大倾角皮带研究报告

1、大倾角带式输送机胶带展放技术研 究 报 告中煤建筑安装工程集团公司1 立项背景本项目属于工业机电安装工程中大型设备安装新技术应用研究领域，主要针对大倾角带式输送机胶带展放作业。2011年，我项目部承接的神宁集团清水营煤矿主斜井带式输送机延伸改造工程，创我公司主斜井胶带类安装工程之最，该主斜井平均倾角高达25°，个别段甚至达到27°，单面胶带重193t,属大倾角、高风险环境内作业，尤其是在胶带展放环节，是对我施工人员的一场挑战。该工程施工安全问题引起神宁集团高度关注，多次派出专家组对胶带展放方案进行会审。前期考虑采用的传统工艺胶带展放方案，因该胶带自重及斜井倾角等参数大，手动

2、液压千斤顶具有释压过程不受控制的缺点，胶带在释压后会突然快速下滑，冲量过大；而螺旋千斤顶则存在加力过慢，不能及时刹车的缺点，容易导致皮带下滑速度失控。两者均有可能造成机毁人亡的严重后果。 综上所述，传统工艺已无法满足此工程施工需求，方案被否决，要想安全完成施工任务，只能另辟途径。在此背景下，我方技术人员结合现场实际情况，和现场经验丰富的起重技师及矿方技术人员进行了深入沟通和学习，并藉此提出了创新性的胶带展放方案：第一步：在井口浇筑混凝土基础并预埋地脚螺栓，其上用30#H型钢制作成主框架并通过地脚螺栓与之连接，框架内置活动夹板与固定夹板，每组活动夹板与固定夹板之间均设置有三台抬底千斤顶。第二步：

3、将乳化液泵通过高压软管与液压控制闸片再到抬底千斤顶连接成为一个小型液压控制回路，利用液压闸片来控制抬底千斤顶，既可以实现瞬间刹车，也可以实现缓慢释放，且作业人员不用靠近胶带，操作安全、便捷。2 关键技术难点及解决方案2.1 关键技术难点本项目的技术难点在于：1. 液压控制系统的设置由于尚未有相关经验可以进行借鉴，因此该方案设计需要进行反复试验与论证，以保证其可行性。2. 液压控制系统的可靠性和稳定性考虑到在施工过程可能因配件（如高压软管、液压闸片）突然损坏造成的液压装置失压或压力减小，从而导致不可预料的后果，因此如何加强装置的可靠性与稳定性也是该项目的难点之一。2.2 解决方案针对以上各设计施

4、工技术难点，除了测试各设备和部件的性能之外，提供了以下几点施工解决方案：1.对设置好的液压装置进行反复试验，以验证和确保其运行可靠。2.对乳化液泵实施双回路供电，防止因跳闸或其他原因引起的突然断电而造成装置失压。3因为首次采用该方案，为确保施工安全，每组夹具两侧加设2台50T机械式螺旋千斤顶。一是在展放完毕后固定胶带，二是应付突发情况，如液压操作系统失灵，可以操作螺旋千斤顶，实现双保险。4：施工组织方面针对其特点，进行施工组织研究，制定施工技术方案，进行施工技术交底，并制定应急预案，确保施工质量、安全和工期要求。3关键技术的研究及实施技术方案3.1 主要部件介绍：1.抬底千斤顶（见下图） 图3

5、-1 图3-2 1-高压软管接口该设备为矿井液压支架部件，俗称抬底千斤顶，规格为50T，利用乳化液泵，通过高压软管给其供压。2.液压控制阀片下图为液压控制阀片与底座，液压阀片固定于配套底座上，以便于人员操作，向前推动液压阀片操作手柄时，抬底千斤升起，反之千斤则回落，手柄在正常行程内，松手后可自动复位，即中间位置。当操作手柄向前推至最大程度时，手柄会自动锁住，此时压力将会维持在最大值，松开手柄后，其不会自动复位。 图3-33.2 液压控制系统图及简述 图 3-41-乳化液泵；2-高压软管；3-液压控制阀片；4-抬底千斤顶首先将主供压管路与乳化液泵（型号：BRW400/31.7）相连接，从主管路分

6、出四支路分别至四台液压控制阀片，每台控制阀片连接3台抬底千斤顶(即每组夹板内置的3台抬底千斤，见图3-5。 3.3 抬底千斤顶布置 图3-5每组夹板之间布置3台抬底千斤顶，分别置于夹板两端及中间位置，这3台抬底千斤顶均由一台液压阀片控制，以保证施压均匀及整个胶带受力平衡。另为保证安全，在3台抬底千斤顶之间增设2台手动螺旋千斤顶，配合液压抬底千斤使用。 图3-6 1-夹板；2-抬底千斤顶；3-手动螺旋千斤顶3.4夹具（夹带装置）布置1.夹带装置布置总图 其中红色部分为固定夹板（与主框架焊接在一起），绿色部分为活动夹板，可随抬底千斤顶上下移动。 图3-72机头夹具布置图（夹具制作详图见：夹带装置Q

