在我国内蒙古、黑龙江、辽宁等北方寒冷地区的露天矿,冬季在一些煤炭运输设备如带式输送机、运煤矿车、装载机等设备部件表面存在煤冻粘现象,严重影响着煤炭运输的安全与效率。目前关于运输设备煤冻粘的相关理论分析较少,防治方面对带式输送机改向滚筒表面冻粘缺少有效的防治研究。本文依托国家自然科学基金“寒冷地区露天矿胶带运输冻粘机理研究”及企业横向项目“强力大运距带式输送机低温运转常见故障分析及防治”,对典型运输设备表面煤冻粘特性进行系统分析,并针对带式输送机改向滚筒表面煤冻粘进行相关防治研究。（一）煤冻粘特性分析（1）搭建煤冻粘特性测试试验台,通过对煤冻粘特性测试及相关检测,分析得到煤在多种不同冻粘基体材料上的冻粘界面结构形式,冻粘分离破坏形式以及冻粘强度特性,并进行机理分析,同时分析得到以UHMWPE为代表的塑料类基体相比金属类、橡胶类基体材料具有良好的减粘能力;（2）针对运输设备三种典型冻粘基体材料,选择冻粘外界条件（温度、时间、压力）、煤自身特性（外在水含量、粒度、黏土成分）以及基体特性（基体粗糙度、波纹度）三方面因素,通过试验分析得到各相关单因素对煤冻粘特性的影响规律与机理;（3）分析得到相关多因素对煤冻粘特性的综合影响:通过对不同煤矿煤样冻粘特性以及自身特性的测试,分析了煤的外在水含量、孔容、粒度、煤化程度等多种自身特性因素间的关联以及其对冻粘特性的综合影响;同时又分析了煤自身特性（外在水含量、粒度）与基体特性（表面波纹度）间的相互关联对冻粘特性的综合影响;（4）应用通用旋转组合回归试验设计方法,对三种典型冻粘基体材料上煤冻粘强度进行回归分析,得到煤冻粘强度与各主要影响因素间的数学回归预测模型以及各因素对冻粘强度影响程度,为煤冻粘强度预测与冻粘的防治提供依据。（二）带式输送机改向滚筒煤冻粘防治研究（1）防冻粘可加热式改向滚筒及清扫器研究针对带式输送机改向滚筒冻粘问题,根据冻粘特性分析温度因素对冻粘强度影响显著,设计改向滚筒及螺旋清扫器内置节能可靠的碳纤维发热电缆,通过其加热实现滚筒及清扫器表面温度提高,以降低其上煤冻粘强度,同时结合清扫器机械破坏除粘,有效改善冻粘问题;以锡林浩特矿业公司M101-2带式输送机为应用对象,根据冻粘特性所得冻粘强度回归预测方程,可加热式改向滚筒和清扫器加热除粘所需滚筒驱动摩擦力大于8.14 kN,输送带系统驱动功率需增幅8.7%以上;制作相似样机进行相关实验与理论分析:样机室外加热红外监测实验表明样机加热系统实现了样机表面5.5℃～9.5℃温升;对可加热式滚筒及清扫器的对流传热进行理论分析,并依据样机温升、发热功率结果,得到实际应用原型机的温升、发热功率参数预测,原型机5.5℃～9.5℃表面温升需850 W～1300 W发热功率;样机加热除粘实验表明滚筒表面温升使煤冻粘强度降低,冻粘清除更为容易,煤冻粘分离破坏形式改变,冻粘煤在滚筒表面清除时出现大块脱落,清除更为彻底,螺旋清扫器表面温升改善了自身冻粘,可加热式改向滚筒及清扫器方案体现出良好防冻粘效果,同时也验证了对煤冻粘特性的分析。（2）UHMWPE材料改向滚筒防冻粘机理分析与应用研究针对UHMWPE材料包覆的防冻粘改向滚筒,基于对各类基体材料冻粘特性分析,从基体材料化学组成角度进一步分析其防冻粘机理,UHMWPE材料相对包胶橡胶、金属等基体材料其分子结构高度对称,属非极性高分子聚合物,其固体表面能很低,表面浸润性很差,使煤中水分冻粘凝结所形成煤泥冰与其材料表面接触较差,使其上煤冻粘强度很小。UHMWPE材料包覆改向滚筒在实际煤矿应用中滚筒表面煤冻粘程度显著减小,取得了良好的防冻粘效果,同时也验证了其防冻粘机理及冻粘特性的分析;针对UHMWPE防冻粘改向滚筒在应用现场配套所使用简易钢板式清扫器的缺陷,提出UHMWPE滚筒配套使用贴合性较好的柔性链刮刀清扫器优化方案,并计算其清扫除粘改向滚筒的摩擦驱动力0.30 kN以上,输送带系统驱动功率需提高0.32%以上,增幅很小,输送带系统无需考虑调整驱动功率。该论文有图116幅,表13个,参考文献102篇。