皮带机在斜巷实现小角度拐弯技术的应用①

祁明峰 刘小刚

(皖北煤电集团公司百善矿,安徽淮北 235154)

皮带机在斜巷实现小角度拐弯技术的应用①

祁明峰②刘小刚

(皖北煤电集团公司百善矿,安徽淮北 235154)

本文就井下小角度拐弯的斜巷安装皮带机的方法进行分析,并运用了运动学和图文并举的方法进行阐述,我们结合实际情况和经验,对拐弯处的巷道内侧进行刷宽,皮带机架外侧抬高,内侧保持不变直接拐弯法进行了应用,并取得了良好的效果。

带式输送机;内侧刷宽;外侧抬高;直接转弯

皖北煤电集团公司百善煤矿井田为一独立的向斜构造,轴向近南北走向,矿井开拓方式为单水平上下山开采,通风方式为两翼对角式。随着矿井转型,目前百善煤矿生产布局主要是三个炮采,一个准备,六个掘进队。特别是进入 2010年下半年后,各采区资源日渐枯竭,采掘头面多为边角块段,储量少、搬家频繁,地质条件复杂多变,生产战线长等不利因素,有时因地质条件变化容易造成生产接替紧张的局面。为提高掘进单进水平,我矿各掘进队大都采用耙矸机、皮带机联合作业出货,提高掘进速度。

百善矿掘进一区施工的 681机巷设计长度1050m,加Ⅱ号面的 600m,合计工程量 1650m,支护采用矿用 11#工字钢架梯形断面。规格:3200mm ×2400mm ×2400mm (梁 ×腿 ×腿 )、底扎 3900mm,高 2100mm,用编织网、塘材棍、腰帮过顶。也采用耙矸机、皮带机及链板机联合出货,目前已安装 SG W-40T链板机 2部,SD-80型皮带机 3部。其中施工到 681机巷第三部皮带机 S16号点前 17m处遇到断层,为避免断层对煤炭回采产生不利影响,造成该机巷左拐 9°,左拐后迎头煤层受断层的影响顶板呈6°下山,结果下山施工 8m,致使皮带机延伸造成困难,掘进速度放慢,为提高掘进单进,充分发挥耙矸机、皮带机联合作业出货效能,区领导经过认真研究分析后,决定采用斜巷小角度皮带机直接拐弯的方式延伸皮带机,提高掘进单进水平。

1 拐弯方案的选择

1.1 在拐弯点安装拐弯装置方案

在拐弯位置按常规需安装改向滚筒和改向机架,安装时占地位置大,拐弯角度也大,存在功率消耗。增大了皮带机的摩擦损失。目前在弯度较大的情况下一般都安装拐弯装置来解决拐弯问题。在弯度较小的位置安装拐弯装置不经济,不实用。

1.2 在拐点位置直接拐弯的方案

根据有关资料介绍,因为直接拐弯是在水平巷道,拐弯度数小于 10°的情况下才可实用,按照该巷道的情况,拐弯点在该部皮带机的 215m处,拐弯度数为 9°,所以该方法可以借鉴。

百善矿掘进一区管技人员经过认真推敲研究、仔细计算分析后,果断地拿出施工方案,决定借用平巷皮带机直接拐弯的方式延伸皮带机,改变我矿皮带机只能走直道不能拐弯的难题,减少了设备的投入。设计中运用了刷宽拐弯处的巷道断面 (刷宽左侧),间接减小皮带机拐弯的角度;抬高皮带机外侧 H架的高度,使皮带机向外倾斜,并直接拐弯。该方案成功的实施减少了一个转载点,实现了皮带机正常延伸,提高了使用效果。安装如图 1。

2 直接拐弯点的设计方法

1)拐弯处的设计借用轨道拐弯的技术原理,在拐弯处皮带机机架的过渡线是折线,并且具有一定的曲线半径,安装巷道设计的曲线半径为15m,得曲线段外侧理论弧长为 2339mm;拐点前后 12m内侧刷宽 800mm,皮带机在拐点向内侧渐进偏移,最大偏移量 700mm后,得曲线段外侧理论弧长为 1277mm;皮带机曲线段的长短,影响皮带机的转弯效果。见平面图 2。

图 1 拐弯段刷宽施工平面示意图

2)要使皮带机在转弯处能顺利的通过,将要在弯度外侧的皮带机机架抬高,由于皮带机运转是绕性体,运动时,外侧是右拉伸趋势,里侧有压缩趋势,皮带和煤炭在重力以及离心力的作用下,保持特定的轨迹运动,附拐弯平面图 2。

图 2 拐弯处皮带机平移局部放大图

3)外侧皮带机抬高的方法:里侧皮带机 H架不动,外侧皮带机 H架抬高,外侧皮带机 H架是在弯曲的两端的直线段一点点开始逐渐抬高的,到弯曲的起点抬高到规定的数值。数值以计算为准。

