宋先峰，高維強(qiáng)，杜廷斌

（兗州煤業(yè)股份有限公司濟(jì)南煤炭科技研究院分公司，山東 濟(jì)南 250000）

0 引 言

新經(jīng)濟(jì)形態(tài)下，我國(guó)對(duì)于煤炭資源的需求量不斷增多，采煤輸送工藝和皮帶輸送機(jī)的使用技術(shù)有了較快發(fā)展。管狀皮帶輸送機(jī)的使用是目前煤礦煤炭輸送系統(tǒng)的重要組成、也是煤炭行業(yè)做好環(huán)保工作最有效的方式。而且運(yùn)用的好壞，直接關(guān)系著煤礦的運(yùn)煤效率和企業(yè)生產(chǎn)效益。在各行各業(yè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期，煤炭行業(yè)對(duì)于煤礦生產(chǎn)中管狀皮帶輸送機(jī)的應(yīng)用提出了更高要求，有必要進(jìn)行其輸送方式的進(jìn)一步深化研究。

1 管狀皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)性能

1.1 管狀皮帶輸送機(jī)結(jié)構(gòu)特征

相比于普通的帶式輸送機(jī)，管狀皮帶輸送機(jī)在拉緊裝置、機(jī)頭部、受料點(diǎn)、機(jī)尾部等結(jié)構(gòu)上以及驅(qū)動(dòng)張緊上并無(wú)較大差異。然而在輸送機(jī)裝載點(diǎn)后至卸料點(diǎn)前的輸送部位，兩者差異較為明顯，其中管狀皮帶輸送機(jī)是通過(guò)托輥架及托輥，使皮帶成管狀運(yùn)行，給物料提供一個(gè)密閉的運(yùn)輸通道。

煤炭輸送中，位于管狀膠帶機(jī)尾部受料段的皮帶剛開(kāi)始處于平行狀態(tài)，然而在較短的時(shí)間后，平行運(yùn)行的狀態(tài)會(huì)被打破，并逐漸向著槽形、深槽形狀態(tài)轉(zhuǎn)化，最終，形成圓柱狀形態(tài)，實(shí)現(xiàn)了物料的有效包裹。該過(guò)程中，膠帶向圓管的轉(zhuǎn)化是由布置為六邊形的輥?zhàn)觼?lái)實(shí)現(xiàn)的。在形成封閉圓管后，物料會(huì)被個(gè)裹覆在管內(nèi)，然后隨著膠帶被平穩(wěn)運(yùn)出。而當(dāng)輸送物即將到中部卸料點(diǎn)時(shí)，圓管狀的膠帶又會(huì)逐漸變?yōu)椴坌?、深槽形，進(jìn)而變?yōu)槠叫袪顟B(tài)完成卸料。在膠帶回程段控制中，其控制方法與承載段基本相同，由此循環(huán)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)了采集煤炭的高效輸送。需要注意的是，在回程段，膠帶采用管狀、平行或者V 形結(jié)構(gòu)，均可滿足實(shí)際應(yīng)用需要[1]。圓管帶式輸送機(jī)示意圖如圖1 所示。

