浅析在大倾角巷道中SDJ-150型皮带运输机的应用

时间：2024-05-17

陈宝林

（鸡西矿业集团城山煤矿，黑龙江鸡西 158100）

皮带输送机是以皮带兼作牵引机构的连续化运输设备，是矿井使用较为广泛的运输设备之一。主要用于综采和高档普采工作面的区段平巷，采区上下山等运输中。通常用于倾斜巷道运输时，考虑到皮带与荷载之间的动摩擦系数以及地质、块度、含水情况的影响，一般倾斜向上运输不超过18°，向下运输不超过15°，但是辽宁铁法矿业集团大隆煤矿1175采煤队经过研究，对原有运输系统进行了改造，并进行了大胆尝试，使原有二台SDJ-150皮带伸长了120m，改造后的输送长度达到420m，最大坡度达到22°。这一运输系统改造的成功，使皮带输送机上行运煤的最大坡度增加了4°，同时节省了两台SGW－150型刮板输送机，下面将这一成功经验与大家共同交流一下。

1 问题的提出

1175采煤队原皮带道设有两台SDJ－150型皮带：一台皮带230m，倾角为15°，二台皮带300m，倾角为18°，在二台皮带至下巷顺槽皮带的120m的区间内，巷道坡度达到了22°，当初准备铺设两台SGW－150型刮板输送机，但是根据SDJ－150型皮带的技术参数：输送量：630t/h，水平输送长度：1000m，带速：1.9m/s，输送带面宽度：1000mm，倾角为180时，上山输送长度不超过400m，根据此技术参数，考虑能否将二台SDJ－150型皮带伸长至下巷顺槽皮带处，这样二台SDJ－150型皮带将达到420m，倾角将达到220，SDJ－150型皮带能否突破上山运输不超过180，运输距离不超过400m的极限。在生产中能否保证其安全运行，皮带的强度能否达到要求，这将是我们对二台皮带能否伸长至下巷顺槽处提出的首要问题。因此，首先需要我们计算一下皮带输送机的强度能否达到要求。

2 皮带输送机强度的计算

根据采机的截深计算出皮带的运输生产率为200 t/h，则计算如下：

2.1 输送带允许承受的最大张力

〔S〕＝σdiB/m=300×3×1000/11=81818.2N/mm

式中：σd-输送带每层单位宽度的纵向拉断强度N/（mm层）；i－尼龙层数；B－输送带宽；m－输送带安全系数，取11。

2.2 输送带上物料的线质量

q=Q/3.6v=200/3.6×1.9=29.24Kg/m

2.3 输送带的线质量

qd=B(iδ+δ1+δ2)ρ=1.0×(3×1.25+3+1)×1.1=8.53Kg/m

式中：δ-输送带中每层尼龙的厚度（mm），平均取δ＝1.25mm；ρ－输送带材料的平均密度（Kg/dm3）ρ取 1.1；δ1、δ2-分别为上下覆盖层厚度mm。

2.4 托辊组的线质量

qt′=G′/lt′=11/1.5=7.33 Kg/m

qt″=G″/lt″=11/3=3.67 Kg/m

式中：qt′、qt″--分别为承载分支和回空分支托辊组旋转部分的线质量；G′、G″--分别为承载分支和回空分支托辊组旋转部分的质量；lt′、lt″--分别为承载分支和回空分支托辊组的布置间距m。

2.5 承载分支直线段输送带的运行阻力

w1=ω′(q+qd+qt′)gLcosβ+(q+qd)gLsinβ

=0.04×(29.24＋8.53＋7.33)×10×420cos22°＋(29.24＋8.53)×10×420sin22°

=66450.43N

回空分支直线段输送带的运行阻力w2=ω″(qd+qt″)gLcosβ－qdgLsinβ

=0.035(8.53＋3.67)×10×420cos22°－8.53×10×420sin22°

=－11757.84N

式中：ω′、ω″--分别为输送沿承载分支和回空分支运行的阻力系数；L-输送机的铺设长度；β-输送机的铺设倾角。

2.6 输送带的张力验算

S1=n(Kw2＋w1)/[eμα－1＋n(1－K)])

=1.17(－1.04×11757.84＋66450.43)/[e0.2×8.25－1＋1.17×(1－1.04)]

