快速更換大傾角帶式輸送機(jī)強(qiáng)力輸送帶工藝的實(shí)踐分析

張衍軍，剛羅寶

（鄂爾多斯市轉(zhuǎn)龍灣煤炭有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017205）

1 基本概況

轉(zhuǎn)龍灣煤礦主斜井帶式輸送機(jī)的運(yùn)距為1157m，帶速4.5m/s，輸送能力3100t/h,提升高度118m，上托輥采用全段前傾方式?，F(xiàn)使用ST/S 2500×1600×φ7.2（8.5＋7.5）型煤礦用防撕裂鋼絲繩芯阻燃輸送帶，帶寬1600mm，縱向拉伸強(qiáng)度為2500N/mm，單重為64.8kg/m，2014年9月2日投入運(yùn)行，共有硫化接頭11個(gè)。

目前，該輸送機(jī)累計(jì)過(guò)煤量超過(guò)3500萬(wàn)t。經(jīng)過(guò)排查存在輸送帶帶面磨損嚴(yán)重、承載面破損多、個(gè)別輸送帶承載面磨損外露鋼絲繩、部分非承載面磨損外露鋼絲繩共65處、25處透點(diǎn)、30處帶面修補(bǔ)、部分邊膠開(kāi)裂等問(wèn)題?；谝陨蠁?wèn)題，為保證主煤流系統(tǒng)安全運(yùn)行，杜絕斷帶事故發(fā)生，準(zhǔn)備更換的新輸送帶型號(hào)為ST/S2500×1600×Φ7.2（8＋8）型煤礦用鋼絲繩芯阻燃輸送帶，帶寬1600mm，單重為64.8kg/m,每卷長(zhǎng)度230m。整個(gè)施工過(guò)程中，共需更換輸送帶2325m（每卷膠帶23m，共需11卷輸送帶），硫化12個(gè)接頭。

2 前期準(zhǔn)備工作

（1）施工平臺(tái)的搭設(shè)。在主井房外緊靠墻壁正對(duì)輸送機(jī)中心線位置，搭設(shè)液壓履帶連續(xù)換帶裝置安裝施工平臺(tái)，高度約5m，與卸載滾筒中心線一致，主體材料使用20#工字鋼焊接，選用φ159×5mm的無(wú)縫鋼管制作六條支腿預(yù)埋1m后用水泥進(jìn)行固化。

（2）牽引設(shè)備安裝。①履帶牽引連續(xù)換帶裝置：型號(hào)BLHD-500/1600，上下履帶夾緊力500kN，最大牽引力500kN，電動(dòng)機(jī)功率2×95kW，最大牽引速度6m/min，安裝于鋼架平臺(tái)上，主要用于舊膠帶抽出，同時(shí)將新膠帶帶入。②慢速絞車：型號(hào)JH-14，電動(dòng)機(jī)功率18.5kW，牽引力140kN，繩速0.1m/s，繩徑22mm，容繩量120m，外形尺寸2060×680×935，重量1350kg。

（3）安裝卷帶機(jī)及附屬托架。①在主井房龍門(mén)口位置處安裝一套由250×250H型鋼組合框架結(jié)構(gòu)鋼梁，作為預(yù)留輸送帶專用框架。②在主井房外平臺(tái)前方，制作安裝1套楔形輸送帶導(dǎo)向架，用于定位引導(dǎo)舊輸送帶。在輸送帶導(dǎo)向架上方安裝6個(gè)φ159×1800mm改向平托輥，用于牽引和卡固舊輸送帶。③在導(dǎo)向架末端的地面上，安裝1套液壓卷帶裝置，用于回收舊輸送帶。④硫化輸送帶。在移動(dòng)平臺(tái)旁邊的空地上，制作、安設(shè)硫化機(jī)平臺(tái)1套，安裝硫化機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)搭設(shè)硫化專用保溫棚。將11卷輸送帶依次硫化連接，硫化完畢將皮帶順序擺放在平臺(tái)下方。

