李森洲

（山西焦煤集團投資公司， 山西 太原 030000）

引言

帶式輸送機是礦井主要的運輸設備，具有運量大、運距長、可連續(xù)運輸、便于自動控制、環(huán)境適應性強等優(yōu)點，廣泛應用于井下煤炭運輸中[1-2]。傳統(tǒng)的帶式輸送機只能直線運輸，在轉(zhuǎn)彎巷道中通常采用多級輸送機搭接的形式完成煤炭的轉(zhuǎn)運，造成轉(zhuǎn)彎巷道帶式輸送機運輸系統(tǒng)復雜、成本高、管理困難等[3]，因此設計帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置[4]，使其不用多級搭接即可完成轉(zhuǎn)彎巷道的煤炭運輸，具有較大現(xiàn)實意義。

1 工程概況

1.1 工程背景

某煤礦是現(xiàn)代化生產(chǎn)礦井，工作面采用傾斜長臂回采方法，在相鄰工作面回采時通常會利用已有巷道布置運輸系統(tǒng)，以減少生產(chǎn)投入，提高生產(chǎn)效率，緩解采掘接替困難等情況。為了降低生產(chǎn)投入，該礦在設備高效利用、避免重復投入和提高資源回收率方面進行了不斷的探索，但是該礦帶式輸送機只能直線運輸，在轉(zhuǎn)彎巷道處通常采用多級輸送機搭接進行煤炭轉(zhuǎn)運，設備投入較多、運輸系統(tǒng)復雜、管理難度增加。

為解決上述問題，結(jié)合礦井實際情況，設計帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置，并在井下進行了實際應用，取得了良好的應用效果，可實現(xiàn)運輸系統(tǒng)任意角度轉(zhuǎn)彎，可提高運輸效率、降低運輸成本[5]。

1.2 工程概況

該礦12090 工作面位于一水平12 采區(qū)，該工作面西部為12100 未采工作面，北部為11 采區(qū)邊界，東部為12080 工作面采空區(qū)，南部為一水平膠帶大巷保護煤柱。12090 工作面軌道順槽設計開口位置（見圖1）位于12080 工作面軌道順槽底抽巷內(nèi)，開口19 m 后揭煤進入煤層中，該巷道設計長度580 m，在掘進過程中需要出煤，其與12080 中間底抽巷夾角56°。根據(jù)該礦以往的運輸系統(tǒng)設計要求，需要在12090 軌道運輸巷和12080 中間底抽巷安裝一部40 t刮板輸送機和兩臺帶式輸送機才可滿足出煤需求。出于對工作面運輸成本和設備管理方面的考慮，提出在軌道運輸巷和中間底抽巷轉(zhuǎn)彎處安裝轉(zhuǎn)彎裝置，改變帶式輸送機的運輸方向。

圖1 12090 工作面巷道位置關系圖

2 帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置結(jié)構及設計原理

2.1 轉(zhuǎn)彎裝置結(jié)構

針對該巷道運輸系統(tǒng)轉(zhuǎn)彎要求，設計基于萬向球的帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置，其結(jié)構見下頁圖2。轉(zhuǎn)彎裝置由以下及部分組成：滾筒、萬向球座、萬向球和連接螺栓。其中萬向球鑲嵌于萬向球座中，并利用連接螺栓將其固定于滾筒上，這樣所有萬向球垂直于連接螺栓的切面就形成了一個柱狀曲面，可作為帶式輸送機皮帶的支撐面，以此完成皮帶的轉(zhuǎn)向，構成輸送機的轉(zhuǎn)彎裝置。

