帶式輸送機(jī)運(yùn)行事故分析及防護(hù)技術(shù)研究

柴新庚

（汾西礦業(yè)賀西煤礦，山西 柳林 033300）

引言

伴隨著礦井生產(chǎn)能力以及開(kāi)采范圍的增加，帶式輸送機(jī)也從以往的小型、短距離朝著高功率、長(zhǎng)距離方向發(fā)展，單臺(tái)帶式輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度可達(dá)到10 km 以上，同時(shí)帶式輸送機(jī)功能更為完備，驅(qū)動(dòng)裝置功率大。煤礦井下工作環(huán)境惡劣，帶式輸送機(jī)鋪設(shè)長(zhǎng)度長(zhǎng)，鋪設(shè)巷道底板底鼓以及運(yùn)行環(huán)境中的粉塵、高濕度等均會(huì)給帶式輸送機(jī)運(yùn)行帶來(lái)影響[1-4]。帶式輸送機(jī)運(yùn)行事故，不僅會(huì)影響煤炭運(yùn)輸，而且存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，需要對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中事故進(jìn)行分析，找出事故發(fā)生原因并針對(duì)性地采取防護(hù)或者預(yù)防性措施。

1 帶式輸送機(jī)運(yùn)行事故分析

帶式輸送機(jī)運(yùn)行事故類型有火災(zāi)、輸送帶傷人、清掃器傷人、輸送帶斷裂及跑偏等。由于火災(zāi)事故對(duì)煤礦生產(chǎn)影響最為惡劣，為此文中重點(diǎn)對(duì)火災(zāi)事故進(jìn)行探討分析。帶式輸送機(jī)運(yùn)行事故會(huì)影響煤炭生產(chǎn)并制約生產(chǎn)安全。某礦曾因外部火源導(dǎo)致輸送帶著火問(wèn)題，導(dǎo)致人員傷亡80 余人。通過(guò)分析以往研究成果并結(jié)合筆者工作經(jīng)驗(yàn)，將帶式輸送機(jī)火災(zāi)事故原因歸結(jié)為滾筒打滑、托輥卡阻導(dǎo)致的表面溫度增高、外部火災(zāi)三個(gè)原因[5]。

1.1 滾筒打滑

正常情況下帶式輸送機(jī)輸送帶、滾筒（主滾筒、從滾筒）間相對(duì)滑差率在3%以內(nèi)，打滑則會(huì)使?jié)L筒、輸送帶異常摩擦，導(dǎo)致局部溫度增高，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生。滾筒打滑可細(xì)分為主滾筒打滑、從滾筒打滑。

1）主滾筒打滑。主滾筒打滑主要原因可細(xì)分為機(jī)頭堆煤、滿載（重載）啟動(dòng)、滾筒上防滑膠磨損嚴(yán)重、輸送帶沾水。當(dāng)帶式輸送機(jī)操作司機(jī)注意力不集中或者煤位傳感器失靈時(shí)，會(huì)導(dǎo)致機(jī)頭堆煤，原煤粘附到滾筒與輸送帶間，降低兩者之間摩擦系數(shù)，極容易出現(xiàn)打滑情況；帶式輸送機(jī)滿載（重載）啟動(dòng)時(shí)，驅(qū)動(dòng)裝置給滾筒較大轉(zhuǎn)矩，容易導(dǎo)致輸送帶打滑，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致火災(zāi)事故發(fā)生；一般情況下為增加滾筒摩擦系數(shù)會(huì)在滾筒表面涂刷一層防滑膠，防滑膠磨損后會(huì)降低摩擦系數(shù)；輸送帶沾水后會(huì)降低摩擦系數(shù)，容易導(dǎo)致火災(zāi)事故發(fā)生。如河北某礦呈出現(xiàn)輸送帶沾水導(dǎo)致主滾筒打滑事故，導(dǎo)致火災(zāi)事故發(fā)生，致13 人傷亡、經(jīng)濟(jì)損失170 萬(wàn)元。