3 更換施工工序

（1）輸送機(jī)停止運(yùn)行后，皮帶機(jī)停止運(yùn)行后，井口龍門(mén)架前方安裝兩副膠帶夾板（下帶），將下帶固定牢靠。在井口下500m處利用皮帶縱梁分別掛一臺(tái)10t手拉葫蘆在皮帶機(jī)兩側(cè)，牽引上皮帶。（2）固定牢靠后，在驅(qū)動(dòng)滾筒附近切斷下帶，松開(kāi)膠帶運(yùn)輸機(jī)驅(qū)動(dòng)抱閘，將驅(qū)動(dòng)段的輸送帶使用電動(dòng)葫蘆和40kW絞車（井口房?jī)?nèi)）牽引，將上帶穿過(guò)履帶牽引連續(xù)換帶裝置。（3）將上帶穿過(guò)履帶牽引連續(xù)換帶裝置，并多出5m輸送帶放置在墻外的輸送帶導(dǎo)向架上并固定上壓帶托輥。（4）新舊輸送帶頭硫化搭接后，啟動(dòng)履帶牽引連續(xù)換帶裝置將輸送帶夾緊達(dá)到壓力，然后逐一拆除皮帶夾板，待皮帶夾板全部拆除后，松開(kāi)盤(pán)形閘，重新啟動(dòng)履帶牽引連續(xù)換帶裝置，開(kāi)始更換膠帶。下放過(guò)程中設(shè)有專人在機(jī)尾觀察皮帶運(yùn)行狀況，保證膠帶下放可控。（5）舊輸送帶從上托輥抽出，同時(shí)將新輸送帶從下托輥帶入，下放過(guò)程中設(shè)有專人在機(jī)尾觀察皮帶運(yùn)行狀況，保證輸送帶下放可控。（6）新、舊輸送帶連接頭運(yùn)行至驅(qū)動(dòng)上方的上帶位置時(shí)，輸送帶全部更換完成，關(guān)閉履帶牽引連續(xù)換帶裝置。（7）預(yù)留合適的新輸送帶余量，然后切斷輸送帶繞過(guò)卸載滾筒，在驅(qū)動(dòng)上方的平臺(tái)上進(jìn)行硫化（提前拆除上托架、安裝硫化機(jī)）。共計(jì)施工約22h。（8）逐步恢復(fù)驅(qū)動(dòng)抱閘、清掃器、擋煤裝置、機(jī)架、各種保護(hù)裝置、張緊輸送帶等工作，檢查完畢后進(jìn)行空載、重載調(diào)試，恢復(fù)正常待生產(chǎn)狀態(tài)。共計(jì)施工約4h。

4 受力分析計(jì)算

（1）換帶裝置牽引力計(jì)算。膠帶的受力情況分為三段計(jì)算，第一段為機(jī)尾水平段上帶，長(zhǎng)度為80m，皮帶重量為6800kg；第二段為14°斜巷段上帶，長(zhǎng)度為1030m，皮帶重量為87550kg；第三段為機(jī)尾水平段下帶，長(zhǎng)度為80m，皮帶重量為6800kg。

更換膠帶時(shí)，牽引力為：

第一段受力計(jì)算：F1=mgμ=8944×9.8×0.045=3944.3N

第二段受力計(jì)算：F2=mgsinθ+mgμcosθ=8600×9.8 ×sin13.5°+86000×9.8×0.045×cos13.5°=233625.9N

第三段受力計(jì)算：F3=mgμ=8944×9.8×0.045=3944.3N

式中m為膠帶重量，θ為斜巷坡度，μ為摩擦系數(shù)，K為動(dòng)載系數(shù)。換帶裝置最大牽引為400KN，上下履帶沿膠帶運(yùn)行方向夾緊力為400KN，滿足使用要求。

（2）換帶裝置支架受力計(jì)算。換帶裝置的支架通過(guò)2根平躺的50a工字鋼與混凝土柱固定。經(jīng)查表，50a工字鋼在支點(diǎn)間距為4m時(shí)，容許載荷為26t。容許載荷Q=26t×2=52t＞24.15t，滿足使用要求。

（3）皮帶夾板龍門(mén)架受力計(jì)算。龍門(mén)架為2根45a工字鋼，承受拉力為上、下帶的下滑力。

經(jīng)查表，45a工字鋼在支點(diǎn)間距為3m時(shí)，容許載荷為26.7t。容許載荷Q=26.7t×2=53.4t＞39.35t，滿足使用要求。

