綜采面帶式輸送機防撕裂裝置的分析與應用

張 鵬

（陽泉煤業集團長溝煤礦有限責任公司， 山西 晉中 030600）

1 15127工作面概況

陽泉煤業集團長溝煤礦有限責任公司15127工作面設計走向長度為510 m，傾向長度為151 m，回采煤層為15號層，煤層厚度為5.1 m，工作面采用綜合機械化回采工藝。

15127工作面回采期間在運輸順槽安裝了一部SSJ1200型帶式輸送機進行煤矸、物料運輸，輸送機主要通過阻燃輸送帶與滾筒、托輥之間產生摩擦作用，使環形輸送帶進行轉動，目前礦用輸送帶主要采用鋼芯阻燃輸送帶，輸送帶寬度為1.2 m等，輸送帶對接方式主要有機械接頭法、冷粘接頭法以及熱硫化接頭法等[1-2]。

由于帶式輸送機在運輸物料時，受力不均、皮帶跑偏、接頭質量不合格等因素影響，輸送機經常出現撕帶現象，傳統帶式輸送機不具有撕帶保護裝置，當帶式輸送機出現撕帶后操作人員不能及時發現故障并關閉輸送機電機電源，導致撕帶后輸送帶與滾筒摩擦力加大，輸送機負荷增加，造成電機燒毀事故；對此，通過技術研究，分析輸送機撕帶原因，并設計了一套壓力傳感器防撕裂裝置，并進行實際應用。

2 常見的皮帶撕裂類型及其誘因分析

2.1 輸送帶跑偏撕裂

帶式輸送機在正常生產時，由于輸送機皮帶安裝沒有達到工藝要求、輸送帶硫化對接處不合格、皮帶架上的托輥質量不合格及對皮帶張緊力控制不合理都會造成皮帶跑偏，如果這種情況不能得到有效控制，又會引起輸送帶撕裂事故。皮帶從跑偏到撕裂會有一個較長的過程，通常在皮帶跑偏一段時間后才會發現故障。

2.2 抽芯撕裂

帶式輸送機在正常生產時，由于輸送機皮帶工作時間長或長時間運轉沒有停機檢修，皮帶內部的鋼繩芯由于金屬疲勞發生斷裂，特別是皮帶在啟動或停止瞬間由于鋼繩芯受到較大的拉力，很容易出現鋼絲繩瞬間斷裂[3]。當鋼絲繩斷裂后檢修人員沒有及時發現繼續使用，會造成皮帶斷面逐漸擴大，特別是在皮帶磨損嚴重或搭接部位，鋼繩芯很容易外露出來，這些外露的鋼繩芯一旦卷入電機就會發生皮帶撕裂事故。

2.3 壓溜槽口堵塞

為了能夠使皮帶回轉，在輸送帶的末端通常安裝一部溜槽。當皮帶上煤量增大超出額定載荷時，溜槽口會出現大量煤炭堆積，造成皮帶與托輥的空隙堵塞，而且煤量超出額定載荷也會造成輸送帶與托輥摩擦增大，皮帶發生斷裂事故。

3 皮帶撕裂的解決措施

為了防止輸送帶發生撕裂事故，最大限度地降低礦井的經濟損失，對皮帶事故進行合理分析是非常必要的。皮帶在最初出現皮帶撕裂時操作人員很難發現，但根據以往的事故案例可以發現，85%的皮帶撕裂事故都是發生在尾部導料槽。當尾部導料槽有堅硬異物掉下會將運轉的皮帶割傷。通過分析研究，決定使用皮帶壓力傳感器來及時發現輸送帶撕裂，防止皮帶撕裂部位擴大。

首先采用厚度5 mm的鋼板焊接一塊長、寬、高分別為0.5 m、0.3 m、0.05 m的長方形斗，將皮帶壓力傳感器安裝在斗的下方，并將皮帶壓力傳感器與斗通過螺栓進行連接，制作一塊與斗大小相同的鐵板安裝在皮帶壓力傳感器下方，如下頁圖1所示。

為了防止斗與鐵板發生位移，在鐵板的四個角安裝四個活動式銷軸，但上下活動式銷軸要保持1 mm的間隙，確保壓力傳感器能夠充分受力，在帶式輸送機導料槽前方下層皮帶梨形清掃器兩側安裝防撕裂裝置[4]。

在生產時如果皮帶在導料槽口發生撕裂，皮帶上層的煤塊會落入到下層皮帶，下層皮帶的梨形清掃器會將這些煤礦推到皮帶下方落入撕裂保護裝置內，當壓力傳感器上的壓力值大于操作人員設定的壓力值后，控制裝置會及時給電機一個急停信號，確保皮帶撕裂不會繼續擴大。

圖1 帶式輸送機壓力傳感器防撕裂裝置結構示意圖

4 輸送帶防撕裂裝置的應用效果

4.1 降低成本

15127工作面在前期回采中，發現了多次皮帶撕裂事故，處理撕帶事故時花費了大量的人力、物力。由于工作面輸送機運輸速度快，皮帶發生撕裂后工作人員不易發現，造成巷道撒煤嚴重。處理皮帶撕裂故障，通常采用對撕裂皮帶進行更換的方式，但如果皮帶撕裂長度為好幾百米，更換這些皮帶需要花費幾百萬元。但使用該裝置以后，能夠在發生撕裂事故的第一時間及時報警、停機，防止了事故的擴大。對15127工作面輸送機安裝了該裝置后，每次發生撕裂事故后能夠及時閉鎖輸送機電源，最大限度地降低了礦井的維修成本。

4.2 保障生產

礦井發生皮帶撕裂事故后，不僅需要花費大量的錢維修皮帶，還會造成井下完全癱瘓，工作面的煤無法及時運出而全面停產。按照千萬噸礦2 500 t/h，更換皮帶需要12 h，預估正常可生產1.85萬t，使用該裝置后能夠降低皮帶事故影響的時間，確保了礦井的正常運轉。

4.3 確保安全

礦井皮帶一旦發生事故，不僅會給檢修人員帶來巨大的難題，還會影響全礦井的安全生產。特別是大型運輸設備，維修會帶來很大的安全隱患，尤其是在高空作業，給工作人員的安全帶來不可預測的危險。因此，合理使用防撕裂裝置能夠減少檢修人員的工作量，提高礦井安全生產的效率。

5 結論

2019年7月，對15127工作面帶式輸送機安裝了壓力傳感器防撕裂裝置，截止2019年12月工作面已回采到位，通過5個月對該裝置實際應用效果觀察發現，該裝置動作靈敏、故障率低，在后期回采中輸送帶發生兩次撕帶時，該裝置能夠在3 s范圍內及時閉鎖電機電源，防止事故范圍擴大，預計全年降低輸送機維修成本費用達32萬元，保證了輸送機安全高效運輸，取得了顯著應用成效。