綜采面帶式輸送機(jī)防撕裂裝置的分析與應(yīng)用

張 鵬

（陽泉煤業(yè)集團(tuán)長(zhǎng)溝煤礦有限責(zé)任公司， 山西 晉中 030600）

1 15127工作面概況

陽泉煤業(yè)集團(tuán)長(zhǎng)溝煤礦有限責(zé)任公司15127工作面設(shè)計(jì)走向長(zhǎng)度為510 m，傾向長(zhǎng)度為151 m，回采煤層為15號(hào)層，煤層厚度為5.1 m，工作面采用綜合機(jī)械化回采工藝。

15127工作面回采期間在運(yùn)輸順槽安裝了一部SSJ1200型帶式輸送機(jī)進(jìn)行煤矸、物料運(yùn)輸，輸送機(jī)主要通過阻燃輸送帶與滾筒、托輥之間產(chǎn)生摩擦作用，使環(huán)形輸送帶進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，目前礦用輸送帶主要采用鋼芯阻燃輸送帶，輸送帶寬度為1.2 m等，輸送帶對(duì)接方式主要有機(jī)械接頭法、冷粘接頭法以及熱硫化接頭法等[1-2]。

由于帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸物料時(shí)，受力不均、皮帶跑偏、接頭質(zhì)量不合格等因素影響，輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)撕帶現(xiàn)象，傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)不具有撕帶保護(hù)裝置，當(dāng)帶式輸送機(jī)出現(xiàn)撕帶后操作人員不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障并關(guān)閉輸送機(jī)電機(jī)電源，導(dǎo)致撕帶后輸送帶與滾筒摩擦力加大，輸送機(jī)負(fù)荷增加，造成電機(jī)燒毀事故；對(duì)此，通過技術(shù)研究，分析輸送機(jī)撕帶原因，并設(shè)計(jì)了一套壓力傳感器防撕裂裝置，并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。

2 常見的皮帶撕裂類型及其誘因分析

2.1 輸送帶跑偏撕裂

帶式輸送機(jī)在正常生產(chǎn)時(shí)，由于輸送機(jī)皮帶安裝沒有達(dá)到工藝要求、輸送帶硫化對(duì)接處不合格、皮帶架上的托輥質(zhì)量不合格及對(duì)皮帶張緊力控制不合理都會(huì)造成皮帶跑偏，如果這種情況不能得到有效控制，又會(huì)引起輸送帶撕裂事故。皮帶從跑偏到撕裂會(huì)有一個(gè)較長(zhǎng)的過程，通常在皮帶跑偏一段時(shí)間后才會(huì)發(fā)現(xiàn)故障。

2.2 抽芯撕裂

帶式輸送機(jī)在正常生產(chǎn)時(shí)，由于輸送機(jī)皮帶工作時(shí)間長(zhǎng)或長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)沒有停機(jī)檢修，皮帶內(nèi)部的鋼繩芯由于金屬疲勞發(fā)生斷裂，特別是皮帶在啟動(dòng)或停止瞬間由于鋼繩芯受到較大的拉力，很容易出現(xiàn)鋼絲繩瞬間斷裂[3]。當(dāng)鋼絲繩斷裂后檢修人員沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)繼續(xù)使用，會(huì)造成皮帶斷面逐漸擴(kuò)大，特別是在皮帶磨損嚴(yán)重或搭接部位，鋼繩芯很容易外露出來，這些外露的鋼繩芯一旦卷入電機(jī)就會(huì)發(fā)生皮帶撕裂事故。

2.3 壓溜槽口堵塞

為了能夠使皮帶回轉(zhuǎn)，在輸送帶的末端通常安裝一部溜槽。當(dāng)皮帶上煤量增大超出額定載荷時(shí)，溜槽口會(huì)出現(xiàn)大量煤炭堆積，造成皮帶與托輥的空隙堵塞，而且煤量超出額定載荷也會(huì)造成輸送帶與托輥摩擦增大，皮帶發(fā)生斷裂事故。

3 皮帶撕裂的解決措施

為了防止輸送帶發(fā)生撕裂事故，最大限度地降低礦井的經(jīng)濟(jì)損失，對(duì)皮帶事故進(jìn)行合理分析是非常必要的。皮帶在最初出現(xiàn)皮帶撕裂時(shí)操作人員很難發(fā)現(xiàn)，但根據(jù)以往的事故案例可以發(fā)現(xiàn)，85%的皮帶撕裂事故都是發(fā)生在尾部導(dǎo)料槽。當(dāng)尾部導(dǎo)料槽有堅(jiān)硬異物掉下會(huì)將運(yùn)轉(zhuǎn)的皮帶割傷。通過分析研究，決定使用皮帶壓力傳感器來及時(shí)發(fā)現(xiàn)輸送帶撕裂，防止皮帶撕裂部位擴(kuò)大。

