礦用刮板運(yùn)輸機(jī)鏈條斷裂原因分析及防治措施研究

張 皓

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)馬脊梁礦，山西 大同 037023）

引言

刮板運(yùn)輸機(jī)是綜采工作面的重要運(yùn)輸設(shè)備，其主要作用是輔助裝煤以及提升運(yùn)煤效率，在煤礦開采過程中發(fā)揮著重要作用，刮板運(yùn)輸機(jī)的工作情況決定煤礦綜采工作面的開采效率以及開采穩(wěn)定性等。鏈條作為刮板運(yùn)輸機(jī)的重要組成部件，由于其長(zhǎng)期處于交變載荷的作用下，加上各種因素的綜合影響，使得刮板運(yùn)輸機(jī)工作過程中鏈條極易出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，降低運(yùn)輸效率，威脅操作人員的生命安全。

本文選取晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦17236 工作面為研究對(duì)象，對(duì)該綜采工作面使用的SGZ-1000/1710 型刮板運(yùn)輸機(jī)鏈條斷裂原因進(jìn)行分析，根據(jù)斷裂原因提出針對(duì)性的解決措施，降低此類事故的出現(xiàn)概率，為綜采工作面系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要借鑒。

1 17236工作面及相關(guān)設(shè)備概況

1.1 17236 工作面概況

17236 工作面全長(zhǎng)為1 580 m，其中傾斜長(zhǎng)度為276 m，煤層均厚4.2 m，煤層傾角平均值為4°；運(yùn)順側(cè)高度較低。根據(jù)綜采工作面當(dāng)前的開采情況以及鉆孔測(cè)試結(jié)果，發(fā)現(xiàn)整個(gè)工作面共存在3 個(gè)地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)，累計(jì)發(fā)育斷層14 條，斷層落差最大超過6 m，復(fù)雜的地質(zhì)水文環(huán)境對(duì)工作面的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生了較大阻礙[1-2]。

1.2 “三機(jī)”配套概況

工作面使用設(shè)備有端頭液壓支架共計(jì)1 臺(tái)，型號(hào)為ZZ7200/18/38D；過渡液壓支架共計(jì)6 臺(tái)，型號(hào)為ZZG 13000/21/42D；中間液壓支架共計(jì)153 臺(tái)，型號(hào)為ZZ13000/24/50D。長(zhǎng)臂采煤機(jī)型號(hào)為JOY7LS6C，額定功率為1 855 kW，最大截深為800 mm，采高在2.5～4.5 m 之間。刮板轉(zhuǎn)載機(jī)型號(hào)為SZZ-1000/400，運(yùn)輸量可達(dá)2 200 t/h。帶式運(yùn)輸機(jī)型號(hào)為DSJ120/200/4×355，運(yùn)輸量可達(dá)2 000 t/h。破碎機(jī)和刮板運(yùn)輸機(jī)的型號(hào)分別為 PCM250 以及SGZ-1000/1710。

1.3 刮板運(yùn)輸機(jī)概況

工作面使用的刮板運(yùn)輸機(jī)為SGZ-1000/1710 型中雙鏈刮板運(yùn)輸機(jī)，溜槽寬度為1 000 mm，配套驅(qū)動(dòng)電機(jī)2 個(gè)，額定功率分別為855 kW 和430 kW，運(yùn)輸量可達(dá)2 200 t/h。與之配套的鏈條左右各1 根，直徑為42 mm，長(zhǎng)度為146 mm，工作過程中線速度為1.27 m/s，中心距為220 mm。根據(jù)計(jì)算公式可得鏈條的安全系數(shù)為9.4，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

2 刮板輸送機(jī)鏈條斷鏈原因

對(duì)綜采工作面近幾次的鏈條斷裂事故以及近年來礦井刮板運(yùn)輸機(jī)常見的鏈條斷裂原因進(jìn)行分析，除制造環(huán)節(jié)導(dǎo)致的鏈條質(zhì)量不合格外，主要對(duì)鏈條的疲勞損傷以及生產(chǎn)過程的影響因素進(jìn)行分析。

2.1 鏈條磨損、疲勞使用

除了鏈條使用過程中的正常磨損外，首先是鏈條在運(yùn)輸機(jī)工作過程中在機(jī)頭至機(jī)尾中間不斷循環(huán)，不同位置的接觸點(diǎn)以及受力方向存在較大差異，由此導(dǎo)致鏈條不同節(jié)點(diǎn)磨損情況差異較大；其次是綜采工作面存在得地質(zhì)構(gòu)造異常區(qū)域，矸石含量較高，因此在開采該區(qū)域時(shí)，鏈條受到的摩擦滯留系數(shù)顯著增大，此外由于矸石自身密度較大導(dǎo)致刮板運(yùn)輸機(jī)得承載增加，鏈條疲勞磨損加快；最后是綜采工作面部分區(qū)域頂板整體性較差，因此開采過程中頂板垮塌導(dǎo)致矸石大量下落，一方面會(huì)直接導(dǎo)致鏈條的損傷，另一方面清理不及時(shí)導(dǎo)致鏈條受到矸石的磨損較為嚴(yán)重[3]。

