常规的带式输送机设计只建议其在+17°～-17°的范围内使用，当带式输送机的倾角<- 170时，则在设计过程中需要解决几个主要技术问题。
1.1物料在运行过程中稳定性
输送机在向下运行时，物料的重力也使其有向下滚动的趋势，倾角越大物料的稳定性就越差，就越容易产生向下的滚动和滑动。当输送机突然停车时，由于物料惯性因素，它的滚动趋势就更大。如何防止物料在输送带上滚动和滑动，此问题的解决好坏将直接影响着矿井的安全生产。
1.2输送机的运行工况改善
输送机的功率随着输送煤量的多少不断的变化，因此当输送量较少时，输送机可能处在正功电动状态，而当输送量较多或满载时，输送机却又可能处在负功发电状态，在不同的运行状态必须采用相应的保护措施以免发生飞车事故。
1.3输送机启动、制动加速度的控制
在输送机的设计规范中规定，输送机的启动、制动加速度必须小于0.3m/s2。而下运输送机有时会满载停车，然后再满载启动。这时输送机正处于负功发电状态，因此就必须采用有效的保护装置以避免在启动、制动时出现飞车事故。
1.4输送机在停车时产生飞带现象
因煤矿井下特殊环境的限制，可能出现输送带与滚筒之间进水等现象，导致摩擦系数减小，使得在传动滚筒停止转动后而输送带仍然在不停地向下滑动，这时同样要有可靠的保护装置使其停止滑动。
2、主要技术问题研究
2.1物料防滚滑装置
防滚滑装置采用无动力的方式，即在输送机承载物的上表面加随动覆盖带，随动覆盖带所需动力不运输物料时由主机输送带与覆盖带间的摩擦力产生，有载时由物料和覆盖带间的摩擦力产生．有时是二者的结合。覆盖带与物料接触的带面压轮为八字形，通过杠杆原理压紧物料，为适应物料断面变化或有大块物料通过，压轮可上下前后浮动以便始终压紧输送带，当主机输送带与防滚滑输送带间物料超载或有大块物料通过，防滚滑装置的下托辊被物料或大块顶起，带动摇臂绕轴旋转一个角度，使上带压紧。物料越多，旋转角度越大，施加的压紧力越大。当输送带上实际物料断面小于标准断面数值的70%，可不设压带轮。实现了在无驱动装置情况下，防滑输送带与主机输送带间无相对滑移，两带实现了同速同步运行。该装置经现场安装使用效果很好，是一种防止物料滚动和滑动的安全、可靠、简便的新装置。能在-25°情况下使物料实现稳定安全运输，并可有条件地达到-30°情况下的运输。
2.2飞带捕捉装置
在煤矿井下，下运带式输送机实际运行中，当驱动滚筒已经制动时，由于工作面环境恶劣、空气湿度大等原因，容易产生飞带现象，从而产生巷道堵塞，损坏机件，影响工作面的正常生产。在下运带式输送机中，虽然解决了制动问题，但如果飞带现象得不到控制，还是存在事故隐患。
飞带捕捉装置是用来辅助制动器，保证输送机制动停机，其工作原理是：当速度检测装置发出输送带打滑信号，控制系统发出停机指令，本装置亦投人工作，使输送带按预定减速度平稳减速直至停止滑行。具体结构主要由飞带捕捉装置和重锤装置组成。飞带捕捉装置是由一对夹板、弹簧、液压缸构成，输送机正常运行时，夹板被液压缸充压顶开并压缩捕捉装置中的弹簧，输送带在夹板中可以自由地通过。当飞带捕捉装置投入工作时，液压缸中的压力油释放，夹板被碟形弹簧控制并产生一定的压力夹住输送带，输送带首先产生弹性变形，消耗掉一部分能量后，装有捕捉器的滑行小车在较短的时间内，速度由零达到与输送带等速运行，沿导轨随输送机一起滑行并拉起重锤。重锤耗能分三级施加，以减小对输送带的冲击。重锤在该阶段耗尽输送带的全部能量。导轨的终端还设有缓冲装置，当飞带捕捉装置到达导轨的终端时就被缓慢地停止住，从而避免了飞带事故的发生。当飞带捕捉结束，液压缸活塞拉起压缩蝶形弹簧，上、下压板开启，此时滑行小车在重锤的作用下返回原始位置，完成一个工作循环。设计中应注意的问题是夹紧合力要大于系统的总和力，液压缸的顶压力要大于蝶形弹簧的极限变形力。