=15348.54N Smax=K4S1＋K2w2＋Kw1

=1.044×15348.54＋1.042×(－11757.84)＋1.04×66450.43

=74346.79N

2.7 检验输送带强度

通过以上计算：由于〔S〕≥Smax，所以改造后皮带的强度可满足要求。

3 改造后的经济分析

若将二台皮带伸长至下巷顺槽皮带处，用一台SDJ－150型皮带运输，这样可节省两台SGW－150型刮板输送机，每月可节省电费7.0万余元，节省看点人员8人，月节省工资近1.5万元，每月的检修费用可节省近1.5万元，节省两台开关计6000元，全月可节省费用近11万元，同时皮带道的设备点由4台减少到2台，事故率减少了近50%，经过以上的分析对比，决定将二台SDJ－150皮带伸长至下巷顺槽皮带处。

4 改造后可能会存在的问题及采取的防范措施

在煤炭生产中，皮带输送机是重要的运输设备，但在倾角大、距离长、负荷大的上山运输中，由于皮带的长期高负荷运转和一些意外因素，都可能导致皮带输送机发生事故，例如：皮带跑偏、打滑、断带、飞煤伤人、托辊不转增大运行阻力等，那么采取怎样积极有效的防范措施，才能防止以上事故的发生，保证其安全运行呢？

4.1 注意检查和调整输送带的跑偏问题

皮带输送机跑偏会造成输送带边缘与机架相互摩擦，使输送带边缘过早损坏。跑偏严重时，输送带将脱离托辊而掉下来，造成事故。为解决这类故障，重点要注意安装的尺寸精度与日常的维护保养。首先驱动滚筒与改向滚筒的调整是皮带跑偏调整的重要环节，因为一条输送机的所有滚筒的安装位置必须垂直于皮带输送机长度方向的中心线，若偏斜过大，必然发生跑偏，这就要求我们必须准确安装好驱动滚筒与改向滚筒的位置。其次，涨紧滚筒的两个轴承座移动时应当同时平移，以保证滚筒轴线与皮带纵向方向垂直。另外，转载点处物料的落料位置与皮带跑偏有非常大的影响，尤其在两条皮带机在水平面的投影成垂直时影响更大。通常应当考虑转载点处上下两条皮带机的相对高度。相对高度越低，物料的水平速度分量越大，对下层皮带的侧向冲击也越大，同时，物料也很难居中。使在皮带横断面上的物料偏斜，最终导致皮带跑偏。因此，在安装过程中，应尽可能地加大两条皮带的相对高度。

4.2 注意检查托辊的运转情况

托辊运转的灵活程度对整台皮带输送机的运行阻力、功率消耗、托辊和输送带的使用寿命、维护工作量及煤炭的运输成本都有很大影响。托辊在运转中往往出现转动不灵活的现象，严重时甚至转不动。这样，托辊由滚动摩擦变成滑动摩擦，阻力系数增大10倍左右，其结果造成运行阻力增大，功率消耗增加。由于托辊转动不灵活，使托辊和输送带的磨损加剧，使用寿命降低，并且要经常大量更换托辊，维护工作量增多，导致煤的运输成本升高。更严重的是，滑动摩擦使不转的托辊温度升高，停机时有可能损坏胶带，当使用非阻燃带时，还可能引火灾。因此，要经常检查托辊运转的灵活程度，及时更换转动不灵活的托辊。

4.3 注意检查输送带的拉紧情况，防止皮带打滑

皮带输送机是靠输送带与驱动滚筒的摩擦来传递牵引力的。由于皮带张力不够，皮带与驱动滚筒之间摩擦系数减小，则输送带在驱动滚筒上可能打滑，特别是在重载启动时更易打滑。打滑将使输送带温度升高，造成局部损坏。此外，输送带过松时，在储带装置中可能造成输送带相互接触，引起输送带跑偏。输送带也不能过紧，否则将造成输送带受力过大，驱动滚筒磨损加剧，功率消耗增加，甚至造成断带。因此，必须及时调整拉紧装置，使皮带始终保持适当的张力。及时更换损坏的托辊，清除缠绕的杂物，使阻力减小，不在重载下启动，不准水流煤泥水进入皮带，防止皮带与驱动滚筒的接触面浸入泥水、煤泥等而降低摩擦系数，从而使皮带打滑。