料的傳輸效果，同時也導致井下皮帶機使用壽命受到影響。而皮帶打滑問題的出現不但會對井下正常生產作業產生干擾，還對企業整體健康發展以及成本投入產生巨大影響。本文上述分析中考慮結合井下皮帶機傳輸皮帶打滑問題的產生原因，形成了包括提高皮帶摩擦力系數、提高皮帶預緊力以及驅動滾筒磨損在內的三大處理措施，旨在解決傳輸皮帶頻繁打滑問題，延長井下皮帶機的使用壽命以及運行效率，值得引起業內人士的關注。