礦用帶式輸送機糾偏裝置設計及應用

王艷來

（晉能控股集團朔州煤電公司安全應急防控中心，山西 朔州 038300）

引言

礦用帶式輸送機是采掘工作面重要運輸設備，具有安裝簡單、便于操作、實用性強及運輸能力大等優點[1-3]，但是在實際煤礦采掘施工過程中，由于安裝質量不合格、運煤量大、輸送機安裝維護不到位等原因導致帶式輸送機出現跑偏現象。一旦出現跑偏，輸送機兩側托輥對輸送帶產生不等作用力，造成輸送帶在軸向產生應力作用，從而導致輸送帶出現撕裂現象；同時輸送帶出現跑偏后，會與卸載滾筒、導向滾筒及尾滾筒摩擦力加大，造成輸送機電機產生超負荷現象，很容易造成電機燒毀，不利于采掘施工安全[4-5]。合理分析帶式輸送機跑偏機理，并采取合理有效的控制技術，對帶式輸送機安全穩定運行、提高帶式輸送機壽命具有重要意義。

1 2202 巷概述

晉能控股集團朔州煤電公司小峪煤礦2202 巷道位于3 號煤層402 盤區輔助運輸巷東部，在東幫開口，由西向東掘進，其中北為5202 巷，西部為402盤區輔助回風巷、運輸巷，東部為礦界與中能蘆子溝煤業公司相鄰，南部為實煤區。

2202 巷設計掘進長度為1 400 m，巷道段規格為寬×高=4.5 m×3.7 m，巷道掘進煤層為石炭系3號，煤層較穩定，煤層厚12 m，含3 層夾矸，夾矸率0.8%。煤層走向127°，傾向北東，傾角3°；巷道施工方法采用EBZ160 型掘進機按設計要求一次切割成型，巷道掘進至850 m 施工一個移變硐室，所產生的煤由帶式輸送機運輸出去。

2202 巷掘進期間巷道內安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機，輸送機采用雙電機驅動模式，電機功率為40 kW，輸送機運輸能力為200 t/h；為了防止帶式輸送機跑偏，帶式輸送機上每隔50 m 安裝一組防跑偏托輥，由于傳統防跑偏托輥自動化水平低、故障率高，防跑偏效果差，造成巷道在前期掘進過程中帶式輸送機因跑偏出現撕帶、斷帶事故6 起，經濟損失達27.5 萬元，嚴重制約著巷道安全、快速掘進。

2 新型糾偏裝置設計

2.1 組成

為了提高2202 巷后期掘進過程中帶式輸送機運行穩定性，以及巷道運輸效率，設計了一套新型糾偏裝置。該裝置主要由跑偏監測裝置和防跑偏裝置兩部分組成，如圖1 所示。

圖1 帶式輸送機新型糾偏裝置結構示意圖

2.1.1 跑偏監測裝置

1）跑偏監測裝置能夠實時對帶式輸送機運行狀況進行監測。當帶式輸送機發生跑偏現象時，跑偏監測裝置可監測到輸送帶跑偏量，并將收集的數據發送至控制器，控制器接收信號并通過控制糾偏裝置及時對跑偏輸送帶進行糾偏，防止跑偏范圍進一步擴大。

2）跑偏監測裝置安裝在皮帶架兩側。當輸送帶出現跑偏時，跑偏一側的皮帶將帶動立輥進行轉動，立輥在轉動過程中使開關體被打開，并及時發出跑偏信號；輸送帶跑偏量與立輥轉動量呈正比，所以輸送帶在跑偏時通過立輥轉動量可計算出輸送帶跑偏量，輸送帶跑偏復位后立輥在無輸送帶阻力情況下通過內部復位彈簧將立輥復位。

3）跑偏監測裝置可根據跑偏量及時發出不同的警報。當輸送帶跑偏時，檢測立輥旋轉角度在30°～180°時系統發出一級警報，此時系統通過糾偏裝置可及時對輸送帶跑偏現象進行有效控制；當立輥旋轉角度＞180°時，系統發出二級警報，此時通過系統與帶式輸送機電機聯鎖控制作用立即停機。

2.1.2 防跑偏裝置

1）帶式輸送機一旦出現跑偏時，常用的糾偏方法如下：調節輸送帶夾角及上下托輥位置；對輸送帶卸料點擋煤皮帶進行調節；微調節帶式輸送機驅動滾筒、改向滾筒。而2202 巷安裝的防跑偏裝置主要通過控制調心托輥偏移角，實現輸送帶防跑偏的目的。

2）防跑偏裝置主要由雙向調心托輥、螺旋桿、電機、控制器等部分組成，雙向調心托輥安裝在輸送帶兩側，并通過平衡架固定連接，調心托輥長度為0.6 m、直徑為150 mm。

3）螺旋桿安裝在平衡架下方并與帶式輸送機H架固定，螺旋桿通過電機進行控制連接，電機與控制器連接，控制器另一端與跑偏監測裝置控制器連接。

2.2 工作原理

1）當帶式輸送機運行過程中出現跑偏時，跑偏一側輸送帶帶動H 架上方檢測立輥轉動，立輥轉動后及時打開開關體，監測裝置內部PLC 控制器對輸送帶跑偏數據進行收集處理，根據立輥旋轉角度控制器計算可得出輸送帶跑偏量，同時監測裝置發出警報。當輸送機跑偏量在控制范圍內，通過防跑偏裝置及時進行糾偏；當跑偏量超過控制范圍時，通過控制器聯鎖控制作用及時斷電停機。

2）當輸送機出現跑偏后，跑偏監測裝置將輸送帶跑偏量及時發送至防跑偏裝置控制器內，控制器接收信號后防跑偏裝置電機供電，然后通過控制器控制作用調節螺旋桿旋轉方向，當輸送機向右側跑偏時，螺旋桿通過電機控制作用將調偏托輥向左側傾斜，從而抑制輸送帶跑偏范圍進一步擴大；當輸送帶調偏復位后，系統停止糾偏保護動作。

3 應用效果

截至2020 年7 月16 日2202 巷已掘進到位，通過對巷道掘進過程中帶式輸送機防跑偏裝置進行優化改進，即安裝一套新型糾偏裝置后，通過6 個月實際應用效果來看，取得顯著應用成效，具體如下：

1）裝置實用性強：優化改造后的新型糾偏裝置整體結構相對簡單，制造成本費用為0.34 萬元，該裝置可適用于井下不同型號的帶式輸送機。該裝置還可用于化工、橋梁隧道等領域中，實用性強，應用范圍廣。

2）自動化水平高：新型糾偏裝置主要通過跑偏監測裝置對輸送帶跑偏現象進行檢查并計算跑偏量，然后利用防跑偏裝置及時進行糾偏，整個過程無須人工干預，大大提高了帶式輸送機防跑偏自動化水平，降低了輸送機人工糾偏勞動作業強度。

3）防跑偏效果好：2202 巷帶式輸送機共計安裝了3 套新型糾偏裝置，通過6 個月實際應用效果來看，該裝置投入使用后，巷道在后期掘進過程中共計監測到帶式輸送機跑偏13 次，及時糾偏11 次，有兩次跑偏嚴重系統及時停機，在此期間未發生一起因帶式輸送機跑偏導致輸送帶撕帶、斷帶事故，減少了輸送機維修費用約20 萬元。