圖1 圓管帶式輸送機(jī)示意圖

1.2 管狀皮帶輸送機(jī)的性能特征

現(xiàn)階段，管狀膠帶輸送機(jī)在煤礦生產(chǎn)輸送中的應(yīng)用不斷普遍。從應(yīng)用過(guò)程來(lái)看，管狀皮帶輸送機(jī)的使用具有線路布置簡(jiǎn)單、輸送過(guò)程高效便捷、環(huán)保效益突出的特點(diǎn)[2]。就輸送機(jī)線路布置而言，其采用空間彎曲線路布置，這種布置方式不僅能實(shí)現(xiàn)水平面和垂直面內(nèi)拐彎，而且在跨過(guò)鐵路、公路、河流及各種建筑物中發(fā)揮著重要作用，凸顯了其靈活使用的特點(diǎn)?；谶@種線路輸送模式，設(shè)備發(fā)生故障的概率較低，維修量較少、使用周期長(zhǎng)。同時(shí)相比于傳統(tǒng)輸送，管狀皮帶輸送機(jī)采用雙向物料輸送模式，這大大提升了煤炭的輸送效率。研究表明管狀皮帶輸送機(jī)的運(yùn)輸量能達(dá)到7 000 t/h，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)膠帶輸送機(jī)的運(yùn)輸量，且單機(jī)最長(zhǎng)輸送距離能達(dá)到7 000 m，完全實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)距離布置輸送物料的要求。此外，由于煤炭被包裹在管狀內(nèi)部封閉式運(yùn)輸，故而在輸送中沒(méi)有泄露、揚(yáng)塵、灑落及物料混雜的風(fēng)險(xiǎn)，有效地提升了物料輸送的環(huán)保性。

2 煤礦管狀皮帶輸送機(jī)的應(yīng)用要點(diǎn)

新時(shí)期，管狀皮帶輸送機(jī)在煤礦生產(chǎn)中的應(yīng)用不斷深入，要進(jìn)一步提升其應(yīng)用質(zhì)量，還應(yīng)注重以下要點(diǎn)管理：

2.1 嚴(yán)格控制煤炭輸送量

系統(tǒng)化的進(jìn)行煤炭輸送量控制，能有效地提升煤炭輸送效率，保證煤炭輸送的穩(wěn)定性。在實(shí)際輸送中，如果管狀膠帶輸送機(jī)上煤炭的運(yùn)送量不穩(wěn)定，則管狀膠帶內(nèi)物料的充滿度會(huì)發(fā)生較大變化，是皮帶運(yùn)行不平穩(wěn)，受此影響，輸送機(jī)托輥對(duì)皮帶貫通的作用力也會(huì)隨之改變，這使得管筒發(fā)生扭曲的概率大大增加。根據(jù)煤炭輸送實(shí)際可知，當(dāng)輸送煤炭量較大時(shí)，皮帶反向卷管的問(wèn)題較為突出；這給煤炭輸送帶來(lái)較大危害，基于此，在后期輸送中，應(yīng)注重管狀皮帶輸送機(jī)輸送量的嚴(yán)格控制，保證均勻、不超量的給料，是管狀皮帶輸送機(jī)穩(wěn)定運(yùn)行的一個(gè)重要條件。

2.2 注重托輥的檢查

托輥在管狀皮帶輸送機(jī)中發(fā)揮著重要作用，也是管狀皮帶輸送機(jī)與傳統(tǒng)皮帶輸送機(jī)的主要區(qū)別。在實(shí)際輸送中，傳統(tǒng)的輸送機(jī)在1~3 個(gè)托輥的支撐下，組成平行或槽形截面，以此來(lái)完成煤炭的輸送；而在管狀皮帶輸送機(jī)中，每組托輥的總數(shù)量為6個(gè)，利用每組托輥，將皮帶約束成正六邊形截面的密閉管狀，通過(guò)正六邊形托輥組上搓力、支撐力、和剪切力的作用，管狀皮帶輸送機(jī)能實(shí)現(xiàn)垂直和水平向上的運(yùn)動(dòng)。從應(yīng)用效果來(lái)看，采用管狀皮帶輸送機(jī)，物料輸送的安全性更高，這是因?yàn)椴徽撈Ч芡苍陬^部能否展開(kāi)，物料能否卸下，都不會(huì)對(duì)皮帶造成損傷，這為煤炭資源輸送創(chuàng)造了有利條件；因此生產(chǎn)過(guò)程中需要把對(duì)托輥的檢查作為一項(xiàng)重點(diǎn)工作：一是重點(diǎn)檢查托輥的旋轉(zhuǎn)是否靈活，及時(shí)更換不轉(zhuǎn)或旋轉(zhuǎn)不靈活的托輥；二是及時(shí)更換軸承損壞的托輥；三是及時(shí)更換磨損的托輥，以確保皮帶的正常運(yùn)行。

