浅谈井下皮带机皮带打滑原因与应对措施研究分析

孙继征

（山东山矿机械有限公司，山东 济宁 272041）

井下皮带机在煤矿、港口运转等相关行业领域中应用广泛，是非常重要的运输机械。在井下皮带机运转过程中，借助传输皮带实现对物料的有效传输。以煤矿生产现场作业为例，井下皮带机可以实现煤炭自翻车机至筒仓以及堆场的运输，是关系到煤矿生产作业连续性的重要设备。但随着相关应用经验的丰富与累积，在井下皮带机运转过程中输送皮带频频出现打滑问题，尤其是在重载状态下皮带机极易出现停机或重启动的问题，不但导致皮带机驱动滚筒装置出现严重磨损问题，同时，还对物料传输效率产生极为不良的影响。因此，相关工作人员必须充分明确井下皮带机出现皮带打滑问题的主要原因，并进行针对性的处理与防范，降低皮带打滑问题的发生风险，确保井下皮带机的整机正常运转。

1 皮带打滑原因分析

（1）皮带摩擦系数降低。在井下开采作业进行过程中所面临的环境条件相当复杂，随着顶板运行时间的延长，可能导致井下开采作业面面临一定程度上的渗漏水问题。同时，巷道积水过多会导致井下皮带机传输皮带长期处于湿润状态下，导致传输皮带与驱动滚筒装置产生相互作用，降低两者之间的摩擦系数，并导致传输皮带受摩擦力不足这一因素影响而出现拉力传递效果不佳的问题，最终导致皮带打滑问题频频产生。在这一过程中，传输皮带的受力状态如图1 所示。除此以外，一般情况下，井下皮带机使用驱动滚筒为包胶橡胶驱动滚筒装置，驱动滚筒自身以及皮带材质均为橡胶，对应摩擦系数较小。在张紧力既定的情况下，传输皮带面向驱动滚筒装置所施加摩擦作用力有限，意味着皮带打滑问题频频发生。针对不同运行工况下的驱动滚筒装置而言，对摩擦系数取值有不同要求，其中以陶瓷包胶驱动滚筒装置表面与传输皮带摩擦系数较高。但考虑井下工作面排渣的部位所选用驱动滚筒装置，其材质多为金属属性，表面多未做包胶处理，意味着此类驱动滚筒装置表面与传输皮带摩擦力系数维持在较低状态，在井下皮带机正常使用过程中极易出现皮带跑偏的问题，不但对皮带物料传输质量产生影响，同时还会导致驱动滚筒装置与传输皮带磨损问题的进一步加剧。

图1 传输皮带受力状态示意图

（2）皮带预紧力下降。在井下工作面巷道掘进作业的开展过程中，每次向前掘进距离达到6m 左右，在这一过程中，要求井下皮带机传输皮带末端伴随巷道向前掘进而进行相对应移动，相关的技术人员需要在某个部位将皮带进行拆解，然后接上一段新的皮带，保证皮带机末端在移动后，依然使皮带的距离满足运行的需要。当接完新皮带后，还需要提高预紧力，在皮带机头部位拉紧皮带，使其预紧力满足皮带机的运行需要。不过皮带的拉紧一般需要人工进行操作，容易在操作不当中减小皮带的预紧力，且在皮带有着容易松弛的特点下，导致传输皮带打滑问题的发生概率有所提高。

（3）驱动滚筒装置出现严重磨损。以某矿井井下作业面为例，该井下作业面使用双滚筒驱动皮带机将煤炭原料自井下提升至地面转接机房，作业面皮带机爬坡角度为13°。井下皮带机投入运行初期阶段对各类工况均有良好适应性，且长时间运转过程中出现传输皮带打滑问题的可能性较低。但随着机械使用时间的延长，在井下作业面潮湿以及降雨等一系列因素影响下，驱动滚筒装置出现严重磨损进而可能导致水滑问题的产生，最终表现为传输皮带的打滑现象。正常运行状态下的皮带在打滑因素作用下会停运并快速下溜，在此过程中，驱动滚筒装置处于持续运行状态下，直至打滑信号产生，但整个过程中皮带持续性下滑，导致传输皮带上所覆盖重载煤炭物料在尾部滚筒位置大量堆积，影响皮带转动效果，进而导致传输皮带出现包括磨损、撕裂以及跑偏等在内的一系列质量问题。需要特别注意的一点是，即便传输皮带未出现上述严重损伤，但为了恢复正常运行状态，仍然需要对尾部滚筒装置部位所堆积煤炭物料进行有效清除，以恢复导料槽正常功能，确保皮带机快速恢复正常运转。

2 皮带打滑应对措施

（1）提高皮带摩擦力系数。井下皮带机为有效预防皮带打滑问题的产生，可以采取一系列措施对皮带摩擦力系数进行提升与优化。首先，工作人员需要定期针对井下皮带机滚筒以及皮带进行检修，出现质量缺陷的情况下应及时进行更换处理，确保滚筒与皮带之间纹路清晰，提高两者接触摩擦力系数，达到预防打滑问题的目的。其次，针对已经出现皮带打滑问题的输送机，考虑根据皮带磨损严重程度进行针对性处理。如皮带输送机刚启动状态下出现皮带打滑问题，需要针对皮带与滚筒的接触部位进行处理，通过铺洒一定砂砾的方式增加两者摩擦系数，以驱动皮带安全且稳定的运转。需要引起注意的是，此项措施必须在井下皮带机静止状态下进行，以免诱发安全事故影响皮带输送机的正常运行。再次，考虑井下皮带机的运行环境特点，如矿井皮带机所处环境相对潮湿，皮带沾水情况下会导致其表面光滑程度提高，导致皮带摩擦系数下降。针对这一问题，可以尝试对除尘水量进行有效控制，避免潮湿环境对皮带产生过度影响，以保证摩擦系数处于良好状态。最后，考虑皮带机运行特点，对滚筒位置进行合理调整以达到预防皮带打滑问题，提高摩擦力系数的目的。考虑井下皮带机结构特点，对驱动滚筒运行情况进行合理调节，确保皮带张紧力达到均匀状态，在不影响皮带输送机传输效率的前提下，实现增加摩擦力的目的。除此以外，考虑到滚筒直径不一可能导致皮带打滑问题的产生，因此井下作业人员需要根据皮带机传输要求对滚筒直径进行合理控制，并加强对皮带表面的清理工作，以改善摩擦力并达到解决皮带打滑问题的目的。

