膠帶輸送機在礦山生產(chǎn)中的安全運行考量

王利仁

（酒鋼集團甘肅鏡鐵山礦業(yè)有限公司，甘肅 張掖 734000）

膠帶輸送機的廣泛應(yīng)用對工業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。膠帶輸送機主要用于運輸?shù)V山碼頭等勞動密集區(qū)域的零散材料，與一般的連續(xù)輸送機相比，具有效率高、應(yīng)用面廣等優(yōu)勢。由于近年來科技飛速發(fā)展，膠帶輸送機的相關(guān)技術(shù)也得到了極大提升，設(shè)備優(yōu)勢明顯。但值得注意的是，由于施工單位在膠帶輸送機的設(shè)備優(yōu)化及后期管理方面還存在不足，導(dǎo)致設(shè)備運行過程中故障頻發(fā)。因此該文對膠帶輸送機的安全運行進行重點研究，以期保證運行設(shè)備的穩(wěn)定。

1 膠帶輸送機的特點與風(fēng)險因素

1.1 膠帶輸送機的特點

由于膠帶輸送機可以根據(jù)施工環(huán)境進行拆卸組裝，環(huán)境適應(yīng)性強，運輸效率高、能耗低，并且可以根據(jù)施工需求選擇多條運輸線路，因此被廣泛應(yīng)用于礦山生產(chǎn)作業(yè)中[1]。但是由于技術(shù)問題，在對膠帶傳輸機進行相關(guān)設(shè)計時，一般采用靜態(tài)設(shè)計法來保證設(shè)備安全運行，但是該方法的設(shè)計成本較高，且無法保證設(shè)備穩(wěn)定運行。由于我國并未完善膠帶輸送機生產(chǎn)的相關(guān)規(guī)章制度，導(dǎo)致國內(nèi)缺少技術(shù)集中的大型設(shè)備生產(chǎn)中心，設(shè)備部件質(zhì)量無法滿足設(shè)備生產(chǎn)需求，同時施工單位未對膠帶運輸機的運行工作進行合理管控，導(dǎo)致在運輸物料的過程中易出現(xiàn)設(shè)備故障或操作問題，造成嚴重的安全事故。

1.2 膠帶輸送機的風(fēng)險因素

膠帶輸送機通過輸送帶將上下托輥組軸承和滾筒進行連接，以保證運輸帶可以進行循環(huán)直線運動，同時上下托輥組軸承與滾筒進行圓周運動，因此在設(shè)備運行過程中，可能導(dǎo)致操作人員或工具被卷入輸送帶與滾筒間的夾縫[2]。由于設(shè)備運行速度較快，輸送帶和滾筒及上下托輥組軸承間摩擦力較大，易導(dǎo)致運行過程中設(shè)備產(chǎn)生靜電摩擦，引起火災(zāi)或爆炸事故。同時在進行設(shè)備的常規(guī)檢查或物料清理工作時，操作人員可能因路面濕滑或操作不當，而導(dǎo)致其被卷入滾筒或托輥組軸承內(nèi)，且輸送機運行速度快，存在一定慣性，無法立刻停止運行，如果直接斷電停運，可能導(dǎo)致輸送帶逆向運行，造成嚴重后果。如果輸送帶連接不穩(wěn)定或發(fā)生斷裂情況，可能導(dǎo)致輸送彈起，造成人員傷亡。

2 膠帶輸送機的安全運行措施

2.1 保障設(shè)備自身性能

操作人員應(yīng)合理利用高新技術(shù)對設(shè)備運行過程中的風(fēng)險因素進行防范，以保障設(shè)備運行安全。操作人員應(yīng)改進啟動方式來保證設(shè)備啟動的穩(wěn)定性，通過軟啟動技術(shù)減少輸送帶啟動過程中的動態(tài)張力。同時操作人員須合理替換部分設(shè)備及材料來降低膠帶輸送機運行中的風(fēng)險系數(shù)，利用阻燃材料對可燃材料進行替換，并通過自動控制技術(shù)實現(xiàn)膠帶輸送機的無人操作模式，降低技術(shù)人員的操作風(fēng)險。并且操作人員要合理利用電子機械聯(lián)鎖技術(shù)，及時預(yù)防設(shè)備運行過程的安全事故，通過在輸送帶側(cè)方位裝設(shè)運行開關(guān)，保證輸送帶出現(xiàn)故障時，操作人員可以及時撥動運行開關(guān)讓設(shè)備停止運行。施工單位應(yīng)在輸送帶與滾筒的夾縫處增設(shè)防護裝置，保證操作人員不會因為設(shè)備運行故障被卷入滾筒內(nèi)，并用顯眼的顏色對膠帶輸送機內(nèi)的危險高發(fā)區(qū)進行標記，提醒操作人員在設(shè)備運行過程中注意安全。同時施工單位在制定膠帶輸送機運行安全風(fēng)險管控措施時，應(yīng)保證措施具備靈敏性、科學(xué)性、動態(tài)性、可實施性、可預(yù)見性，在發(fā)生安全風(fēng)險事故時，可以及時反饋收集到的數(shù)據(jù)，并對安全風(fēng)險采取有效措施，以降低事故發(fā)生概率[3]。施工單位應(yīng)對膠帶輸送帶運作過程中的重大風(fēng)險因素建立合理的動態(tài)監(jiān)管制度，并保證通過科學(xué)適當?shù)胤治?，可以制定出符合實際的安全管控措施，保證措施的可實施性對膠帶輸送帶的安全運行具有實際意義，采用合理的安全風(fēng)險管控措施，規(guī)避設(shè)備運行中可能出現(xiàn)的事故風(fēng)險，對設(shè)備的安全運行提供保障。