2.3 重視皮帶管筒外邊緣線游動(dòng)狀況檢查

管狀皮帶輸送機(jī)作業(yè)中，如果皮帶處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，則皮帶管筒外邊緣線會(huì)在整條皮帶管筒的同一個(gè)方位，且于該方位保持穩(wěn)定，即便發(fā)生游動(dòng)，其游動(dòng)的范圍也保持在±1cm 之內(nèi)[3]。然而受雨雪等特殊天氣、來(lái)料不穩(wěn)、皮帶托輥運(yùn)轉(zhuǎn)不靈活等因素的影響，皮帶機(jī)在實(shí)際運(yùn)作中會(huì)出現(xiàn)管筒外邊緣線大幅度游動(dòng)問(wèn)題，該狀態(tài)下，托輥與皮帶卷管之間的受力狀態(tài)會(huì)發(fā)生較大改變，此時(shí)，皮帶管筒會(huì)出現(xiàn)較為明顯的扭曲問(wèn)題，通常，此類(lèi)扭曲多以徑向扭曲位置。基于此，在實(shí)際作業(yè)中，還應(yīng)規(guī)范化、系統(tǒng)化地對(duì)皮帶管筒外邊緣線游動(dòng)狀況進(jìn)行檢查，并及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

2.4 皮帶的毛邊處理

所謂皮帶的毛邊，指的是管狀皮帶在經(jīng)過(guò)六邊形托輥組部位時(shí)膠帶邊經(jīng)常夾入托輥組的2 個(gè)托輥中間，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行導(dǎo)致膠帶邊部摩擦出現(xiàn)毛邊或短小撕裂現(xiàn)象，縮短膠帶的使用壽命。這是管式托輥組結(jié)構(gòu)形式的缺點(diǎn)，也是導(dǎo)致管狀皮帶出現(xiàn)嚴(yán)重撕裂現(xiàn)象的主要原因。在剛投入運(yùn)行的時(shí)間內(nèi)，應(yīng)及時(shí)割除撕裂的膠帶邊條，固定或更換活動(dòng)的托輥，后來(lái)利用運(yùn)行間隙對(duì)磨損和撕裂嚴(yán)重的皮帶邊緣進(jìn)行硫化膠結(jié)，但是其效果并不顯著。在反復(fù)觀察和實(shí)驗(yàn)過(guò)程中最終發(fā)現(xiàn)皮帶搭接部分在運(yùn)輸段基本上都在十一點(diǎn)鐘方向，而此處恰好是管式托輥組左上方和正上方2 個(gè)托輥的安裝銜接處，棱角分明的托輥架子固定于此不可避免地會(huì)對(duì)高速運(yùn)行的管狀皮帶邊緣造成擦傷撕裂。因此安裝時(shí)調(diào)整托輥組，避開(kāi)2 個(gè)托輥間與皮帶運(yùn)行方向的十一點(diǎn)鐘，有效解決了托輥架子對(duì)皮帶邊磨損現(xiàn)象。

2.5 其他狀況檢查

為進(jìn)一步提升管狀皮帶輸送機(jī)的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)量，還應(yīng)注重以下要點(diǎn)把控：①在實(shí)際輸送中，應(yīng)對(duì)皮帶管筒的飽滿度進(jìn)行檢查，同時(shí)觀察其與托輥接觸情況，并且應(yīng)及時(shí)觀測(cè)托輥溫度等因素，同事對(duì)整皮帶機(jī)尾配重箱的質(zhì)量進(jìn)行調(diào)節(jié)，為設(shè)備運(yùn)行創(chuàng)造良好條件；②在實(shí)際輸送中，應(yīng)注重輸送傾角的控制，通常，基于輸送傾角而產(chǎn)生的傾角隨充填系數(shù)應(yīng)不超過(guò)30°；③在設(shè)備管理中，應(yīng)注重設(shè)備斷面的控制，確保結(jié)構(gòu)緊湊型。

