掘進巷道帶式輸送機跑偏機理及控制方法

張康平

（西山煤電集團西曲礦， 山西 古交 030200）

1 西曲礦19202 巷概述

帶式輸送機由于結構簡單、成本較低、安裝方便、事故率低，現已成為煤礦使用最廣泛的運輸工具之一。然而隨著煤礦產量的增大，帶式輸送機運煤量越來越高、輸送帶長度越來越長，這就難免出現輸送帶跑偏的現象。在實際生產中，輸送機跑偏不僅會造成皮帶上的物料拋灑，還會造成跑偏的皮帶與托輥磨損嚴重，導致電機負荷增大、溫度升高、皮帶壽命較低，最終發生皮帶跑偏、斷帶事故，而且輸送帶價格較貴，更換及維修磨損的輸送帶會產生較大的費用，不利于煤礦的經濟發展。

西曲礦19202 巷設計長度為1 700 m，巷道采用綜合機械化掘進施工工藝，巷道掘進期間采用SSJ-800 型帶式輸送機進行煤矸運輸，截止目前巷道已掘進440 m；巷道在掘進前期帶式輸送機因跑偏經常出現故障，主要表現在輸送機斷帶、電機燒毀、輸送帶磨損等，造成輸送機維修成本費用達27 萬元，而且嚴重威脅著巷道安全掘進；對此掘進一隊針對施工條件，制定了一套完整的輸送機防跑偏措施。

2 跑偏原因分析

2.1 跑偏機理

帶式輸送帶中心線通常與托輥中心線保持平行，而且帶式輸送帶跑偏有“跑緊不跑松”的規律。輸送帶發生跑偏通常是由于皮帶兩側張緊力不同或托輥與輸送帶中心線不平行造成的。輸送帶在運轉時托輥會對輸送帶產生一個摩擦力F，摩擦力的方向與托輥軸線垂直，當帶式輸送機托輥與輸送帶中心線存在夾角時，該摩擦力F會被分解為與輸送帶運行方向相同的分力Fx，以及與Fx垂直分力Fy，該分力Fy就是導致輸送帶跑偏的直接作用力。當托輥與皮帶中心線不平行時，由于輸送帶與托輥接觸的位置和時間不一樣，輸送帶各截面產生的應力大小也不一樣，按照“跑緊不跑松”的原則，輸送帶向接觸較早的一側跑偏[1-3]。

2.2 影響因素

1）施工人員未按照說明書要求的工序工藝進行安裝，造成輸送帶與機頭、機尾中心線不平行。

2）當輸送機驅動滾筒軸線與輸送帶中心線不垂直時，驅動滾筒對輸送帶不能產生均勻的牽引力，造成輸送帶會向張緊力較大的一側跑偏。

3）由于輸送帶在設計或生產時存在嚴重的質量問題，造成施工人員進行對接和安裝時，輸送帶兩側的彈性模量不同，由于彈性模量越大的輸送帶張緊力大，最終輸送帶會向彈性模量較大的一側偏移。

4）當物料落在輸送帶上時，物料不能在輸送帶表面均勻分布，由于物料越重輸送帶張緊力越大，造成輸送帶向物料較重的一側跑偏[4-5]。

3 輸送機防跑偏技術措施

3.1 立輥自糾偏

掘進一隊根據輸送帶的事故案例和現場的地質條件分析，設計出一套V 型托輥組。V 型托輥組主要采用3 個托輥，并使3 個托輥成V 型排列，V 型托輥組兩側安裝兩個立輥。首先將V 型托輥組固定在支架上，同時將托輥組的旋轉軸插入底座內，這樣托輥組能夠在輸送帶的作用下自由轉動。當輸送帶發生跑偏現象時，托輥組兩側的托輥也會產生不同的應力，偏移方向的托輥產生的應力較大，同時帶動托輥組偏轉，此時輸送帶的中心線與偏轉后托輥組中心平行，輸送帶會向跑偏方向相反一側移動，以此來達到糾偏效果。當輸送帶跑偏嚴重時，輸送帶會與立輥接觸，原理與上述過程一樣。19202 巷帶式輸送機在使用該設備后，跑偏現象得到了有效控制，該裝置無需安裝其他外接設備就可以完成輸送帶的糾偏，具有安裝簡單的特點，但是該裝置如長時間使用后，由于輸送帶與托輥組摩擦時間長，會對輸送帶磨損嚴重。

3.2 外力驅動托輥糾偏

在實際生產中，輕微的跑偏通常不會對輸送帶的運輸造成影響，如果頻繁地對輸送帶進行校正，會嚴重影響輸送帶的壽命。因此可在安裝自糾偏設備后，再在V 型輥組兩側安裝兩套距離傳感器，同時在托輥支架底部安裝電力或液壓驅動裝置。當距離傳感器檢測到輸送到跑偏距離大于設定的距離時，驅動裝置開始工作，完成對輸送帶的糾偏。通過使用該裝置能夠大大減少糾偏裝置對輸送帶的糾偏次數，減少了托輥對輸送帶的摩擦次數。

3.3 滾筒調整糾偏

當輸送帶出現跑偏情況時，操作人員也可以通過調整驅動滾筒張緊力和滾筒軸的平行度來改變輸送帶中心線方向。滾筒兩側軸承座調整可以通過驅動絲杠或油缸完成，操作人員可以通過改變滾筒的平行度來調整輸送帶的跑偏，完成輸送帶自身抗跑偏能力。

3.4 安裝防跑偏裝置

19202 巷帶式輸送機安裝防跑偏裝置主要由距離傳感器、控制系統、液壓系統、推移油缸、可調滾筒，如圖1 所示。兩套距離傳感器分別安裝在滾筒兩側，當運轉時的皮帶偏移量超過設定值時，距離傳感器將接收到的信號傳遞到控制系統，控制系統根據信號判斷輸送帶的跑偏量，同時給液壓系統發出控制指令，液壓系統根據控制指令接通各閥組，這時油缸開始動作來調整滾筒的運轉角度，以此來達到糾偏的效果。如需人工調節輸送帶張緊度來提高輸送帶自身抗跑偏能力時，可以通過人工手動調節絲杠來驅動滾筒前后移動。

圖1 帶式輸送機防跑偏裝置結構示意圖

4 實踐效果

2018 年4 月掘進一隊19202 巷SSJ-800 型帶式輸送機采取防跑偏技術措施，通過6 個月應用效果來看，采取防跑偏措施后，發生一次輸送帶跑偏、斷裂現象，輸送帶跑偏現象得到了有效控制，降低了人工清理皮帶巷勞動作業強度，提高了帶式輸送機運行穩定性及使用壽命，全年可節約設備維修費用達20 余萬元，保證了掘進巷道安全高效運輸，取得了顯著的安全、經濟效益。