2.3运行工况改善
一般来说，带式输送机的运行阻力越小，其经济性越好，而对下运输送机来说，由于物料的下滑力的作用，在运行过程中电动机是处于负功发电状态的。当输送机使电动机达到同步转速时，电动机的输出功率等于零。由于被输送物料仍在连续不断地做功，电动机的转速将继续不断地增大。当电动机超过其同步转速时，根据电动机的特性曲线，电动机这时就要输出制动力矩，这时输送机并不需要电动机的拖动，理论上讲电动机还可以向电网反馈发电，对大倾角下运输送机，电动机的选取是以发电状态的功率为依据。而当输送机处在空载或少半载时，却又需要电动机的动力进行拖动。这样，电动机经常处于电动一发电状态之间运行。同时，输送机的速度变得不易控制，就容易发生飞车事故。
欲改变运行工况就必须适当增加运行过程中的阻力，使输送机在比较稳定的状态下运行，最有效的途径就是采用阻尼托辊。选择合理的运行阻力系数及适当的运行阻力，对缩小电动机的功率，充分发挥电动机在正、负象限额定转矩相等的特性，简化驱动方式，提高安全可靠性，都具有十分重要的意义。目前，阻尼托辊多种多样，但总的来讲可分为滑板式阻尼托辊；端面摩擦式阻尼托辊；液力式阻尼托辊。从使用效果来看，滑板式阻尼托辊结构简单、经济实用、阻尼效果好，缺点是对输送带的磨损比较严重。端面摩擦式阻尼托辊阻尼效果好，但寿命较低。液力式阻尼托辊阻尼效果稍差，但寿命长，如能解决好油脂密封问题，是很有发展前途的。
2.4刺动系统
制动系统由液力制动器、盘式制动器和液压站3个部分组成，以实现软、硬两级制动，达到限速制动和安全制动的目的。
(1)制动系统的工作原理
联接在电机和减速器高速轴上的液力制动器，工作介质与盘式制动器采用同一油液。它具有注油则合（投入制动）、无油则分（退出制动）的特点。其“投入”与“退出”制动迅速，制动平稳。当输送机处在制动工况时，液压系统向制动器内工作腔充液，并在出口油路上用调压阀调定背压，使内工作腔有一定的充满度，由于液力制动器安装在减速器的高速轴上，通过减速器的作用，对传动滚筒产生很大的制动力矩。输送机的动能在制动器中陆续转变为热能，热量由工作液体带走，即可实现持续的液力制动。制动力矩尚可根据带式输送机载荷情况，通过控制系统自动调节不同的背压，即得到不同的充满度，获得台适的制动力矩，使输送机平稳减速。当速度降至额定转速的1/3肘，再由设在传动滚筒的盘式制动器对滚筒的闸盘施行制动停机，保证了设备安全可靠制动。
(2)液压站
液压站主要功能是向该机的液力制动器、盘闸制动器、飞带捕捉装置提供压力源和工作介质。由2个可容纳2mx0.8m工作液体的连通油箱构成，在2个油箱的上盖板上，分别设置有高压及低压系统。高压油由2台叶片泵交替工作产生，其中l台为备用油泵，高压油路中设有隔爆电接点压力表，使高压油路始终处在规定的压力范围内。油路中还设有2台蓄能器以利于系统的保压，系统中的电磁阀均为隔爆型，符合煤矿安全生产的要求。低压系统中也设有一台备用齿轮泵，该油泵在输送机未转动起来时向低压油路中供油，或当低压系统中出现欠压信号时向油路中补压。欠压信号由隔爆电接点压力表发出，该表用于系统的低压保护。
(3)电控系统
电控系统是带式输送机的重要组成部分，其工作的可靠性将直接影响带式输送机正常运行。电控系统的主要部件是工业PLC可编程序控制器。可编程序控制器与各种传感元件、执行元件构成闭环控制系统，由于其优良的性能和很高的可靠性以及充裕的输出、输入接口，使众多的保护装置和执行元件摆脱以往由继电器为主的控制系统，简化了控制系统。在设计中共设有12种安全保护装置，同时还留有备用接口供随时增加执行元件和保护。