（2）提高皮带预紧力。在对皮带打滑问题进行处理与预防的过程中，可以尝试借助井下皮带机机头拉紧装置充分拉紧皮带，同时注意此项操作会导致滚筒位置发生改变，因此必须充分考虑井下皮带所增加行程，通过合理施加预紧力的方式确保皮带长度的合理性。但基于拉紧装置提高皮带预紧力的方法仅适用于皮带松弛程度较低的情形，在松弛程度较高的情况下，还需要考虑联合其他措施对打滑问题进行处理，如通过对滚筒位置进行移动与调整的方式满足皮带拉紧需求。同时，考虑井下工作面环境条件复杂多变，且井下皮带机在经过长时间使用后会出现一定程度上的松弛问题，是导致皮带打滑的主要原因之一。因此，针对该问题可以尝试提升皮带预紧力，借助挖掘设备对皮带机机尾部位进行直接拖拽的方式，达到良好的处理效果。若皮带打滑程度较轻微，可以尝试将煤矸放置于皮带上，对传输皮带施加一定重力作用，以促进皮带预紧力的提升，达到改进皮带打滑问题的目的。需要特别引起注意的是，考虑井下皮带机皮带配重以及张紧情况，加强设计环节对配重质量的计算，确保配重以及皮带张力维持在稳定状态下，从而避免因皮带张力下降而出现皮带打滑的问题。前期输送皮带设计环节中需要重视对机械锁定以及液压张紧措施的合理应用，并考虑在皮带输送机皮带锁紧螺母与固定基础间增设碟簧结构，根据皮带传输需求配置四组碟簧结构且满足劲度系数要求。在此方案下，将传输皮带张力设置为40kN，同时将驱动滚筒装置所承受作用力均匀分配至液压油缸。在井下皮带机正常启动后，输送皮带张力不断增加，利用增设碟簧结构压缩作用力以降低皮带所承受冲击影响，同时随着皮带运行时间的延长，碟簧结构呈现出自动伸长的趋势，对传输皮带在永久拉伸过程中所产生的形变进行有效补偿，优秀抑制皮带张力衰减问题，从而发挥对皮带打滑问题的防治目的。

（3）驱动滚筒磨损。在井下皮带机正常运转过程中，若传输皮带与驱动滚筒之间存在水膜，则势必会导致皮带打滑问题的发生。受驱动滚筒磨损问题严重的这一因素影响，会导致皮带在正常物料传输过程中出现水滑问题。针对该问题，可采取的防治措施如下：首先，对传输皮带与驱动滚筒间水膜厚度进行合理控制，将防水罩安装于传输皮带以及驱动滚筒装置上，避免工作面降水对皮带滚筒产生影响，尽可能保证两者干燥状态同时具备良好的摩擦系数。降雨量较大的情况下通过应用防水罩的方式确保传输皮带与滚筒间水膜厚度降低，预防皮带传输过程中水滑问题的产生。同时，在井下皮带机运行过程中，可以于传输皮带进入驱动滚筒前侧部位增设专门的清扫器，对皮带表面水膜进行有效清除。此环节中可以优先考虑选用V 字形清扫器，依托结构自重与传输皮带材料表面形成紧贴关系，在受水膜影响的情况下，将其彻底刮除并引入皮带外侧。其次，对驱动滚筒装置表面预留大深度沟槽。受大风、大雨等特殊环境条件影响，虽然井下皮带机配备有专门的清扫器以及防水罩，但传输皮带与滚筒间隙位置仍然会流入一定雨水，此情形下为避免皮带打滑问题的发生，必须尝试对驱动滚筒装置进行直接更换，利用全新驱动滚筒上所分布的大宽度、深度沟槽，促进皮带表面残留水膜的有效排出。同时，为节约沟槽更新成本，可以尝试人工操作角磨机对沟槽深度进行提高，以达到节约驱动滚筒更换成本，同时延长滚筒有效使用寿命的目的。

3 结语

在当前各行业领域生产作业实践活动中，井下皮带机凭借其物料传输距离长、安装方便以及传输能力强等一系列优势，得到了相当广泛的应用。但随着应用经验的累积，井下皮带输送机所表现出的皮带打滑问题日益严重，受此因素影响，还会造成驱动滚筒装置发热，受长时间摩擦因素影响，导致传输皮带与驱动滚筒装置之间的摩擦问题进一步加剧，不但无法保障井下皮带机对物料的传输效果，同时也导致井下皮带机使用寿命受到影响。而皮带打滑问题的出现不但会对井下正常生产作业产生干扰，还对企业整体健康发展以及成本投入产生巨大影响。本文上述分析中考虑结合井下皮带机传输皮带打滑问题的产生原因，形成了包括提高皮带摩擦力系数、提高皮带预紧力以及驱动滚筒磨损在内的三大处理措施，旨在解决传输皮带频繁打滑问题，延长井下皮带机的使用寿命以及运行效率，值得引起业内人士的关注。