田 東

（晉能控股煤業(yè)集團地煤大同有限公司， 山西 大同 037003）

引言

隨著礦井產能以及開采范圍增加，帶式輸送機負載量以及運輸距離均不斷增大，從而加劇帶式輸送機故障發(fā)生率[1-3]。跑偏是帶式輸送機常見故障類型，輕則導致運輸煤炭泄漏，重則導致安全事故發(fā)生，因此，帶式輸送機在使用過程中采取一定的糾偏措施限制尤為重要[4-5]。文中就以山西某礦81103 運輸巷帶式輸送機為工程背景，對輸送機跑偏原因進行分析并提出使用糾偏托輥實現(xiàn)輸送帶自動糾偏，現(xiàn)場取得較好應用效果。

1 輸送機跑偏分析

山西某礦81103 東側為81101 采空區(qū)，西側及北側均為實體煤，南側為采區(qū)集中巷道。11 號煤賦存穩(wěn)定，厚度均值3.9 m，頂?shù)装逡阅鄮r、砂質泥巖為主。81103 綜采工作面設計走向、傾向長度分別為1400 m、185 m，在采面運輸巷內布置有一臺型號DTL 帶式輸送機，該帶式輸送機配套電機功率300 kW、輸送帶寬1200 mm、額定運速4.0 m/s，額定運量250 t/h。為避免輸送機使用過程中輸送帶出現(xiàn)跑偏情況，甚至出現(xiàn)輸送機跑偏引起撕帶事故發(fā)生。對運輸巷DTL 帶式輸送機現(xiàn)場使用情況進行分析，發(fā)現(xiàn)引起輸送機跑偏的主要原因有：輸送機本身及安裝質量問題、底板變形以及運行管理等方面，具體總結如下[6-8]：

1）輸送機本身及安裝質量問題。輸送機本身質量問題可細分為輸送帶、機身、托輥以及滾筒等，輸送帶接口不平直會導致受力不均衡，從而引起跑偏；機身強度不足在使用過程中容易出現(xiàn)異常振動，也會增加輸送機跑偏風險；托輥損壞或者部分托輥無法起到支撐作用，導致輸送帶阻力增大；滾筒表明不平，導致輸送帶出現(xiàn)一定偏向力。輸送機安裝問題主要為輸送機機架高度偏差過大、驅動滾筒有較大軸線偏差、托輥軸線偏斜較大等。

2）底板變形。運輸巷底板巖性以泥巖、砂質泥巖為主，本身巖性軟弱、承載能力不強，運輸巷在頂板淋水以及采動壓力作用下出線較大底鼓，從而導致輸送機局部位置出現(xiàn)偏斜、起伏波動大，容易誘發(fā)輸送機跑偏問題。

3）運行管理。運輸巷帶式輸送機運輸距離長、負載大，輸送機在運輸過程中煤矸石難以避免會黏附在滾筒、輸送帶以及托輥上，若不及時清理，會導致輸送帶受力偏差，進而導致跑偏；輸送機張緊力不足、落煤點偏移等均會導致跑偏問題。

2 托輥糾偏特性及應用效果分析

2.1 托輥糾偏特性

現(xiàn)階段煤礦井下使用的糾偏托輥類型包括有堆型托輥、V 型托輥以及調心托輥等，調心托輥具有糾偏能力強特點，在帶式輸送機糾偏中應用較為廣泛。調心托輥可細分為無源糾偏、有源糾偏兩種結構，具體見下頁圖1 所示。

圖1 調心托輥

為了掌握調心托輥糾偏特性，采用ADAMS 軟件以81103 運輸巷布置的DTL 帶式輸送機為對象構建模擬模型，具體模型結構見下頁圖2 所示。建立的模擬長、寬分別為2600 mm、290 mm，輸送帶厚度2 mm，具體模型中滾筒、托輥參數(shù)見下頁表1 所示。

