矿用大倾角强力皮带机运行问题分析及优化改进研究

2023-01-10郭旭涛

机械管理开发 2022年8期

郭旭涛

（霍州煤电集团云厦建筑工程有限公司白龙矿建分公司，山西临汾 031400）

引言

当前科学技术飞速发展，煤矿开采过程中所需的设备自动化、机械化程度也越来越高，由于传统的皮带输送机已经难以满足当前的实际需求，因此人们在传统的皮带输送机基础上进行了改进，研发出了一种新的大倾角强力皮带输送机，其主要优点为：使用过程中更加稳定，能够保证工作人员的生产安全，输送效率更高，适应性更好，能够适应复杂的工作环境，因此新型的皮带输送机不仅应用于煤矿的输送过程中，还用于一些井下的其他工作。由于井下的工作环境较为恶劣，设备安装十分困难，尤其是一些大功率的皮带输送机，并且由于工作人员的设备安装水平参差不齐，相关标准落实不到位，很有可能造成设备的安装失误，导致设备的实际使用过程难以达到应有效果，甚至由于设备的安装不当亦或操作失误导致工作过程中相关人员的安全受到威胁。因此，针对某矿大倾角强力皮带运输机运行中出现的不足进行了分析，在此基础上提出了针对性的改进方式，提升了设备的实际使用效果，保证了矿井的工作效率以及生产安全。

1 矿井运输系统概况

本文研究的煤矿开采系统皮带输送机共计7 台，分工明确，其中3 台负责地面的运输系统、4 台负责井下的运输系统，井下的4 台仅有1 台是普通皮带运输机，剩余都是大倾角强力皮带运输机，井下系统的主要参数如下：长1 600 m、宽800 mm，正常工作时的速度为1.6 m/s，煤炭的运输速率为200～250 t/h，根据某矿的实际情况可知，普通的皮带运输机倾角不得超过7°，但是强力皮带运输机的倾角可以达到25°～30°[1]。同时为了保证井下运输的正常进行，所选择的皮带为钢丝绳芯强力皮带，具备良好的耐磨性，并采用硫化的方式对皮带进行连接。此外该矿皮带运输机的机头所采用的驱动方式为软启动，制动方式为盘式制动，其中电动机的电压设置为1 140 V，功率为160 kW、280 kW，并在机尾位置处设置了配重小车以及减速器图。

2 大倾角强力皮带运输机存在的问题

矿井的通风系统布置形式决定了煤矿提升过程中的路径大都在进风风流中，并且井下地形较为复杂，地形不够平坦，因此强力皮带运输机安装倾角通常较大，为了便于实际控制以及突发情况的应对，这些皮带输送机都由地面的控制系统来统一控制，虽然降低了设备的井下占用空间，但是由于工作环境较为恶劣，并且需要持续不断的高强度工作，因此实际工作过程中很容易出现堵塞等现象导致皮带运输机无法正常进行工作，使得整个生产线难以顺利完成开采运输任务，此外，大倾角强力皮带运输机还有以下待解决之处。

2.1 皮带回拉的浮煤多

由于设备结构的客观要求，导致设备工作过程中承载面始终下凹，因此边缘会出现空隙，使得部分煤块在运输过程中掉入凹槽内，这些煤块会随着输送机的运输而不断地进行运动，掉落在机头、机尾或者巷道中，虽然设备中有安装清扫机构，但是仍会出现很多遗漏的情况，掉落的煤块仍会不断地堆积，需要耗费较大的人力物力来进行清理。根据该煤矿的实际数据可得，皮带上堆积的浮煤大约以4mm/h 的厚度上升[2]。

2.2 皮带井筒内大块煤矸掉落较多

根据分析可知，强力皮带运输机安装的倾斜角度较其他类型而言较大，甚至会超过25°[3-4]，加上整个运输路线较长，运输过程中煤块的滚落时有发生，尤其是两端振动较大的位置，煤块的下落现象更是严重，不断掉落的煤块使得巷道的正常工作受到了严重的阻碍。

2.3 皮带发生跑偏及断裂

由于倾斜角度较大，使得卸载时煤块会和皮带的边缘出现较大的摩擦，长此以往边缘磨损会十分严重，整个皮带会变得凹凸不平，输送机上的其他零部件也会因为磨损间隙变大，不仅会影响传送效率，还会因为振动产生皮带掉落等现象。不仅如此，上述的设备堵塞会使得皮带的摩擦更加的剧烈，甚至会出现皮带撕裂等现象，导致恶性循环。

2.4 滚筒受损

强力皮带输送机相较于普通型号相比功率得到明显地提升，因此工作过程中产生的应力较大，滚筒长期处于较大的应力状态下，使得滚筒的使用寿命缩短，使用过程中出现损坏等现象。

3 大倾角强力皮带运输机的优化改进

3.1 针对皮带浮煤多的优化改进

上文分析，由于载荷向下导致承载面下凹，出现间隙使得煤块进入夹缝，因此工作过程中会出现大量的浮煤，针对这一问题，对设备结构进行了改进。增加清扫设备的数量，在滚筒后方原本没有清扫设备的位置安装一台电动滚刷清扫器，使得掉落的细小煤粒能够被及时清理；考虑到间隙中存储的细小煤块难以清理，增设一台被动滚刷清扫器，该机器放在改向滚筒前端；并且在写在滚筒下方安装一个钻有两排平行孔的铁管，使得铁管与外界相连，这样可以通过流经铁管的风起到一个清扫细小煤块的作用，该铁管的主要参数如下：长0.8 m、直径15 mm，两排孔之间的间距为0.01 m[5-6]。

3.2 针对大块煤矸滚落的优化改进

通风设备可以清扫小型的煤块，但是大型的煤块经常会发生滚落的现象，针对此类现象常见的改进措施是进行挡煤板的设立，使得下落的煤块能够受到阻挡不至于掉落在巷道内，为了保证整体的放落煤效果，挡煤板之间的间隔应当为30 m，尤其是在头尾两处落煤现象严重的区域，挡煤板之间的间隔应当缩短为10 m，保证实际工作效果；此外为了防止皮带的损伤，应当在其长期承载面上增设皮带罩，本煤矿采用的皮带罩为钢板以及热轧角钢制成的，皮带罩的长度为1.5 m[7-8]。

3.3 针对皮带跑偏及断裂的优化改进

根据分析可知，皮带的偏移主要原因是皮带以及配套零部件的磨损，使得振动的影响被放大，因此可以采用的改进方法包括以下几点：首先是增加设备的配重，根据实际工作情况，一旦发现有出现偏移的地方，即刻对另一侧进行配重的增加，使得皮带能够处于动态平衡的状态，通常是在机尾处增加配种，如果皮带左右跳动并无固定的偏移方向，则应直接向小车内增加配重；其次是对于设备的结构进行改进，包括调整滚筒和托辊支架的位置，皮带的偏移和安装误差过大也有一定的关系，通常是垂直度难以满足实际需求，因此应当进行相应的调整，使得安装误差更小；此外皮带跑偏还可能因为托辊支架两侧高度差较大，因此应当对两侧的高度进行调节；然后是清除黏物，黏物回附着在设备的各个零部件上，因此会对零部件之间的配合产生影响，尤其是附着在滚筒上的黏物，随着时间的积累会增加滚筒的直径，并且直径的增加是不均匀的，因此对于皮带的拉力也不一致，会导致皮带的偏移，因此要及时进行清理，保证皮带受到的拉力相同；最后就是增设纠偏装置和限位托辊，使得出现偏移的情况下，皮带的运动可以得到纠正，限位托辊能够使得偏移的皮带复位[9]。