1 前言
随着现代煤矿无轨化运输的发展，掘进逐步实现胶带运输化。其具有结构简单、紧凑，拆装和操作方便，重量轻、输送量大、需用人员少等优点。但胶带输送机一直受“安装后机头、机尾及各滚筒的中心线应在同一直线上”限制，数年来，胶带输送机仅能在长距离直线巷道投入使用，当巷道需转弯时，仅能靠简易皮带机、刮板输送机或无轨胶轮车来实现二次或多次转载，人员投入多、安全性能差、投入成本高。采用胶带强制转弯装置2-2上煤胶带机头硐室联络巷，用一部800胶带机完成了矸石运输任务。该装置投入使用后，减少了设备、设备操作人员以及电缆和开关的投入，节省了开支，取得了较好的经济和社会效益。
2 工程概况
杨家村矿井位于内蒙古鄂尔多斯市东胜区，由内蒙古双欣矿业公司筹建，设计生产能力为5.0Mt/a。矿井采用立斜混合开拓方式，分煤层开拓，我单位施工2-2上煤胶带输送机机头硐室时，巷道转弯角度20°，弯曲前直线段长度145m，弯曲后直线长度4450m。采用EBZ-160B综掘机配DSJ-800/2×55伸缩式胶带输送机掘进作业线。
该巷道弯曲两端直线段长度分别为4450m和157.6m，针对此类巷道多采用多部胶带机或刮板机串联搭接布置形式，造成运输环节多，不便于生产管理，主要设备投资、运行电费及工资等费用都高。该处弯曲角度20度，我单位进行了平面拐弯带式输送机的方案。该胶带机于2008年12月在杨家村矿井胶带机运输巷道投入使用，运行至今效果良好。详见皮带弯曲段平面布置示意图1、2，带弯曲段断面图3。
皮带弯曲段平面布置示意图2
带弯曲段断面图3
1 主要技术参数
参数 数值 参数 数值
胶带机长度／m 1 368 胶带宽度／nun 800
运输能力／t-h 400 胶带运行速度／m·s 2．6
巷道坡度／(。) 0—5 起动加速度／m·s <0．1
弯曲角度／(。) 20 制动减速度／m-s <0．1
弯曲半径／m 667 提升高度／m 0
3 弯曲后拐弯部位运行参数的计算
(1)由于槽形带式输送机做水平方向拐弯，要保证其正常运转，必须满足以下3个条件：①不允许输送带跑偏翻立；②输送带拉力必须小于限定值；③载货截面积满足输送能力要求。
(2)由于输送带在水平方向出现弯曲，则输送带断面积各点应力产生了变化，即δ =δ1+δ2
其中，δ1=T0／S，δ2=y／R.E
式中:δ1——拉应力，N／cm2；
δ2——弯曲应力，N／cm2；
T0 ——输送带中轴线上的拉力，N；
S ——输送带断面积，mm2；
E——输送带弹性模量；
R——平面弯曲半径，mm；
y----输送带到内外侧的距离Y=B／2mm；
B— — 输送带带宽，mm。
(3)作用在输送带上每组托辊承受的向心滑动力 T/=To × L//R(推导过程略)如图4。 托辊受力图4
为了减少该力值，选择了加密托棍布置，减少L/值，设计中L/=0.6m。
(4)为了形成向心滑动力的阻力，在弯曲处将三联组槽形托辊做倾斜布置，倾角为 ，经设计计算取30°。三联组槽形轮辊槽角a取最大值以达到最大输送量；取值为45°。在实际运行中，为了输送机运行平稳、满足使用、便于调整 ，三联组槽形托辊支架设置了可调机构，对安装试车十分有利， 在30°～45°范围。
(5)根据以上数值做每个托辊及输送带的受力分析：
①由于槽形托辊输送带分成B1 、B2 、B3 三段，在各分段上输送带拉力不变，则各段输送带的拉力分别为(设计中取B1= B2 =B3=B／3)：
T1=δ1S=1／3( 一ESB／R3)
T2=δ2S=(T0 +ESy2／R) B 2／B=1／3 To
T2=δ3 S=1／3(T0+ESB／3R)
②每节托辊作用在输送带上的向心滑动力为：
T/1=T1 ×L/／R=L／3R(To—ESB／3R)
T/2= T2×L/ ／R= To L／3R
T/3= X3 L /／R=L／3R(To+ESB／3R)
③为了满足输送带平稳转弯，输送带拉力P1、输送带重量和物料重量P2以及及输送带跑偏形成的阻力P3三项之和必须为零，即P1+P2+P3=0，根据以上受力分析可得：
P1= T0cos(a+β)+ T 2cosβl+ T / cos (a-β)
P2=(qB+qG)L/[m3sin(a-)一m2sinβ—m1 sin(a+β)]
P3=-[T/sin(a+β)+ T/2sinβ+ T/3sin(a-β)]f一(qB+qG ) L/ [m3cos(a-β)+m2cosfβ—m1cos(a+β)]f
式中m1，m2，m3，---输送带各分节上重力分配系数；
f-------------输送带沿托辊方向摩擦滑动阻力；
qB，qc——输送带和物料的单位重量，N／m。
④根据以上计算可以得到所需要的弯曲半径和值，并能证明该机弯曲是否可行，以及各个参数的相互关系。设计中的详细数值计算过程以及其他内容的设计过程由于篇幅有限省略。
(6)根据以上计算，平面弯曲胶带输送机能够满足生产使用要求，但由于现场巷道条件并非理想化，弯曲变化并非十分均匀，并且巷道还有起伏状的凹凸弧，所以采取了变距布置托辊，托辊倾角采用可调式机构，槽形角加大到45。等措施，从现场调试运行看来是十分必要的。
4 试验后调整参数
分析、计算得出：
1、托滚向心角度2.2°，内曲线内托滚间距1.3m；
2、上托滚倾角14°2′，下托滚倾角13°1′。
3、防跑偏侧向托滚每3m一个，倾角25°；
4、压带滚8个，每4m一个；高度以400mm，保证矸石正常运输。
5 经济效益评价
该胶带机于2008年11月在杨家村矿2-2上煤胶带输送机大巷投入使用，运行至今，胶带机运行平稳，故障少操作简单，便于维护；与双机搭接设计方案比可节约设备投资8O余万元，可减少峒室巷道开挖量800m3，节约工程费20余万元，并且在每年运行维护中可节约人工费、电费15万元。
6 结论
该机的良好运行证明了皮带输送机平面弯曲技术在杨家村煤矿的应用是成功的。该设计突破了井下运输机不能平面拐弯的界线，实现了采用一部胶带输送机平面拐弯，代替了两部胶带机串联搭接运行的方式，解决了胶带机在拐弯时掉货皮带跑偏翻起等诸多难题，突破了皮带机应用的限制。该此实验的成功为皮带机弯曲提供了依据和理论基础，其具有广阔的推广应用前景。
