煤矿特殊地形带式输送机的应用

摘要：介绍了煤矿井下特殊地形条件下，运输巷道皮带中心线不在一条直线，或运输线路存在上运、下运变坡情况，研究了特殊地形条件皮带机中心线变化下、同时存在上下运时的运转问题及解决办法，为矿井煤炭皮带运输系统设计提出新的思路和解决途径。

关键词：特殊地形 带式输送机 应用效果

1、概述

带式输送机作为一种连续物料运输设备，在煤矿生产的运输设备中占据重要位置，它以运输能力大、效率高、安装使用维护方便、故障率低、综合成本低，在煤矿生产中得到了广泛的应用，采煤工作面生产运输系统、掘进工作面运输系统、大巷运输、主提升运输等，无处不见其轰隆奔流的身影。

在带式输送机生产设计、安装及现场使用中，总结发现在一些特殊地形条件中使用时，需对输送机进行特殊设计制造，方可满足实际生产需求，保证输送机安全、可靠运行。

3、特殊地形条件下，使用一般带式输送机易出现的问题

（1）根据带式输送机的设计规范和实验数据，原煤的静态自然堆积角在36度左右，为保证输送机安全可靠的运输效果，设计规范要求：带式输送机向上运输倾角不超过180。当超过180时，在下列情况时，易出现物料下滑或滚料等异常情况，设备将不能正常运转：1）煤炭湿度大（有水煤）；2）煤炭湿度很小；3）物料块度大、带速高、加速度大、运转不平稳等；4）设备重载停车时，发生倒转事故。

（2）带式输送机向下运输时，除出现因水煤、湿度小、块度大及运转不平稳造成的物料下滑或滚料情况，还存在以下问题：1）重载运行时超过正常带速，或发生飞车事故；2）重载停车时不能及时停车（停车时间长），造成埋机头等事故；3）启动、停止时胶带动张力大，易发生断带事故；

（3）带式输送机属连续直线运输设备，设计、安装不允许中心线有弯曲，否则在中心线弯曲处，因运输胶带两侧受到的张力不一致，造成胶带跑偏甚至造成输送机无法运转。

（4）若一台输送机存在以上三种特殊地形条件情况时，上述分析的各种运转情况都有可能发生；在输送机从向下运输变为向上运输段，还有可能出现飘带事故。

4、原因分析及对策

4.1 向上运输超过18度

普通带式输送机向上运输物料时，考虑煤炭的自然堆积角约为360，在承载托滚成槽角35=—450时，为防止物料在运输过程下滑、滚料，保证运输的可靠性，设计规范要求向上运输物料时倾角不大于180。

但在生产现场，因地形条件限制等因素，经常出现运输倾角大于180的情况，可达25—300。在这种生产条件下，一般采用刮板输送机、特殊胶带带式输送机等专用大角度提升设备来实现，但这些设备都存在运输量小、运输距离短、耗能高等缺点，不适应煤矿生产现场的使用。近年来，有些研究院所及输送机生产厂家，相继开发了系列采用普通胶带实现煤炭大倾角（20—300）运输的设备（简称大倾角皮带机），其主要原理是：

大倾角皮带机采用普通带式输送机驱动装置、胶带、托滚、涨紧装置、制动装置、逆止装置、机架等标准的型谱部件，克服了以往大角度运输机的诸多缺点，具备一般带式输送机的全部优点，在煤矿生产中获得了广泛应用，是大角度运送煤炭的首选设备。

4.2 向下运输倾角超过160

普通带式输送机向下运输，当角度超过16度时，也易出现物料下滑及滚料现象，其原因和采取的措施同向上运输大于180时相同，这里不再赘述，仅对向下运输时的特有情况进行分析。

（1）输送机向下运输时，物料的势能转化为输送机的动力，可出现输送机在物料的带动下运转，驱动装置出负力，电机处于发电的状态。此时，若物料势能转换的动力功率大于电机发电功率和输送机摩擦阻力功率的之和，将出现实际运输速度大于额定运输速度，俗称飞车，这是输送机不允许出现的运转情况，可导致电机烧毁、设备损坏等严重事故。

（2）当重载运转突然停电或停机，由于处于发电状态的电机电路被切断，发电状态电机将不再输出电能，此时若无可靠的停车机构，必造成飞车事故。

（3）向下运转时，输送机驱动装置安装在输送机头部时，由计算分析可知，在启动、制动时易发生胶带在滚筒上打滑的现象；

（4）下运胶带输送机在启动及停车时，胶带动张力较大，极易发生断带事故。

（5）针对以上问题，在设计制造及安装时可采取以下措施：

为防止超速及飞车情况，一般电机功率选用备用系数较大，取轴功率的1.7—2.1倍；安设吸收物料势能的能量吸收装置，如板式阻尼器，转向阻尼装置，液压能量转换阻尼装置等，使电机处于电动工况，可有效防止超速。必须按设可靠的制动装置，在超速、停车、停电等情况时可实现安全、可靠、平稳的停车。为减小胶带动张力，制动装置应能调节控制输送机减速度，大型输送机还应有实现平稳启动的软启动装置；为防止断带发生下滑事故，可按设胶带抓扑器或阻尼板；采用普通胶带设计的大倾角下运胶带输送机，下运角度应不大于22—250为宜，推荐使用花纹胶带；输送机驱动装置安装在运输机尾部或中部，可减小胶带张力，防止启动、停车时胶带与滚筒之间打滑。

4.3 输送机中心线（水平方向，以下同）有弯曲，不在同一直线上

4.4 中心线（水平）急拐弯装置

该类装置现在市场已有定型产品，如徐州中立工贸有限公司生产的系列带式输送机拐弯装置，是较为典型的一种，其原理如下图3。

在输送机拐弯段、承载段托辊采用4个-5个串联成一组，回空段托辊改为两个托辊串联，每组托辊的两端固定点都是弯曲的内侧高于外侧。它的基本理论是物料及胶带在斜面上运动时，由于自身的重力，将产生一个沿斜面向下的重力分力，与胶带通过弯曲段形成的跑偏力相平衡，实现带式输送机弯曲段运输。

5、结语

（1）输送机弯曲段与正常段之间必须圆滑过渡，弯曲半径不小于150—200m；

（2）输送机弯曲段每组托辊的间距比正常段小一倍，且托辊组的两端固定点高低都可调节，调节范围一般在50mm—350mm之间；

（3）输送机的运输量是一个变化量，实际使用中不可能随时调节托辊两端固定点的位置，胶带一定限度内的跑偏难以完全控制，应根据实际情况在弯曲段按设挡偏托辊并加强检查维护；

（4）弯曲段的输送机机架一般采用刚性机架，并牢固固定以抵抗弯曲段的拉力；

（5）一台输送机同时出现上运、下运及拐弯等情况时，可根据以上的分析对照采取相应措施，确保运输安全。