董友泉

（兗礦集團(tuán)鮑店煤礦，山東省鄒城市，273513）

采煤工作面運(yùn)輸巷動(dòng)輒上千米，甚至2km，綜掘配套帶式輸送機(jī)皮帶長(zhǎng)度往往長(zhǎng)達(dá)2～4km，由于受現(xiàn)場(chǎng)條件的限制，帶式輸送機(jī)膠帶的收卷帶操作很不方便，回撤速度慢效率低，而且存在嚴(yán)重的安全隱患。目前仍采用傳統(tǒng)的絞車(chē)拽拉膠帶或人工搬運(yùn)折疊裝車(chē)的辦法，需要多人配合拖拽鋼絲繩，體力勞動(dòng)強(qiáng)度大，鋼絲繩拖拉膠帶也易造成膠帶損壞或變形，更主要的是非常不安全。

因此，研制與應(yīng)用針對(duì)綜掘工作面可伸縮帶式輸送機(jī)新型收卷帶裝置，對(duì)減輕職工繁重的體力勞動(dòng)，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，完善安全保障體系，具有十分重要的意義。

1 國(guó)內(nèi)外的技術(shù)水平及狀況

在國(guó)內(nèi)較早時(shí)期的工作面可伸縮帶式輸送機(jī)上曾配備電動(dòng)卷放帶裝置，由于設(shè)計(jì)存在缺陷，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件要求較高，收卷帶工序復(fù)雜，并需要人工付出較大的體力勞動(dòng)，所以并未能得到有效應(yīng)用和推廣。近些年來(lái)在神華、兗礦等煤礦開(kāi)始配有液壓卷帶裝置，實(shí)現(xiàn)了膠帶收卷帶的機(jī)械化，但該裝置要求巷道尺寸較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝繁瑣，不能適用綜掘皮帶快速回撤的要求。

本項(xiàng)目研究的目的在于研制符合礦井生產(chǎn)條件的移動(dòng)式皮帶回收裝置，進(jìn)行合理選型和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化，解決井下綜掘工作面皮帶快速回收問(wèn)題，降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高回撤環(huán)節(jié)的安全程度。

2 移動(dòng)式綜掘皮帶回收裝置技術(shù)關(guān)鍵

2.1 主要研究?jī)?nèi)容

該項(xiàng)目是研制和應(yīng)用適用于綜采工作面軌道或運(yùn)輸巷綜掘帶式輸送機(jī)膠帶的回撤工作，能夠?qū)崿F(xiàn)多部帶式輸送機(jī)膠帶的快速機(jī)械化回撤，減少職工的體力勞動(dòng)強(qiáng)度，確保作業(yè)安全可靠性，提高生產(chǎn)效率。同時(shí)應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠、操作安全簡(jiǎn)便、移動(dòng)靈活等特點(diǎn)。

技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是移動(dòng)卷帶裝置的結(jié)構(gòu)形式確定及移動(dòng)卷帶裝置的穩(wěn)定性研究。

2.2 達(dá)到的水平與目標(biāo)

（1）回收200m 膠帶并裝車(chē)，20min內(nèi)完成。

（2）安裝固定簡(jiǎn)便牢固，整個(gè)裝置穩(wěn)定、安全、可靠。

（3）整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，維護(hù)工作量少，操縱簡(jiǎn)單，作業(yè)人數(shù)為1～2人。

（4）采用可移動(dòng)設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)多個(gè)帶式輸送機(jī)頭之間快速移動(dòng)。

（5）具備懸臂旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械裝車(chē)。

3 研究成果和有關(guān)的技術(shù)參數(shù)

3.1 收卷帶裝置主要參數(shù)選取計(jì)算

3.1.1 收卷帶長(zhǎng)度

該裝置安裝在SSJ800／2×75型可伸縮膠帶輸送機(jī)機(jī)頭或機(jī)尾，因此只需考慮巷道和平板車(chē)運(yùn)輸最大尺寸即可，所以成卷后的膠帶直徑定為1700 mm 比較合適，據(jù)此可計(jì)算出一次卷帶最大長(zhǎng)度L為：

式中：D——膠帶卷外徑，取1700mm；

d——卷帶芯軸直徑，取200mm；

δ——膠帶厚度，帶厚8mm。

即一次最大卷帶長(zhǎng)度為280m，成卷后的最大直徑為1.7m。

3.1.2 傳動(dòng)裝置輸出扭矩及轉(zhuǎn)速

卷帶傳動(dòng)裝置需要的拉力F1包括：膠帶運(yùn)行阻力、各部件上的附加阻力、過(guò)渡弧段上輸送帶張力產(chǎn)生的附加阻力、輸送帶繞經(jīng)滾筒的彎曲阻力、膠帶的傾斜阻力等等，詳細(xì)計(jì)算比較復(fù)雜，參考有關(guān)文獻(xiàn)選用如下經(jīng)驗(yàn)公式簡(jiǎn)化計(jì)算。

式中：CN——附加阻力系數(shù)，取1.92；

f——運(yùn)行阻力系數(shù)，取0.025；

L——拉動(dòng)膠帶長(zhǎng)度，取1000m；

qt——托輥組轉(zhuǎn)動(dòng)部分每米質(zhì)量，對(duì)SSJ800／2×75膠帶為6kg／m；

qo——每米輸送帶質(zhì)量，取9.1kg／m；

β——敷設(shè)角度，取50°；

H——膠帶落差，取87m。

靠慮卷280m 膠帶在t=20min內(nèi)完成，則傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)速n為：

