孟慶靈,楊志強(qiáng),王 瑞

（1.山西大同大學(xué)煤炭工程學(xué)院，山西 大同 037003；2.兗煤萬(wàn)福能源有限公司，山東 菏澤 274922）

帶式輸送機(jī)是當(dāng)今煤礦開采作業(yè)中的重要運(yùn)輸機(jī)械，開采出的煤炭都要通過(guò)膠帶輸送，將采煤工作面的原煤運(yùn)輸?shù)矫簜}(cāng)，最后到達(dá)地面洗煤廠[1-4]。其中，部分礦井存在距離遠(yuǎn)、傾角大的情況，其運(yùn)輸安全性較低。帶式輸送機(jī)經(jīng)常發(fā)生卸煤處堆煤等現(xiàn)象，導(dǎo)致電機(jī)燒毀、液力耦合器受損等事故發(fā)生,其工作狀況將直接影響到煤礦井下的正常生產(chǎn)[5]。因此，對(duì)煤礦帶式輸送機(jī)安全保護(hù)裝置的安裝和使用，將有助于提高煤炭運(yùn)輸?shù)陌踩?，從而保障了煤礦整體生產(chǎn)效率[6]。

1 帶式輸送機(jī)存在的問(wèn)題

運(yùn)轉(zhuǎn)工區(qū)用帶式輸送機(jī)是煤炭、矸石等物料運(yùn)輸?shù)闹匾d體，在長(zhǎng)期運(yùn)行及重載的工況下，輸送帶發(fā)生疲勞破壞及斷裂的可能性較大[7-8]。其中，導(dǎo)致斷帶事故發(fā)生的原因較為復(fù)雜，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，帶式輸送機(jī)的輸送帶其自身質(zhì)量并不高，且長(zhǎng)期處于不間斷使用狀態(tài)，缺乏保養(yǎng)措施，使輸送帶因過(guò)度負(fù)荷而斷裂；其次，輸送帶部分接頭質(zhì)量較差，且接頭屬于易損件，更換較為頻繁。接頭大多通過(guò)硫化方式進(jìn)行黏接，如圖1 所示。在接頭黏接過(guò)程中，硫化溫度和壓力不易把握，導(dǎo)致橡膠輸送帶出現(xiàn)裂紋等現(xiàn)象，在運(yùn)行過(guò)程中遇到受力突變的情況時(shí)，極易發(fā)生接頭斷裂；最后，煤礦帶式輸送機(jī)缺乏合理的張緊裝置設(shè)計(jì)，導(dǎo)致其輸送帶受力不均，在高速運(yùn)行過(guò)程中很容易因載荷突變、卷入雜物而破裂。

圖1 輸送帶硫化黏接

兗煤萬(wàn)福能源有限公司運(yùn)轉(zhuǎn)工區(qū)使用的是DTII型帶式輸送機(jī)，采用驅(qū)動(dòng)電機(jī)+液力耦合器+減速器+傳動(dòng)滾筒+盤式制動(dòng)器+逆止器的起、制動(dòng)控制方式，運(yùn)輸方式為上運(yùn)，輸送機(jī)相關(guān)參數(shù)見表1。

表1 DTII型帶式輸送機(jī)技術(shù)參數(shù)及工況

輸送機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，加之周圍的空氣濕度大，從而使強(qiáng)力膠帶內(nèi)的部分鋼絲被蒸汽腐蝕，膠帶表面因煤矸石砸落而出現(xiàn)多處破損，從而不可避免地產(chǎn)生斷裂或損壞，但無(wú)法從外表上準(zhǔn)確地觀察出。這不僅會(huì)對(duì)機(jī)尾作業(yè)礦工的人身安全造成危害，并且會(huì)對(duì)礦井的安全生產(chǎn)產(chǎn)生影響，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和安全事故。

2 帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置

2.1 防打滑保護(hù)

