潞宁煤矿带式输送机胶带损坏原因分析及优化改进

王雪兰

（山西潞安集团潞宁煤业有限责任公司，山西 宁武 036700）

由于带式输送机具有运量大、运距长、装卸便捷和能耗低等优点，成为煤矿井下原煤的主要运输方式[1]。在胶带输送机实际工作过程中，由于原煤与矸石的下落冲击会对胶带造成巨大损坏，胶带时常产生磨损严重、断带等故障，不仅增加生产成本，还会导致生产运输停滞，甚至引发人员伤害安全事故。因此，对带式输送机使用过程中胶带存在的问题针对性地进行优化改进研究具有一定的意义[2]。

1 工程概况

潞宁公司22116综采工作面的回采煤量为212万t，工作面设计长度为235m，顺槽长度为1355m。该工作面采用的是DSJ-120/4/×315带式输送机，相关技术性能见表1。

在生产过程中，由于矸石块度、皮带强度等原因，导致22116工作面胶带输送机在不到2个月内产生两起断带事故和多起飘带事故，并伴随落煤现象，严重影响了工作面的生产效率并威胁到了人员安全。研究22116工作面胶带输送机故障原因，并针对性提出改进措施迫在眉睫。

表1 DSJ-120/4×315带式输送机的技术性能

2 DSJ-120/4/×315带式输送机故障原因分析

22116工作面DSJ-120/4/×315带式输送机的常见故障有跑偏、磨损严重和断带，现对上述故障分别进行分析。

2.1 跑偏分析

根据现场研究发现，导致DSJ-120/4/×315带式输送机跑偏的原因可分为设计存在缺陷和外界影响两类。

（1）设计缺陷。在安装时或使用过程中，部件发生偏移导致胶带跑偏。同时胶带的接头处也是影响胶带跑偏的关键因素，若接头处的受力不均就会导致胶带出现侧向拉伸发生胶带跑偏。

（2）外界影响。主要是落入胶带的原煤与矸石具有一定的动量，且大部分物料的落点会偏移胶带的中心线，导致胶带两侧的摩擦力不同，发生皮带偏移。由于工作面潮湿，湿润的原煤会粘附在托辊和滚筒上，导致其上的胶带张力不一，最终影响胶带的平稳运行。

在实际使用中，只有保持胶带的中线与机头、机尾、托架的中线均在同一直线，才不会发生胶带跑偏。

2.2 磨损分析

（1）落入DSJ-120/4/×315带式输送机的矸石块度过大且具有一定初速度，在与胶带接触后会发生相对位移，导致胶带磨损。

（2）DSJ-120/4/×315带式输送机的改向滚筒过多，胶带会在反方向上出现弯曲，导致胶带存在疲劳性损伤。

（3）DSJ-120/4/×315带式输送机的尾部滚筒与托辊之间的胶带会凸起，当上部的荷载过大时，胶带与挡料板摩擦，加速磨损。

（4）在DSJ-120/4/×315带式输送机的机尾处设置有落料漏斗，若输送的物料块度过大，会卡在漏斗壁与胶带之间，而输送机在持续运转，导致胶带磨损。若落料漏斗导料槽的裙板过长会与胶带接触或作用在胶带的压力过大，造成胶带磨损。

2.3 断带分析

DSJ-120/4/×315带式输送机发生断带可归因于胶带自身强度不够和胶带的荷载过大。

（1）胶带主要由橡胶覆面和衬垫层组成，胶带表面的橡胶覆面一方面提供摩擦力带动物料移动，另一方面保护内部的衬垫层。当橡胶覆面耐磨性不足或出现老化，运输的物料会损伤内部的衬垫层。当运输物料较多或物料在胶带上堆放不均时，胶带极易由于应力过大而发生断裂。

（2）部分胶带由于出厂的硫化质量低，使得衬垫之间连接不充分，导致镶嵌其中的钢丝受力不均，实际使用中只有部分钢丝承受应力而发生断带。

综合上述原因，导致带式输送机发生跑偏、磨损和断带事故的原因主要为胶带连接质量差、落料漏斗口径过小、导料裙板过长等。

3 DSJ-120/4/×315带式输送机优化改进

针对导致带式输送机胶带跑偏、磨损和断带的原因，可从优化胶带连接头、降低配重、设置刮料板、设置挡板、改进落料漏斗和设置监控装置等方面改造DSJ-120/4/×315带式输送机。

