高倾角花纹带式输送机的研究及应用

添加人：admin 发布时间：2015/10/23 15:46:43 来源：中国破碎机网

　　经过多年的技术攻关，解决了倾角在18~ 28*的上运带式输送机关键技术，为煤矿解决了使用普通光面输送带，倾角在28*以下时原煤输送的技术难题。但28*已是使用普通光面输送带输送机的原煤上运的上限，超过此角度时将发生滚料和物料下滑。而在我国有许多煤矿的主斜井提升巷道都在301左右，原设计均为箕斗提升，而随着煤矿扩大生产的需要，原有箕斗提升已大大制约了煤矿的发展，研制适合此倾角的高倾角花纹带式输送机已成为煤矿的迫切要求。
　　煤炭科学研究总院上海研究院经过对花纹带的深入研究及多次的爬坡试验，高倾角花纹带式输送机的主要关键技术均已解决。研制出的35*高倾角花纹带式输送机在阜新海州立井煤矿成功投入使用。本文扼要地介绍该设备的爬坡试验、关键技术的研究及应用情况。
　　1高倾角花纹带式输送机的爬坡试验输送机长度/m上运23输送机倾角/（°）上运31~上托辊槽形角/（*）输送带电机功率/kW输送物料试验温度/C花纹输送带（带宽800mm）用上述试验装置测定了花纹带式输送机在不同试验台由一条带宽800mm的可调角度输送机物料状况（不同煤的块度、湿度、装载量下的及配套变频控制系统等组成，可调角度为31~最大允许输送倾角，并考核了在不同运行工况38*如所示。试验台的主要性能参数如下：（包括不同带速、启制动加速度）下的输送情况。
　　试验结果表明：输送机运行的可靠性及稳定性受输送机的启制动加速度、带速、原煤的含水率、颗粒度及输送量影响较大，花纹带式输送机最大稳态运行倾角可以达到36b当输送机输送倾角为36b带速<2.5m/s、加速度<0.3m/s2时，输送机在各种工况（满载运行、满载停车及启动）下运行相对比较平稳，虽然表面有块煤滚动现象发生，但不严重。
　　当带速为3.15m/s时，表面块煤滚动现象加剧。另外，当输送量很小以及块煤较多时，输送机无法正常输送物料。
　　通过本次试验可知，为确保高倾角花纹输送机能够在36*以下的角度平稳工作，其关键技术在于先进的软启动方式、长寿命的新型花纹输送带、实用可靠的清扫装置、合适的带速以及深槽型托辊装置等。
　　2关键技术的研究2.1软启动技术带式输送机软启动技术就是在一定的启动时间内，通过控制启动加速度值来确保带式输送机按所要求的速度曲线平稳启动，并到达额定的运行速度；同时使电动机的启动电流和输送带的启动动张力控制在允许范围内。所选用的软启动装置须满足带式输送机的软启动要求：①启动时间随带式输送机主参数可以任意调节；②启动加速度不大于0.3m/s2，使输送带启动动张力以及对电网的冲击最小；③在多机驱动时，应具有功率平稳的功能；④具有过载保护能力；⑤操作维护要简便。
　　输送机输送倾角越大，输送机启动时的加速度对物料输送的稳定性影响越大。对于满载的高倾角花纹带式输送机，过大的启制动加速度会引起物料下滑或滚动，减小启制动时的最大加速度显得尤为重要。
　　由此可见，高倾角花纹带式输送机设计中，必须要解决软启动这一关键技术，否则就不能保证输送机正常启动，不能保证物料的稳定性。软启动技术已成为高倾角花纹带式输送机是否能正常工作的牛不志。
　　带式输送机软启动装置有很多种，目前国内外常用的软启动装置有3种：差动轮系液黏调速装置（CST）、变频控制器和液力调速装置。
　　差动轮系液黏调速装置（CST）是利用油膜的动力黏性，通过调节离合片之间的油压来调节输出轴的转速，达到输送机的软启动。优点是软启动性能好，可以变速运行。缺点是控制复杂，使用维护要求高，对油的黏度和清洁度要求特别高，产品依赖进口，价格昂贵。变频控制器通过改变电源频率来调节电动机转速达到输送机的软启动。优点是软启动性能好，可以变速运行，调速范围大。缺点是电动机不能空载启动，控制比较复杂，使用维护要求高，对环境的温度与清洁度要求高，中、大功率变频控制器还需依赖进口，价格较贵。