2）從滾筒打滑。根據(jù)已有研究成果顯示，當(dāng)輸送帶打滑40 min 時(shí)滾筒表面溫度即可增加至300 ℃，容易引燃輸送帶或者附近煤炭，主從滾筒打滑危險(xiǎn)性較高。打滑故障發(fā)生后滾筒與輸送帶間存在速度差，若持續(xù)一段時(shí)間會(huì)引燃輸送帶；對(duì)于從滾筒而言，打滑時(shí)從滾筒不轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)輸?shù)妮斔蛶г跐L筒高溫段一掃而過(guò)，在運(yùn)行過(guò)程中不容易出現(xiàn)著火，而輸送帶停止轉(zhuǎn)動(dòng)后，與從滾筒高溫點(diǎn)接觸的輸送帶持續(xù)加熱，因此從滾筒打滑更容易在停機(jī)后引燃輸送帶。

1.2 托輥卡阻

根據(jù)相關(guān)研究資料顯示，帶式輸送機(jī)火災(zāi)事故中托輥卡阻是主要原因之一。由于煤礦井下環(huán)境惡劣，帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生粉塵導(dǎo)致整個(gè)運(yùn)輸線路中粉塵濃度較高，粉塵進(jìn)入到托輥內(nèi)部會(huì)降低托輥使用壽命、導(dǎo)致托輥卡阻；托輥運(yùn)行不暢會(huì)導(dǎo)致輸送帶與托輥接觸點(diǎn)處出現(xiàn)異常摩擦，增加托輥表面溫度。帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行過(guò)程中輸送帶帶速一般在2～5 m/s，輸送帶與托輥表面高溫點(diǎn)接觸時(shí)間短，輸送帶表面溫度變化不明顯同時(shí)輸送帶運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的空氣流動(dòng)會(huì)降低托輥表面溫度，因此在正常運(yùn)行過(guò)程中輸送帶不容易出現(xiàn)火災(zāi)；輸送機(jī)停止運(yùn)行后靜止不動(dòng)的輸送帶與高溫托輥持續(xù)接觸，輸送帶被引燃概率明顯增加。同時(shí)輸送帶下托輥卡阻更容易引起火災(zāi)事故發(fā)生，主要原因?yàn)椋合峦休佁貏e是靠近機(jī)尾處的下托管位置較低，距離巷道底板較近、本身散熱環(huán)境不好，加之表面容易被煤塵覆蓋，一般停機(jī)更容易引起火災(zāi)事故；上托輥本身散熱條件較好、不容易引發(fā)火災(zāi)事故。江蘇徐州地區(qū)某礦曾發(fā)生一次潛在帶式輸送機(jī)火災(zāi)事故，事故原因主要是：靠近機(jī)尾處部分下托輥出現(xiàn)卡阻，同時(shí)由于未及時(shí)清理浮煤導(dǎo)致托輥附近有一定煤粉，在帶式輸送機(jī)停機(jī)檢修時(shí)發(fā)現(xiàn)下托輥溫度超過(guò)120 ℃，附近煤塵溫度明顯增加；由于及時(shí)發(fā)現(xiàn)未引起火災(zāi)事故；后續(xù)該礦強(qiáng)化管理，及時(shí)清理浮煤并對(duì)托輥進(jìn)行檢查，后續(xù)生產(chǎn)過(guò)程中托輥卡阻影響明顯降低。

1.3 外界火源

帶式輸送機(jī)除自身原因引起火災(zāi)事故外，外界火源也是導(dǎo)致帶式輸送機(jī)火災(zāi)事故的原因之一。外界火源類型包括有煤層自燃、供電線路短路、人為明火等。如安徽宿州某礦曾出現(xiàn)井下采區(qū)變電所線路短路引起的火災(zāi)事故，并引燃附近帶式輸送機(jī)，導(dǎo)致27 人傷亡事故。

2 帶式輸送機(jī)火災(zāi)事故防護(hù)技術(shù)

實(shí)現(xiàn)火災(zāi)早期監(jiān)測(cè)預(yù)計(jì)預(yù)警是最為有效的防護(hù)技術(shù)措施，文中從監(jiān)測(cè)技術(shù)出發(fā)，對(duì)火災(zāi)事故早期監(jiān)測(cè)、預(yù)警進(jìn)行分析。

2.1 滾筒打滑監(jiān)測(cè)