首先采用厚度5 mm的鋼板焊接一塊長(zhǎng)、寬、高分別為0.5 m、0.3 m、0.05 m的長(zhǎng)方形斗，將皮帶壓力傳感器安裝在斗的下方，并將皮帶壓力傳感器與斗通過螺栓進(jìn)行連接，制作一塊與斗大小相同的鐵板安裝在皮帶壓力傳感器下方，如下頁圖1所示。

為了防止斗與鐵板發(fā)生位移，在鐵板的四個(gè)角安裝四個(gè)活動(dòng)式銷軸，但上下活動(dòng)式銷軸要保持1 mm的間隙，確保壓力傳感器能夠充分受力，在帶式輸送機(jī)導(dǎo)料槽前方下層皮帶梨形清掃器兩側(cè)安裝防撕裂裝置[4]。

在生產(chǎn)時(shí)如果皮帶在導(dǎo)料槽口發(fā)生撕裂，皮帶上層的煤塊會(huì)落入到下層皮帶，下層皮帶的梨形清掃器會(huì)將這些煤礦推到皮帶下方落入撕裂保護(hù)裝置內(nèi)，當(dāng)壓力傳感器上的壓力值大于操作人員設(shè)定的壓力值后，控制裝置會(huì)及時(shí)給電機(jī)一個(gè)急停信號(hào)，確保皮帶撕裂不會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大。

圖1 帶式輸送機(jī)壓力傳感器防撕裂裝置結(jié)構(gòu)示意圖

4 輸送帶防撕裂裝置的應(yīng)用效果

4.1 降低成本

15127工作面在前期回采中，發(fā)現(xiàn)了多次皮帶撕裂事故，處理撕帶事故時(shí)花費(fèi)了大量的人力、物力。由于工作面輸送機(jī)運(yùn)輸速度快，皮帶發(fā)生撕裂后工作人員不易發(fā)現(xiàn)，造成巷道撒煤嚴(yán)重。處理皮帶撕裂故障，通常采用對(duì)撕裂皮帶進(jìn)行更換的方式，但如果皮帶撕裂長(zhǎng)度為好幾百米，更換這些皮帶需要花費(fèi)幾百萬元。但使用該裝置以后，能夠在發(fā)生撕裂事故的第一時(shí)間及時(shí)報(bào)警、停機(jī)，防止了事故的擴(kuò)大。對(duì)15127工作面輸送機(jī)安裝了該裝置后，每次發(fā)生撕裂事故后能夠及時(shí)閉鎖輸送機(jī)電源，最大限度地降低了礦井的維修成本。

4.2 保障生產(chǎn)

礦井發(fā)生皮帶撕裂事故后，不僅需要花費(fèi)大量的錢維修皮帶，還會(huì)造成井下完全癱瘓，工作面的煤無法及時(shí)運(yùn)出而全面停產(chǎn)。按照千萬噸礦2 500 t/h，更換皮帶需要12 h，預(yù)估正?？缮a(chǎn)1.85萬t，使用該裝置后能夠降低皮帶事故影響的時(shí)間，確保了礦井的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

4.3 確保安全

礦井皮帶一旦發(fā)生事故，不僅會(huì)給檢修人員帶來巨大的難題，還會(huì)影響全礦井的安全生產(chǎn)。特別是大型運(yùn)輸設(shè)備，維修會(huì)帶來很大的安全隱患，尤其是在高空作業(yè)，給工作人員的安全帶來不可預(yù)測(cè)的危險(xiǎn)。因此，合理使用防撕裂裝置能夠減少檢修人員的工作量，提高礦井安全生產(chǎn)的效率。

5 結(jié)論

2019年7月，對(duì)15127工作面帶式輸送機(jī)安裝了壓力傳感器防撕裂裝置，截止2019年12月工作面已回采到位，通過5個(gè)月對(duì)該裝置實(shí)際應(yīng)用效果觀察發(fā)現(xiàn)，該裝置動(dòng)作靈敏、故障率低，在后期回采中輸送帶發(fā)生兩次撕帶時(shí)，該裝置能夠在3 s范圍內(nèi)及時(shí)閉鎖電機(jī)電源，防止事故范圍擴(kuò)大，預(yù)計(jì)全年降低輸送機(jī)維修成本費(fèi)用達(dá)32萬元，保證了輸送機(jī)安全高效運(yùn)輸，取得了顯著應(yīng)用成效。