表1 托輥及滾筒參數(shù)

圖2 帶式輸送機模擬模型

在輸送機上使用的調心托輥最大偏轉角為25°，文中就采用ADAMS 軟件對調心托輥在5°10°、15°、20°及25°等情況下的輸送帶側向位移變化情況進行分析，從而得到調心托輥糾偏能力。具體模擬結果見下頁圖3 所示。

從圖3 中可看出，托輥偏轉角5°10°、15°、20°及25°時得到的最大跑偏量分別為6.01mm、9.78 mm、9.35 mm、8.55 mm 以及7.48 mm，輸送機跑偏量隨著調心托輥偏轉角增加（偏轉角范圍為0～25°）呈先增加后降低趨勢。當調心托輥偏轉角在12°以內時，隨著偏轉角增加輸送機跑偏量增大；當偏轉角超過12°時隨著偏轉角增加跑偏量呈降低趨勢，具體采用插值法獲取到的調心托輥偏轉角、輸送帶偏移量間對應曲線見圖4 所示。

圖3 托輥不同偏轉角與跑偏量對應曲線

圖4 偏轉角與跑偏量對應關系

根據(jù)模擬分析發(fā)現(xiàn)，在帶式輸送機上使用調心托輥時，調心托輥糾偏能力與偏轉角間并非呈正相關，而成在一定偏轉角內糾偏能力最大，超過該偏轉角時糾偏能力會顯著降低。就81103 運輸巷帶式輸送機使用的調心托輥而言，偏轉角在12°時其糾偏能力最強。當調心托輥偏轉角超過12°時，人眼往往能發(fā)現(xiàn)輸送帶出現(xiàn)跑偏，可通過人工輔助糾偏對輸送機跑偏故障進行處理。

2.2 托輥糾偏應用效果

在81103 運輸巷DTL 帶式輸送機上每間隔100 m布置一個無源調心托輥，在巷道底鼓嚴重區(qū)域時將無源調心托輥布置間距縮短至50 m。通過使用無源調心托輥對輸送機輸送帶早期跑偏進行糾正。現(xiàn)場應用期間，無源調心托輥取得較好的糾偏效果，具體表現(xiàn)為：在81103 運輸巷使用的無源調心托輥結構簡單，單臺設備成本控制在1000 元以內，同時設備故障率低，礦井地面機械加工廠即可加工制作，后期維護簡單；該無源調心托輥可實現(xiàn)輸送帶早期跑偏糾正，同時具備較強的糾偏能力；現(xiàn)場應用6 個月以內，通過無源調心托輥未發(fā)現(xiàn)輸送帶出現(xiàn)明顯跑偏情況，可在一定程度上提高帶式輸送機運輸效率。

3 結論

1）文中對某礦81103 運輸巷使用的DTL 帶式輸送機跑偏故障進行分析，輸送機跑偏是多種因素綜合作用結果，輸送帶早期跑偏糾正對降低跑偏影響具有重要意義。調心托輥是實現(xiàn)跑偏早期糾正主要設備之一，為此，采用ADAMS 軟件對調心托輥糾偏特性進行分析，發(fā)現(xiàn)調心托輥在偏轉角12°以內具有較強的糾偏能力，偏轉角超過12°后糾偏能力呈降低趨勢。當調心托輥偏轉角超過12°時，人工巡檢可明顯發(fā)現(xiàn)輸送機跑偏，因此可輔助采用人工糾偏方式對輸送機跑偏故障進行處理。

2）在81103 運輸巷帶式輸送機上每間隔100 m布置一個無源調心托輥，當現(xiàn)場條件惡劣時將布置間距縮小至50 m 以內?，F(xiàn)場應用后，輸送機在后續(xù)使用過程中未再出現(xiàn)跑偏故障，無需人工輔助糾偏即可實現(xiàn)輸送帶糾偏，同時使用的無源調心托輥結構簡單、成本低廉。