芳綸輸送帶與鋼絲繩芯輸送帶在大傾角巷道應(yīng)用研究分析

火高天 孫發(fā)云 史選

摘要：窯煤海石灣煤礦主斜井坡度25°，使用兩臺(tái)DTL120/63/2×630型帶式輸送機(jī)配ST/S3150-1200（8+8.1+8）型鋼絲繩芯輸送帶，自投入運(yùn)行以來，存在輸送帶接頭制作頻次高、非傷亡影響多、在大傾角巷道中頻繁制作接頭及更換輸送帶作業(yè)時(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)高，且實(shí)際運(yùn)煤量只有420t/h，遠(yuǎn)小于輸送機(jī)的額定運(yùn)輸能力，嚴(yán)重制約著礦井的原煤生產(chǎn)和長遠(yuǎn)發(fā)展。為此，海石灣煤礦采用了高強(qiáng)度、低蠕變、重量輕、耐撕裂、節(jié)能環(huán)保的芳綸膠帶。與傳統(tǒng)的鋼絲繩相比，在帶強(qiáng)不降低的情況下，帶體重量減少23%，不僅減少了使用鋼絲繩芯輸送帶所帶來的運(yùn)行故障，也改善了膠帶機(jī)的運(yùn)行工況，大幅度提高了運(yùn)輸能力，為礦井長遠(yuǎn)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。本文主要針對(duì)芳綸膠帶的應(yīng)用及日常維護(hù)進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：芳綸;更換;鋼絲繩芯;輸送帶;應(yīng)用;研究分析

1.引言

近年來，隨著輸送帶行業(yè)技術(shù)的不斷革新，芳綸輸送帶不斷在煤礦中推廣應(yīng)用，因其在相同強(qiáng)度下輸送帶更薄、重量更輕、卷曲長度更長、接頭制作方便、接頭數(shù)量少、防撕裂、抗沖擊、穩(wěn)定性好、不銹蝕、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用低、使用壽命長等性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于鋼絲繩芯輸送帶，受到越來越多煤礦企業(yè)的青睞，今后芳綸輸送帶勢(shì)必成為煤礦膠帶輸送機(jī)的主要選項(xiàng)。雖然芳綸輸送帶在煤礦使用越來越廣泛，但局限于在小傾角巷道或平巷使用，國內(nèi)尚未有在大傾角巷道使用該輸送帶的先例。海石灣煤礦在大傾角巷道中使用，創(chuàng)造了國內(nèi)先河，同時(shí)，更換輸送帶時(shí)使用的芳綸輸送帶和鋼絲繩芯輸送帶硫化搭接技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)該項(xiàng)技術(shù)空白。

2.概述

海石灣煤礦主斜井一、二臺(tái)輸送機(jī)安裝坡度25°，使用DTL120/63/2×630型兩臺(tái)帶式輸送機(jī)搭接運(yùn)輸，單臺(tái)機(jī)長L=873m，帶寬1.2m，帶速3.15m/s，額定運(yùn)輸量630t/h，承擔(dān)著井下原煤運(yùn)輸至地面煤倉的重要任務(wù)。帶式輸送機(jī)自2012年4月投運(yùn)至2021年2月，運(yùn)行八年多的時(shí)間里，使用ST/S3150-1200（8+8.1+8）型鋼絲繩芯輸送帶（輸送帶重量51kg/m，輸送帶厚度24.1mm），存在輸送帶接頭多（兩臺(tái)23個(gè)）、部分輸送帶磨損嚴(yán)重、維修量大、非傷亡影響多等的問題;且鋼絲繩芯輸送帶在大傾角工況下長時(shí)間運(yùn)行易出現(xiàn)接頭鋼絲繩抽動(dòng)、斷繩，帶面鼓包、分層等問題，造成極大的安全隱患，在大傾角斜巷頻繁制作接頭及更換輸送帶作業(yè)時(shí)存在較高的安全風(fēng)險(xiǎn)，管理難度極大;同時(shí)因安裝角度大，接頭多，為了保證主要運(yùn)煤系統(tǒng)安全運(yùn)行，主斜井輸送機(jī)實(shí)際運(yùn)輸量始終控制在420t/h，遠(yuǎn)小于輸送機(jī)的額定運(yùn)輸能力，嚴(yán)重制約著礦井原煤生產(chǎn)任務(wù)的完成和長遠(yuǎn)發(fā)展。為了解決以上制約礦井安全生產(chǎn)的突出問題，提高主斜井運(yùn)煤系統(tǒng)的抗災(zāi)及運(yùn)輸能力，海石灣煤礦在經(jīng)過大量考察、研究、分析和論證的基礎(chǔ)上，決定使用近年來得到廣泛使用的高強(qiáng)度、低蠕變、重量輕、阻燃、耐撕裂、抗沖擊和壽命長、節(jié)能環(huán)保的芳綸膠帶。并于2021年2月一次性將主斜井一、二臺(tái)輸送機(jī)鋼絲繩芯輸送帶更換為DPPS4000-1200（8+8）型芳綸輸送帶，更換長度3690米，輸送帶厚度22.3mm，輸送帶重量39kg/m，兩臺(tái)輸送機(jī)輸送帶接頭數(shù)量共計(jì)12個(gè)。