　　液力调速装置是通过调整偶合器内部工作腔的充液量来改变输出轴转速，达到输送机软启动。优点是运行可靠，结构简单，操作维护方便，价格低廉。缺点是调速精度没有前2种高，在低速段，效率较低。
　　上述3种软启动装置各有优缺点，但都能满足带式输送机的软启动要求。从爬坡试验的结果来看，输送倾角低于33*的高倾角输送机对软启动的要求液力调速装置完全可以满足，液力调速装置运行可靠，操作维护简便，价格低廉，因而选择液力调速装置作为带式输送机的软启动装置不仅技术可行，而且经济合理。输送倾角大于33*的高倾角输送机对启制动平稳性要求相当高，同时输送机应该能够适应输送不同状况的物料。此时采用变频软启动装置就比较合适。它不仅可以根据需要调整输送机的启制动时间，同时还可以根据输送机所输送物料的不同状况（块度、湿度等），选择合适的带速，变速运行，最大限度保证输送机运行的稳定性以及高倾角花纹输送机的通用性。
　　2.2凹型花纹输送带现有花纹输送带的结构形式较多，典型的花纹结构有以下几种：人字型花纹波、浪型花纹、点状花纹，分别适用于输送不同的物料，如人字型花和纹波浪型花纹适用于散料运输，点状花纹适用于输送整体型物料。现有花纹输送带在全带宽上倾斜布置花纹斜条，在应用于大功率、长距离高倾角散料运输时有以下几方面的缺陷：花纹与滚筒的接触面积小，因此花纹承受的比压很大，花纹的寿命很短。
　　由于比压的限制，只能采用单滚筒驱动，适合短距离小运量运输。
　　花纹条与输送带本体之间的粘合采用冷粘技术，粘合强度不高，在花纹经过滚筒时，花纹条容易剥落。
　　采用四托辊深槽角大倾角输送时，花纹输送带的成槽性较差，在空载运行时，输送带容易产生飘带现象。
　　由于花纹面的存在，输送带在回程平托辊上运行不稳定，因此回程平托辊需采用特殊形状的托辊如梳形托辊等，增加了设备投资。
　　研究发现，物料与输送带的摩擦力只决定于槽型底部小块区域，只要这一区域的物料不打滑，则整个槽型内的物料都不会打滑，这一理论突破了早期的满带宽花纹形式，设计了一种新型的凹型花纹输送带，凹型花纹输送带花纹形式只在带宽中部凹陷形成，两边都是光面，从而极大地提高了花纹面的耐压能力，这种型式彻底弥补了早期花纹的缺陷，使之可以用于任意功率，任意张力的环境。
　　凹型花纹输送带具有以下特点：在输送带中部倾斜布置花纹斜条，而在输送带的两边布置平条，两边平条增加了花纹与滚筒的接触面积，减小了花纹的比压，从而大幅增加了花纹的使用寿命。
　　由于减小了花纹的比压，可以采用双滚筒驱动方式，适合大功率、长距离高倾角运输。
　　花纹输送带在四托辊深槽角大倾角输送时输送带的成槽性很好，输送带不会产生飘带现象。
　　斜花纹条及两边平条与输送带本体之间采用整体硫化，使花纹不易剥洛，提高了寿命。
　　斜花纹条与两边平条之间的高差使得输送带在回程运行时，斜花纹条不与下托辊接触，输送带运行平稳。
　　2.3毛刷清扫装置由于花纹面存在清扫死角，能否清扫干净直接关系到花纹输送带的使用寿命。普通刮板式清扫不能满足要求；高压水清扫系统复杂，且冲洗下的煤泥浆存在着再处理问题。研制的滚筒式毛刷清扫装置结构简单，清扫彻底，试验证明完全满足花纹带的清扫要求。
　　2.4深槽型托辊装置物料的输送倾角取决于物料的块度、硬度、物料的含水量、输送带带速和输送带对物料的侧压力。输送机的倾角越大，物料的稳定性越差，越容易引起滑料和滚料。要增大倾角，首先要增大物料与输送带之间的导来摩擦力，只有导来摩擦力大于下滑力时，物料才能在输送带的带动下稳定地运行。因此，最大限度地提高深槽托辊装置的导来摩擦因数成为技术关键之一。
　　改进后的深槽托辊组有如下优点：采用4个标准托辊组成深槽托辊组，便于制造和维修。
　　当中两托辊呈V形布置，增加了侧压力，在装载量少时导来摩擦因数仍较大，物料不易下滑。
　　加大两侧侧托辊槽形角，减小了深槽型托辊装置输送带的弯曲半径，增加了托辊装置的导来摩擦因数。
　　4个托辊按双排中心对称方式布置，有利于输送带的对中运行，输送带不易跑偏。托辊两端尖角不与输送带接触，有利于提高输送带的寿命。
