大倾角下运胶带输送机的研究与应用

钟毅 程国林

摘 要：文章简述大倾角下运胶带输送机的概况及主要技术指标、设备配置，剖析大倾角下运带式输送机采用深槽托棍组防下滑、KZP自冷盘式制动装置控制制动减速度、液粘联软平稳起动方式、自动抓捕防飞车断带等应用情况。

关键词：带式输送机；大倾角；下运

中图分类号：TD528 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2014）24-0035-02

随着煤炭行业的发展和国家产业政策的调整，为减少矿井采区巷道的开拓量、降低开拓井巷、提高效率和节约成本，作为采区运输设备的下运大倾角光面胶带输送机因运输高效、投资较少、使用维护便利而得到广泛的应用和重视，传统意义上小功率、短矩离、运输倾角小的皮带机的通用带式输送机，已不能满足现代煤矿运输系统的要求，为适应煤矿井下各种地质条件的长距离、大倾角、平面及空间转弯等特殊带式输送机，已大面积的推广使用。

芙蓉公司珙泉煤矿皮带化运输系统改造中，已安装使用了长距离、大倾角上运及长距离转弯胶带输送机，但大倾角下运胶带输送机在芙蓉矿区乃至整个川煤还未得到应用，珙泉煤矿24采区集中运输巷由于受地质条件的限制，需安装大倾角下运胶带输送机，下运胶带输送机倾角较大（一般为-17 ℃～-27 ℃），系统常运行在发电工况，存在物料运行不稳定性，易产生物料滚滑、胶带跑车打滑等情况，如果采用原用的通用型带式输送机机，存在物料下滑控制，电气控制、驱动装置设计等运行性能不能满足使用要求，为了解决这个难题，达到在大倾角下运条件下使用皮带输送机的目的，开发研究大倾角下运皮带输送机，在川煤集团及其他类似矿井条件下推广应用，具有重要的意义。

1 胶带输送机的用途及发展

带式输送机式是由承载的输送带兼作牵引机构的连续运输设备，可输送矿石、煤炭等散装物料和包装好的成件物品，由于它具有运输能力大、运输阻力小、耗电量低、运行平稳，在运输途中对物料的损伤小等优点，被广泛应用于国民经济的各个部门。在矿井巷道内采用带式输送机运送煤炭、矿石等物料，对建设现代化矿井有重要作用。带式输送机是煤矿最理想的高效连续运输设备，与其他运输设备相比，具有输送距离长、运量大、连续运输等优点，而且运行可靠、易于实现自动化和集中化控制，尤其对高产高效矿井，带式输送已成为煤炭开采机电一体化技术与装备的关键设备。随着我国高产高效矿井的发展，原有的带式输送机无论是主要参数还是性能指标都已不能满足要求，必须向长距离、高带速、大运量、大功率的大型化方向发展，并要改善和提高运行性能，确保安全可靠。随着科我国科学技术的发展，带式输送机的技术水平有了很大的提高，煤矿井下用大功率、长距离带式输送机的关键技术研究和新产品开发都取得了很大的进步。

2 矿井安装胶带机井巷简介

四川芙蓉公司珙泉煤矿24采区集中运输上山，是矿井24采区各工作面集中运输线，各采面原煤经机巷及石门运输设备进入各区段煤仓，经集中运输上山下运至主煤仓，井巷全长480 m，坡度-21 ？觷，巷道布置于玄武岩层中，半园拱断面，净宽3 m，断面7.4 m2，采用锚网喷支护采区改造上山巷道。由于是大倾角、下运输送的问题，若采用普通的带式输送机，无论是下运倾角、防滑措施、电气控制、软制动等都不能满足使用要求；采用刮板机则台位多、故障高、能耗大等问题。为了解决大倾角向下输送的问题，需安装一台大倾角下运皮带机与之配套。

3 大倾角下运带式输送机需要解决的技术问题

常规的带式带送机设计只建议其在-17 ？觷～15 ？觷的范围内使用，当带式带送机的倾角<-17 ？觷时，则在设计过程中播要解决几个主要技术问题。

3.1 物料在运行过程中的稳定性

输送机在向下运行时，物料的重力也使其有向下滚动的趋势，倾角越大物料的稳定性就越差，就越容易产生向下的滚动和滑动。当轴送机突然停车时，由于物料惯性因素，它的滚动趋势就更大。如何防止物料在箱送带上滚动和滑动，此问题的解决好坏将直接形响着矿井的安全生产。

3.2 输送机运行工况的改善

输送机的功率随着输送量的多少不断的变化，因此当输送量较少时输送机可能处在正功电动状态，而当输送较多或满载时，输送机却又可能处在负功发电状态，在不同的运行状态必须采用相应的保护措施以免发生飞车事故。

3.3 输送机启动、制动加速度的控制

在输送机的设计规范中规定，输送机的启动、制动加速度必须小于0.3 m/s2。而下运输送机有时会满载停车，然后再满载启动。这时翰送机正处于负功发电状态，因此就必须采用有效的保护装置以避免在启动、制动时出现飞车事故。

3.4 输送机在停车时产生飞带现象

因煤矿井下特殊环境的限制，可能出现输送带与滚筒之间进水等现象，导致摩擦系数减小，使得在传动滚筒停止转动后而输送带仍然在不停地向下滑动，这时同样要有相应的保护装置使其停止滑动。