（4）膠帶導(dǎo)向架受力計(jì)算。更換膠帶時(shí)，新膠帶從導(dǎo)向架下方進(jìn)入，舊膠帶從導(dǎo)向架上方溜出。膠帶導(dǎo)向架主要受力位置為部件一。材料的許用正應(yīng)力[σ]=140MPa，許用切應(yīng)力[τ]=80MPa。

①正應(yīng)力強(qiáng)度校核。

②切應(yīng)力強(qiáng)度校核。

式中，P為集中力，G膠帶為42m膠帶重量，G支架為部件一上方支架的重量，η為動(dòng)載系數(shù)，Mmax為最大彎矩，a為集中力距支座距離，c為集中力距另一支座距離，L為跨度，F(xiàn)Qmax為最大剪切力，A為方鋼截面積，WZ為方鋼抗彎截面系數(shù)，σmax為最大拉應(yīng)力，τmax為最大切應(yīng)力。

（5）移動(dòng)平臺(tái)牽引鋼絲繩受力計(jì)算。移動(dòng)平臺(tái)與3000米新膠帶的重量為17t+206.4t=223.4t。使用2根鋼絲繩牽引。受力計(jì)算為：

其中F為鋼絲繩牽引時(shí)單根所承受的拉力，G為牽引最大重量，μ為摩擦系數(shù)。牽引移動(dòng)平臺(tái)的絞車為1臺(tái)18.5t回柱絞車，滿足使用要求。

5 傳統(tǒng)工藝與此工藝對(duì)比分析

（1）傳統(tǒng)工藝。①施工方法：更換輸送帶時(shí)，一般采用在機(jī)頭安裝慢速絞車，分別在機(jī)尾和機(jī)頭位置將舊輸送帶斷開(kāi)，使用絞車將舊輸送帶拉出，然后將鋼絲繩和新輸送帶連接牢固，使用絞車將新輸送帶緩慢拖拽敷設(shè)開(kāi)，最后硫化合茬，調(diào)試運(yùn)行。②存在的不足：一是連續(xù)作業(yè)能力差，收卷絞車鋼絲繩時(shí)需人工拉繩，費(fèi)力費(fèi)時(shí)；二是造成材料浪費(fèi)，絞車的容繩量有限，需多次截繩或換繩；三是存在安全隱患大，容易發(fā)生絞車移位、拉斷鋼絲繩傷人等風(fēng)險(xiǎn)；四是舊輸送帶回收麻煩，絞車拖拉出的舊輸送帶只能臨時(shí)存放在有限的空間內(nèi)，一定程度上影響施工進(jìn)度，后期回收時(shí)比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

（2）快速更換工藝的優(yōu)點(diǎn)。①連續(xù)作業(yè)能力強(qiáng)。利用液壓履帶連續(xù)換帶裝置代替絞車牽引，不再需要人工拉鋼絲繩，連續(xù)收放作業(yè)，大大提高了連續(xù)作業(yè)能力。②安全可靠，工序合理。采用履帶連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)以舊帶新方式，系統(tǒng)壓力可隨時(shí)調(diào)整，完全取消鋼絲繩，同時(shí)還能避免跑帶事故。③施工效率高。傳統(tǒng)工藝更換此輸送機(jī)強(qiáng)力輸送帶需要6～7天時(shí)間，此工藝以舊帶新，工作效率及安全系數(shù)高。

6 結(jié)語(yǔ)

更換輸送機(jī)強(qiáng)力輸送帶作業(yè)復(fù)雜程度較高，且作業(yè)環(huán)節(jié)較多，危險(xiǎn)性較大，這就要求相關(guān)技術(shù)人員明確流程，掌握各環(huán)節(jié)的技術(shù)要點(diǎn)，通過(guò)采用合理的更換工藝，利用先進(jìn)裝備取代人工作業(yè)，在很大程度上提升了更換效率，為煤礦安全生產(chǎn)提供有力保障。下一步要繼續(xù)探究液壓卷帶裝置與可移動(dòng)式液壓卷帶機(jī)配合施工的有機(jī)結(jié)合模式，提高收卷輸送帶效率，進(jìn)一步優(yōu)化施工工藝。