煤礦帶式輸送機“疊帶”“飛車”狀態分析及治理方案研究

張永光

(山西高平科興牛山煤業有限公司,山西 高平 048400)

1 帶式輸送機運行狀況

山西高平科興牛山煤業帶式輸送機已于2016年安裝完成并投入使用，根據安裝方提供的技術資料并與現場有關人員交流，在進行現場實際查看后，得到以下情況。

該帶式輸送機所運物料主要為原煤，額定輸送量720t/h，帶寬1000mm，帶速2.5m/s，堆積角取20°，槽角350，堆密度0.95t/m3，帶式輸送機輸送距離1500m，提升高度-97.6m，平均安裝傾角-4°，機頭驅動，裝機功率200kW，變頻軟啟動，機頭液壓漲緊。

2 帶式輸送機“疊帶”及“飄帶”原因

與現場有關人員交流得知，帶式輸送機裝載點在距離機頭卸載點900m處。該點與機頭高差為97m。空載開機時能正常啟動。裝載后膠帶逐漸開始加速，出現“疊帶”現象，并伴隨凹變坡點回程段飄帶。

“疊帶”實質是“飛車”的初始階段，隨著載荷繼續增加或煤越過2號點后（1-2段帶載）就會發生“飛車”。

由巷道剖面情況可知，1-2段水平長130m，高差20m，2-3段水平長度170m，高差20m，3-4段水平長度680m，高差110m，4-5段水平長度820m，凹點高差20m。1-2段與2-3段膠帶自重及載荷產生的運行阻力是大小相當而方向相反，因此凸凹變坡段阻力抵消。

帶式輸送機鋪設長度1500m，有兩個凹變坡點，目前裝載點在距機頭卸載位置900m，且在最高點，高差97m。對于系統來講是最不利情況，即當原煤從裝載位置裝載到凹變坡點1時，因其他承載段無載荷，系統阻力相對于全程滿載時阻力要小，也就是說，兩個凸凹段運行阻力基本抵消。而這時載荷重力做功與系統滿載時重力做的功一樣。當3-4段帶載，重力作用下該段膠帶加速運行，而2-3段是阻力部分，張力下降，即3-4段張力加大2-3段張力下降，必然導致膠帶一邊伸長一邊收縮，進而發生“疊帶”現象。系統存在張力相應不好或饋電能力不足以及制動不可靠等情況時必然發生“疊帶”和“飄帶”，嚴重時就會發生“飛車”事故。

3 事故帶來的危害

下運帶式輸送機“飛車”不僅造成影響生產事故，而且可能出現設備嚴重損壞甚至人身事故。

高平科興牛山煤業因“疊帶”問題已采取限產措施，使得生產能力受到限制，系統不能正常發揮作用。“飛車”很容易引發斷帶事故，本人經歷過多起斷帶事故分析，根據現場分析，“飛車”時大量原煤快速堆積在機頭，甚至造成斷帶，斷帶點多發生在最大張力點即機尾處，斷了的膠帶帶著煤在慣性作用下沖向機頭造成設備事故，事故多引發煤塵和通風事故，機頭有人時必然造成傷亡。

4 解決方案及建議

4.1 解決方案

方案一：改變驅動位置

（1）將驅動裝置移到機尾，張緊裝置仍在機頭。

該方案改造較簡單，正常工況下能解決“膠帶易與驅動滾筒分離”問題，但需對現場進行認真測量和對工況詳細調查分析。特別是距機尾200m處有一個凹變坡點，需進行測量后計算，在出現凹變坡上升段帶載其他段不帶載時，負載不再做正功，即此時負載成為阻力。要考慮驅動滾筒分離點的張力是否滿足驅動摩擦力的要求，出現打滑時帶式輸送機將無法運行。

（2）將驅動裝置移到機尾，張緊裝置也移到機尾。

該方案可以有效解決“飛車”問題，但工程量大，需停產較長時間解決，且當機尾向后延伸時，還需再停產和重新打基礎。

方案二：系統增加阻尼裝置，使帶式輸送機處于微正功狀態

該系統目前處于負功狀態，且處于最大負功狀態。前面有過計算，傾斜阻力Fst=-76832N，圓周力FU為41467N，則|Fst|-|Fu|=35365N，即系統需增加約36000N阻力，改變重力產生的電機發電狀態。

因帶式輸送機運行工況的不同，目前沒有廠家生產的標準阻尼裝置可供使用，需通過對系統針對性分析和計算而進行設計。根據經驗，以及對目前該帶式輸送機掌握情況分析，采用阻尼系數0.08阻尼材料制作裝置，在系統張力穩定區域分段加裝后能夠有效解決疊帶問題，也可避免“飛車”問題，同時考慮節能和磨損問題。在裝設前和裝設后對工況進行在線功率平衡測試和評價，通過調整阻尼力達到最合理狀態。設計時充分考慮現場裝載位置有時會變化，加裝一套在線阻力檢測系統，即可以隨時掌握系統是否處于正功狀態，也可以報警和停車，避免“疊帶”和“飛車”事故發生。為了在裝載位置發生變化時能及時安設和調整阻尼裝置方便，阻尼裝置隨機安設固定拆裝裝置，實現快速調整而不影響生產。

該方案不需停產處理，且對現裝備不做大的改動，比方案一成本投入小，有成熟應用經驗可利用，但需進行專業設計和核算。

4.2 關于飄帶問題的處理意見

（1）采用前傾雙聯自糾偏裝置，安設在凹變坡處回程膠帶上方，計五組，可有效防止因飄帶帶來損傷膠帶問題。

（2）近機尾凹變坡上皮帶飄帶應加裝弧型檔煤裝置，避免機尾加載時撒煤。

5 結束語

礦井帶式輸送機的“疊帶”、“飛車”問題會嚴重危害礦井安全生產，在實際生產中，除積極采用一些行之有效的解決方案進行應對外，還應重點做好安全防護工作。對此，一方面應在機頭合適位置建一個司機操作硐室。由于帶式輸送機卸載位置，也是帶式輸送機司機設備操作位置，沒有專門操作硐室，在發生“飛車”或滾落物體時可能傷人；另一方面還應增設“斷帶保護裝置”。由于該帶式輸送機膠帶采用機械接頭聯結，并有下膠帶飄帶隱患，可能會因接頭飄帶時刮磨架腿，造成接頭損壞而斷帶。因帶式輸送機驅動設在機頭，在運輸巷最低位置操作，當出現斷帶事故時不僅造成設備損失，也很容易傷及到人，對此，建議增設斷帶保護裝置。值得注意的是，目前斷帶保護有些是針對上運皮帶的，其觸發機構不能用于下運皮帶，選型時要格外注意。