7、SY-01） 图3-81- 固定夹板；2-规格为50t的螺旋千斤顶；3-活动夹板；4-胶带 机头共设置有两组辅助夹具，采用50t手动螺旋千斤顶，其中机头架左下一组仅为展放上带时使用。夹板规格及制作如下图所示： 图 3-91-=30mm钢板；2-20#H型刚；3-筋板3. 主夹具组（井口夹带装置）布置图 图3-101-主框架采用30#H型钢；2-规格50t抬底千斤顶；3-夹板 由上图可知，井口夹具组（夹带装置）共有四套夹具，上下各两套。由液压抬底千斤顶为主，螺旋千斤顶为辅进行夹带动作。4井口夹带装置及机头夹具加工完成后实体效果图图3-11 图3-124. 甲方技术人员与我方技术人员、工人进行现场

8、调试图3-133.5 断带与底带展放方案1.断带调试成功后，即可进行底带展放工作。本设备采用ST4500钢丝阻燃胶带，带宽1800，厚30mm，带重135kg/m。断带在延伸段中间架与机尾部安装完毕后进行，为减少硫化接头数量及便于施工，断带位置拟选择于原机尾滚筒处底带部位进行分断。由于断带后原皮带不更换，故决定将原皮带全部做为底带下放直至机尾，多余部分截断拉至厂房外。 图3-131-原机尾滚筒；2-断带点2原机尾滚筒拆除及运输。胶带分断后，利用井筒顶部设置的锚索或锚杆用倒链将机尾滚筒处胶带提起，拆除机尾滚筒，利用设置在+1089检修平台的绞车将机尾滚筒及拉紧绞车沿轨道下放至主副井4#联络巷（机

9、尾至4#联络巷段中间架暂且不装），从4#联络巷提升运输系统运至地面（机尾位置及运输线路见下图），同时完成安装4#联络巷至原机尾段中间架及对接。图3-14 第 22 页 共 22 页 3.展放 图3-15 1-机头卸载架手动夹具；2-井口液压控制夹具组（夹带装置）；3-牵引钢丝绳；4-上带向上行走；5-底带向下行走 过程分析：待中间架对接全部安装完毕后，即可展放下带。由于展放底带时胶带同时穿过井口主夹具组（夹带装置）上下各两套，故底带展放过程中可利用夹具为5套：（1）机头卸载架处1套。（2）井口主夹具4套。见图3-15。机头卸载架夹具两侧各一人站与加工的平台上操作手动螺旋千斤顶，井口四套夹具各由

10、一人操作液压控制阀片来操作每套夹具中的3台抬底千斤顶。展放时首先松开各处紧固的夹具，由于断带点选择在原机尾，故断带后胶带仍保持相对平衡，胶带正常穿绕滚筒，与滚筒围包角大，故可利用启动驱动部正转来带动胶带展放，并利用变频调速系统调整速度，使速度控制在0.2m/s。当胶带下放一段距离以后，下滑力增大，此时，操作人员向前缓慢推动液压控制阀片，通过抬底千斤顶对夹具实行均匀加压，夹具组（夹带装置）与变频驱动相互配合，来实现底带匀速展放。随着胶带展放过程的进行，胶带自滑力越来越大，液压抬底千斤行程也随之增大，安全期间，故每下放一段距离胶带，比如20m，操作液压控制阀片使抬底千斤顶压力调整至最大并锁定胶带后

11、，操作加设的手动螺旋千斤顶（见图3-6），使其对胶带保持一定的压力，以备因突发情况造成液压装置失灵时进行紧急制动使用，周而复始，直至胶带展放到位。待胶带展放到位后，利用液压控制阀片将抬底千斤顶压力调整至最大后锁定，并在人力范围内将手动螺旋千斤顶压力调整至最大，将胶带锁定牢固。 等待硫化。4上带下放方案上带展放操作过程类同底带展放过程，区别在于上带穿绕夹具的组数和胶带展放时缠绕滚筒方式不同，为不完全缠绕滚筒。其共通过4套夹具，即机头卸载架2套手动夹具和夹带装置上部的2套液压控制夹具，如下图所示： 图3-16 1-机头卸载架手动夹具；2-井口液压控制夹具组；3-牵引钢丝绳；4-胶带下行过程分析：(

