大恒煤业多变坡大倾角下运皮带机的设计与应用

刘林春 李世兴 孙玉明 孙磊

摘  要：大恒煤业上组煤三采区胶带巷总长530米，最大坡度18°，巷道整体呈现大倾角、多变坡、大落差等特点，为了确保采区的提升运输能力，保证上组煤三采区正常开采，经多方研究对比后，决定在该巷道内安装DTL-100/80/2*160型下运带式输送机1部，此皮带机担负整个三采区的原煤运输任务，皮带机及配套安全设施的选型设计及安装，影响到设备的正常运行，也决定了采区的运输能力，因此有必要作为专题进行研究。

关键词：多变坡;大倾角;运皮带机

一、立项目的

确保上组煤三采区提升运输能力，保障带式输送机安全运行。

二、主要研究内容

针对上组煤三采区胶带巷大倾角、多变坡、大落差的特点，因此该巷道内带式输送机在设计和使用过程中必须克服下运皮带机飞车、大变坡飘带、大倾角高落差转载点洒煤等多项难题。经我矿专业技术人员深入讨论，并咨询相关专家和市场调研后，最终形成统一方案。本次大倾角下运皮带机设计，主要分三大课题进行研究，现将主要内容简要如下：

1、大倾角下运皮带机防飞车设计及应用

大倾角下运皮带机运输过程中易发生飞车现象，主要原因是：原煤运输期间，尤其是皮带机满载期间，皮带机瞬间制动，由于惯性原因致使输送带瞬间增大，从而发生输送带褶皱现象，导致输送带脱离滚筒，两者之间失去产生相对位移，滚筒失去输送带的摩擦力而发生冲带飞车现象。针对上述存在的问题，我矿主要从以下三个切入点进行设计应用：

（1）采用盘式制动器对皮带机进行软制动

为了克服皮带机在失电制动期间产生的巨大惯性力，必须考虑实现软制动。目前市场上软制动形式主要有液压调速软制动、盘式制动器软制动、变频软制动等多种形式，上述制动形式当中，盘式制动器因具备范围最广、技术成熟、安全系数高等特点，成为本次软制动方式首选方案。

（2）采用液压自动张紧装置，补偿输送带张紧力。

大倾角下运皮带机最危险的运行状态便是飞车打滑，为了补偿飞车失速过程中输送带与驱动滚筒之间的摩擦力，考虑采用液压自动张紧装置，以实现皮带机恒张紧力运行。本次液压张紧装置设计采用，液压站配套液压马达、液压油缸、张力传感器等设备，并配套PLC电控箱，能够实时监测钢丝绳张紧状态，一旦发生松绳现象能及时补偿钢丝绳损失的张紧力，且该装置要求配备有蓄能器，能确保即使在失电情况下，仍能由蓄能器给液压马达提供足够的驱动力，从而避免输送带打滑现象发生。

三是采用尾部驱动的形式，降低滚筒和输送带之间的相对滑动。此皮带机若采用传统的头部驱动方式，在制动过程中或者一旦发生飞车现象，输送带会存在从驱动滚筒脱离的风险，即使采用液压张紧的形式补偿损失的张紧力，也会因超出张紧绞车（张紧油缸）行程过大，最终使输送带和滚筒之间失去摩擦力，而造成难以弥补的经济损失。鉴于上述情况，我矿决定采用尾部驱动的形式，当皮带机制动时，输送带与滚筒之间的相对位移量比较小，同时输送带会出现越拉越紧的情况，能够避免输送带与滚筒因失去摩擦力而产生打滑。

2、大倾角下运皮带机防洒煤设计及应用

皮带机发生洒煤现象，主要原因有两点：一是大倾角下山运输期间，块煤与输送带间相对滑动产生的块煤滚落现象;二是18°斜坡转载点处大高差抛煤，而形成的块煤不稳定坠落现象。针对上述存在的问题，我矿主要从三个切入点进行设计应用，一是加工深槽托辊架，将上槽型托辊架槽型角由35°增加至60°，从而增大输送带运输槽角，避免块煤洒落，同时加强加厚槽型托辊架选用的钢材，避免物料下运造成的托辊架扭转变形现象;二是在转载点处加装给煤机，减小物料抛落形成的巨大冲击力，降低物料冲击速度，避免高速冲出的块煤自顶皮带飞出，同时避免高落差对搭接皮带机造成的冲击损伤;三是在转载点处加装缓冲床，同时在缓冲床两边，加装防洒煤防护栏，减小转载点处对输送带的冲击伤害，同时减少原煤洒落量。

3、多变坡下运皮带机防飘带设计及应用

皮带机运输期间发生飘带现象，主要原因是18°斜坡与6°斜坡过度太快，上部输送带在皮带机张紧力的作用下，发生输送带脱离托辊架的现象。因该地點变坡过快，采用加装调高支腿的形式，皮带机顶皮带高度将接近于巷道顶部，不利于皮带机安全运行和岗位工日常维护。鉴于上述原因，结合巷道现场条件，我矿利用滚筒的改向和压带作用，采取变坡点原煤自卸载的方式，自行设计加工皮带机压带装置，并在压带装置卸载点处加装缓冲床和防洒煤装置，以减小卸载点处对输送带的损坏。

三、应用效果：

根据计划，我矿在三采区胶带巷安装一部DTL-100/80/2*160型带式输送机，该皮带机驱动装置安装于斜坡顶部，为了防止出现输送带打滑、制动力不足等问题，该皮带机采用尾部驱动的方式，并配套有盘式制动器、液压自动张紧装置、变坡点转载装置等安全设施。该皮带机自投入使用以来，担负了东翼三采区的原煤运输任务，设备运行期间，未发生任何故障，取得了预期效果。

总结语：此皮带机投入使用之后，将一直担负整个三采区的原煤运输任务，它的成功应用，取得了非常大的安全效益和经济效益，为大恒煤业乃至整个龙矿集团在大倾角下运皮带机的应用方面，提供了宝贵的借鉴经验，值得大范围进行推广应用。此部皮带机按照每天工作16小时，每小时运量500t进行计算，每天可运输原煤9000t，可创造经济效益90万元/天。