4)皮带机在弯曲的地方必须向圆心一方倾斜,这种倾斜是依靠皮带机在拐弯的地方外侧皮带机要铺设比内侧高一些得到的,也就是说在这个地方皮带机是稍有倾斜的倾斜面对向心。

5)外侧抬高量的计算:从机巷拐弯架棚支护断面图 3可以看出,作用在皮带机上的力有两个,一个是皮带机和煤炭的重力 P,一个是皮带机架对支腿的正压力 Q,其大小等于皮带和煤炭对支腿的压力,他们的合力 F就是皮带和煤炭得到向心加速度的向心力。

从图 3看出,由于 QP⊥DF,CB⊥AB,△ABC∽△QPF相似,所以

式中:g—重力加速度,g=9.8m/s2;P=mg;F=PV2/gR;V—皮带的运行速度,V=2m/s;

R—拐弯半径,R=15m;B—机架宽度,B=1.2m。

图 3 681机巷拐弯段架棚支护断面图

6)外侧抬高量的实际确定,由于 h=32mm,的数值在实际应用时的参考数量,此值在实际运用时效果不明显,再用处理皮带机跑偏的方法叠加后,乘以 1.5倍系数后,实际值为 48mm,经试验皮带在拐弯处通过时按照曲中心线运行。

3 过程控制

2010年 8月中旬上报材料计划,8月底把S16号点前 5～17m原 3.2m的棚子全部刷宽为4.0m的工字钢棚,S16号点前 17m左拐 9°后继续施工 4.0m的工字钢棚 25m。9月 3日早班开始拐弯延伸皮带机,按设计要求自拐点向外 40m处开始向迎头把原安设的皮带机按线逐渐向左帮偏移,偏移施工至 S16号点前 17m的拐点时最大左偏移量为 700mm。为防止出现飘带现象和向外侧跑偏现象的发生,偏移后自拐点向机头、机尾方向紧靠皮带机杠杆按 650mm的棚距挑走向棚各15m。9月 10日矿机运专业并对其性能、使用效果进行评估和技术鉴定,并顺利通过验收。

4 效果分析

1)该皮带机在拐弯处安装拐弯装置后,经试运转,效果良好。在重负荷启动时未出现飘带现象和向外侧跑偏现象的发生,满足生产需要,改变了我矿皮带机不能直接拐弯的历史。

2)为防止向外侧跑偏,从拐点起,在外侧机架上两边每隔 3m安装一个直径 108mm的立托辊 (抗轮),起到防止皮带向外侧跑偏。

3)在拐弯处安装的托辊可以使用本皮带机的通用托辊,无需特殊设计特制的托辊。

4)未采用拐弯延伸皮带机时,需重新安装一部皮带机头、机尾及相关设备,而采用拐弯延伸皮带机后,节约资金如下:

(1)节省一部 SD-80皮带机的机头及机尾的投入,SD-80皮带机年租赁费为 16.671万元 /年;节约金额 J1=16.671(万元)

(2)减少一套皮带机综合保护系统的投入;节约金额 J2=0.3154(万元)

(3)每圆班减少耗电量按 80kW ×24h×50%(每圆班开机按 50%计算),如按 1年进行计算。节约金额 J3=80kW ×24h×50% ×0.5元 ×365=17.52(万元)

(4)每班至少需要 2人开车,而采用拐弯皮带机后,每班不需安排人员,每天就节省人员 6人,按我矿人年工资 5.2万元计算,每年因节省人员节约的资金。节约金额 J4=5.2×6=31.2(万元)

5 结束语

通过以上运用了刷宽拐弯处的巷道断面 (刷宽左侧),使皮带机在拐点向内偏移,间接减小皮带机拐弯的角度;抬高皮带机外侧 H架的高度,使皮带机向外倾斜,并直接拐弯。该方案成功的实施减少了一个转载点,实现了皮带机正常延伸,提高了使用效果。

该条皮带机经过改进后,最终顺利延伸,并且在井下运行良好,并顺利通过验收。因为是百善矿的第一条在斜巷实现小角度拐弯的皮带机,此创新成果已受到了皖北煤电集团公司的表彰,已于近期申报专利。

[1]陈培媛.平面转弯带式输送机的结构设计[J].煤矿机械,2005,(4)

[2]高汉利.带式输送机弯曲段曲率半径的确定,[J].煤矿机电,2010,(1)

[3]王奎杰.浅谈皮带机拐弯技术的应用[J].甘肃科技纵横,2008,(6)

Belt conveyor in inclined lane realize small Angle bend technology application

Q IM ingfeng,LIU Xiaogang

(The Baishan coalmine of theWanBei coal electricity company,HuaibeiAnhui 235154)

This paper downhole smallAngle the turning inclined lane install belt conveyor are analyzed,and the method of using a kinematics and script simultaneouslymethod is expounded,we combine the actual conditions and experience of turning on the roadway inside brush wide,belt up,inside outside frame unchanged directly turn method on the application and achieved good effect.

Belt conveyor;Inside brush wide;Lateral raise;Directly turn

TD528+.1

A

1672-7169(2011)02-0070-03

2011-01-09

祁明峰 (1965-),男,安徽安庆人,硕士,高级工程师,皖北煤电集团公司百善矿总工程师。