4 主要技术问题研究

4.1 物料防滚滑

物料防滚滑主要是输送机运行稳定，重点增加皮带对物料的包裹和摩擦力，只有摩擦力大于物料的下滑力时，物料才能在输送带的带动下稳定运行。在结总国内外托辊技术的基础上专门设计了60 ？觷中心对称式“双排深槽形托辊组”，辊子选用φ108冲压焊接标准滚子，这是本台皮带机的特点，双排深槽形托辊组60 ？觷中心结称式“双排深槽形托辊组”的优点是：

①采用4个标准托辊组成深遭托辊，便于制造和维修。

②中间2托辊呈V形布置，增加了侧压力，在装载量少时对物料摩擦系数仍很大，物料不易下滑。

③增加两侧托辊槽形角，加大托輥装置对物料的摩擦系数，确保大倾角上运时物料不下滑。

④4个托辊按双排中心对称方式布置，有利于输送带的对中运行，使输送带不易跑偏，托辊两端尖角不与输送带接触，可延长输送带的寿命。

4.2 输送机制动

由于皮带机倾角较大，距离较长，在超负荷运转时，极易发生飞车事故，造成皮带机架、电机、减速器等损坏，同时由于飞车时皮带极易跑偏，造成物料撒落，堵塞运输巷道，酿成安全事故。在重载紧急停车时，停留在胶带上的原煤，会产生很大的下滑力，迫使皮带下滑，极易造成断带飞车等重大安全生产事故。

4.3 飞带捕捉

在煤矿井下下运带式输送机实际运行中，当驱动滚筒已经制动时，由于工作面环境恶劣、空气湿度大等原因，容易产生飞带现象，从而产生巷道堵塞，损坏机件，影响工作面的正常生产。在下运带式输送机中，虽然解决了制动问题，但如果飞带现象得不到控制，还是存在事故隐患。本台胶带输送机设计安装了3组ZBD 80带式输送机用断带保护装置，由GSC5断带检测传感器，KXB 127断带保护装置用控制箱，ZBD 80-B断带保护装置执行机构，DF 4/7.5隔爆型电磁阀等四部分组成。它多点布置安装在大倾角上运或下运带式输送机机架上，固定支架上方为输送皮带，正常输送时断带保护装置与皮带不接触，以避免损伤皮带或影响皮带机正常输送；GSC5断带检测传感器固定在上皮带下方，与皮带保持一定的距离。当皮带机发生断带时，载有物料的上皮带下垂带动皮带下方的断带检测传感器动作，任意一只断带检测传感器都能采集到上皮带断带后下滑的距离并转化成脉冲式电信号，经过信号整形、隔离、滤除干扰信号传送给单片机，单片机根据已固化的程序进行脉冲数据计算；当大于设定脉冲数时输出控制指令，其中最先输出指令的控制器，把联动信号传递到前面和后面布置的控制器中，同时也把停机信号传递给主皮带机控制电路，切断主皮带机电源并报警，从而实现联动，所有的控制器经放大电路驱动电磁阀动作抽出控制销，断带保护装置执行机构的上部制动闸块靠弹簧力转动展开后，靠弹力和自重下降与皮带接触，皮带带动上制动闸块向下旋转与下部制动闸块之间的距离越来越小，最终将皮带压紧直至停止运行，达到断带保护的目的。最大特点是：通过电气信号采集，故障判断可靠，避免误动作；抓捕时多点同时抓捕，避免对皮带的损伤；设备免维护，正常输送时与皮带不接触，没有维护成本。

4.4 输送机平稳启动

对于启动性能要求较高的带式输送机，必须要采用可靠的软起动装置以保证输送机各种工况下的平稳启动，从而降低动张力，避免重载起车时闷车和启动时冲击过大及安全事故问题的发生，同时所选用的软启动装置必须具有很好的功率平衡功能。

4.5 输送机拉紧

带式输送机张紧装置是带式输送机的重要组成部分，它的性能好坏直接影响着带式输送机的整机运行状况。结合本机的实际情况选择重锤车式拉紧装置，重锤拉紧装置是利用重锤的重量产生拉紧力，并保证输送带在各种工况下有恒定的拉紧力。可以自动补偿由于温度改变和磨损引起输送带的伸长变化。该种装置结构简单、工作可靠、维护量小，是种理想经济的拉紧装置，但该装置占用空间较，工作拉紧力不能自动调整且拉紧行程有限。

5 结 语

大倾角下运皮带输送机的输送倾角大，因此可以节约井巷开拓，节省运输设备投资和运行费用，能取得良好的综合经济效益；设备具有结构简单，各主要部件均可与通用带式输送机通用性强，给使用、维修带来方便；整机运行可靠，没有埋刮板输送机经常出现的卡链、飘链、断链现象和斗式提升机经常发生的打滑、掉斗现象，它的可靠度几乎与通常带式输送机相等。

它的成功应用，简化了运输环节，实现了连续输送，提高了运输系统效率和自动化水平，降低了运输成本，减少了安全事故出现的机率，对促进矿井高产高效和信息化矿井建设，提高经济效益有重要的作用。它的成功开发应用，为推广使用大倾角皮带机。

参考文献：

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