王先銀

（山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦， 山西 古交 030205）

引言

隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，輸送機由于運輸能力強、穩(wěn)定性高等特點，已經(jīng)成為各煤礦運輸?shù)氖走x設(shè)備。然而在回風(fēng)巷或瓦斯等級高的礦井，由于普通電力輸送機不能使用，造成物料無法及時運送，為了提高運輸效率，馬蘭礦技術(shù)人員設(shè)計了一套啟動膠帶輸送機并在28307工作面進行應(yīng)用。

1 工作面概述

山西西山煤電股份有限公司馬蘭礦28307工作面位于北三下組煤采區(qū)右翼，工作面采煤層為石炭系太原組8號煤層，屬近水平穩(wěn)定可采厚煤層，平均厚度為4.0 m。煤層結(jié)構(gòu)簡單，煤層普氏硬度為2.0～2.5。煤層頂板為L1泥灰?guī)r，普氏硬度為7.0。

28307工作面采用綜合機械化回采工藝，工作面采用MG132/320-W系列采煤機割煤，SGZ630/220型刮板輸送機及DTL型帶式輸送機聯(lián)合運煤。由于28307工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，受帶式輸送機安裝人員專業(yè)技術(shù)水平限制，輸送機安裝后經(jīng)常出現(xiàn)故障，同時工作面在回采期間揭露多條斷層，受斷層影響工作面及煤體瓦斯涌出量大，經(jīng)測定工作面回采至450 m處時運輸順槽側(cè)瓦斯?jié)舛冗_1.4%，而輸送機在運轉(zhuǎn)時經(jīng)常出現(xiàn)電機負荷、疲勞運轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，出現(xiàn)電火花，嚴重威脅工作面安全生產(chǎn)，對此，馬蘭礦通過技術(shù)研究，設(shè)計了一套氣動帶式輸送機[1]。

2 氣動帶式輸送機組成

2.1 驅(qū)動裝置

驅(qū)動裝置主要由氣動馬達、減速器、聯(lián)軸器、滾筒、風(fēng)動操控閥組等組成，該裝置主要以壓縮空氣作為傳遞介質(zhì)，使用壓縮空氣膨脹作為動力推動馬達的運轉(zhuǎn)。

氣動馬達通過減速機降低運轉(zhuǎn)速度，使用三位四通閥組來控制馬達的轉(zhuǎn)動方向，使用氣體壓力閥來控制氣體壓力，使用節(jié)流閥控制氣體流量，操作人員可以通過對壓力閥和節(jié)流閥的操控對系統(tǒng)驅(qū)動力及運行速度進行控制，最終達到整個氣動膠帶機的穩(wěn)定運行。

2.2 傳動裝置

傳動裝置主要由皮帶架、驅(qū)動滾筒、機尾輥、調(diào)向輥及皮帶組成。皮帶架主要用于支撐輸送帶及物料，托輥安裝在皮帶架上面，托輥主要承載皮帶上方的物料，同時保證輸送帶能夠按固定的軌跡運行，確保運輸皮帶的穩(wěn)定性。皮帶由于承載物料的全部重量，因此皮帶的材料必須選用阻燃膠材質(zhì)[2]。

2.3 氣動糾正裝置

皮帶在運行過程中常常會發(fā)生跑偏現(xiàn)象，很容易使皮帶受力不均磨損嚴重，對生產(chǎn)造成重大影響。為了能夠提高氣動膠帶機的安全性，技術(shù)人員對氣動膠帶機跑偏的原因進行分析，設(shè)計出一套防皮帶跑偏裝置。

該裝置主要通過立輥的旋轉(zhuǎn)角度來判斷皮帶機跑偏情況，同時立輥的角度變換會帶動換向閥開閉，換向閥開閉又會調(diào)節(jié)氣缸的伸縮量，從而氣缸活塞推動拖掛托輥架旋轉(zhuǎn)，達到皮帶糾偏的目的，如圖1所示。

圖1 氣動帶式輸送機氣動糾正裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.4 制動裝置

氣動帶式輸送機制動裝置主要由制動桿、制動閘、支撐桿、復(fù)位彈簧以及氣缸等部分組成，輸送機皮帶設(shè)置在兩個制動閘之間，如圖2所示。

圖2 氣動帶式輸送機制動裝置結(jié)構(gòu)示意圖

輸送機正常運轉(zhuǎn)時，氣動馬達排除的氣體進入制動氣缸內(nèi)，此時氣缸活塞桿回縮，鉗形制動閘松開，輸送帶正常運轉(zhuǎn)。

當氣動帶式輸送機停止運行時，氣動馬達停止排氣，此時制動氣閘閥被打開，壓縮空氣進入制動氣缸內(nèi)，并伸出氣缸活塞桿，鉗形制動閘夾緊膠帶，從而實現(xiàn)可靠制動。