3、输送机运行工况分析
3.1空载及重栽启动工况（电动或发电状态）
空载和重载启动虽为2个不同的工作状态，但在实际工作中这2种工况是不易区分的。因此，在每次启动时均要进行带载状态的判断。具体方法：让液力制动器进入较小制动力矩状态，然后盘式制动器松开传动滚筒的制动盘，速度及加速度检测装置进入监控状态，根据输送机的实际启动加速度投人相应的制动力矩，将输送机的启动加速度控制在0.1～0.25m/S2之间。当输送机在一定时间内达到额定带速，则电控系统确认此时为重载启动或发电工况，此时电动机进入带电状态，同时液力制动器退出制动工况，随后输送机进入正常运行工况。若经过一段时间的延时后，输送机的速度始终低于1/3额定带速，此状态被确认为空载或电动工况，电动机将带电拖动输送机运转，达到额定带速后输送机进入正常运行工况。
3.2正常运行工况（发电工况）
当输送机达到额定速度以后，液力制动系统全部退出工作状态，速度及加速度检测装置进入工作状态，经延时一段时间后，各给煤点开始给煤，电控自动进入闭环控制系统，输送机进入正常运煤工作。
3.3超速制动工况（发电工况）
在输送机进入正常运煤工作以后，因煤矿井下使用条件限制，运t及运输阻力经常处在变化之中，很容易出现输送机产生较大负功的可能。这时输送机主要表现为以一定的加速度快速运行，若任其发展将会发生严重的飞车事故。为此，在本工况中设计了一级超速制动、二级超速制动和三级超速制动的3种工作状态。
3.4正常空载停车（电动工况）
当输送机将输送带上的物料运完停车时，将继续运行一段时间后再停机。因空载时为电动工况，故不需要加入软制动保护。在输送机的带速降到额定带速的1/3时，盘式制动器投入制动，输送机停止运行。
3.5正常重栽停丰或事故停车（发电工况）
当输送机正处在额定载荷状态运行中，或是由于井下发生了突然性事故需要临时停车时，因这时可能正处在最大发电状态之下，当输送机得到停车信号后，各给煤点均停止给煤。液力制动器首先投人制动状态，并根据将制动加速度控制在-0.1～-0.25m/s2的条件，在闭环控制状态下，采用相应的制动力矩。待液力制动器投入3~4a后电动机断电退出工作，当输送机带速降至额定带速的1/3时，盘式制动器投入最后的制动工作，将输送机制动停止。电动机延时退出工作状态是为了解决液力制动滞后的问题，这样就可以防止在液力制动器还未达到最大制动力矩时出现飞车事故。
3.6重载失电停机（发电工况）
当输送机满载启动或制动时，液力制动系统将首先投入工作并随时检测输送机的启、制动加速度．使输送机的启、制动状态始终处在设计范围之内，而当输送机达到额定带速不需要制动保护时，渡力制动器又可以迅速地退出制动状态，制动器的投入及退出不会给输送机的运行带来任何的冲击。当输送机出现超速运行时，液力制动系统还可以将超速的输送机拉回到正常运行状态。而当输送机遇到采区突然停电时，输送机仍然可以依靠液力制动系统的固定延时程序实现安全停车。
4、结语
通过对大倾角下运带式输送机各工况的设计分析得知，液力制动系统可以从根本上解决大倾角下运带式输送机的启动、运行、制动问题；飞带捕捉装置可以完全杜绝飞带事故的发生；物料防滚滑装置能有效地解决物料的滚动问题；阻尼托辊的应用使大倾角下运带式输送机的运行工况得到改善，且有安全保障。目前，该项设计应用于邯郸矿务局云驾岭煤矿、新波矿务局翟镇煤矿、枣庄矿务局柴里煤矿、重庆天府矿务局三汇一矿、铁法矿务局三台子煤矿的下运带式输送机中，今后必将在我国煤炭生产中得到越来越广泛地应用。