　　2.5带速的合理选择从爬坡试验结果看，高倾角花纹带式输送机的输送效果对带速的变化非常敏感。以36*爬坡试验为例，对同一种物料，当带速不大于2.5m/s时，输送机在各种工况下运行都比较平稳，当带速达到3.15m/s时，表面块煤滚动现象加剧，输送机运行情况较差。当块煤较多时，输送机需要在带速更低的情况下才能平稳运行。因此认为：高倾角花纹带式输送机带速不宜过高，带速控制在2.5m/s以内比较合适。为了适应不同状况物料的平稳输送，当输送倾角大于33*时，建议采用变频驱动，遇到块煤比较集中等特殊情况时，输送机可调低运行速度，以保证输送机运行的可靠性。
　　3高倾角花纹带式输送机的应用由煤炭科学研究总院上海研究院设计制造的35*高倾角花纹带式输送机于2007年9月在阜新矿业集团海州立井煤矿成功投入使用。该机的主要技术参数如下：运量400t/h，带速2.5m/s倾角变频软启动，输送带采用ST3150凹型花纹输送带。
　　运行结果表明：在各种载荷条件下，原煤在输送机上运行稳定，没有发生滚料和物料下滑等现象，达到了预定的设计要求。
　　1000钻机、ZJ-25IK系列钻机、NBB260/7型注浆泵、立式散装水泥罐、螺旋送料机等。
　　3.3采空区水探查技术、装备及防治方法阳泉矿区采用瞬变电磁场（TEM）技术和频率测深（CSMT）技术对二矿东翼日伪老五矿采空区的积水边界进行了探测，确定了20世纪30~40年代房柱式开采边界和采空区水边界，为该区两个工作面安全布设提供了关键的地质资料。
　　东庞矿9102工作面采用直流电法探测含水的小煤窑采空区，在9102运输下山掘进工作面密闭墙位置对9102面开口150m范围进行了超前钻探验证，至物探圈定的1号采空区时，钻孔出水，部分孔出现漏风现象，水涌出量2~ 8m3/h经水质化验是老空水，与物探结果吻合。通过探测确认了小煤窑越界范围最深已超过-150标高（埋深260m），准确地圈定了采空区范围，避免了9102工作面因盲目掘进巷道可能造成的采空区透水引发的安全事故，为合理布置工作面提供了科学依据。
　　（A）矿用直流电法仪。
　　3.4巷道穿越（导水）断层破碎带管棚支护技术埋深大、涌水、喷孔等复杂地质条件下巷道穿（上接第3页）阜新海州立井矿是技改矿井，原主斜井运输系统为箕斗提升，无法适应技改后的产量要求，如果对箕斗提升进行加大改进，巷道改动工作量较大，成本高。经多方论证及现场爬坡试验，最终确定将箕斗提升改为高倾角花纹带式输送机。该矿使用经验表明：采用高倾角花纹带式输送机提升与采用箕斗提升相比，采用高倾角带式输送机提升不仅显著降低了运营费用，产量大幅提高，而且可减少人员和设备种类，管理、维修、操作技术也比较简单，使用高倾角带式输送机具有显著的经济效益。
　　4结论实际使用证明：高倾角花纹带式输送机采用新型凹型花纹输送带、深槽托辊装置、先进的软启动技术以及合适的带速可使输送机的输送倾角提高到上运36°，该机的研制成功，拓展了高倾角花纹带越断层的掘进施工是煤矿井下面临的一项技术难题，将管棚支护技术应用于解决这一问题中才刚刚起步。西安研究院成功地将这一技术应用于开溧东欢坨矿业公司-230m北回风巷通过FC断层带（宽6m）施工中。
　　道钻机，2TGZ-60/210型双液注浆泵。
　　4结语煤矿防治水的技术关键在于查清矿井、采区、工作面的充水水源和导水通道，发展多种实用技术解决上述两方面的技术问题是我们长期以来追求的目标。综观煤矿防治水技术的发展，其实用技术主要包括2个方面：一是常规的水文地质试验分析技术，二是地球物理勘探技术、传感器技术、钻探机具和工艺等在不同类型矿井水害探查、监测和治理中的具体应用。随着采煤深度的增加，煤矿水文地质条件会变得越来越复杂，实用新型技术将会在矿井防治水安全工作中起到有力的保障作用。
　　士研究生，从事煤矿防治水技术研究工作。
　　式输送机的最大输送角度，增大了高倾角花纹带式输送机的使用范围，为煤矿主斜井运输系统箕斗提升改为高倾角上运带式输送机提升提供了可靠的技术保障，具有显著的社会效益及推广价值。