對(duì)于礦用帶式輸送機(jī)，在10 s之內(nèi)，傳送帶的轉(zhuǎn)速在50%～70%的額定轉(zhuǎn)速范圍，如果轉(zhuǎn)速低于50%或者轉(zhuǎn)速超過(guò)110%，防滑裝置報(bào)警，則停止傳送帶的運(yùn)轉(zhuǎn)。其中，當(dāng)正常運(yùn)行和停機(jī)的速度改變時(shí)，裝置不產(chǎn)生誤動(dòng)作[9-10]。在安裝過(guò)程中，對(duì)其安裝位置，帶式輸送機(jī)防滑保護(hù)裝置應(yīng)安裝在帶式輸送機(jī)的回程帶上面，其安裝位置如圖2 所示。在固定式帶式輸送機(jī)上安裝時(shí)，應(yīng)在機(jī)頭卸載滾筒和驅(qū)動(dòng)滾筒之間安裝，當(dāng)兩驅(qū)動(dòng)滾筒距離很長(zhǎng)時(shí)，也可選擇安裝在兩驅(qū)動(dòng)滾筒之間。其它情況應(yīng)安裝在回程帶靠近機(jī)頭處。

圖2 防打滑保護(hù)裝置安裝位置

傳感器加裝：一般采用磁體式傳感器或滾輪式傳感器，根據(jù)煤礦井下的實(shí)際工況，選用靈敏度更高的磁體式傳感器，應(yīng)在換向滾筒的側(cè)邊安裝磁體，并以磁體為中心，在相應(yīng)的輸送帶支架上安裝轉(zhuǎn)速傳感器，并以螺釘緊固，間隔不超過(guò)50 mm，動(dòng)作靈活可靠。若輸送帶出現(xiàn)打滑，控制箱可及時(shí)對(duì)其電源進(jìn)行切斷。保護(hù)裝置試驗(yàn)方法：將磁鐵型傳感器的防滑保護(hù)接上測(cè)試按鍵，當(dāng)輸送機(jī)處于正常無(wú)負(fù)載工況時(shí)，按下測(cè)試鍵，保護(hù)輸出回路，切斷電源，保護(hù)裝置發(fā)出警報(bào)，停止工作。

測(cè)試周期：靈敏度測(cè)試一天一次，一個(gè)月進(jìn)行一次性能測(cè)試。

2.2 堆煤保護(hù)

根據(jù)煤礦用帶式輸送機(jī)保護(hù)裝置技術(shù)條件，如果在2 s之內(nèi)連續(xù)監(jiān)控到高度超出規(guī)定的高度，就會(huì)發(fā)出警報(bào)，停止輸送機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。通過(guò)采用改變傳感器的傾斜角度或運(yùn)動(dòng)沖量來(lái)達(dá)到保護(hù)目的，其防護(hù)作用的作用力不超過(guò)9.8 N。堆煤保護(hù)裝置安裝位置示意圖如圖3所示。對(duì)于其安裝位置：

圖3 堆煤保護(hù)裝置安裝位置示意圖

1）兩輸送機(jī)進(jìn)行搭接時(shí)，把堆煤傳感器吊在卸載滾筒之前，應(yīng)高于落煤點(diǎn)，與下方輸送機(jī)的上皮帶面的最高處相距200～300 mm、落煤點(diǎn)400～800 mm 的煤流方向，距離不應(yīng)超過(guò)卸載滾筒的軸線。其中，帶面中間應(yīng)為觸頭位置；在安裝過(guò)程中，應(yīng)充分考慮噴淋設(shè)備的狀態(tài)，以避免裝置誤動(dòng)作。

2）當(dāng)膠帶與煤倉(cāng)直接搭接時(shí)，在不低于機(jī)頭下部膠帶200 mm的位置安裝，它的平面位置應(yīng)當(dāng)靠近卸載點(diǎn)前方的煤倉(cāng)口，并在滿倉(cāng)部位設(shè)置一個(gè)傳感器，堆煤防護(hù)必須靈敏可靠。

3）防護(hù)控制線應(yīng)沿礦井頂部豎向引下，傳感器觸點(diǎn)垂直懸掛，對(duì)其進(jìn)行牢固，不得因風(fēng)而搖擺，防止發(fā)生誤動(dòng)作。