3.研究意義和目的

開展本項(xiàng)目的研究，既是實(shí)際安全生產(chǎn)的需要，又是輸送帶領(lǐng)域應(yīng)用革新的重大突破，旨在確保芳綸輸送帶在大傾角巷道的安全使用。主要研究在同等條件下芳綸輸送帶與鋼絲繩芯輸送帶在使用過程中的具體情況，對(duì)比分析兩種不同類型的輸送帶優(yōu)缺點(diǎn)，為礦井物料運(yùn)輸時(shí)使用載體的選擇提供可靠的現(xiàn)實(shí)依據(jù)，具有很高的學(xué)術(shù)價(jià)值和直接生產(chǎn)實(shí)際意義，同時(shí)具有良好的安全、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

4.DPPS4000-1200（8+8）型芳綸輸送帶的應(yīng)用

4.1電動(dòng)機(jī)電流

空載運(yùn)行時(shí)電流20A，重載運(yùn)行時(shí)電流49A。

4.2電動(dòng)機(jī)功率

空載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)功率94KW，重載運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)功率440KW。

4.3運(yùn)煤量

正常運(yùn)輸時(shí)運(yùn)煤量520t/h。

4.4輸送帶參數(shù)

輸送帶重量：39kg/m;輸送帶厚度：22.3mm。

5.輸送帶更換后各類參數(shù)變化情況

5.1電動(dòng)機(jī)電流

空載運(yùn)行時(shí)降低4A、降低16.6%;重載運(yùn)行時(shí)增加3A、增加6%（運(yùn)煤量增加所致）。

5.2電動(dòng)機(jī)功率

空載運(yùn)行時(shí)降低24KW、降低20%;重載運(yùn)行時(shí)增加40KW、增加10%（運(yùn)煤量增加所致）。

5.3運(yùn)煤量

運(yùn)煤量增加100t/h。

5.4噸煤電耗

降低0.51KW.h/t、降低21.9%。

6.兩種輸送帶性能比較

6.1ST/S3150-1200（8+8.1+8）鋼絲繩芯輸送帶

易磨損、不耐腐蝕、防水及柔軟性能差，成槽性差;接頭鋼絲繩易抽動(dòng)、鼓包、斷繩、分層;輸送帶同比情況下更厚更重;更換輸送帶及重新制作接頭頻繁，維修率高，投用的人力、物力大，對(duì)原煤生產(chǎn)影響時(shí)間長，且維修時(shí)斜巷作業(yè)人員多而集中，持續(xù)時(shí)間較長，安全風(fēng)險(xiǎn)高，直接制約礦井安全生產(chǎn)，礦井安全和經(jīng)濟(jì)效益受到嚴(yán)重沖擊。

6.2DPPS4000-1200（8+8）型芳綸輸送帶

6.2.1芳綸纖維具有超高強(qiáng)度、耐高溫、重量輕（便于運(yùn)輸、換帶）、延伸率?。ㄗ?月16日使用至2月26日：一臺(tái)輸送帶伸長1802mm，伸長率1.03‰，2月26日至今無變化;二臺(tái)輸送帶伸長1948mm，伸長率1.11‰，2月26日至今無變化）、不銹蝕和制作接頭方便等優(yōu)良性能，從芳綸輸送帶實(shí)際使用情況來看，能有效解決鋼絲繩芯輸送帶在使用過程中存在的一些弊病，如抗撕裂性差、耐水耐透能力差、彎曲性能較差等。

6.2.2輸送能力提升空間較大，同帶強(qiáng)同帶寬同蓋膠芳綸輸送帶比鋼絲繩芯輸送帶每米重量輕24%左右，在相同的驅(qū)動(dòng)情況下，使用芳綸輸送帶可有效提高輸送機(jī)的運(yùn)輸量。

6.2.3因輸送帶重量輕、帶體薄、強(qiáng)度高、耐曲折性能好，同樣安裝環(huán)境下，芳綸輸送帶單卷長度更長（主斜井鋼絲繩芯輸送帶單卷長度200m，芳綸輸送帶單卷長度400m），大大減少了安裝時(shí)輸送帶的接頭數(shù)量，從而降低輸送帶運(yùn)行維修量及因接頭多帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

7.取得的效果

我國很多煤礦因開采水平加深，斜巷大傾角輸送機(jī)的應(yīng)用已很普遍，由于生產(chǎn)時(shí)間的制約和巷道條件的限制，更換膠帶存在諸多安全風(fēng)險(xiǎn)。海石灣煤礦主斜井一、二臺(tái)輸送機(jī)鋼絲繩芯輸送帶在更換施工過程中，方案合理，措施到位，短時(shí)間內(nèi)一次性按計(jì)劃將3690米鋼絲繩芯輸送帶更換為芳綸輸送帶，同時(shí)回收了鋼絲繩芯輸送帶。更換輸送帶過程中首次將不同類型的芳綸輸送帶與鋼絲繩芯輸送帶搭接硫化，搭接硫化強(qiáng)度達(dá)到了鋼絲繩芯輸送帶強(qiáng)度的80%以上，完全滿足換帶要求，確保了安全施工，且此項(xiàng)技術(shù)填補(bǔ)了國內(nèi)空白，對(duì)不同類型膠帶更換具有參考意義。

實(shí)踐證明，芳綸輸送帶的性能和各項(xiàng)使用指標(biāo)均遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)越于鋼絲繩芯輸送帶，使用時(shí)更安全更可靠，便于管理，尤其適用于大傾角巷道，從實(shí)際使用和目前國內(nèi)使用情況來看，芳綸輸送帶取而代之鋼絲繩芯輸送帶勢(shì)必成為一種趨勢(shì)，將成為保障煤礦安全生產(chǎn)的利器之一。

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