煤礦帶式輸送機防撕裂裝置設計及應用

岳少鵬

（晉能控股煤業集團長治公司，山西 長治 046000）

引言

帶式輸送機是煤礦采掘工作面重要運輸設備，帶式輸送機主要由機頭、電機、減速機、滾筒、H 架、輸送帶、各類保護裝置等結構組成，帶式輸送機在運輸過程中若發生堆煤、自燃、斷帶、跑偏等故障時，可通過保護裝置對帶式輸送機聯鎖控制作用進行停機保護，其中撕帶保護是帶式輸送機重要保護裝置之一，當帶式輸送機出現撕帶時，裝置可立即對輸送機進行停機保護，防止輸送帶撕裂范圍進一步擴大，但是傳統帶式輸送機撕帶保護裝置存在很多缺陷，無法起到有效的保護作用，如動作保護靈敏度低、故障率高、誤保護動作現象嚴重等，從而嚴重制約著帶式輸送機安全高效運行。本文以王莊煤礦3803 運輸順槽掘進期間安裝的SSJ-800 型帶式輸送機為研究對象，對帶式輸送機傳統撕帶保護裝置進行優化改進，安裝一套翻板式撕帶保護裝置。

1 王莊煤礦3801 運輸順槽概述

王莊煤礦3803 運輸順槽位于38 采區，巷道北為38 南翼采區回風巷，南為小窯破壞區，西為3802工作面采空區（之間留設1.5 m 柔模墻），東為3801工作面采空區（之間留設15 m 煤柱）。

3803 運輸順槽原設計長度為367.998 m，沿煤層頂底板掘進，矩形斷面，掘進斷面寬5.5 m，高5 m，采用錨網（索）+鋼筋梯子梁聯合支護。掘進煤層為3號煤，該煤層以塊狀為主，斷口成階梯狀，玻璃、金屬光澤，以亮煤為主、暗煤次之，屬半光亮型煤。含2 層夾矸，總厚度約為0.15 m，煤層層位、厚度穩定，全井田可采。煤層平均厚度5.07 m，煤層傾角4°～6°。

3803 運輸順槽采用綜合機械化掘進工藝，巷道內安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機進行聯合出煤，輸送機電機功率為40 kW，采用單電機驅動方式，輸送機帶寬為0.8 m，運輸能力為1 500 t/h；在輸送機機頭分別安裝煙霧、溫度、粉塵等保護裝置，在輸送帶每隔50 m 安裝一部撕帶及跑偏保護裝置[1-2]。

2 巷道運輸現狀及問題分析

2.1 運輸現狀

截至2021 年3 月12 日3803 運輸順槽已掘進120 m，由于巷道掘進過程中煤層中含大量的泥巖矸石，造成帶式輸送機運輸量大，運輸負荷現象嚴重，而且矸石對輸送帶磨損嚴重，致使輸送機共計發生5起撕帶事故，原撕帶保護裝置保護動作靈敏度低，輸送帶撕帶后不能及時停機保護，導致巷道內撒煤量大、輸送機負荷運轉嚴重，嚴重威脅著巷道安全運輸。

2.2 原撕帶保護裝置及主要存在的問題

3803 運輸順槽原帶式輸送機主要安裝壓電式防撕保護裝置，該裝置安裝在上平帶下方，主要由一塊重力感應板、信號電纜、傳感器等部分組成，如圖1所示，當帶式輸送機出現撕帶后斷帶或灑下的煤矸與重力感應器接觸，傳感器接收信號后及時對輸送機電機進行閉鎖，起到斷帶保護作用。

圖1 壓電式防撕裂保護裝置結構示意圖

原撕帶保護裝置主要存在的問題如下：

1）無法全方位保護膠帶：帶式輸送機原壓電式防撕保護裝置中重力感應板長度為0.5 m，寬度為0.2 m，只能在輸送帶中部撕裂時進行檢查，當輸送帶兩邊出現撕帶時無法起到有效保護作用，達不到全方位保護膠帶的目的，防撕帶保護效果差。