4）輸送機(jī)前端裝有除鐵器外的其他設(shè)備，如對(duì)堆煤保護(hù)裝置傳感器的安裝有影響，則需采用特殊的支架進(jìn)行安裝，以保證傳感器的固定可靠。堆煤保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)組成如圖4所示。

圖4 堆煤保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)組成

裝置試驗(yàn)方法：在帶式輸送機(jī)無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，人工移動(dòng)堆煤開關(guān)的觸點(diǎn)或?qū)㈦姌O型煤位探測(cè)器接地，保護(hù)設(shè)備發(fā)出警報(bào)，并停止工作。其測(cè)試周期為每日一次，并填寫記錄。

2.3 防跑偏保護(hù)

根據(jù)礦井運(yùn)輸裝備保護(hù)裝置的技術(shù)要求，需有以下幾點(diǎn)防護(hù)特點(diǎn)：

1）在膠帶運(yùn)行跑偏時(shí)，裝置應(yīng)發(fā)出警報(bào)；

2）當(dāng)傳送帶超過(guò)托輥20 mm時(shí)，停止運(yùn)行；

3）對(duì)于使用位移傳感器的保護(hù)裝置，其要求傳感器在20～100 N 的范圍內(nèi)提供防護(hù)工作所必需的正向力。根據(jù)設(shè)備的安裝規(guī)范和要求，運(yùn)行時(shí)應(yīng)采用一對(duì)裝置進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于礦用可伸縮帶式輸送機(jī)，機(jī)頭一側(cè)應(yīng)設(shè)于儲(chǔ)帶倉(cāng)處，尾部設(shè)于離尾滾筒50 m 以內(nèi)，若輸送機(jī)發(fā)生坡度改變，則在變坡部位設(shè)置一套；傳感導(dǎo)向棒安裝于槽形托輥的外緣0～20 mm處，垂直于托輥，防止輸送帶跑偏。防跑偏保護(hù)裝置安裝位置示意圖如圖5所示。

圖5 防跑偏保護(hù)裝置安裝位置示意圖

在安裝時(shí)應(yīng)注意，帶式輸送機(jī)變坡點(diǎn)位置應(yīng)安裝一組；其次，不能用鐵絲或鋼絲綁牢，要用專門的架子固定于機(jī)架上，防跑偏保護(hù)裝置實(shí)物圖如圖6所示。

圖6 防跑偏保護(hù)裝置實(shí)物圖

裝置試驗(yàn)方法：在正常無(wú)負(fù)載情況下，人工推壓傳感器導(dǎo)桿，并持續(xù)3～5 s，使限位開關(guān)動(dòng)作，保護(hù)裝置發(fā)出警報(bào)，輸送機(jī)自動(dòng)停止，釋放傳感導(dǎo)向棒，可立即自動(dòng)復(fù)位。每日測(cè)試一次，并填寫測(cè)試記錄。

2.4 防撕裂保護(hù)

DTII 型輸送機(jī)在日常的運(yùn)行過(guò)程中，膠帶撕裂的情況時(shí)有出現(xiàn)，撕裂后只能進(jìn)行修補(bǔ)和更換，造成約10萬(wàn)元的經(jīng)濟(jì)損失。根據(jù)礦井安全技術(shù)要求，在輸送帶上發(fā)生縱向撕裂時(shí)，要及時(shí)發(fā)出警報(bào)，停止運(yùn)行。主運(yùn)輸送機(jī)在距落煤點(diǎn)10 m處安裝防撕裂保護(hù)裝置，在上下兩層膠帶之間加設(shè)保護(hù)。一般地，可采用壓電式、翻板式、牽引鋼繩式、紅外線感應(yīng)式等保護(hù)方式，使用標(biāo)準(zhǔn)托架安裝，并將防撕裂保護(hù)裝置與傳送帶的縱向橫梁連接。

