带式输送机转弯装置的设计及应用

李森洲

（山西焦煤集团投资公司， 山西 太原 030000）

引言

带式输送机是矿井主要的运输设备，具有运量大、运距长、可连续运输、便于自动控制、环境适应性强等优点，广泛应用于井下煤炭运输中[1-2]。传统的带式输送机只能直线运输，在转弯巷道中通常采用多级输送机搭接的形式完成煤炭的转运，造成转弯巷道带式输送机运输系统复杂、成本高、管理困难等[3]，因此设计带式输送机转弯装置[4]，使其不用多级搭接即可完成转弯巷道的煤炭运输，具有较大现实意义。

1 工程概况

1.1 工程背景

某煤矿是现代化生产矿井，工作面采用倾斜长臂回采方法，在相邻工作面回采时通常会利用已有巷道布置运输系统，以减少生产投入，提高生产效率，缓解采掘接替困难等情况。为了降低生产投入，该矿在设备高效利用、避免重复投入和提高资源回收率方面进行了不断的探索，但是该矿带式输送机只能直线运输，在转弯巷道处通常采用多级输送机搭接进行煤炭转运，设备投入较多、运输系统复杂、管理难度增加。

为解决上述问题，结合矿井实际情况，设计带式输送机转弯装置，并在井下进行了实际应用，取得了良好的应用效果，可实现运输系统任意角度转弯，可提高运输效率、降低运输成本[5]。

1.2 工程概况

该矿12090 工作面位于一水平12 采区，该工作面西部为12100 未采工作面，北部为11 采区边界，东部为12080 工作面采空区，南部为一水平胶带大巷保护煤柱。12090 工作面轨道顺槽设计开口位置（见图1）位于12080 工作面轨道顺槽底抽巷内，开口19 m 后揭煤进入煤层中，该巷道设计长度580 m，在掘进过程中需要出煤，其与12080 中间底抽巷夹角56°。根据该矿以往的运输系统设计要求，需要在12090 轨道运输巷和12080 中间底抽巷安装一部40 t刮板输送机和两台带式输送机才可满足出煤需求。出于对工作面运输成本和设备管理方面的考虑，提出在轨道运输巷和中间底抽巷转弯处安装转弯装置，改变带式输送机的运输方向。

图1 12090 工作面巷道位置关系图

2 带式输送机转弯装置结构及设计原理

2.1 转弯装置结构

针对该巷道运输系统转弯要求，设计基于万向球的带式输送机转弯装置，其结构见下页图2。转弯装置由以下及部分组成：滚筒、万向球座、万向球和连接螺栓。其中万向球镶嵌于万向球座中，并利用连接螺栓将其固定于滚筒上，这样所有万向球垂直于连接螺栓的切面就形成了一个柱状曲面，可作为带式输送机皮带的支撑面，以此完成皮带的转向，构成输送机的转弯装置。

2.2 转弯装置运行原理

图2 基于万向球的转弯装置结构图

当有转弯需求的带式输送机皮带在转弯处通过转弯装置滚筒时，通过转弯装置表面由万向球形成的支撑面完成转向传送。在运行过程中，滚筒由于皮带正压力和自身摩擦力发生转动，转动方向与皮带传送方向一致，万向球在围绕滚筒轴公转的同时会随着皮带运送发生自传，而在转向前后，万向球的自传方向发生了变化，引导皮带运行方向也发生变化，完成皮带的转弯。滚筒在转动的过程中可以减少皮带的运行阻力，提高运行效率，如图3 所示。

图3 转弯装置运行原理

2.3 转弯装置运行安全技术措施

1）严格按照设计安装转弯装置。带式输送机转弯装置通过万向球改变皮带的运行方向，其启动、停机、负载状态下受力复杂，须严格按照设计位置安装转弯装置，以防受力不均造成跑偏。

2）滚筒的安装必须牢固。转弯装置安装时，其滚筒采用地锚方式固定，防止长期高负载状态下出现滚筒偏移，导致皮带跑偏。

3）定期对滚筒及万向球进行检查。滚筒和万向球的运行状态对转弯装置的稳定性具有决定作用，因此需要定期对相关转动部件进行检查和维护。

4）设置急停保护。转弯装置运行状态异常时，有可能导致皮带损坏或煤炭倾泻，因此要在转弯装置安装处设置拉线急停保护装置，在带式输送机出现故障时可以及时停机对相关故障进行维修。

5）除靠近巷帮一侧均需设置防护网。为了确保设备运行时的行人和工作人员安全，要求在该装置三面设置防护网，对设备和人员进行隔离。

3 转弯装置应用情况

本次在该矿12090 工作面轨道运输巷与12080底抽巷连接拐弯处安装带式输送机的转弯装置，通过对运行情况的观察，在带式输送机大载荷状态下，该装置运行稳定，没有出现跑偏和卸料问题，且带式输送机运行正常，确保了巷道的高效运输。

4 经济效益分析

12090 轨道运输巷安装带式输送机转弯装置后，节省了一台带式输送机，每年可节约资金约20 万元；由于减少一台运输设备，每年节省电量消耗约15万元；采用转弯装置后减少工作人员4 名，节约人工约40 万元；转弯设备可回收利用，减少了设备投入。综上所述，采用转弯装置后，每条需要转弯运输的巷道每年可节约约75 万元，具有较好的经济效益。

5 结语

本次设计的基于万向球的带式输送机转弯装置在12090 工作面轨道运输巷进行了应用，有效解决了带式输送机难以转弯的问题。该装置具有运行稳定、安装简单、适用于任意角度转弯巷道、可重复利用等优点，在运行过程中未出现跑偏、卸料、皮带撕裂等问题。该装置可在矿井所有需要拐弯的巷道带式输送机中推广应用，具有较高的经济效益。