快速更换大倾角带式输送机强力输送带工艺的实践分析

张衍军，刚罗宝

（鄂尔多斯市转龙湾煤炭有限公司，内蒙古 鄂尔多斯 017205）

1 基本概况

转龙湾煤矿主斜井带式输送机的运距为1157m，带速4.5m/s，输送能力3100t/h,提升高度118m，上托辊采用全段前倾方式。现使用ST/S 2500×1600×φ7.2（8.5＋7.5）型煤矿用防撕裂钢丝绳芯阻燃输送带，带宽1600mm，纵向拉伸强度为2500N/mm，单重为64.8kg/m，2014年9月2日投入运行，共有硫化接头11个。

目前，该输送机累计过煤量超过3500万t。经过排查存在输送带带面磨损严重、承载面破损多、个别输送带承载面磨损外露钢丝绳、部分非承载面磨损外露钢丝绳共65处、25处透点、30处带面修补、部分边胶开裂等问题。基于以上问题，为保证主煤流系统安全运行，杜绝断带事故发生，准备更换的新输送带型号为ST/S2500×1600×Φ7.2（8＋8）型煤矿用钢丝绳芯阻燃输送带，带宽1600mm，单重为64.8kg/m,每卷长度230m。整个施工过程中，共需更换输送带2325m（每卷胶带23m，共需11卷输送带），硫化12个接头。

2 前期准备工作

（1）施工平台的搭设。在主井房外紧靠墙壁正对输送机中心线位置，搭设液压履带连续换带装置安装施工平台，高度约5m，与卸载滚筒中心线一致，主体材料使用20#工字钢焊接，选用φ159×5mm的无缝钢管制作六条支腿预埋1m后用水泥进行固化。

（2）牵引设备安装。①履带牵引连续换带装置：型号BLHD-500/1600，上下履带夹紧力500kN，最大牵引力500kN，电动机功率2×95kW，最大牵引速度6m/min，安装于钢架平台上，主要用于旧胶带抽出，同时将新胶带带入。②慢速绞车：型号JH-14，电动机功率18.5kW，牵引力140kN，绳速0.1m/s，绳径22mm，容绳量120m，外形尺寸2060×680×935，重量1350kg。

（3）安装卷带机及附属托架。①在主井房龙门口位置处安装一套由250×250H型钢组合框架结构钢梁，作为预留输送带专用框架。②在主井房外平台前方，制作安装1套楔形输送带导向架，用于定位引导旧输送带。在输送带导向架上方安装6个φ159×1800mm改向平托辊，用于牵引和卡固旧输送带。③在导向架末端的地面上，安装1套液压卷带装置，用于回收旧输送带。④硫化输送带。在移动平台旁边的空地上，制作、安设硫化机平台1套，安装硫化机，现场搭设硫化专用保温棚。将11卷输送带依次硫化连接，硫化完毕将皮带顺序摆放在平台下方。

3 更换施工工序

（1）输送机停止运行后，皮带机停止运行后，井口龙门架前方安装两副胶带夹板（下带），将下带固定牢靠。在井口下500m处利用皮带纵梁分别挂一台10t手拉葫芦在皮带机两侧，牵引上皮带。（2）固定牢靠后，在驱动滚筒附近切断下带，松开胶带运输机驱动抱闸，将驱动段的输送带使用电动葫芦和40kW绞车（井口房内）牵引，将上带穿过履带牵引连续换带装置。（3）将上带穿过履带牵引连续换带装置，并多出5m输送带放置在墙外的输送带导向架上并固定上压带托辊。（4）新旧输送带头硫化搭接后，启动履带牵引连续换带装置将输送带夹紧达到压力，然后逐一拆除皮带夹板，待皮带夹板全部拆除后，松开盘形闸，重新启动履带牵引连续换带装置，开始更换胶带。下放过程中设有专人在机尾观察皮带运行状况，保证胶带下放可控。（5）旧输送带从上托辊抽出，同时将新输送带从下托辊带入，下放过程中设有专人在机尾观察皮带运行状况，保证输送带下放可控。（6）新、旧输送带连接头运行至驱动上方的上带位置时，输送带全部更换完成，关闭履带牵引连续换带装置。（7）预留合适的新输送带余量，然后切断输送带绕过卸载滚筒，在驱动上方的平台上进行硫化（提前拆除上托架、安装硫化机）。共计施工约22h。（8）逐步恢复驱动抱闸、清扫器、挡煤装置、机架、各种保护装置、张紧输送带等工作，检查完毕后进行空载、重载调试，恢复正常待生产状态。共计施工约4h。