3.1 优化胶带连接头

原胶带接头采用的是硫化连接，此种连接方式的强度低，极易发生接头断裂或板钉脱落。现改用冷粘接头连接，实际操作为：将两端接头切割成阶梯状，然后利用丙酮清理带芯中的油质，待完全干燥后，在接头处均匀涂抹含有3%～5%固化剂的氯丁胶粘接剂，最后连接接头并使用重物匀速击打压实。此过程中需注意，切割接头时应尽可能保证切割面平整，切割面过于粗糙会导致粘接时接口处出现气泡影响连接强度。因此在切割完毕后，可通过砂轮打磨，打磨过程中应避免磨损带芯层。在进行粘接时，需分两次迅速涂抹，第一次的涂抹量为400g/m2，第二次的涂抹量为350g/m2[3]。

3.2 降低荷载

若带式输送机的荷载过大，会导致胶带上的张力增大，胶带长期在过度张紧的状态下工作，会加速胶带龟裂和老化；若带式输送机的荷载过低，胶带与驱动滚筒之间会发生相对摩擦，加速胶带的橡胶覆面磨损。因此，可在保证不打滑的前提下，尽可能降低荷载。经过试验，将带式输送机的荷载减少2t，可避免胶带的过度张紧。

3.3 设置刮料板

为避免由于物料粘附在托辊与滚筒上而导致胶带跑偏，可在输送机的改向滚筒内侧沿改向滚筒的方向设置由强度高、耐磨性和韧性好的聚氨酯制成的刮板[4]，如图1所示。通过在刮板上设置弹簧，使刮板与胶带充分接触，又可避免对胶带的压力过大而造成胶带磨损。刮板还可对滚筒进行清理，为避免上部滚筒刮落的煤渣落至下部滚筒上，在刮板的下方设置接料槽，收集刮落的煤渣。

图1 刮料板安装示意图

3.4 设置挡板

胶带跑偏是由于存在与胶带运行方向偏移的外力，可通过增加一个与跑偏力大小相等、方向相反的力矫正胶带的运行方向。在滚筒的两侧各设置一块挡板，当皮带的偏移程度过大，就会与挡板接触，受挡板的限制，胶带就不会继续偏移而飘带。但由于胶带上的载荷十分大，且运行速度较快，运行的胶带与静止的挡板接触会造成胶带损坏。因此，挡板采用随动设计，挡板具有与滚筒相同的角速度，从而避免与胶带发生相对摩擦。挡板的安装示意图如图2所示。

图2 挡板安装示意图

3.5 改进落料漏斗

为避免矸石在落料漏斗的漏斗壁与输送带之间卡住，可增大漏斗的横截面积，提高漏斗的通过能力，同时缩短导料裙板的长度，减小漏斗与输送带之间的摩擦，并在漏斗的内部设置缓冲挡板，降低落入输送带上运煤与矸石的动能，减小对胶带的冲击。

3.6 设置监控装置

由于工作面光线昏暗、长度大，工作人员无法及时了解输送机的运行状态，若输送机的胶带发生断裂或飘带还继续运行，极易导致设备损坏和人员伤亡事故。因此，可在输送机上间隔30m设置一组监控跑偏开关，实现自动报警与停机操作。

4 DSJ-120/4/×315带式输送机优化效果

潞宁公司22116综采工作面的DSJ-120/4/×315带式输送机在未进行改进之前，由于胶带频繁出现故障导致输送机的实际输送能力由原设计的1200t/h降低至900t/h。2018年9月，针对带式输送机飘带、胶带磨损和断带问题进行了分析，并从优化胶带连接头、降低配重、设置刮料板、设置挡板、改进落料漏斗和设置监控装置等方面进行优化改造，并进行了一个月的试运行。试验期间，输送机未产生飘带或断带事故，胶带运输机实际输送能力提高到了1200t/h，基本实现了带式输送机性能的充分开发，减少了设备的维护成本，提高了生产效率，增加了经济效益。

5 结论

为了解决22116工作面运输顺槽DSJ-120/4/×315带式输送机的飘带、磨损及断带问题，采用理论分析和现场调研等方法，对DSJ-120/4/×315带式输送机展开研究。研究发现：

（1）潞宁煤矿DSJ-120/4/×315带式输送机故障主要是由于胶带连接质量差、落料漏斗口径过小、导料裙板过长；

（2）通过优化胶带连接头、降低配重、设置刮料板、设置挡板、改进落料漏斗和设置监控装置，可有效避免带式输送机胶带跑偏、磨损和断带事故的发生；

（3）此研究不仅解决了潞宁煤矿带式输送机的故障问题，还提高了生产效率，保证了生产安全，研究成果可为相似工程条件带式输送机的优化提供有益参考。