礦用帶式輸送機(jī)堆煤保護(hù)裝置優(yōu)化改進(jìn)

李 川

（山西焦煤霍州煤電店坪煤礦， 山西 呂梁 033102）

引言

帶式輸送機(jī)是煤礦常見的運(yùn)輸設(shè)備，且具有可連續(xù)工作、穩(wěn)定性高、運(yùn)量大等特點(diǎn)，如SSJ 型、DTL 型帶式輸送機(jī)被普遍用于煤礦采掘工作面中。由于采掘工作面運(yùn)輸路線長，煤礦井下在進(jìn)行煤矸運(yùn)輸時(shí)需安裝多部帶式輸送機(jī)相互搭接進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)輸，但是在煤礦實(shí)際生產(chǎn)過程中，相鄰兩部帶式輸送機(jī)處于相互獨(dú)立狀態(tài)，一旦下水平帶式輸送機(jī)出現(xiàn)故障停機(jī)而上方的帶式輸送機(jī)依舊正常運(yùn)行時(shí)，就會導(dǎo)致運(yùn)輸?shù)拿禾吭谙路綆捷斔蜋C(jī)接煤處堆積，甚至滑落至帶式輸送機(jī)外，不僅造成搭接點(diǎn)處煤矸堆積，增加了下水平帶式輸送機(jī)運(yùn)行負(fù)荷，增加了輸送機(jī)故障率，而且增加了搭接點(diǎn)人工清煤勞動作業(yè)強(qiáng)度，不利于采掘工作面安全、高效運(yùn)輸。

傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)是在機(jī)頭下方接煤處上方的一定高度安裝堆煤感應(yīng)器，堆煤感應(yīng)器向下伸出一個(gè)觸桿。當(dāng)煤炭在下方帶式輸送機(jī)堆積并達(dá)到一定高度后，就會向上推動觸桿，或側(cè)向推動觸桿，進(jìn)而使堆煤感應(yīng)器發(fā)出警報(bào)，工作人員可根據(jù)警報(bào)控制上層帶式輸送機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，阻止煤炭在堆煤處進(jìn)一步堆積。但是煤炭由上方的帶式輸送機(jī)被拋落至下方的帶式輸送機(jī)時(shí)，可能將觸桿直接埋沒在煤堆里，進(jìn)而使堆煤感應(yīng)器失效，而且堆煤感應(yīng)器不能監(jiān)測堆煤量的多少[1-4]。對此，店坪煤礦通過技術(shù)研究，決定對原堆煤保護(hù)裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。

1 優(yōu)化后堆煤保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 優(yōu)化后裝置結(jié)構(gòu)組成

1）優(yōu)化后堆煤保護(hù)裝置主要由機(jī)架、托輥支架、中托輥、邊托輥、掛鉤、彈性裝置、壓力監(jiān)測裝置、壓塊、壓力傳感器、底座、導(dǎo)線、控制器等組成，如圖1 所示。

圖1 優(yōu)化后堆煤保護(hù)裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖

2）邊托輥通過懸掛裝置吊掛在托輥支架上，懸掛裝置主要由掛鉤及彈性裝置等部分組成，掛鉤兩端分別與托輥支架和彈性裝置相連，彈性裝置另一端與邊托輥相連，該彈性裝置采用高壓彈簧制成。

3）彈性裝置主要承受中托輥、邊托輥、皮帶及煤矸重力，承受重力隨著煤矸增多而增大，彈性裝置被拉伸的長度隨之增大，中托輥的高度則隨之降低。

4）中托輥及與中托輥兩側(cè)對稱連接的邊托輥組成的托輥組，其兩端由彈性裝置及掛鉤懸掛在托輥支架上，中托輥下方裝有壓力監(jiān)測裝置，控制器通過導(dǎo)線與壓力監(jiān)測裝置相連。

5）壓力監(jiān)測裝置主要由壓塊、壓力傳感器及底座等部分組成，底座安裝在機(jī)架上，壓塊固定在底座上，壓力傳感器安裝在壓塊下方且與導(dǎo)線電連接。若不用壓塊，直接將壓力傳感器安裝在底座上，很容易破壞壓力傳感器。

6）壓塊采用剛性金屬塊，其上表面涂一層彈性材料，如樹脂、橡膠等，從而保證壓塊既有一定的強(qiáng)度，能夠?qū)χ型休伷鸬搅己玫闹巫饔?，而自身不易變形，不易被壓壞，又能對中托輥起到保護(hù)作用。

7）壓塊上表面采用與中托輥相適應(yīng)的圓弧面。當(dāng)中托輥下降至壓塊上時(shí)，其接觸面相對較大，當(dāng)壓塊支撐中托輥時(shí)，防止因?yàn)橹瘟^大、接觸面小而應(yīng)力集中，導(dǎo)致托輥被壓塊破壞。

1.2 裝置工作原理

1）當(dāng)下水平的帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，即未堆煤時(shí)，上水平輸送帶上方的煤量較小。此時(shí)彈性裝置所承受的力較小，其被拉伸的長度不足以使中托輥的高度下降至壓力監(jiān)測裝置上，即壓力監(jiān)測裝置不能接觸到中托輥，也將不能測得煤矸重力。此時(shí)由控制器判斷帶式輸送機(jī)處于正常運(yùn)行的狀態(tài)。

