芳纶输送带与钢丝绳芯输送带在大倾角巷道应用研究分析

火高天 孙发云 史选

摘要：窑煤海石湾煤矿主斜井坡度25°，使用两台DTL120/63/2×630型带式输送机配ST/S3150-1200（8+8.1+8）型钢丝绳芯输送带，自投入运行以来，存在输送带接头制作频次高、非伤亡影响多、在大倾角巷道中频繁制作接头及更换输送带作业时安全风险高，且实际运煤量只有420t/h，远小于输送机的额定运输能力，严重制约着矿井的原煤生产和长远发展。为此，海石湾煤矿采用了高强度、低蠕变、重量轻、耐撕裂、节能环保的芳纶胶带。与传统的钢丝绳相比，在带强不降低的情况下，带体重量减少23%，不仅减少了使用钢丝绳芯输送带所带来的运行故障，也改善了胶带机的运行工况，大幅度提高了运输能力，为矿井长远发展创造了有利条件。本文主要针对芳纶胶带的应用及日常维护进行了分析。

关键词：芳纶;更换;钢丝绳芯;输送带;应用;研究分析

1.引言

近年来，随着输送带行业技术的不断革新，芳纶输送带不断在煤矿中推广应用，因其在相同强度下输送带更薄、重量更轻、卷曲长度更长、接头制作方便、接头数量少、防撕裂、抗冲击、稳定性好、不锈蚀、维护保养费用低、使用寿命长等性能远远优越于钢丝绳芯输送带，受到越来越多煤矿企业的青睐，今后芳纶输送带势必成为煤矿胶带输送机的主要选项。虽然芳纶输送带在煤矿使用越来越广泛，但局限于在小倾角巷道或平巷使用，国内尚未有在大倾角巷道使用该输送带的先例。海石湾煤矿在大倾角巷道中使用，创造了国内先河，同时，更换输送带时使用的芳纶输送带和钢丝绳芯输送带硫化搭接技术填补了国内该项技术空白。

2.概述

海石湾煤矿主斜井一、二台输送机安装坡度25°，使用DTL120/63/2×630型两台带式输送机搭接运输，单台机长L=873m，带宽1.2m，带速3.15m/s，额定运输量630t/h，承担着井下原煤运输至地面煤仓的重要任务。带式输送机自2012年4月投运至2021年2月，运行八年多的时间里，使用ST/S3150-1200（8+8.1+8）型钢丝绳芯输送带（输送带重量51kg/m，输送带厚度24.1mm），存在输送带接头多（两台23个）、部分输送带磨损严重、维修量大、非伤亡影响多等的问题;且钢丝绳芯输送带在大倾角工况下长时间运行易出现接头钢丝绳抽动、断绳，带面鼓包、分层等问题，造成极大的安全隐患，在大倾角斜巷频繁制作接头及更换输送带作业时存在较高的安全风险，管理难度极大;同时因安装角度大，接头多，为了保证主要运煤系统安全运行，主斜井输送机实际运输量始终控制在420t/h，遠小于输送机的额定运输能力，严重制约着矿井原煤生产任务的完成和长远发展。为了解决以上制约矿井安全生产的突出问题，提高主斜井运煤系统的抗灾及运输能力，海石湾煤矿在经过大量考察、研究、分析和论证的基础上，决定使用近年来得到广泛使用的高强度、低蠕变、重量轻、阻燃、耐撕裂、抗冲击和寿命长、节能环保的芳纶胶带。并于2021年2月一次性将主斜井一、二台输送机钢丝绳芯输送带更换为DPPS4000-1200（8+8）型芳纶输送带，更换长度3690米，输送带厚度22.3mm，输送带重量39kg/m，两台输送机输送带接头数量共计12个。