12、1) 上带穿带方式如图3-16所示，穿绕下驱动滚筒增加围包角，增大阻(2) 胶带外场布置：考虑胶带斜拉难度极大，胶带外场折放必须与胶带中心线保持一致，硫化工作全部提前在地面进行，边硫化边折叠。展叠示意： 图3-17(3) 下放过程控制：通过驱动机房外侧绞车和导向滑轮将胶带沿机房墙壁已打好的孔洞(开洞尺寸大小为：宽3m，高2m)穿进机房，通过原卸料扣溜槽位置（由于展放胶带需要已拆除）用机房天车牵引胶带头从中提出后，将胶带头固定在卸载机架上的卡具上，倒换井筒安装的绞车，牵引胶带穿过已设置好的卡具。待准备就绪以后，启动胶带下驱动装置（拆除逆止器前提下），使电机反转，利用驱动装置变频调速特性，控制胶带

13、行走速度，胶带头由设置在+1089m水平面的绞车牵引。操作参照底带展放方式进行。4 夹具（液压夹带装置）基础及胶带下滑力计算4.1胶带下滑力计算（等效受力如下图所示）：图4-1下滑力：F2=81.5吨皮带托辊摩擦力（摩擦系数取0.035）：f=N=F1*=175*0.035=6t下滑合理F=81.5-6=75.5t4.2 井口夹具组（夹带装置）基础核算井口夹具组做为主夹具，是胶带锁定与卡阻力控制的重要手段，其基础尺寸拟设置为8(宽)*2.5（纵）*2（深）=40m³。取混凝土比重2.3T/ m³，土壤附着系数为1.5，则基础抗拉能力T=40*2.3*1.5=138吨>

14、75.5,且夹具紧靠井筒墙壁可以增加强度，符合施工要求。5 主要技术创新点5.1、本方案采用安全性、可靠性高的液压控制技术，操作灵活性好，可以做到每组3台千斤顶同步加压、释压，且加压速度快，可以瞬间制动，亦可缓慢释压，锁定后稳定性高。相对于单独采用手动螺旋千斤或手动液压千斤等传统工艺，由于其操作不同步，或释压太快，或加压过慢，进而造成的人身安全和损坏设备损失，具有很大的技术优势。 5.2、浇筑的混凝土基础与成型框架，结构坚固，能承受的拉力大。且可以永久保存。 5.3、在夹具组(夹带装置)基础和主框架一次制作成型后可长期使用，为今后更换皮带提供了极大便利。 5.4夹具组（夹带装置）主框架保存现状

15、 图5-1图5-26适用范围本项目依托于宁夏煤业集团有限责任公司清水营煤矿胶带输送机延伸工程，该主斜井倾角平均达25°，个别段达27°，胶带自重达135kg/m，底带与面带自重各193t,且井筒内设备配件及施工器具存放较多，属大倾角、高难度、高风险环境作业。为了安全高效地完成此工程,我们进行了积极的探索和研究,并把此成果在清水营煤矿胶带输送机延伸工程中成功运用，有效解决了胶带展放过程中不可控的难题。技术适用范围：本技术适用于大倾角带式输送机胶带展放及更换工作。7与当前国内外同类技术的综合比较现阶段，国内大倾角带式输送机胶带展放仍然按照传统工艺进行，没有统一的安全施工工艺及下

16、放措施，长度短、重量轻的胶带都是利用工字钢、绞车与吊车等配合，结合现场实际情况，由现场工人把握展放过程，放飞皮带的事故时有出现，造成重大的经济损失和人员伤亡。而斜度大，带宽、长度大、胶带自重大的“四大”胶带展放，更是重大隐患最多、安全系数最低的工序。清水营煤矿施工过程中，我方首次碰到倾角高达25°的主斜井，且单面胶带重达193吨，传统工艺模式已无法满足施工要求。经技术人员刻苦研究攻关，设计出液压夹带装置，并成功地应用于该项工程胶带展放过程中。本项目采用在井口制作永久性胶带展放夹具框架，并利用矿有设备制作液压控制装置，使胶带展放过程更平稳、操作更安全便捷，这种方法大大降低了施工风险，实践证明了该技术的科学性与先进性，达到国内同类设备安装技术的领先水平。8 工程应用利用液压系统控制胶带展放过程，是我单位的一项技术创新，成功地应用于清水营煤矿主斜井带式输送机延伸改造工程中。该工程为把原长840m DTC180/230/4*1600型带式输送机顺延至1428m，延伸长度588m。该主斜井倾角平均25°，胶带自重达135kg/m，底带与面带自重各193t，因此展放方案创新采用混凝土基础，用重型H型刚制作成主框架，并且内置活动夹板与固定夹板，乳化液泵通过