2）當(dāng)下水平帶式輸送機(jī)出現(xiàn)故障停止運(yùn)行時(shí)，而上水平帶式輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，上方帶式輸送機(jī)不斷將煤矸卸載至下方帶式輸送機(jī)的皮帶上，由于下方帶式輸送機(jī)不能及時(shí)將煤矸運(yùn)走，就會出現(xiàn)堆煤現(xiàn)象。在堆煤初期，隨著輸送帶上方不斷堆積煤炭，煤堆所受重力不斷增大，彈性裝置被拉伸，中托輥的高度不斷下降并最終降至壓力監(jiān)測裝置上，壓力監(jiān)測裝置支撐中托輥，并將所承受壓力信號通過導(dǎo)線傳輸至控制器，由控制器發(fā)出堆煤報(bào)警信號。

3）當(dāng)發(fā)生堆煤時(shí)，中托輥下降至壓塊并與壓塊接觸后不再下降，此時(shí)由壓塊支撐中托輥。壓塊將所受壓力傳遞至其下方的壓力傳感器，壓力傳感器將所承受壓力轉(zhuǎn)化為電信號傳遞給控制器。

2 裝置結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)際應(yīng)用效果分析

2.1 裝置優(yōu)缺點(diǎn)

1）設(shè)備故障率低：由于壓塊所承受壓力與堆煤量呈正比例關(guān)系，即堆煤量越大，壓塊所承受壓力越大。控制器可根據(jù)壓塊所承受壓力大小判斷其上方堆煤量的多少。采用該設(shè)計(jì)，在工況條件差的地方能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行，且不易損壞。

2）實(shí)時(shí)堆煤量監(jiān)測：該裝置工作穩(wěn)定可靠，且當(dāng)皮帶上方煤量繼續(xù)增加，壓力監(jiān)測裝置所承受壓力不斷增大時(shí)，可通過壓力大小判斷皮帶上方堆積煤量，并及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，實(shí)現(xiàn)輸送帶堆煤量實(shí)時(shí)監(jiān)測。

3）自動化水平高：與傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)堆煤保護(hù)裝置相比，優(yōu)化后的堆煤保護(hù)裝置能夠根據(jù)堆煤量大小實(shí)施堆煤保護(hù)動作，保護(hù)動作靈敏可靠，自動化水平高，而且該裝置可適用于不同型號的帶式輸送機(jī)，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用領(lǐng)域廣。

4）該裝置在實(shí)際應(yīng)用時(shí)還存在一些不足，需進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)，具體表現(xiàn)在以下幾方面：由于優(yōu)化后的堆煤保護(hù)裝置中上托輥兩側(cè)采用彈性裝置進(jìn)行固定，在長期堆煤作用下彈性裝置會出現(xiàn)彈性失效現(xiàn)象，造成裝置誤保護(hù)動作現(xiàn)象，需定期對彈性裝置更換；壓力監(jiān)測裝置及控制器安裝在H 架上，由于帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸煤矸時(shí)粉塵量大，造成裝置失靈現(xiàn)象，需定期對監(jiān)測裝置進(jìn)行煤矸清理。

2.2 實(shí)際應(yīng)用效果分析

店坪煤礦井下掘進(jìn)工作面主要安裝SSJ-1000 型帶式輸送機(jī)，輸送機(jī)最大運(yùn)距為600 m，采用雙電機(jī)驅(qū)動方式，電機(jī)功率為40 kW，巷道掘進(jìn)期間采用多部帶式輸送機(jī)搭接進(jìn)行聯(lián)合出煤。由于傳統(tǒng)帶式輸送機(jī)在搭接點(diǎn)安裝的堆煤保護(hù)裝置自動化水平低，且安裝后受煤矸碰撞影響，導(dǎo)致堆煤保護(hù)裝置經(jīng)常出現(xiàn)故障，輸送機(jī)出現(xiàn)堆煤后不能及時(shí)停機(jī)保護(hù)。根據(jù)店坪煤礦機(jī)電科統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，2021 年井下共計(jì)發(fā)生11 起堆煤事故，造成經(jīng)濟(jì)損失達(dá)27.8 萬元。

2022 年1 月店坪煤礦對井下掘進(jìn)工作面帶式輸送機(jī)堆煤保護(hù)裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，截至2022 年6 月通過6 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來看，優(yōu)化后的堆煤保護(hù)裝置能夠?qū)崟r(shí)根據(jù)輸送帶堆煤量自動閉鎖輸送機(jī)電機(jī)，在應(yīng)用期間共計(jì)監(jiān)測到輸送帶8 起堆煤現(xiàn)象，并及時(shí)停機(jī)，降低設(shè)備維修費(fèi)用達(dá)20 余萬元。

3 結(jié)語

堆煤保護(hù)裝置是帶式輸送機(jī)重要保護(hù)系統(tǒng)，一旦其出現(xiàn)故障或保護(hù)失靈時(shí)，很容易造成堆煤事故，降低帶式輸送機(jī)使用壽命，增加事故率，而且嚴(yán)重制約著煤礦井下安全高效運(yùn)輸。店坪煤礦通過對帶式輸送機(jī)傳統(tǒng)堆煤保護(hù)裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，并進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用效果來看，優(yōu)化后的堆煤保護(hù)裝置具有自動化水平高、保護(hù)靈敏度高及故障率低等優(yōu)點(diǎn)，可滿足采掘工作面煤矸運(yùn)輸需求，取得了顯著應(yīng)用成效。