則傳動(dòng)裝置需要的最小輸出扭矩為：M=F×D／2=14321N·m。

考慮到可靠系數(shù)故確定本傳動(dòng)裝置的額定輸出扭矩為15000～20000N·m，轉(zhuǎn)速5r／min是合適的。

3.1.3 液壓系統(tǒng)及主要元件參數(shù)確定

根據(jù)以上計(jì)算，液壓傳動(dòng)裝置選擇額定輸出扭矩20000N·m，輸出轉(zhuǎn)速5r／min，額定壓力16 MPa，流量60L／min，以此選擇液壓系統(tǒng)，則電機(jī)功率為：

因綜采工作面供電電壓有600／1140 V 兩種，故選擇22kW，660／1140V 異步電動(dòng)機(jī)。

3.1.4 舉帶千斤頂選擇的推力計(jì)算

推力F2為：

式中：m——膠帶及傳動(dòng)裝置總重，m= （2548+150）kg；

L1——搖臂長(zhǎng)，L1=1.65m；

L2——千斤頂支點(diǎn)距離，L2=0.6mm；

M——傳動(dòng)裝置轉(zhuǎn)矩，M=20000N·m。

采用左右的一個(gè)舉帶千斤頂，則缸徑為70.8mm。

故舉帶千斤頂?shù)母讖竭x擇80mm。

3.2 卷帶裝置布置方式及整體結(jié)構(gòu)選擇

通過(guò)對(duì)掘進(jìn)巷道帶式輸送機(jī)結(jié)構(gòu)的分析，該卷帶裝置布置在帶式輸送機(jī)頭架后側(cè)，與皮帶架同一中心線布置，主要用于回撤中間架內(nèi)的皮帶，首先將上皮帶全部回收，然后再卷下皮帶，分次將皮帶回撤完。

該卷帶裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，布置合理，主要由收帯架、加緊架及液壓泵站組成，收帯架布置在加緊架后側(cè)，均采用地錨固定，液壓泵站布置在安全硐室內(nèi)，手動(dòng)液壓操作閥均布置在液壓泵站上，由工作人員在安全硐室內(nèi)進(jìn)行卷帶裝置操作。

液壓收卷帶裝置設(shè)由收帯架、卷帶芯軸、旋轉(zhuǎn)液壓缸、升降液壓缸、液壓馬達(dá)、加緊架、上托輥、下托輥、加緊液壓缸組成，見(jiàn)圖1。

圖1 液壓收帶裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3.3 卷帶裝置工作原理

首先回收帶式輸送機(jī)的是上層皮帶，開(kāi)啟液壓泵站，液壓傳動(dòng)裝置 （液壓馬達(dá)）工作時(shí)，上層皮帶一次性拖動(dòng)；當(dāng)卷帶直徑達(dá)到1.7 m 左右，此時(shí)收帶長(zhǎng)度為280 m，即皮帶接頭處繞卷帶一圈時(shí)，液壓傳動(dòng)裝置停止工作；夾帶架夾緊液壓油缸工作，將皮帶夾緊固定，液壓傳動(dòng)裝置反向啟動(dòng)，皮帶接頭處脫離卷帶后停機(jī)，抽掉皮帶穿條，然后再開(kāi)機(jī)，將剩余皮帶全部卷上，停機(jī)捆扎成卷皮帶后，再開(kāi)機(jī)旋轉(zhuǎn)卷帶芯軸，使主、從動(dòng)卡套開(kāi)口處朝上；升高懸臂，操縱旋轉(zhuǎn)液壓油缸，將懸臂及卷帶水平旋轉(zhuǎn)90°，落下懸臂，把卷帶落到平板車(chē)上，打開(kāi)主、從動(dòng)卡套鎖板，再下落懸臂，使卷帶芯軸兩端與主、從動(dòng)卡套脫離，抽出卷帶芯軸及芯軸卡套；升高并回轉(zhuǎn)懸臂，再將卷帶芯軸及芯軸卡套復(fù)位，關(guān)閉主、從動(dòng)卡套鎖板，即可進(jìn)入下一次卷帶工作循環(huán)。

4 工業(yè)性試驗(yàn)技術(shù)效果分析

移動(dòng)式綜掘皮帶回收裝置于2013年11月在兗礦集團(tuán)鮑店煤礦103下04運(yùn)順完成安裝調(diào)試，該套裝置在此期間完成收卷膠帶3000m，每次收卷時(shí)液壓馬達(dá)能直接卷帶，膠帶的收、卷、對(duì)接、張緊以及裝車(chē)等作業(yè)一般只需要4人操作，并能在25min內(nèi)的時(shí)間就能完成對(duì)280m 膠帶的掐、裝和緊車(chē)任務(wù)。

5 效益分析

（1）經(jīng)濟(jì)效益分析。節(jié)省人力，現(xiàn)在只需要4人就能回收皮帶，每班能夠回收800 m 皮帶，每班至少節(jié)省人力6人，而工作效率則提高一倍。降低膠帶損耗，原先用絞車(chē)鉤頭直接捆在掐除的皮帶上，有3～5m 的皮帶頭造成損壞。

（2）社會(huì)效益分析。提高了膠帶收帶作業(yè)的安全性，膠帶裝封車(chē)安全快捷，減少了職工繁重的體力勞動(dòng)。

該技術(shù)成果的研制成功和應(yīng)用，降低了工人工作的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約勞動(dòng)力，節(jié)約了時(shí)間，降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。