2.2 加裝安全保護裝置

技術(shù)人員在進行膠帶輸送機的相關(guān)操作時，可能會遇到很多故障，例如輸送帶與滾筒脫節(jié)，導(dǎo)致輸送帶斷裂，物料散落等情況。膠帶輸送機的總體結(jié)構(gòu)較簡單，但電動機、聯(lián)軸器、減速機、滾筒等驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此在膠帶輸送機的運行過程中，操作人員需要重點關(guān)注驅(qū)動裝置，避免其在運行過程中出現(xiàn)故障，導(dǎo)致發(fā)生安全事故，一般情況下，驅(qū)動裝置安裝在設(shè)備尾部和頭部，因此操作人員須重點關(guān)注膠帶輸送機的頭部和尾部的安全狀況，并在輸送機頭部和尾部等重要驅(qū)動結(jié)構(gòu)位置裝設(shè)符合施工要求的安全保護裝置，采用金屬構(gòu)架的防護網(wǎng)對膠帶輸送機驅(qū)動裝置進行防護，以此保障操作人員的施工安全，并可以幫助操作人員對輸送機內(nèi)部結(jié)構(gòu)運行情況進行及時監(jiān)測，盡快匯報并處理設(shè)備故障，保障膠帶運輸機安全運行。操作人員及時發(fā)現(xiàn)并替換損壞的設(shè)備零件，可以有效避免因輸送機的電機及減速器產(chǎn)生劇烈振動，導(dǎo)致上下托輥組軸承溫度升高的情況，減緩設(shè)備磨損速度，保障膠帶輸送機的安全運行。同時施工單位應(yīng)在膠帶輸送機中增設(shè)具備防滑控溫等效果的安全防護裝置，降低設(shè)備運行過程中發(fā)生安全事故的概率。

以防跑偏裝置為例：隨著輸出任務(wù)的增加，礦料布礦不均及滾筒和托輥黏料、托輥支撐架及膠帶機機架不正等因素造成的膠帶跑偏現(xiàn)象日益明顯，跑偏現(xiàn)象會導(dǎo)致滾筒竄軸、托輥損壞、物料灑落在回程皮帶上引起皮帶與滾筒非正常磨損或跑偏處皮帶與機架發(fā)生非正常摩而擦縮短滾筒與皮帶的正常使用壽命，如圖1所示。

圖1 膠帶邊磨損狀況

制作所需的備件，提報檢修計劃。在拉緊裝置兩側(cè)各安裝擋邊托輥1組，當膠帶發(fā)生跑偏時，該處立輥與跑偏皮帶接觸，膠帶帶動立輥旋轉(zhuǎn)并摩擦擠壓形成一定角度，促使膠帶回正。切割匹配尺寸為鋼板2組，并在所切割的備件上安裝所用調(diào)節(jié)螺栓，將備件焊接在拉緊裝置前方機架位置作為支撐，安裝所改造的托輥各1組，作為調(diào)偏托輥，當該處皮帶跑偏時，將安裝的托輥一側(cè)固定位置，另一側(cè)安裝的螺栓位置開始調(diào)節(jié)，原理是采用托輥在水平面內(nèi)方向轉(zhuǎn)動阻擋或產(chǎn)生橫向推力使皮帶自動向心，達到調(diào)整皮帶跑偏的目的，如圖2和圖3所示。經(jīng)加裝改良后，減少了因皮帶跑偏造成的膠帶和滾筒磨損、托輥損壞較多、滾筒竄軸等設(shè)備故障，減少了設(shè)備維護成本，保證了生產(chǎn)輸出，并且有效地減少了膠帶撒礦及設(shè)備損壞次數(shù)，有效降低了崗位及檢修人員的安全風(fēng)險。

圖2 備件示例

圖3 阻燃鋼絲繩芯帶調(diào)偏裝置加裝圖

2.3 對輸送機進行改良

用測量儀器對所有皮帶機的機架進行檢測并矯正，誤差范圍控制在5mm內(nèi)，從根本上防止皮帶的跑偏。對皮帶各下礦漏斗制作全封閉防護滑板式導(dǎo)料槽，實現(xiàn)漏斗下礦部位全防護。對漏斗下料口進行改造，拆除兩側(cè)托輥，利用高分子密度板支撐皮帶，制作全封閉防護滑板式導(dǎo)料槽，導(dǎo)料槽主要由側(cè)板、橡膠板、蓋板、擋塵簾和附件支架等部分組成，側(cè)板和蓋板為鋼體結(jié)構(gòu)，為防止物料從導(dǎo)料槽底側(cè)和運行輸送帶之間漏出來，導(dǎo)料槽的底邊與輸送帶之間的空隙常用橡膠板密封，橡膠板固定或夾緊在導(dǎo)料槽外側(cè)。具體方案如圖4和圖5所示。