3.研究意义和目的

开展本项目的研究，既是实际安全生产的需要，又是输送带领域应用革新的重大突破，旨在确保芳纶输送带在大倾角巷道的安全使用。主要研究在同等条件下芳纶输送带与钢丝绳芯输送带在使用过程中的具体情况，对比分析两种不同类型的输送带优缺点，为矿井物料运输时使用载体的选择提供可靠的现实依据，具有很高的学术价值和直接生产实际意义，同时具有良好的安全、经济和社会效益。

4.DPPS4000-1200（8+8）型芳纶输送带的应用

4.1电动机电流

空载运行时电流20A，重载运行时电流49A。

4.2电动机功率

空载运行时电动机功率94KW，重载运行时电动机功率440KW。

4.3运煤量

正常运输时运煤量520t/h。

4.4输送带参数

输送带重量：39kg/m;输送带厚度：22.3mm。

5.输送带更换后各类参数变化情况

5.1电动机电流

空载运行时降低4A、降低16.6%;重载运行时增加3A、增加6%（运煤量增加所致）。

5.2电动机功率

空载运行时降低24KW、降低20%;重载运行时增加40KW、增加10%（运煤量增加所致）。

5.3运煤量

运煤量增加100t/h。

5.4吨煤电耗

降低0.51KW.h/t、降低21.9%。

6.两种输送带性能比较

6.1ST/S3150-1200（8+8.1+8）钢丝绳芯输送带

易磨损、不耐腐蚀、防水及柔软性能差，成槽性差;接头钢丝绳易抽动、鼓包、断绳、分层;输送带同比情况下更厚更重;更换输送带及重新制作接头频繁，维修率高，投用的人力、物力大，对原煤生产影响时间长，且维修时斜巷作业人员多而集中，持续时间较长，安全风险高，直接制约矿井安全生产，矿井安全和经济效益受到严重冲击。

6.2DPPS4000-1200（8+8）型芳纶输送带

6.2.1芳纶纤维具有超高强度、耐高温、重量轻（便于运输、换带）、延伸率小（自2月16日使用至2月26日：一台输送带伸长1802mm，伸长率1.03‰，2月26日至今无变化;二台输送带伸长1948mm，伸长率1.11‰，2月26日至今无变化）、不锈蚀和制作接头方便等优良性能，从芳纶输送带实际使用情况来看，能有效解决钢丝绳芯输送带在使用过程中存在的一些弊病，如抗撕裂性差、耐水耐透能力差、弯曲性能较差等。

6.2.2输送能力提升空间较大，同带强同带宽同盖胶芳纶输送带比钢丝绳芯输送带每米重量轻24%左右，在相同的驱动情况下，使用芳纶输送带可有效提高输送机的运输量。

6.2.3因输送带重量轻、带体薄、强度高、耐曲折性能好，同样安装环境下，芳纶输送带单卷长度更长（主斜井钢丝绳芯输送带单卷长度200m，芳纶输送带单卷长度400m），大大减少了安装时输送带的接头数量，从而降低输送带运行维修量及因接头多带来的安全风险。

7.取得的效果

我国很多煤矿因开采水平加深，斜巷大倾角输送机的应用已很普遍，由于生产时间的制约和巷道条件的限制，更换胶带存在诸多安全风险。海石湾煤矿主斜井一、二台输送机钢丝绳芯输送带在更换施工过程中，方案合理，措施到位，短时间内一次性按计划将3690米钢丝绳芯输送带更换为芳纶输送带，同时回收了钢丝绳芯输送带。更换输送带过程中首次将不同类型的芳纶输送带与钢丝绳芯输送带搭接硫化，搭接硫化强度达到了钢丝绳芯输送带强度的80%以上，完全满足换带要求，确保了安全施工，且此项技术填补了国内空白，对不同类型胶带更换具有参考意义。

实践证明，芳纶输送带的性能和各项使用指标均远远优越于钢丝绳芯输送带，使用时更安全更可靠，便于管理，尤其适用于大倾角巷道，从实际使用和目前国内使用情况来看，芳纶输送带取而代之钢丝绳芯输送带势必成为一种趋势，将成为保障煤矿安全生产的利器之一。

参考文献：

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