帶式輸送機撕帶原因分析及預(yù)防措施

張志文

(山西焦煤集團有限責任公司，山西 太原 030024)

帶式輸送機是煤礦重要運輸設(shè)備之一，具有維護簡單、占地面積小、適用范圍廣、運輸量大等優(yōu)點，常用于井下采掘工作面，但在實際生產(chǎn)過程中受輸送機安裝質(zhì)量、保護裝置自動化水平以及管理維護等限制，輸送機在運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)撕帶事故。對此，傳統(tǒng)方法是采用感應(yīng)式撕帶保護裝置預(yù)防撕帶現(xiàn)象，該裝置動作靈敏度低、故障率高，無法對因物料沖擊造成輸送帶撕裂進行實時監(jiān)控、預(yù)防，導(dǎo)致在帶式輸送機卸載點處很容易出現(xiàn)撕帶事故。因此，了解搭接點處帶式輸送機撕帶機理，并采用合理有效的預(yù)防措施，對進一步提高輸送機運輸效率，加強帶式輸送機安全管理具有重要意義。

山西焦煤集團屯蘭礦12505工作面回采期間在運輸順槽安裝兩部DSJ1200/2×315(1 080 m)膠帶輸送機(輸送機編號為1#、2#)，輸送機安裝長度1 200 m，采用雙電機驅(qū)動方式，電機功率400 kW，運輸量2 500 t/h.其中，1#輸送機機頭搭接在2#輸送機機尾上，搭接高度1.8 m，搭接處在2#輸送機機尾兩側(cè)安裝兩塊擋煤板，防止物料卸載時灑落，截止目前工作面已回采470 m.由于12505工作面回采煤層中含多層夾矸，工作面在前期回采過程中2#帶式輸送機發(fā)生4次撕帶事故，共計撕帶長度為170 m，造成經(jīng)濟損失達58萬元。因此，亟需對2#帶式輸送機撕帶現(xiàn)象進行分析研究，設(shè)計防撕裂裝置。

1 撕裂原因分析

對輸送帶的井下實際運行情況及撕裂事故原因進行分析，總結(jié)出輸送帶發(fā)生失效主要有以下原因：

1)輸送帶外表面磨損嚴重。礦井使用的輸送帶主要由橡膠、硅膠、聚氯乙烯材料、聚氨酯、纖維、織物及繩芯等組成。在實際運轉(zhuǎn)時，輸送帶上的煤塊會與輸送帶表面發(fā)生彈性變形及滑動摩擦，長時間的運輸會對輸送帶表面產(chǎn)生一定的磨損，由于輸送帶在該狀態(tài)下產(chǎn)生的磨損量比較均勻且不可避免，因此該磨損屬于輸送帶正常磨損。

2)輸送機在生產(chǎn)時發(fā)生跑偏或回程卷夾帶物料也會造成物料流動不暢，皮帶在長時間使用或受力不均的狀態(tài)下會產(chǎn)生老化、龜裂，這些也會造成皮帶撕裂。

3)輸送帶在搭接處由于物料落下時存在高度差，造成物料對皮帶產(chǎn)生較大的沖擊力。輸送帶上尖銳的物料在下落到下皮帶時，由于自身重力及慣性會對下皮帶產(chǎn)生較大的破壞沖擊力，該沖擊力會直接使物料刺入輸送帶中將皮帶直接撕裂。這種情況對正常生產(chǎn)的皮帶具有較大的傷害。

通過對12505運輸順槽帶式輸送機運行狀況以及現(xiàn)場觀察發(fā)現(xiàn)，煤流在1#帶式輸送機機頭處卸載時平均速度達4.5 m/s，當高速煤流落入2#輸送機皮帶上時會對皮帶產(chǎn)生一個水平向前和垂直向下的兩個作用力Fx、Fy，作用力Fy會對輸送帶垂直方向產(chǎn)生擠壓、剪切破壞，作用力Fx會對輸送帶產(chǎn)生水平方向的拉伸破壞。當煤流中含有大量矸石、鐵器等尖銳物體時，加劇了力的破壞作用，導(dǎo)致輸送機撕帶事故；同時由于該撕帶點位于物料卸載處，很難被發(fā)現(xiàn)，從而增加了撕帶故障檢測難度。

