煤礦帶式輸送機(jī)防撕裂裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用

岳少鵬

（晉能控股煤業(yè)集團(tuán)長(zhǎng)治公司，山西 長(zhǎng)治 046000）

引言

帶式輸送機(jī)是煤礦采掘工作面重要運(yùn)輸設(shè)備，帶式輸送機(jī)主要由機(jī)頭、電機(jī)、減速機(jī)、滾筒、H 架、輸送帶、各類保護(hù)裝置等結(jié)構(gòu)組成，帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸過程中若發(fā)生堆煤、自燃、斷帶、跑偏等故障時(shí)，可通過保護(hù)裝置對(duì)帶式輸送機(jī)聯(lián)鎖控制作用進(jìn)行停機(jī)保護(hù)，其中撕帶保護(hù)是帶式輸送機(jī)重要保護(hù)裝置之一，當(dāng)帶式輸送機(jī)出現(xiàn)撕帶時(shí)，裝置可立即對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行停機(jī)保護(hù)，防止輸送帶撕裂范圍進(jìn)一步擴(kuò)大，但是傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)撕帶保護(hù)裝置存在很多缺陷，無法起到有效的保護(hù)作用，如動(dòng)作保護(hù)靈敏度低、故障率高、誤保護(hù)動(dòng)作現(xiàn)象嚴(yán)重等，從而嚴(yán)重制約著帶式輸送機(jī)安全高效運(yùn)行。本文以王莊煤礦3803 運(yùn)輸順槽掘進(jìn)期間安裝的SSJ-800 型帶式輸送機(jī)為研究對(duì)象，對(duì)帶式輸送機(jī)傳統(tǒng)撕帶保護(hù)裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，安裝一套翻板式撕帶保護(hù)裝置。

1 王莊煤礦3801 運(yùn)輸順槽概述

王莊煤礦3803 運(yùn)輸順槽位于38 采區(qū)，巷道北為38 南翼采區(qū)回風(fēng)巷，南為小窯破壞區(qū)，西為3802工作面采空區(qū)（之間留設(shè)1.5 m 柔模墻），東為3801工作面采空區(qū)（之間留設(shè)15 m 煤柱）。

3803 運(yùn)輸順槽原設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為367.998 m，沿煤層頂?shù)装寰蜻M(jìn)，矩形斷面，掘進(jìn)斷面寬5.5 m，高5 m，采用錨網(wǎng)（索）+鋼筋梯子梁聯(lián)合支護(hù)。掘進(jìn)煤層為3號(hào)煤，該煤層以塊狀為主，斷口成階梯狀，玻璃、金屬光澤，以亮煤為主、暗煤次之，屬半光亮型煤。含2 層夾矸，總厚度約為0.15 m，煤層層位、厚度穩(wěn)定，全井田可采。煤層平均厚度5.07 m，煤層傾角4°～6°。

3803 運(yùn)輸順槽采用綜合機(jī)械化掘進(jìn)工藝，巷道內(nèi)安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機(jī)進(jìn)行聯(lián)合出煤，輸送機(jī)電機(jī)功率為40 kW，采用單電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，輸送機(jī)帶寬為0.8 m，運(yùn)輸能力為1 500 t/h；在輸送機(jī)機(jī)頭分別安裝煙霧、溫度、粉塵等保護(hù)裝置，在輸送帶每隔50 m 安裝一部撕帶及跑偏保護(hù)裝置[1-2]。

2 巷道運(yùn)輸現(xiàn)狀及問題分析

2.1 運(yùn)輸現(xiàn)狀

截至2021 年3 月12 日3803 運(yùn)輸順槽已掘進(jìn)120 m，由于巷道掘進(jìn)過程中煤層中含大量的泥巖矸石，造成帶式輸送機(jī)運(yùn)輸量大，運(yùn)輸負(fù)荷現(xiàn)象嚴(yán)重，而且矸石對(duì)輸送帶磨損嚴(yán)重，致使輸送機(jī)共計(jì)發(fā)生5起撕帶事故，原撕帶保護(hù)裝置保護(hù)動(dòng)作靈敏度低，輸送帶撕帶后不能及時(shí)停機(jī)保護(hù)，導(dǎo)致巷道內(nèi)撒煤量大、輸送機(jī)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅著巷道安全運(yùn)輸。

2.2 原撕帶保護(hù)裝置及主要存在的問題

3803 運(yùn)輸順槽原帶式輸送機(jī)主要安裝壓電式防撕保護(hù)裝置，該裝置安裝在上平帶下方，主要由一塊重力感應(yīng)板、信號(hào)電纜、傳感器等部分組成，如圖1所示，當(dāng)帶式輸送機(jī)出現(xiàn)撕帶后斷帶或?yàn)⑾碌拿喉放c重力感應(yīng)器接觸，傳感器接收信號(hào)后及時(shí)對(duì)輸送機(jī)電機(jī)進(jìn)行閉鎖，起到斷帶保護(hù)作用。

圖1 壓電式防撕裂保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖

原撕帶保護(hù)裝置主要存在的問題如下：

1）無法全方位保護(hù)膠帶：帶式輸送機(jī)原壓電式防撕保護(hù)裝置中重力感應(yīng)板長(zhǎng)度為0.5 m，寬度為0.2 m，只能在輸送帶中部撕裂時(shí)進(jìn)行檢查，當(dāng)輸送帶兩邊出現(xiàn)撕帶時(shí)無法起到有效保護(hù)作用，達(dá)不到全方位保護(hù)膠帶的目的，防撕帶保護(hù)效果差。

