氣動帶式輸送機在綜采工作面中的應用研究

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

隨著煤礦開采技術的發展，輸送機由于運輸能力強、穩定性高等特點，已經成為各煤礦運輸的首選設備。然而在回風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，馬蘭礦技術人員設計了一套啟動膠帶輸送機并在28307工作面進行應用。

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右翼，工作面采煤層為石炭系太原組8號煤層，屬近水平穩定可采厚煤層，平均厚度為4.0 m。煤層結構簡單，煤層普氏硬度為2.0～2.5。煤層頂板為L1泥灰巖，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型帶式輸送機聯合運煤。由于28307工作面地質條件復雜，受帶式輸送機安裝人員專業技術水平限制，輸送機安裝后經常出現故障，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，經測定工作面回采至450 m處時運輸順槽側瓦斯濃度達1.4%，而輸送機在運轉時經常出現電機負荷、疲勞運轉等現象，出現電火花，嚴重威脅工作面安全生產，對此，馬蘭礦通過技術研究，設計了一套氣動帶式輸送機[1]。

2 氣動帶式輸送機組成

2.1 驅動裝置

驅動裝置主要由氣動馬達、減速器、聯軸器、滾筒、風動操控閥組等組成，該裝置主要以壓縮空氣作為傳遞介質，使用壓縮空氣膨脹作為動力推動馬達的運轉。

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

2.2 傳動裝置

傳動裝置主要由皮帶架、驅動滾筒、機尾輥、調向輥及皮帶組成。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[2]。

2.3 氣動糾正裝置

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

該裝置主要通過立輥的旋轉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，換向閥開閉又會調節氣缸的伸縮量，從而氣缸活塞推動拖掛托輥架旋轉，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構示意圖

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、復位彈簧以及氣缸等部分組成，輸送機皮帶設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構示意圖

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

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，并伸出氣缸活塞桿，鉗形制動閘夾緊膠帶，從而實現可靠制動。

2.5 各類閥組裝置

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

立輥在皮帶矯正完成后會立即恢復到原始位置，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。為避免氣缸內的兩腔由于氣壓差發生誤動作，可在氣缸內安裝止回閥。止回閥的預定值可以根據現場氣缸的型號與壓風管的壓力設定，確保整個矯正裝置穩定。

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管提供動力，使氣動馬達驅動減速機帶動皮帶運行，將氣體的壓力能轉換為馬達的機械能。

3.1 輸送機啟動運行

首先打開主氣閥，壓風管中的氣體經過節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的方向。氣動馬達排出的氣體分別經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。

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換為機械能，產生的扭矩帶動轉子運動；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，為了實現系統失效制動功能，可在制動閥安裝彈簧機構，彈簧機構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抱死。當皮帶正常運行時，氣缸內的活塞處于壓縮狀態，制動氣缸打開，制動閥處于打開狀態；當皮帶停止運行時，氣缸內的活塞處于伸出狀態，制動閥夾緊皮帶。這也保證壓風管遇到突然斷氣或漏氣使整個皮帶系統壓力無法穩定的特殊情況下啟動皮帶系統的穩定。

4 氣動膠帶輸送機主要存在的優缺點

4.1 主要優點

氣動膠帶輸送機組成結構簡單、安裝使用簡便、能夠很好地使用井下無電狀態下運輸，尤其是對高瓦斯礦井或地址環境復雜礦井實用性較高。

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，同時機械化生產符合現代化煤礦發展要求。

通過在28307工作面應用發現，氣動膠帶輸送機故障率低，采用壓風作為動力，解決了傳統電力系統輸送機在瓦斯環境中運行時出現電火花造成瓦斯、煤塵爆炸事故等技術難題，據統計，全年可為煤礦節約成本費用達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巷未安裝壓風管，所以并不適用于每個回風巷[5]。

由于壓風管壓力較大，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，造成系統氣壓不穩定。

由于壓縮氣體無色無味，在裝置發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 結語

新設計的氣動帶式輸送機在28307工作面應用成功。通過應用觀察發現，氣動帶式輸送機與傳統電動輸送機相比，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，取得了顯著成效。