2.2 鏈條松緊無度、節(jié)距不一

1）鏈條過松。工作面初采過程中，由于鏈條處于初期磨損階段，磨損量較大導(dǎo)致鏈條極易出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象；此外在過載狀態(tài)下，刮板運(yùn)輸機(jī)需要進(jìn)行制動(dòng)，導(dǎo)致制動(dòng)過程中鏈條所受拉力較大，鏈條整體長(zhǎng)度伸長(zhǎng)較多，造成鏈條松動(dòng)。鏈條松動(dòng)的主要影響包括運(yùn)行過程中機(jī)尾溜槽處易產(chǎn)生余鏈，導(dǎo)致鏈條各節(jié)受力分部不均勻；溜槽處由于余鏈的存在導(dǎo)致雜質(zhì)容易進(jìn)入，阻礙刮板運(yùn)輸機(jī)正常運(yùn)行；機(jī)頭鏈輪下方容易出現(xiàn)余鏈，牽引力的作用下導(dǎo)致鏈條出現(xiàn)損壞。

2）鏈條過緊。刮板運(yùn)輸機(jī)和工作面的平行度相差較大，導(dǎo)致鏈條實(shí)際纏繞長(zhǎng)度增加，鏈條過緊導(dǎo)致摩擦力增大，最終造成鏈條磨損加快。

3）節(jié)距不一。推溜過程中，運(yùn)輸機(jī)經(jīng)常遇到急彎、漂鏈等情況，兩側(cè)鏈條長(zhǎng)度不一致導(dǎo)致鏈條受力分布不均，受力較大的鏈條容易出現(xiàn)斷鏈現(xiàn)象。

2.3 刮板輸送機(jī)超負(fù)荷異常運(yùn)行

刮板運(yùn)輸機(jī)超負(fù)荷運(yùn)載是造成斷鏈?zhǔn)鹿实闹饕蛩?，多?shù)情況下斷鏈區(qū)域集中在機(jī)頭鏈輪驅(qū)動(dòng)處。

2.3.1 運(yùn)輸機(jī)壓車

造成運(yùn)輸機(jī)壓車的主要因素包括：綜采工作面“三機(jī)”配套方案和實(shí)際生產(chǎn)進(jìn)程不協(xié)調(diào)，17236 工作面傾斜長(zhǎng)度276 m，平均采高4.2 m，煤層截割速度較快會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)過載，造成壓車現(xiàn)象；工作面頂板破碎嚴(yán)重，運(yùn)輸過程中掉落的碎石導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)過載壓車；綜采工作面表面較為粗糙，運(yùn)輸過程中振幅較大導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)所受壓力增大。

壓車的主要影響包括：增大鏈條所受載荷，降低使用壽命；運(yùn)輸機(jī)過載制動(dòng)頻繁導(dǎo)致鏈條疲勞循環(huán)頻率增加；鏈條受拉增長(zhǎng)導(dǎo)致機(jī)頭溜槽處容易出現(xiàn)余鏈斷鏈現(xiàn)象[4]。

2.3.2 底溜槽余貨

造成運(yùn)輸機(jī)底溜槽帶“回頭煤”的原因主要包括以下幾方面：運(yùn)輸機(jī)機(jī)頭和轉(zhuǎn)載機(jī)的連接處配合較差，導(dǎo)致部分煤炭落入底溜槽中；運(yùn)煤量過大導(dǎo)致部分煤炭落入底溜槽中。底溜槽回頭煤的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)整體載荷增加。

2.3.3 鏈條卡阻

運(yùn)輸過程中，刮板斷裂掉落以及端頭支護(hù)錨桿不牢固，都會(huì)進(jìn)入底溜槽中，造成卡阻現(xiàn)象；運(yùn)輸機(jī)連接銷斷裂，容易造成溜槽脫節(jié)錯(cuò)差現(xiàn)象，導(dǎo)致鏈條和刮板在運(yùn)輸過程中出現(xiàn)磨損撞擊。

2.3.4 單鏈運(yùn)轉(zhuǎn)

鏈條的斷裂通常從一側(cè)開始，單鏈斷裂后未及時(shí)處理，導(dǎo)致剩余鏈條運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受力急劇增大，最終導(dǎo)致兩側(cè)鏈條均斷裂。

2.4 其他異常因素

1）余鏈條。鏈條過長(zhǎng)導(dǎo)致機(jī)頭溜槽處容易出現(xiàn)余鏈現(xiàn)象，造成鏈條卡阻斷裂。

2）供電整定值不匹配。運(yùn)輸機(jī)供電整定值設(shè)定不合理，導(dǎo)致運(yùn)輸機(jī)使用過程中持續(xù)處于過載運(yùn)行狀態(tài)，降低鏈條的使用壽命。