目前常用的是翻板式以及壓電式，如圖7 所示。其中，翻板式保護(hù)裝置是通過(guò)在上帶的下方安裝L 形翻板裝置，當(dāng)膠帶縱向撕裂發(fā)生時(shí)，撒落的煤塊觸發(fā)信號(hào)，發(fā)出警報(bào)。這兩種裝置存在以下問(wèn)題：首先，若有煤塊掉落在翻板裝置上，會(huì)引起裝置的誤動(dòng)作；其次，萬(wàn)福能源運(yùn)轉(zhuǎn)工區(qū)DTII型輸送機(jī)的帶寬為1 200 mm，壓電式裝置的寬度為800～900 mm，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，不能進(jìn)行全面的保護(hù)，會(huì)出現(xiàn)帶邊發(fā)生撕裂的現(xiàn)象，且壓電式保護(hù)裝置的密封效果一般，易受潮，可能出現(xiàn)誤動(dòng)作，影響正常生產(chǎn)運(yùn)行。為避免此類問(wèn)題，選擇采用紅外線感應(yīng)式的保護(hù)方式，加裝紅外探測(cè)器。

圖7 壓電式及翻板式保護(hù)裝置

紅外感應(yīng)裝置試驗(yàn)方法：當(dāng)輸送機(jī)處于無(wú)負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，屏蔽紅外線探測(cè)器，并發(fā)出警報(bào)，輸送機(jī)停止工作。每天進(jìn)行一至兩次試驗(yàn)，并記錄試驗(yàn)情況。

3 應(yīng)用效果

結(jié)合煤礦安全生產(chǎn)要求，對(duì)工區(qū)DTII型帶式輸送機(jī)加裝上述保護(hù)裝置后，經(jīng)過(guò)五個(gè)多月的試運(yùn)行，輸送機(jī)打滑、膠帶撕裂等情況明顯減少，可靠率高達(dá)96%。在運(yùn)輸過(guò)程中，由于經(jīng)常出現(xiàn)滿載或過(guò)載現(xiàn)象，防打滑保護(hù)裝置可通過(guò)高靈敏度的磁體式傳感器進(jìn)行有效保護(hù)23 次；由于輸送帶上有大小不一的煤塊及煤矸石，裝置能有效地防止在卸煤過(guò)程中給設(shè)備造成的破壞，從而提高煤機(jī)裝備的使用壽命。其中，保護(hù)裝置的靈敏程度可以根據(jù)情況變化而調(diào)整，尤其對(duì)于大型或者高速運(yùn)行的帶式輸送機(jī)，需要靈敏度高的保護(hù)裝置，一般必須在0.5 s 之內(nèi)發(fā)出停車信號(hào)。另外在控制系統(tǒng)中，要將帶式輸送機(jī)的前級(jí)閉鎖信號(hào)與堆煤保護(hù)一起使用；裝置有效防止輸送帶跑偏30 余次，且運(yùn)行中未發(fā)生過(guò)嚴(yán)重跑偏，效果很好；在裝置加裝之前，由于膠帶撕裂導(dǎo)致每月停機(jī)次數(shù)約為5～8次，通過(guò)紅外感應(yīng)，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)膠帶斷裂的部位，加強(qiáng)了對(duì)膠帶表面損傷和縱撕情況的監(jiān)測(cè)，并在檢修班進(jìn)行維修，撕裂次數(shù)減少至每月1～2次，確保帶式輸送機(jī)的連續(xù)安全運(yùn)行，既節(jié)省了維修經(jīng)費(fèi)、保障了電機(jī)和減速器的安全，又減少了更換膠帶時(shí)造成的礦工傷亡等情況，確保了礦井的正常生產(chǎn)。在五個(gè)多月的運(yùn)行中，輸送機(jī)相較于同期多增加約100 h 的生產(chǎn)時(shí)間,可多運(yùn)輸物料量約12 萬(wàn)噸，取得顯著的改造效果，為煤礦生產(chǎn)取得了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

1）增加帶式輸送機(jī)的綜合防護(hù)裝置，并將裝置與控制系統(tǒng)相連接，使輸送機(jī)能及時(shí)停機(jī)預(yù)警，從而減少故障的影響。

2）安裝防護(hù)裝置后，輸送帶、機(jī)架、托輥等零部件的非正常磨損顯著降低，礦工進(jìn)行維修的勞動(dòng)強(qiáng)度得到了一定的改善。

3）增加輸送機(jī)生產(chǎn)時(shí)間，提高運(yùn)輸量，為煤礦取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。