2）裝置故障率高：原壓電式防撕保護裝置密封性差，很容易受粉塵、淋水影響出現保護誤動作現象，導致主運輸膠帶機停機；同時增加了裝置故障率，影響煤流線的正常運行[3-4]。

3 自動翻板式防撕裂裝置設計及應用效果分析

為了解決傳統帶式輸送機防撕裂裝置主要存在的問題，實現對輸送帶全方位保護的目的，對原撕帶保護裝置進行優化改進，設計了一套自動翻板式防撕裂裝置。

3.1 裝置結構組成

自動翻板式防撕裂裝置主要由L 型鋼板、限位器、固定圓鋼等部分組成，如圖2 所示；由于2201 安裝的SSJ-800 型帶式輸送機輸送帶寬度為0.8 m，所以設計L 型鋼板寬度為1.0 m，厚度為1.5 mm，在L型鋼板內90°角處安裝一根直徑為35 mm 鋼管作為支撐點，在其兩端套上圓環；L 型鋼管上邊與上輸送帶間距為0.15 m；在輸送帶底托架上安裝一個限位器，限位器與下邊鋼板間距為0.15，限位器通過信號電纜與輸送機電機聯鎖控制；為了達到平衡作用，在L 型鋼板上安裝一個3 kg 鐵錘進行調平。

圖2 自動翻板式防撕裂裝置結構示意圖

3.2 裝置工作原理

當帶式輸送機在運行過程中出現撕帶時，L 型上邊堆積煤矸或撕裂輸送帶重量達3 kg 時，L 型鋼板失去平衡自動翻轉，翻轉過程中L 型鋼板下邊翹起并與限位器接觸，并及時通過連鎖控制作用停機保護；當帶式輸送機運輸過程中出現拉回頭煤現象，導致撒煤與限位器碰撞接觸時，同樣會進行停機保護。

3.3 裝置結構優點

1）裝置結構簡單：該裝置結構相對簡單，便于制造，成本費用相對較低，故障率低，且便于操作維護等。

2）故障率低：該裝置主要通過與限位器接觸作用達到停機保護的目的，與傳統壓電式防撕裂裝置相比，解決了因煤塵、積水導致裝置故障等技術難題，大大降低了裝置故障率。

3）防撕帶保護效果好：傳統壓電式防撕保護裝置對輸送帶撕裂保護范圍有限，存在局限性，而自動翻板式防撕裂裝置可對輸送帶進行全方位保護，大大提高了防撕裂保護效果。

3.4 應用效果

王莊煤礦掘進巷道帶式輸送機主要采用壓電式防撕保護裝置，通過對2020 年王莊煤礦帶式輸送機撕帶事故統計發現，2020 年因帶式輸送機撕帶共計影響生產時間為27.6 h，按煤礦井下平均每小時煤炭運輸量為2 000 t 計算，共計影響煤炭運輸量達5.52 萬t，造成經濟損失達2 760 萬元，對井下運輸系統影響大。同時由于帶式輸送機原壓電式防撕保護裝置不能及時對輸送帶撕帶后停機保護，導致輸送帶撕裂長度達210 m，造成輸送帶修補、更換費用高達17.4 萬元。

帶式輸送機安裝自動翻板式防撕裂裝置后，通過在3803 運輸順槽內SSJ-800 型帶式輸送機上實際應用效果來看，輸送機安裝該裝置后巷道在后期回采過程中共計發生3 起撕帶事故，3 起撕帶事故發生后在10 s 范圍內自動翻板式防撕裂裝置及時發出保護動作斷電停機，避免了撕帶范圍擴大，預計全年可節約輸送帶維修費用達10 余萬元[5-7]。

4 結語

進一步提高礦用帶式輸送機運行穩定性，控制防撕裂事故發生，對于輸送機安全、高效運輸具有重要意義；通過對王莊煤礦3803 運輸順槽SSJ-800 型帶式輸送機安裝一套自動翻板式防撕裂裝置，提高了掘進巷道運輸效率，大大降低了因帶式輸送機撕帶保護裝置保護失效，導致輸送機出現大面積撕帶的事故率，該裝置得到了集團公司一直認可，并在其他煤礦中進行推廣應用，取得了顯著應用成效。