2.2 轉(zhuǎn)彎裝置運行原理

圖2 基于萬向球的轉(zhuǎn)彎裝置結(jié)構圖

當有轉(zhuǎn)彎需求的帶式輸送機皮帶在轉(zhuǎn)彎處通過轉(zhuǎn)彎裝置滾筒時，通過轉(zhuǎn)彎裝置表面由萬向球形成的支撐面完成轉(zhuǎn)向傳送。在運行過程中，滾筒由于皮帶正壓力和自身摩擦力發(fā)生轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動方向與皮帶傳送方向一致，萬向球在圍繞滾筒軸公轉(zhuǎn)的同時會隨著皮帶運送發(fā)生自傳，而在轉(zhuǎn)向前后，萬向球的自傳方向發(fā)生了變化，引導皮帶運行方向也發(fā)生變化，完成皮帶的轉(zhuǎn)彎。滾筒在轉(zhuǎn)動的過程中可以減少皮帶的運行阻力，提高運行效率，如圖3 所示。

圖3 轉(zhuǎn)彎裝置運行原理

2.3 轉(zhuǎn)彎裝置運行安全技術措施

1）嚴格按照設計安裝轉(zhuǎn)彎裝置。帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置通過萬向球改變皮帶的運行方向，其啟動、停機、負載狀態(tài)下受力復雜，須嚴格按照設計位置安裝轉(zhuǎn)彎裝置，以防受力不均造成跑偏。

2）滾筒的安裝必須牢固。轉(zhuǎn)彎裝置安裝時，其滾筒采用地錨方式固定，防止長期高負載狀態(tài)下出現(xiàn)滾筒偏移，導致皮帶跑偏。

3）定期對滾筒及萬向球進行檢查。滾筒和萬向球的運行狀態(tài)對轉(zhuǎn)彎裝置的穩(wěn)定性具有決定作用，因此需要定期對相關轉(zhuǎn)動部件進行檢查和維護。

4）設置急停保護。轉(zhuǎn)彎裝置運行狀態(tài)異常時，有可能導致皮帶損壞或煤炭傾瀉，因此要在轉(zhuǎn)彎裝置安裝處設置拉線急停保護裝置，在帶式輸送機出現(xiàn)故障時可以及時停機對相關故障進行維修。

5）除靠近巷幫一側(cè)均需設置防護網(wǎng)。為了確保設備運行時的行人和工作人員安全，要求在該裝置三面設置防護網(wǎng)，對設備和人員進行隔離。

3 轉(zhuǎn)彎裝置應用情況

本次在該礦12090 工作面軌道運輸巷與12080底抽巷連接拐彎處安裝帶式輸送機的轉(zhuǎn)彎裝置，通過對運行情況的觀察，在帶式輸送機大載荷狀態(tài)下，該裝置運行穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)跑偏和卸料問題，且?guī)捷斔蜋C運行正常，確保了巷道的高效運輸。

4 經(jīng)濟效益分析

12090 軌道運輸巷安裝帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置后，節(jié)省了一臺帶式輸送機，每年可節(jié)約資金約20 萬元；由于減少一臺運輸設備，每年節(jié)省電量消耗約15萬元；采用轉(zhuǎn)彎裝置后減少工作人員4 名，節(jié)約人工約40 萬元；轉(zhuǎn)彎設備可回收利用，減少了設備投入。綜上所述，采用轉(zhuǎn)彎裝置后，每條需要轉(zhuǎn)彎運輸?shù)南锏烂磕昕晒?jié)約約75 萬元，具有較好的經(jīng)濟效益。

5 結(jié)語

本次設計的基于萬向球的帶式輸送機轉(zhuǎn)彎裝置在12090 工作面軌道運輸巷進行了應用，有效解決了帶式輸送機難以轉(zhuǎn)彎的問題。該裝置具有運行穩(wěn)定、安裝簡單、適用于任意角度轉(zhuǎn)彎巷道、可重復利用等優(yōu)點，在運行過程中未出現(xiàn)跑偏、卸料、皮帶撕裂等問題。該裝置可在礦井所有需要拐彎的巷道帶式輸送機中推廣應用，具有較高的經(jīng)濟效益。