3 管狀皮帶輸送機(jī)的輸送效益評(píng)估

3.1 結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢(shì)

相比于傳統(tǒng)的輸送機(jī)，管狀皮帶輸送機(jī)在結(jié)構(gòu)、性能上具有明顯的優(yōu)勢(shì)。從整機(jī)形態(tài)來(lái)看，其結(jié)構(gòu)布局滿足以下要求（見(jiàn)表2）。經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)，管狀皮帶輸送機(jī)的橫斷面變小，機(jī)架寬度約為輸送帶寬度的1/2，有效地減少了空間占用問(wèn)題。而就性能優(yōu)勢(shì)而言，本設(shè)備單機(jī)最大運(yùn)量達(dá)到了7 000 t/h，最長(zhǎng)輸送距離達(dá)到7 000 m，并且能實(shí)現(xiàn)最大傾角輸送，輸送傾角能達(dá)到30°，遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足了煤礦的輸送需要，也解決了復(fù)雜條件下礦石的運(yùn)輸。此外，基于圓管密封輸送，無(wú)需增設(shè)密封罩，降低基建費(fèi)用及設(shè)備成本，并且輸送過(guò)程中無(wú)泄露、避免了揚(yáng)塵，環(huán)境保護(hù)效益突出。

表2 結(jié)構(gòu)性能優(yōu)勢(shì)

3.2 其他效益分析

為實(shí)現(xiàn)管狀皮帶輸送機(jī)整體輸送效益的有效分析，將其與原本的索道輸送方式進(jìn)行對(duì)比，可知管狀皮帶輸送機(jī)的應(yīng)用存在以下優(yōu)勢(shì)：①相比于傳統(tǒng)運(yùn)輸和設(shè)備，管狀皮帶輸送機(jī)無(wú)需建造轉(zhuǎn)載房等設(shè)施，減少了投資費(fèi)用，有效降低了成本費(fèi)用；②該設(shè)備能大大減少人力資源的投入，并且有效地提升了排矸效率，有效降低了煤礦企業(yè)工作人員的工作強(qiáng)度，同時(shí)也降低了成本；③該設(shè)備運(yùn)作安全效益突出，在以往輸送機(jī)運(yùn)作中，設(shè)備存在索道掉車(chē)、斷繩、跑車(chē)的隱患，這對(duì)于工作人員人身安全帶來(lái)較大威脅，影響了企業(yè)效益。而在管狀皮帶輸送機(jī)輸送中，這些問(wèn)題得到有效解決，創(chuàng)造的安全效益不可估量；④該設(shè)備創(chuàng)造了良好的運(yùn)輸環(huán)境，尤其是管狀封閉運(yùn)輸方式的應(yīng)用，從根本上避免了物料外漏問(wèn)題，整體環(huán)境效益較為突出。

4 結(jié)束語(yǔ)

管狀皮帶輸送機(jī)對(duì)于煤礦煤炭資源的輸送具有較大影響。管狀皮帶有效降低物料的灑落、揚(yáng)塵，并且不用設(shè)置轉(zhuǎn)載站，易于布置及安裝，減少空間占用，綜合效益突出。煤礦生產(chǎn)實(shí)踐中，工作人員只有充分了解管狀皮帶輸送機(jī)的結(jié)構(gòu)組成和運(yùn)作原理，然后進(jìn)行物料輸送過(guò)程的嚴(yán)格管控，才能有效地提升管狀皮帶輸送機(jī)應(yīng)用水平，保證煤礦生產(chǎn)、輸送效率與質(zhì)量，推動(dòng)我國(guó)煤炭產(chǎn)業(yè)的健康、有序發(fā)展。