4 受力分析计算

（1）换带装置牵引力计算。胶带的受力情况分为三段计算，第一段为机尾水平段上带，长度为80m，皮带重量为6800kg；第二段为14°斜巷段上带，长度为1030m，皮带重量为87550kg；第三段为机尾水平段下带，长度为80m，皮带重量为6800kg。

更换胶带时，牵引力为：

第一段受力计算：F1=mgμ=8944×9.8×0.045=3944.3N

第二段受力计算：F2=mgsinθ+mgμcosθ=8600×9.8 ×sin13.5°+86000×9.8×0.045×cos13.5°=233625.9N

第三段受力计算：F3=mgμ=8944×9.8×0.045=3944.3N

式中m为胶带重量，θ为斜巷坡度，μ为摩擦系数，K为动载系数。换带装置最大牵引为400KN，上下履带沿胶带运行方向夹紧力为400KN，满足使用要求。

（2）换带装置支架受力计算。换带装置的支架通过2根平躺的50a工字钢与混凝土柱固定。经查表，50a工字钢在支点间距为4m时，容许载荷为26t。容许载荷Q=26t×2=52t＞24.15t，满足使用要求。

（3）皮带夹板龙门架受力计算。龙门架为2根45a工字钢，承受拉力为上、下带的下滑力。

经查表，45a工字钢在支点间距为3m时，容许载荷为26.7t。容许载荷Q=26.7t×2=53.4t＞39.35t，满足使用要求。

（4）胶带导向架受力计算。更换胶带时，新胶带从导向架下方进入，旧胶带从导向架上方溜出。胶带导向架主要受力位置为部件一。材料的许用正应力[σ]=140MPa，许用切应力[τ]=80MPa。

①正应力强度校核。

②切应力强度校核。

式中，P为集中力，G胶带为42m胶带重量，G支架为部件一上方支架的重量，η为动载系数，Mmax为最大弯矩，a为集中力距支座距离，c为集中力距另一支座距离，L为跨度，FQmax为最大剪切力，A为方钢截面积，WZ为方钢抗弯截面系数，σmax为最大拉应力，τmax为最大切应力。

（5）移动平台牵引钢丝绳受力计算。移动平台与3000米新胶带的重量为17t+206.4t=223.4t。使用2根钢丝绳牵引。受力计算为：

其中F为钢丝绳牵引时单根所承受的拉力，G为牵引最大重量，μ为摩擦系数。牵引移动平台的绞车为1台18.5t回柱绞车，满足使用要求。

5 传统工艺与此工艺对比分析

（1）传统工艺。①施工方法：更换输送带时，一般采用在机头安装慢速绞车，分别在机尾和机头位置将旧输送带断开，使用绞车将旧输送带拉出，然后将钢丝绳和新输送带连接牢固，使用绞车将新输送带缓慢拖拽敷设开，最后硫化合茬，调试运行。②存在的不足：一是连续作业能力差，收卷绞车钢丝绳时需人工拉绳，费力费时；二是造成材料浪费，绞车的容绳量有限，需多次截绳或换绳；三是存在安全隐患大，容易发生绞车移位、拉断钢丝绳伤人等风险；四是旧输送带回收麻烦，绞车拖拉出的旧输送带只能临时存放在有限的空间内，一定程度上影响施工进度，后期回收时比较费时费力。

（2）快速更换工艺的优点。①连续作业能力强。利用液压履带连续换带装置代替绞车牵引，不再需要人工拉钢丝绳，连续收放作业，大大提高了连续作业能力。②安全可靠，工序合理。采用履带连续运转以旧带新方式，系统压力可随时调整，完全取消钢丝绳，同时还能避免跑带事故。③施工效率高。传统工艺更换此输送机强力输送带需要6～7天时间，此工艺以旧带新，工作效率及安全系数高。

6 结语

更换输送机强力输送带作业复杂程度较高，且作业环节较多，危险性较大，这就要求相关技术人员明确流程，掌握各环节的技术要点，通过采用合理的更换工艺，利用先进装备取代人工作业，在很大程度上提升了更换效率，为煤矿安全生产提供有力保障。下一步要继续探究液压卷带装置与可移动式液压卷带机配合施工的有机结合模式，提高收卷输送带效率，进一步优化施工工艺。