滾筒（主、從滾筒）打滑是導(dǎo)致帶式輸送機(jī)火災(zāi)的主要原因之一，因此可通過(guò)預(yù)防滾筒打滑或者監(jiān)測(cè)打滑實(shí)現(xiàn)火災(zāi)預(yù)防。具體技術(shù)方法為：采用溫度傳感器監(jiān)測(cè)滾筒溫度，通過(guò)溫度控制避免出現(xiàn)火災(zāi)事故；通過(guò)測(cè)量滾筒、輸送帶間滑差率，從根本上避免滾筒、輸送帶出現(xiàn)打滑。滾筒與輸送帶間出現(xiàn)打滑會(huì)降低設(shè)備使用壽命，因此避免打滑故障發(fā)生可提高帶式輸送機(jī)使用時(shí)限以及可靠性。由于滾筒表面面積較大、軸承不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，給溫度傳感器布置帶來(lái)一定困難，且滾筒表面涂抹的防滑膠會(huì)增大溫度監(jiān)測(cè)難度。因此，通過(guò)測(cè)定滑差率實(shí)現(xiàn)滾筒打滑監(jiān)測(cè)具有較強(qiáng)的可行性；通過(guò)分別計(jì)算滾筒、輸送帶運(yùn)動(dòng)速度，并計(jì)算滑差率；設(shè)定兩者之間最大滑差率（如設(shè)定10%）以及持續(xù)時(shí)間（1 min），從而實(shí)現(xiàn)滾筒打滑引起的火災(zāi)早期監(jiān)測(cè)、預(yù)警。

2.2 托輥超溫監(jiān)測(cè)

托輥卡阻后會(huì)導(dǎo)致局部溫度增高，帶式輸送機(jī)停機(jī)后持續(xù)增加輸送帶溫度，嚴(yán)重時(shí)引燃輸送帶，因此最好通過(guò)監(jiān)測(cè)輸送帶表面溫度避免引燃輸送帶。托輥損壞前一直處于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，難以直接監(jiān)測(cè)表面溫度；托輥直徑小，托輥表面高溫易于傳導(dǎo)至托輥軸，因此在托輥軸端部布置傳感器可實(shí)現(xiàn)托輥溫度監(jiān)測(cè)。《煤礦安全規(guī)程》要求煤礦井下機(jī)械設(shè)備表面溫度應(yīng)在150 ℃以內(nèi)，因此將托輥溫度報(bào)警閾值設(shè)定為150 ℃。

托輥卡阻導(dǎo)致帶式輸送機(jī)火災(zāi)點(diǎn)主要集中在機(jī)尾處下部托輥位置，因此可重點(diǎn)對(duì)此處位置托輥溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，具體監(jiān)測(cè)方法為：在下托輥位置布置開(kāi)關(guān)型溫度傳感器，當(dāng)監(jiān)測(cè)到托輥溫度超過(guò)150 ℃時(shí)，傳感器會(huì)發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào)并通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)傳輸給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)火災(zāi)早期預(yù)警以及托輥超溫監(jiān)測(cè)。

2.3 意外火源監(jiān)測(cè)

通過(guò)監(jiān)測(cè)帶式輸送機(jī)沿線溫度用以實(shí)現(xiàn)意外火源監(jiān)測(cè)。在帶式輸送機(jī)沿線間隔一定距離（如20～50 m）布置一個(gè)溫度傳感器，用以對(duì)環(huán)境溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。當(dāng)外界出現(xiàn)火源時(shí)勢(shì)必會(huì)引起環(huán)境溫度增高，通過(guò)布置傳感器可實(shí)現(xiàn)溫度增高位置監(jiān)測(cè)以及預(yù)警。此種狀態(tài)下，將傳感器溫度監(jiān)測(cè)報(bào)警上限設(shè)定為100 ℃。

3 結(jié)語(yǔ)

帶式輸送機(jī)鋪設(shè)距離長(zhǎng)、功率大、運(yùn)行環(huán)境惡劣，在使用過(guò)程中容易出現(xiàn)各類事故，其中火災(zāi)事故影響最為嚴(yán)重，不僅影響帶式輸送機(jī)使用效率而且存在較大的安全隱患。對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中火災(zāi)因素進(jìn)行分析，主要原因包括滾筒打滑、托輥卡阻、外界火源等。采用先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)帶式輸送機(jī)沿線溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)火災(zāi)早期預(yù)警，從而提高帶式輸送機(jī)運(yùn)行安全保障能力。