姜海峰，張寶軍，路亞軍，高 鑫，欒建偉

（兗州煤業(yè)股份有限公司興隆莊煤礦，山東 兗州 272102）

0 引言

在地質(zhì)條件復(fù)雜的礦井和采區(qū)，為提高煤炭資源回收率，工作面膠帶順槽往往需要轉(zhuǎn)向、拐彎布置，造成運輸巷道不是直線運輸，這樣在膠帶順槽布置上需要多部輸送機搭接使用，才能完成煤炭的運輸，存在設(shè)備種類多、裝機容量、設(shè)備維護量大、工人勞動強度大、運行成本高等缺點，為解決這一系統(tǒng)性問題，所以研制一種可靠的工作面巷道膠帶輸送機連續(xù)轉(zhuǎn)彎輸送裝置很有必要。

帶式輸送機轉(zhuǎn)彎機身的研發(fā)應(yīng)用旨在解決復(fù)雜條件采區(qū)和工作面運輸順槽轉(zhuǎn)向、拐彎布置時，多種輸送機搭接布置帶來的不便，縮減設(shè)備種類、卸載點，減少運行成本和工人勞動強度，提高設(shè)備開機率和煤炭資源回收率，提高回采效率。

1 使用背景

1307（上）工作面位于興隆莊煤礦礦區(qū)一采區(qū)上部，位于巨王林、大苑莊三號斷層之間，工作面最大埋深382m，長度77-175m，推進(jìn)長度1077m，煤層厚度9.2m，煤層傾角平均5°，地質(zhì)儲量176萬t。

1307(上)工作面呈“魚”型不規(guī)則布置，軌順按五段折線布置，運順按161°折線轉(zhuǎn)變布置。興隆莊煤礦1307上工作面有一平面轉(zhuǎn)彎點（如下圖），正常生產(chǎn)時采用DSJ120/180/4×315型可伸縮帶式輸送機運輸煤炭，現(xiàn)遇一平面轉(zhuǎn)彎點，該DSJ120/180/4×315型可伸縮帶式輸送機無法滿足生產(chǎn)需要。

1307工作面回采設(shè)計圖如圖1所示：

圖1 1307工作面回采設(shè)計圖

受地質(zhì)構(gòu)造的影響，運輸巷不能全部直線布置，出現(xiàn)短距離內(nèi)巷道沿水平彎曲的現(xiàn)象，即平面轉(zhuǎn)彎點。再者，為提高煤炭資源回收率，工作面膠帶順槽往往需要轉(zhuǎn)向、拐彎布置，造成運輸巷道不是直線運輸，按常規(guī)應(yīng)用兩部或多部帶式輸送機搭接使用，才能完成煤炭的運輸，因而帶式輸送機的優(yōu)越性不能得到充分的發(fā)揮且存在以下缺點：存在設(shè)備種類多初投資大；裝機容量、設(shè)備維護量大需更多的操作人員，工人勞動強度大增加了運行成本；故障點增多，生產(chǎn)率低等缺點。

為解決復(fù)雜條件采區(qū)和工作面運輸順槽轉(zhuǎn)向、拐彎布置時，多種帶式輸送機搭接布置帶來的不便，縮減設(shè)備種類、卸載點，減少運行成本和工人勞動強度，簡化供電系統(tǒng)，減少轉(zhuǎn)載點粉塵污染，提高設(shè)備開機率和煤炭資源回收率，提高回采效率。有些彎曲巷道因受限制，轉(zhuǎn)彎半徑不能做到足夠大，限制了轉(zhuǎn)彎半徑的大小，因而不能順利轉(zhuǎn)彎，此時輸送帶在轉(zhuǎn)彎處因轉(zhuǎn)彎半徑小會出現(xiàn)翻帶現(xiàn)象，需考慮如何防止翻帶，特別是磨損后的舊輸送帶。根據(jù)興隆莊煤礦1307工作面運輸巷平面轉(zhuǎn)彎實測圖及相關(guān)技術(shù)參數(shù)計算，需要轉(zhuǎn)彎半徑450m，但受實際巷道限制，最大轉(zhuǎn)彎半徑僅為300m。