圖4 全封閉防護滑板式導(dǎo)料槽

圖5 倒料槽實際安裝圖

封閉通廊現(xiàn)有的出入口，在每個出入口處設(shè)置門禁系統(tǒng)，皮帶運行期間禁止人員進入通廊內(nèi)，在點檢、巡視等特殊情況下須進入時，須由管理方同意并印證身份信息方可進入。在各通廊重點部位安裝煙霧報警器，出現(xiàn)火災(zāi)、煙霧等異常情況時及時報警。皮帶打滑檢測裝置安裝在頭部滾筒非驅(qū)動端，檢測到皮帶打滑后產(chǎn)生聲光報警，并輸出信號繼電器斷開，帶式輸送機自動停機[4]。利用機器視覺技術(shù)，在皮帶漏斗下方安裝監(jiān)控器監(jiān)視皮帶的完好情況，發(fā)現(xiàn)皮帶被撕裂后立即停機并發(fā)出報警信號，將皮帶撕裂長度減少到最小范圍。能夠在皮帶撕裂3m內(nèi)檢測到，產(chǎn)生聲光報警，并輸出信號繼電器斷開，信號參與PLC控制系統(tǒng)，帶式輸送機自動停機。對皮帶沿線補充安裝跑偏開關(guān)，實現(xiàn)皮帶輕度跑偏報警功能，重度跑偏自動停機功能。利用機器視覺技術(shù)，在漏斗內(nèi)監(jiān)控棚堵情況，發(fā)現(xiàn)棚堵苗頭時立即停機并報警，將棚堵影響降低到最小，便于處理，降低安全風(fēng)險。

利用機器視覺技術(shù)，在皮帶運行期間直接掃描皮帶上物料的體積和形狀，經(jīng)過對比分析后發(fā)現(xiàn)超標大塊或廢鋼鐵時，使皮帶停機并發(fā)出報警信號。目前主要由皮帶崗位人員或視頻監(jiān)控人員不間斷觀察皮帶運行情況，在皮帶上發(fā)現(xiàn)廢鋼鐵和大塊時，人工停機揀出，可靠性較低；漏揀的廢鋼鐵、大塊進入漏斗容易造成漏斗棚堵或皮帶劃傷事故。重點皮帶安裝鋼絲繩芯輸送帶在線檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測到鋼絲繩膠帶內(nèi)部的鋼絲繩斷開、膠接頭鋼絲抽動等變化，發(fā)現(xiàn)異常及時報警或停機，防止皮帶發(fā)生斷帶故障。

現(xiàn)用保溫礦倉料位計維護費用較高，備件采購困難，改進為可靠性較高的料位計，以保障布料小車自動運行的安全。對主要電機的溫度、振動、電流進行實時監(jiān)測，對主要減速器的溫度、振動進行實時監(jiān)測。安裝風(fēng)機、通風(fēng)管道，將新鮮風(fēng)流引入中傳變內(nèi)，在變電所內(nèi)形成正壓，減少因外部粉塵進入變電所內(nèi)對變頻器造成的威脅，同時達到降溫目的。

2.4 建立科學(xué)的風(fēng)險評價機制

針對風(fēng)險類型和發(fā)生情況，應(yīng)建立相對完備的風(fēng)險評價機制，以便于快速識別和控制風(fēng)險，依據(jù)“安全生產(chǎn)，預(yù)防為主”的理念，結(jié)合相關(guān)技術(shù)指標和行業(yè)經(jīng)驗擬定風(fēng)險排查和評價方案如表1所示。

表1 風(fēng)險排查和評價方案

風(fēng)險評價程序過程中，主要由危險性因素識別與風(fēng)險性評價2個部分組成，評價工作中風(fēng)險分析與風(fēng)險評價相互重疊交叉。根據(jù)使用操作等信息與以往事故經(jīng)驗匯集到一起，預(yù)先分析整個生命周期中的各種有害因素的評價過程。包括準備階段、危險有害因素識別與分析、定性定量評價、根據(jù)評價結(jié)果提出安全對策，最后得出評價結(jié)論并編制評價報告。

3 結(jié)語

膠帶輸送機在礦山生產(chǎn)中具有相當高的實用價值，在使用過程中的設(shè)備穩(wěn)定性和安全性，與礦山生產(chǎn)安全息息相關(guān)，因此需要做好膠帶輸送機的運行安全保障工作。結(jié)合膠帶輸送機的運行特點，并對常見的一些運行安全事故經(jīng)驗進行總結(jié)，通過技術(shù)改進和管理優(yōu)化多方面保證輸送機的正常運作，是提高礦山生產(chǎn)效率、增加礦山效益的有效手段。