井下皮带打滑现象分析及处理措施

王 飞

（山西焦煤集团有限责任公司，山西 太原 030000）

井下皮带机是煤矿行业应用广泛的运输设备，具有运输能力强、适应倾角大、安装方便以及运输距离长等优点。在实际生产工作中，皮带较易在启动阶段出现打滑现象，导致滚筒发热，皮带与滚筒之间接触表面由于磨损变光滑，摩擦阻力变得更小，进而影响皮带机的使用寿命，影响矿井正常生产，导致煤矿企业增加不必要的成本开支。在实际工作中，皮带机打滑主要受预紧力F0、摩擦力系数μ、皮带绕滚筒所形成的包角α等因素影响。本文以官地矿为例，列举出导致打滑现象的实际因素，提出针对性处理措施。

1 皮带打滑机理分析

带式输送机依靠摩擦力作为动力驱动皮带运转。皮带机处于静止状态下，皮带受到初张力F0张紧在两个滚筒上。运转时，输送带在驱动滚筒绕入点的张力由F0增至F1，绕出点的张力则由F0变为F2，如图1所示

图1 皮带受力简图

则皮带所受摩擦力：

根据欧拉公式：

式中：

F1-皮带绕入滚筒所受拉力；

F2-皮带绕出滚筒所受拉力；

μ-皮带与滚筒之间摩擦力系数；

α-皮带绕滚筒所形成的包角。

由于带传动在工作时总长度不变，则其紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减小量，即：

根据以上公式整理可以得出滚筒提供给皮带的最大摩擦力为：

由公式4可以得出，影响皮带与滚筒间摩擦力的因素主要包括：

（1）预紧力F0；

（2）摩擦力系数μ；

（3）皮带绕滚筒所形成的包角α。

若以上因素发生变化，导致摩擦力减小，不足以提供带能够传递的有效拉力，即发生打滑现象。

2 实际工作中皮带打滑原因分析

根据以上理论分析，结合官地矿皮带打滑现场分析，可以得出以下几种常见打滑原因：

（1）预紧力F0变小

巷道正常向前掘进过程中，每向前掘进6m左右，即皮带机末端需进行向前移动，通过在皮带某处将皮带拆开的方法，续接一定长度皮带，搭设皮带架，进行延长操作。在此过程后，皮带机头位置进行拉紧操作，保证皮带具有一定的预紧力。但在延长皮带及拉紧操作过程中，由于人工操作精度低，难免造成皮带过于松弛，导致预紧力减小，皮带在运行过程中发生打滑几率增大。

（2）摩擦力系数μ变小

① 井下环境复杂，在施工过程中，顶板漏水及巷道积水过多导致皮带沾水，处于湿滑状态，在与滚筒相互作用过程中其摩擦力系数减小，易导致其摩擦力不足以提供传递的拉力，发生打滑现象。

② 长时间使用使皮带及滚筒表面纹路磨损严重，导致其表面较为光滑，摩擦力系数减小，也是造成打滑现象发生的一大原因。

（3）皮带绕滚筒所形成的包角α减小

由于该矿井下煤层坡度变化较大，搭设皮带机头可能处于坡度变化较大位置处，出现如图2所示情形，静止状态下皮带贴合在皮带架上，在运行时，下部皮带由于滚筒作用，其角度未发生变化，而上部皮带由于受到拉力作用，上皮带“飞”出皮带架,导致其包角α减小，从而增大发生打滑的几率。

图2 静止与运行状态下皮带运动简图

3 打滑处理措施

针对不同原因产生的打滑现象，从理论及现场原因分析，提出解决方案如下：

（1）增大预紧力

① 通过皮带机头拉紧装置对皮带进行拉紧操作，移动滚筒位置，可增大皮带行程，在皮带长度一定的情况下可增大皮带预紧力，该处理方法可有效解决打滑问题，适用于皮带较为松弛情况下，但若皮带松弛现象较为严重，皮带机头拉紧装置移动滚筒将无法满足拉紧要求。

② 由于井下环境复杂，皮带机进行长距离运输时，出现皮带松弛严重情况下，通过综掘设备将机尾部位向前拖拽，可大幅提高预紧力。

③ 若皮带打滑不严重，只在启动皮带机时出现该状况，即皮带表面潮湿或略微松弛情况下，可通过增加载荷的方式防止打滑发生，启动前向皮带上放置煤矸，增大皮带所受重力，则其预紧力随之增大，该措施适用于启动时发生的打滑不严重情形。

（2）增大摩擦力系数

① 通过更换滚筒和皮带的方式，改变其表面纹路，增大其摩擦力系数。

② 若打滑现象不严重，只在启动阶段出现打滑时，可通过向滚筒与皮带接触位置处铺洒沙砾，增大其接触表面粗糙度，提高滚筒驱动皮带运动的能力，该措施需在皮带静止状态下操作，防止不必要事故发生。

③ 若由于工作环境潮湿导致皮带表面粗糙度降低，其摩擦力系数减小，可通过减小其除尘水幕水量等方法，降低皮带潮湿程度，提高其摩擦力系数。

（3）增大皮带绕滚筒所形成的包角

通过改变皮带机头副滚筒高度，改变皮带绕主滚筒所形成的包角，可提高其摩擦力，减小打滑发生的几率，如图3所示。

图3 调整副滚筒示意图

4 结论

通过理论分析，结合官地矿常发生的皮带打滑现象，总结出易引起皮带打滑原因，并针对该矿生产条件及环境，对皮带打滑提出相应处理措施，该矿依据此处理措施，半年以来皮带打滑现象明显减小，打滑维修时间大大降低，该措施可推广至其他矿井生产单位。