2 方案分析

興隆莊煤礦運輸巷平面轉(zhuǎn)彎實測圖在以往設(shè)計過程中，經(jīng)常遇到同一工作面因為受地質(zhì)構(gòu)造的影響不能直線布置一部輸送機而需要兩部或三部輸送機搭接運輸?shù)那闆r，以往的設(shè)計中采用以下兩種方式解決：

1）帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置，其特點是一機可實現(xiàn)皮帶換向的目的，需要的轉(zhuǎn)彎半徑小。缺點為轉(zhuǎn)彎裝置相對于正常機身來說，需要較大的安裝空間，一般需要在轉(zhuǎn)彎位置單獨開辟硐室；膠帶在狹小空間內(nèi)多次折返，對膠帶損傷大；換向滾筒上的小托輥轉(zhuǎn)速快，壽命低，需經(jīng)常更換；過煤量小、轉(zhuǎn)彎點易灑煤；維護量大等。技術(shù)方面還不太成熟，以至于被用戶摒棄而采用了最原始的搭接方式運輸。

2）采用傳統(tǒng)膠帶轉(zhuǎn)彎是帶式輸送機在轉(zhuǎn)彎處托輥組槽角采用40°45°50°55°60°平穩(wěn)過渡。每10組槽形托輥設(shè)置1組上糾偏裝置。回程段托輥采用V型托輥組，正常段間距為3000mm，每10組設(shè)置1組下糾偏裝置。此種轉(zhuǎn)彎裝置與正常機身大小基本一致，不需要擴巷道。缺點是所適用的巷道轉(zhuǎn)彎角度較小，一般不超過8°。

3 拐彎皮帶設(shè)計

1）確定拐彎半徑是設(shè)計平面拐彎帶式輸送機最重要的一項工作。拐彎半徑設(shè)計的是否合理，決定了皮帶機能否拐彎成功，但在受限制轉(zhuǎn)彎半徑不能做到足夠大，限制了轉(zhuǎn)彎半徑的大小的場合要有必要的措施：防止跑偏及翻帶。

2）實現(xiàn)平面拐彎的主要技術(shù)措施分為基本措施和附加措施。

基本措施有兩種：一種是使拐彎段托輥的內(nèi)端沿皮帶運行方向向前傾斜一定角度ψ，稱之為托輥的安裝支撐角。由于ψ角的存在，則托輥和膠帶之間就有相對滑移速度ΔV，托輥給于膠帶一與ΔV的方向相反的摩擦力T′。T′在離心力方向上的分力T用以平衡膠帶張力S和S＋ΔS所產(chǎn)生的向心力，促使膠帶拐彎。ψ角越小，T值越大，故ψ角越小越有力，但ψ角不能為零，否則ΔV將為零，托輥將不產(chǎn)生給予膠帶向外推力。另一種是增大拐彎段承載托輥組的槽型角，由正常機身的35°承載托輥組通過45°承載托輥組過渡到深槽60°承載托輥組。

圖2 膠帶運輸機拐彎段受力分析圖

以往實踐證明，槽型角愈大，膠帶愈不易跑偏。槽角的加大有利于膠帶的居中自動調(diào)節(jié)，減小拐彎半徑；附加措施有兩種：一種是構(gòu)成拐彎段內(nèi)曲線抬高角γ。內(nèi)曲線抬高，可減小拐彎段的曲率半徑，使拐彎容易實現(xiàn)。但內(nèi)曲線的抬高，又可導(dǎo)致物料向外側(cè)滾動。因此γ角不宜過大。在設(shè)計時，將內(nèi)曲線最大抬高角定為5°，為實現(xiàn)這一目的，將拐彎段的H支架兩側(cè)支撐根據(jù)抬高角設(shè)計為有一定高度差，現(xiàn)場安裝時，根據(jù)實際情況只需將H支架的內(nèi)側(cè)支腿高度適當(dāng)調(diào)整即可，非常方便；一種是在拐彎段設(shè)置側(cè)立輥，以便膠帶在拐彎段向內(nèi)側(cè)和外側(cè)跑偏時，可由立輥予以限制。膠帶運輸機拐彎段受力分析圖如圖2所示。