3 刮板運(yùn)輸機(jī)鏈條斷鏈危害

刮板運(yùn)輸機(jī)通常設(shè)置在煤壁下方，起到確保煤炭持續(xù)運(yùn)輸及開采順利進(jìn)行的作用，因此斷鏈現(xiàn)象的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致開采效率的下降，操作人員的生產(chǎn)安全難以保障。

運(yùn)輸機(jī)斷鏈不僅需要整個(gè)綜采工作面停產(chǎn)維修，而且如果斷鏈嚴(yán)重，需要維修人員處理時(shí)間較長(zhǎng)，嚴(yán)重影響開采效率；此外在維修過程中，維修人員需要深入開采現(xiàn)場(chǎng)對(duì)鏈條進(jìn)行修理，綜采工作面地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜容易出現(xiàn)頂板垮落等現(xiàn)象，給維修人員的作業(yè)安全埋下隱患。

4 刮板運(yùn)輸機(jī)鏈條斷裂預(yù)防措施

4.1 優(yōu)化設(shè)備布置

設(shè)備布置方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合煤層的實(shí)際參數(shù)以及煤礦的地質(zhì)環(huán)境等，確保選取的刮板運(yùn)輸機(jī)能夠滿足實(shí)際使用要求，路徑規(guī)劃時(shí)應(yīng)當(dāng)避免單一設(shè)備的長(zhǎng)距離運(yùn)輸以及上山運(yùn)輸現(xiàn)象。

綜采工作面設(shè)備安裝時(shí)，應(yīng)當(dāng)避開平行度較差區(qū)域，確保運(yùn)輸機(jī)和工作面的平行度誤差在合理范圍內(nèi)，避免過大的誤差導(dǎo)致運(yùn)輸過程中振幅過大；鏈條安裝過程中應(yīng)當(dāng)避免活接環(huán)并排使用現(xiàn)象，對(duì)鏈條的管理應(yīng)當(dāng)規(guī)范化，更換情況及時(shí)記錄，結(jié)合現(xiàn)階段的運(yùn)載量選取適當(dāng)?shù)墓伟彘g距。

4.2 細(xì)化設(shè)備檢修

制定合理的設(shè)備檢修方案，檢查的頻率應(yīng)當(dāng)以日為單位，日檢的主要內(nèi)容包括鏈條的磨損情況、鏈條的松緊度、運(yùn)輸機(jī)溜槽平滑度和轉(zhuǎn)載點(diǎn)的連接情況等；除必要的日檢外，綜采工作面每前進(jìn)一定距離后，還需要對(duì)鏈條的拉伸情況進(jìn)行及時(shí)檢查，一旦發(fā)現(xiàn)拉伸量超標(biāo)，及時(shí)進(jìn)行更換。

4.3 強(qiáng)化備件管理

為了提升鏈條的維修效率，應(yīng)當(dāng)事先準(zhǔn)備對(duì)應(yīng)型號(hào)的活接環(huán)和各種長(zhǎng)度的短接鏈條，放在指定區(qū)域備用；輔助工具應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)備齊全并進(jìn)行統(tǒng)一管理，確保使用時(shí)能夠及時(shí)找到，輔助工具主要包括風(fēng)動(dòng)扳手、風(fēng)動(dòng)鋸子和緊鏈裝置等。

4.4 提高回采質(zhì)量

提升綜采工作面的工程質(zhì)量管控，首先要提升運(yùn)輸機(jī)的平行度以及和轉(zhuǎn)載裝置的連接配合；其次要提升運(yùn)煤量的管控，避免過載運(yùn)煤現(xiàn)象的出現(xiàn)；再次要加強(qiáng)對(duì)機(jī)頭機(jī)尾等區(qū)域的管理，避免錨桿等部件誤入底部溜槽；最后要提升頂板管理，避免運(yùn)輸過程中頂板大量破碎脫落。

5 結(jié)語

本文選取晉能控股煤業(yè)集團(tuán)某礦17236 工作面刮板運(yùn)輸機(jī)為分析對(duì)象，過載運(yùn)行、鏈條磨損、疲勞使用以及節(jié)距不一等方面，對(duì)鏈條的斷鏈原因進(jìn)行了詳細(xì)分析，根據(jù)斷鏈原因制定相應(yīng)措施，從優(yōu)化設(shè)備布置方案、細(xì)化設(shè)備檢修、強(qiáng)化備件管理以及提高綜采工作面工程質(zhì)量管控等方面進(jìn)行防治，降低了刮板運(yùn)輸機(jī)斷鏈現(xiàn)象的產(chǎn)生。