2）裝置故障率高：原壓電式防撕保護(hù)裝置密封性差，很容易受粉塵、淋水影響出現(xiàn)保護(hù)誤動(dòng)作現(xiàn)象，導(dǎo)致主運(yùn)輸膠帶機(jī)停機(jī)；同時(shí)增加了裝置故障率，影響煤流線的正常運(yùn)行[3-4]。

3 自動(dòng)翻板式防撕裂裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用效果分析

為了解決傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)防撕裂裝置主要存在的問題，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸送帶全方位保護(hù)的目的，對(duì)原撕帶保護(hù)裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一套自動(dòng)翻板式防撕裂裝置。

3.1 裝置結(jié)構(gòu)組成

自動(dòng)翻板式防撕裂裝置主要由L 型鋼板、限位器、固定圓鋼等部分組成，如圖2 所示；由于2201 安裝的SSJ-800 型帶式輸送機(jī)輸送帶寬度為0.8 m，所以設(shè)計(jì)L 型鋼板寬度為1.0 m，厚度為1.5 mm，在L型鋼板內(nèi)90°角處安裝一根直徑為35 mm 鋼管作為支撐點(diǎn)，在其兩端套上圓環(huán)；L 型鋼管上邊與上輸送帶間距為0.15 m；在輸送帶底托架上安裝一個(gè)限位器，限位器與下邊鋼板間距為0.15，限位器通過信號(hào)電纜與輸送機(jī)電機(jī)聯(lián)鎖控制；為了達(dá)到平衡作用，在L 型鋼板上安裝一個(gè)3 kg 鐵錘進(jìn)行調(diào)平。

圖2 自動(dòng)翻板式防撕裂裝置結(jié)構(gòu)示意圖

3.2 裝置工作原理

當(dāng)帶式輸送機(jī)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)撕帶時(shí)，L 型上邊堆積煤矸或撕裂輸送帶重量達(dá)3 kg 時(shí)，L 型鋼板失去平衡自動(dòng)翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)過程中L 型鋼板下邊翹起并與限位器接觸，并及時(shí)通過連鎖控制作用停機(jī)保護(hù)；當(dāng)帶式輸送機(jī)運(yùn)輸過程中出現(xiàn)拉回頭煤現(xiàn)象，導(dǎo)致撒煤與限位器碰撞接觸時(shí)，同樣會(huì)進(jìn)行停機(jī)保護(hù)。

3.3 裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)

1）裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單：該裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，便于制造，成本費(fèi)用相對(duì)較低，故障率低，且便于操作維護(hù)等。

2）故障率低：該裝置主要通過與限位器接觸作用達(dá)到停機(jī)保護(hù)的目的，與傳統(tǒng)壓電式防撕裂裝置相比，解決了因煤塵、積水導(dǎo)致裝置故障等技術(shù)難題，大大降低了裝置故障率。

3）防撕帶保護(hù)效果好：傳統(tǒng)壓電式防撕保護(hù)裝置對(duì)輸送帶撕裂保護(hù)范圍有限，存在局限性，而自動(dòng)翻板式防撕裂裝置可對(duì)輸送帶進(jìn)行全方位保護(hù)，大大提高了防撕裂保護(hù)效果。

3.4 應(yīng)用效果

王莊煤礦掘進(jìn)巷道帶式輸送機(jī)主要采用壓電式防撕保護(hù)裝置，通過對(duì)2020 年王莊煤礦帶式輸送機(jī)撕帶事故統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2020 年因帶式輸送機(jī)撕帶共計(jì)影響生產(chǎn)時(shí)間為27.6 h，按煤礦井下平均每小時(shí)煤炭運(yùn)輸量為2 000 t 計(jì)算，共計(jì)影響煤炭運(yùn)輸量達(dá)5.52 萬t，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)2 760 萬元，對(duì)井下運(yùn)輸系統(tǒng)影響大。同時(shí)由于帶式輸送機(jī)原壓電式防撕保護(hù)裝置不能及時(shí)對(duì)輸送帶撕帶后停機(jī)保護(hù)，導(dǎo)致輸送帶撕裂長(zhǎng)度達(dá)210 m，造成輸送帶修補(bǔ)、更換費(fèi)用高達(dá)17.4 萬元。

帶式輸送機(jī)安裝自動(dòng)翻板式防撕裂裝置后，通過在3803 運(yùn)輸順槽內(nèi)SSJ-800 型帶式輸送機(jī)上實(shí)際應(yīng)用效果來看，輸送機(jī)安裝該裝置后巷道在后期回采過程中共計(jì)發(fā)生3 起撕帶事故，3 起撕帶事故發(fā)生后在10 s 范圍內(nèi)自動(dòng)翻板式防撕裂裝置及時(shí)發(fā)出保護(hù)動(dòng)作斷電停機(jī)，避免了撕帶范圍擴(kuò)大，預(yù)計(jì)全年可節(jié)約輸送帶維修費(fèi)用達(dá)10 余萬元[5-7]。

4 結(jié)語

進(jìn)一步提高礦用帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，控制防撕裂事故發(fā)生，對(duì)于輸送機(jī)安全、高效運(yùn)輸具有重要意義；通過對(duì)王莊煤礦3803 運(yùn)輸順槽SSJ-800 型帶式輸送機(jī)安裝一套自動(dòng)翻板式防撕裂裝置，提高了掘進(jìn)巷道運(yùn)輸效率，大大降低了因帶式輸送機(jī)撕帶保護(hù)裝置保護(hù)失效，導(dǎo)致輸送機(jī)出現(xiàn)大面積撕帶的事故率，該裝置得到了集團(tuán)公司一直認(rèn)可，并在其他煤礦中進(jìn)行推廣應(yīng)用，取得了顯著應(yīng)用成效。