2 物料沖擊防撕裂裝置設(shè)計應(yīng)用

2.1 設(shè)計思路

輸送帶在搭接處將物料運送到漏斗再落入下皮帶，物料在下落時經(jīng)過漏斗及緩沖擋板的緩沖后，動力勢能及沖擊力會大大降低。緩沖擋板在拉力彈簧及物料重力的作用下形成V字形的漏口，物料的運輸量及拉力彈簧會自動調(diào)節(jié)漏口的大小，這樣上皮帶的物料經(jīng)過緩沖擋板后從V字形漏口緩慢運輸至下皮帶，下皮帶上的物料被直接運送至指定位置。

2.2 防撕裂裝置結(jié)構(gòu)組成

物料沖擊防撕裂裝置主要由漏斗、緩沖擋板、拉簧、擋塊等部分組成，見圖1.

圖1 防撕裂裝置結(jié)構(gòu)示意圖

1)在漏斗下方安裝緩沖擋板，能在漏斗處形成V形口，煤塊在下落時能夠緩慢地落在下皮帶上，此外還可以通過拉簧的拉力調(diào)節(jié)V形口的大小，以此來滿足不同產(chǎn)量的物料。

2)為了使物料能夠產(chǎn)生下滑運動，將緩沖擋板安裝成一定的坡度。在緩沖板兩側(cè)安裝一塊高度為0.3 m鋼板，防止物料灑落，這樣能夠確保物料準確地落入皮帶上。緩沖擋板還需滿足較大的抗沖擊強度，防止尖銳物料落下時刺穿緩沖擋板。

3)為了方便框架與各類設(shè)備進行連接，框架的底部通過螺栓與其它設(shè)備進行連接。

4)拉簧設(shè)計能夠根據(jù)物料的產(chǎn)量進行調(diào)節(jié)，可以更換不同拉力的拉簧來調(diào)節(jié)緩沖擋板的開合度。由于價格較低、市場上規(guī)格較多，可根據(jù)不同的物料產(chǎn)量來選擇拉力不同的彈簧。

2.3 結(jié)構(gòu)特點

1)該裝置具有安裝簡單、占地面積小、價格低、維護方便等優(yōu)點，同時能夠?qū)⒓怃J物料對皮帶的破壞力降低，實現(xiàn)對皮帶的保護作用，不僅延長了輸送帶的使用壽命，而且降低了輸送帶的安全隱患。

2)該裝置降低了輸送帶在高度差較大的落煤點物料對皮帶產(chǎn)生的沖擊力，通過對物料的緩沖達到保護輸送帶的目的。

3 效果分析

2019年3月27日對12505工作面運輸順槽2#帶式輸送機安裝一套物料沖擊防撕裂裝置，工作面在后期回采過程中未發(fā)生撕帶事故，全年可降低帶式輸送機維修費用50余萬元，保證了工作面帶式輸送機安全高效運輸。

在實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，由于裝置中拉簧預(yù)應(yīng)力有限，物料卸載過程中長期對擋板進行沖擊，很容易造成拉簧失效現(xiàn)象，所以在日常管理中發(fā)現(xiàn)拉簧變形、無法復(fù)位時需及時更換。

4 結(jié) 論

通過對12505工作面帶式輸送機安裝物料沖擊防撕裂裝置，有效避免了輸送機因物料沖擊作用出現(xiàn)撕帶現(xiàn)象，解決了傳統(tǒng)帶式輸送機撕帶保護裝置在實際應(yīng)用中存在的應(yīng)用效果差、保護動作不及時等技術(shù)難題，提高了帶式輸送機運輸效率，降低了帶式輸送機運輸故障率，取得了較好的應(yīng)用效果。