3）轉(zhuǎn)彎處設(shè)置60°深槽抗偏防翻帶托輥組、防翻帶裝置、擋帶孔安裝收攏器，防止塊狀物料灑落；內(nèi)側(cè)設(shè)置一組抗偏托輥。

圖3 膠帶運輸機拐彎段架桿刨面圖

4）過渡段采用45°托輥組，可實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎機身與機頭部、機尾部與地坪成傾斜夾角平緩過渡到原正常機身。

5）回程段下托輥隔一組平托輥設(shè)置一組帶擋偏立輥調(diào)心，平托輥處設(shè)置壓帶輥。

4 現(xiàn)場施工

根據(jù)現(xiàn)場條件和地測科標(biāo)線，從拐點處開始向切眼、溜煤眼方向安裝轉(zhuǎn)彎裝置，每條2.4米長中間架折角按0.463°、偏移量14.6mm依次累加；先墊好支腿、根據(jù)高度需要落底或起高，按統(tǒng)一4.6°調(diào)成統(tǒng)一角度，依次安裝過渡段支腿，打地錨后用砂漿固化。后續(xù)安裝防翻帶裝置架、防翻帶裝置梁、深槽抗偏托輥架、上下托輥、抗偏立輥等。在膠帶鋪設(shè)時使用多個鐵滑車進(jìn)行導(dǎo)向。

表1 1307上運順轉(zhuǎn)彎裝置每節(jié)架桿偏移量（按外側(cè)）

總計41組轉(zhuǎn)彎架腿，以第21組安裝在拐點處，如空間不足可調(diào)整偏移量。

5 應(yīng)用效果

膠帶輸送機連續(xù)轉(zhuǎn)彎裝置機身除彎道處的部分結(jié)構(gòu)件外，其他部件如托輥等都可與同類型普通膠帶輸送機通用，經(jīng)過一個月的使用，轉(zhuǎn)彎皮帶的達(dá)到了設(shè)計1200噸/小時運輸能力，第一天產(chǎn)煤4532t，最高日產(chǎn)6496t（25日兩個班）、最高班產(chǎn)3408t（25日夜班），滿足了工作面生產(chǎn)需要，取得了較好的使用效果。

6 結(jié)論

帶式輸送機連續(xù)轉(zhuǎn)彎機身與普通膠帶輸送機相比，不僅可以減少膠帶輸送機的搭接，減少硐室的開采工作量、減少驅(qū)動裝置的投資等，而且還可以減少轉(zhuǎn)載點粉塵污染、維護工作量和主要故障點、降低初期投資、運轉(zhuǎn)費用和工人的勞動強度，簡化供電系統(tǒng)，提高經(jīng)濟效益。

另外，膠帶輸送機連續(xù)轉(zhuǎn)彎機身除彎道處的部分結(jié)構(gòu)件外，其他重要部件如驅(qū)動裝置、張緊裝置、輸送帶等都可與同類型普通膠帶輸送機通用，因而膠帶輸送機轉(zhuǎn)彎機身有更高的經(jīng)濟效益。

7 改進(jìn)方向

1）因變頻技術(shù)非常成熟，可采取上、下帶在進(jìn)入轉(zhuǎn)彎裝置前增加驅(qū)動，使膠帶在連續(xù)轉(zhuǎn)彎處上下膠帶的張力盡可能減小以利于調(diào)整。

2）下膠帶可采用上、下平托輥夾帶增加阻力、與運輸中心夾角布置，實現(xiàn)膠帶運行中受托輥側(cè)向分力進(jìn)行調(diào)整。

3）增大抗偏立輥數(shù)量和旋臂支撐強度，保證調(diào)偏效果。