吴寨矿主斜井皮带更换技术的应用与研究

袁士杰

(平煤神马建工集团有限公司安装处, 河南 平顶山市 467000)

0 引 言

平煤集团天力公司吴寨矿生产能力为90万t,其中坡度22°的主斜井担负着全矿井的煤炭提升运输任务,主斜井巷道断面为半圆拱,净宽4000 mm,净高3600 mm,净断面12.28 m2,采用U25型钢＋砌碹砼支护,坡度22°,皮带机全长600 m,由于长时间的高负荷、高频率运行导致皮带磨损严重,存在安全隐患。为了保证皮带的安全可靠运行,矿方委托平煤神马建工集团有限公司安装处更换老旧皮带300 m,其新皮带选用山东青岛红马胶带厂生产的钢丝绳芯胶带,每卷150 m。

为了保障矿井的生产任务,在保证安全、质量的条件下,要求安装工期较短,因此在现场勘查的基础上,提出了硫化、叠放、安装、回收等过程的技术方案,经过技术论证后进行现场应用,以期在满足质量的前提下,为矿方提供安全可靠的技术服务。

1 皮带更换方案

皮带更换的主要环节主要有：皮带的硫化工作;临时设施布置及准备工作,以提高皮带更换的工作效率;皮带的更换安装方案,以确保新老皮带安全可靠地完成更换安装[1-4]。

1.1 皮带硫化方案

根据现场施工环境,在地面井口广场布置皮带硫化及叠放的场地,在硫化场地内使用钢管及彩钢板搭建一处硫化棚,以防止雨水、风火及扬尘等环境因素影响,硫化棚内布设一处硫化平台,用于硫化作业。胶带接头硫化采用ST/S2000三级直线搭接,接头长度2570 mm(包括坡口长度),坡口长度50 mm,最长的钢丝绳长度为2460 mm,第二根长度为1640 mm,最短钢丝绳长度为820 mm,将2卷150 m的皮带在地面硫化成一卷300 m。接头硫化完成后,利用设在硫化场地端头的回柱绞车将皮带往复展开,叠放在场地内,为防止叠放时高度过高、弯曲角度过大损伤皮带,采用上下层皮带中间放置胶带卷筒,以减少皮带弯曲处应力[5-8],叠放方法如图1所示。

图1 皮带叠放方法

为保证硫化接头的质量,预先在地面进行皮带试验头的胶接硫化,硫化完成后送至郑州检测中心进行检测试验,待试验报告符合要求后进行皮带的整体硫化、安装。整个更换安装过程共设计硫化接头4个,包含试验头1个。

1.2 临时设施布置及准备

在井口地面广场内布置作业过程的临时设施：在皮带机头北侧,布置1台16 t稳车;在皮带机头井口房东西两侧布置2台14 t回柱绞车;在皮带机机头布置1组10 t定滑轮,用于新老皮带的下放及回收[9-11]。地面临时设施布设如图2所示。

皮带展开全长为600 m,重量为19800 kg,钢丝绳长120 m,重量为336 kg,合计重量约20.2 t,当皮带拉至井口位置时,受力最大。此时承受的斜面分力、托辊滚动摩擦力、滚筒滚动摩擦力共约7.87 t,因此,选用1台16 t稳车足以满足要求。

稳车钢丝绳选用6×19－1670－Φ28,其破断力为53500 kg,安全系数K＝53500/7870＝6.8＞6,因此安全系数符合《煤矿安全规程》的规定。

图2 地面临时设施布设

1.3 皮带更换

开动皮带机将需要更换的旧皮带开到驱动滚筒下方指定位置停车,井口稳车钢丝绳头经机头滑轮牵引至井口变坡点下方30 m处,皮带经圆木钢丝绳扣捆扎固定在稳车绳头处。在变坡点位置往下每隔3 m依次安装3副皮带夹具,皮带夹具经钢丝绳扣和夹环固定在驱动滚筒底座处,上皮带用一副皮带夹具固定在驱动滚筒处。机尾张紧装置松开,用绳扣跟手拉葫芦把张紧小车固定在张紧轨道上。

在机头拖带滚筒位置下方断下皮带,新皮带与下皮带硫化第一个接头,硫化完成后,新皮带用14 t回柱绞车将道木与吊装带捆扎,用于当皮带夹具失效时,防止下皮带失控。3副皮带夹具夹紧后人员用快速扳手依次松螺帽,下皮带开始下滑,控制下皮带下放速度,当速度过快时,迅速上紧皮带夹具。当下皮带下放6 m时,14 t回柱绞车需进行倒绳头,倒绳时,需上紧3副皮带夹具,绳头固定完成后,再继续下放下皮带。当下皮带下放12 m之后,下皮带在机尾位置打兜后,3副皮带夹具夹紧,然后启动16 t稳车提上皮带,稳车启动上拉上皮带时,布置在另一侧的14 t回柱绞车同时启动,牵引断带位置上皮带回收。当旧皮带回收12 m后,上皮带夹具夹紧,然后继续放下皮带,依次循环。当新皮带下放完成后,量好尺寸,将旧皮带截断,新老皮带最终硫化在一起。

2 社会经济效益

主斜井皮带的更换将导致矿井停产,直接影响矿井经济效益,因此合理的方案可缩短工程工期,提高社会经济效益。本文介绍的主斜井皮带更换安装方案,在实际应用中,既保证了安装质量,同时又大幅度缩短了工期,为矿井缩短了停产时间,提高了相对社会经济效益,具体如下：

接头硫化的质量经第三方检测机构检测合格,同时皮带的合理叠放,经实际查验完整性较好,保证了皮带的质量。

经实际应用表明：合理、高效的皮带更换方案,日常更换皮带每150～200 m需用时8 h(不包含硫化时间),完成600 m需连续的24 h,而本方案更换皮带实际用时12 h,节约了一半时间,效率提高了一倍。

3 结 语

主斜井皮带输送机是矿井提升运输的咽喉,直接影响着矿井的安全高效生产。文章针对平煤集团天力公司吴寨矿主斜井的实际情况,制定了接头硫化、皮带更换安装等具体的方案,并计算分析了临时牵引设备的可靠性,经过技术论证交底,在现场应用中,有效提高了皮带更换的效率,有力保证了皮带安装的质量,极大提升了社会经济效益,为同类矿井主斜井皮带更换提供了经验和技术支持。