2.5 各類閥組裝置

為保證風(fēng)壓的穩(wěn)定性及皮帶的糾正效果，可以在風(fēng)壓口安裝穩(wěn)壓閥；同時為避免煤幫的風(fēng)壓管內(nèi)部壓力過大損傷設(shè)備和人的安全，可以在風(fēng)壓管口安裝泄壓閥，保證壓風(fēng)管內(nèi)的壓力在超出機械強度前釋放壓力，從而確保設(shè)備及人員的安全[3]。

立輥在皮帶矯正完成后會立即恢復(fù)到原始位置，操作人員可以通過觀察換向閥是否在中間位置來確定矯正是否完成。為避免氣缸內(nèi)的兩腔由于氣壓差發(fā)生誤動作，可在氣缸內(nèi)安裝止回閥。止回閥的預(yù)定值可以根據(jù)現(xiàn)場氣缸的型號與壓風(fēng)管的壓力設(shè)定，確保整個矯正裝置穩(wěn)定。

3 氣動帶式輸送機工作原理

氣動帶式輸送機主要通過巷道煤壁的壓風(fēng)管提供動力，使氣動馬達驅(qū)動減速機帶動皮帶運行，將氣體的壓力能轉(zhuǎn)換為馬達的機械能。

3.1 輸送機啟動運行

首先打開主氣閥，壓風(fēng)管中的氣體經(jīng)過節(jié)流閥后進入三位四通閥，三位四通閥可以控制氣動馬達旋轉(zhuǎn)的方向。氣動馬達排出的氣體分別經(jīng)過溢流閥并進入制動氣缸，與此同時溢流閥起到排氣的作用，制動氣缸活塞桿收縮，皮帶制動閥打開，皮帶正常運轉(zhuǎn)。

當氣動輸送機停止運行后，操作人員可以打開主氣閥為溢流閥供氣，制動氣缸活塞桿伸張，皮帶被制動閥夾緊，皮帶此時無法開啟。

氣動馬達的工作原理：壓縮空氣進入馬達密閉內(nèi)部后，大部分壓縮氣體的壓力直接作用在兩個葉片上，由于兩個葉片角度不同，在壓力能的作用下轉(zhuǎn)換為機械能，產(chǎn)生的扭矩帶動轉(zhuǎn)子運動；其中小部分氣體會從密封槽進入葉片底部將葉片推出，同時將葉片緊緊吸附在定子的內(nèi)壁上，之后氣體全部從馬達的排氣孔排出[4]。

3.2 皮帶停止運行

氣動帶式輸送機停機使用失效制動方式，為了實現(xiàn)系統(tǒng)失效制動功能，可在制動閥安裝彈簧機構(gòu)，彈簧機構(gòu)會在制動閥氣動失效時給制動閥提供張力，使整個氣動皮帶系統(tǒng)抱死。當皮帶正常運行時，氣缸內(nèi)的活塞處于壓縮狀態(tài)，制動氣缸打開，制動閥處于打開狀態(tài)；當皮帶停止運行時，氣缸內(nèi)的活塞處于伸出狀態(tài)，制動閥夾緊皮帶。這也保證壓風(fēng)管遇到突然斷氣或漏氣使整個皮帶系統(tǒng)壓力無法穩(wěn)定的特殊情況下啟動皮帶系統(tǒng)的穩(wěn)定。

4 氣動膠帶輸送機主要存在的優(yōu)缺點

4.1 主要優(yōu)點

氣動膠帶輸送機組成結(jié)構(gòu)簡單、安裝使用簡便、能夠很好地使用井下無電狀態(tài)下運輸，尤其是對高瓦斯礦井或地址環(huán)境復(fù)雜礦井實用性較高。

該裝置能夠大大提高運輸效率，降低人力勞動強度，避免人力搬運時間的浪費，同時機械化生產(chǎn)符合現(xiàn)代化煤礦發(fā)展要求。

通過在28307工作面應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，氣動膠帶輸送機故障率低，采用壓風(fēng)作為動力，解決了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)輸送機在瓦斯環(huán)境中運行時出現(xiàn)電火花造成瓦斯、煤塵爆炸事故等技術(shù)難題，據(jù)統(tǒng)計，全年可為煤礦節(jié)約成本費用達120萬元。

4.2 主要缺點

氣動膠帶輸送機雖然可以在無電情況下工作，但由于許多礦井回風(fēng)巷未安裝壓風(fēng)管，所以并不適用于每個回風(fēng)巷[5]。

由于壓風(fēng)管壓力較大，氣動馬達對氣體密閉性要求高，在安裝過程中常常未按照工藝要求，造成系統(tǒng)氣壓不穩(wěn)定。

由于壓縮氣體無色無味，在裝置發(fā)生故障后檢修人員很難找到事故原因，處理事故花費時間多。

5 結(jié)語

新設(shè)計的氣動帶式輸送機在28307工作面應(yīng)用成功。通過應(yīng)用觀察發(fā)現(xiàn)，氣動帶式輸送機與傳統(tǒng)電動輸送機相比，降低了輸送機故障率，提高了運輸效率，保證了高瓦斯礦井安全高效生產(chǎn)，取得了顯著成效。