帶式輸送機跑偏分析及托輥糾偏應用研究

田 東

（晉能控股煤業集團地煤大同有限公司， 山西 大同 037003）

引言

隨著礦井產能以及開采范圍增加，帶式輸送機負載量以及運輸距離均不斷增大，從而加劇帶式輸送機故障發生率[1-3]。跑偏是帶式輸送機常見故障類型，輕則導致運輸煤炭泄漏，重則導致安全事故發生，因此，帶式輸送機在使用過程中采取一定的糾偏措施限制尤為重要[4-5]。文中就以山西某礦81103 運輸巷帶式輸送機為工程背景，對輸送機跑偏原因進行分析并提出使用糾偏托輥實現輸送帶自動糾偏，現場取得較好應用效果。

1 輸送機跑偏分析

山西某礦81103 東側為81101 采空區，西側及北側均為實體煤，南側為采區集中巷道。11 號煤賦存穩定，厚度均值3.9 m，頂底板以泥巖、砂質泥巖為主。81103 綜采工作面設計走向、傾向長度分別為1400 m、185 m，在采面運輸巷內布置有一臺型號DTL 帶式輸送機，該帶式輸送機配套電機功率300 kW、輸送帶寬1200 mm、額定運速4.0 m/s，額定運量250 t/h。為避免輸送機使用過程中輸送帶出現跑偏情況，甚至出現輸送機跑偏引起撕帶事故發生。對運輸巷DTL 帶式輸送機現場使用情況進行分析，發現引起輸送機跑偏的主要原因有：輸送機本身及安裝質量問題、底板變形以及運行管理等方面，具體總結如下[6-8]：

1）輸送機本身及安裝質量問題。輸送機本身質量問題可細分為輸送帶、機身、托輥以及滾筒等，輸送帶接口不平直會導致受力不均衡，從而引起跑偏；機身強度不足在使用過程中容易出現異常振動，也會增加輸送機跑偏風險；托輥損壞或者部分托輥無法起到支撐作用，導致輸送帶阻力增大；滾筒表明不平，導致輸送帶出現一定偏向力。輸送機安裝問題主要為輸送機機架高度偏差過大、驅動滾筒有較大軸線偏差、托輥軸線偏斜較大等。

2）底板變形。運輸巷底板巖性以泥巖、砂質泥巖為主，本身巖性軟弱、承載能力不強，運輸巷在頂板淋水以及采動壓力作用下出線較大底鼓，從而導致輸送機局部位置出現偏斜、起伏波動大，容易誘發輸送機跑偏問題。

3）運行管理。運輸巷帶式輸送機運輸距離長、負載大，輸送機在運輸過程中煤矸石難以避免會黏附在滾筒、輸送帶以及托輥上，若不及時清理，會導致輸送帶受力偏差，進而導致跑偏；輸送機張緊力不足、落煤點偏移等均會導致跑偏問題。

2 托輥糾偏特性及應用效果分析

2.1 托輥糾偏特性

現階段煤礦井下使用的糾偏托輥類型包括有堆型托輥、V 型托輥以及調心托輥等，調心托輥具有糾偏能力強特點，在帶式輸送機糾偏中應用較為廣泛。調心托輥可細分為無源糾偏、有源糾偏兩種結構，具體見下頁圖1 所示。

圖1 調心托輥

為了掌握調心托輥糾偏特性，采用ADAMS 軟件以81103 運輸巷布置的DTL 帶式輸送機為對象構建模擬模型，具體模型結構見下頁圖2 所示。建立的模擬長、寬分別為2600 mm、290 mm，輸送帶厚度2 mm，具體模型中滾筒、托輥參數見下頁表1 所示。

表1 托輥及滾筒參數

圖2 帶式輸送機模擬模型

在輸送機上使用的調心托輥最大偏轉角為25°，文中就采用ADAMS 軟件對調心托輥在5°10°、15°、20°及25°等情況下的輸送帶側向位移變化情況進行分析，從而得到調心托輥糾偏能力。具體模擬結果見下頁圖3 所示。

從圖3 中可看出，托輥偏轉角5°10°、15°、20°及25°時得到的最大跑偏量分別為6.01mm、9.78 mm、9.35 mm、8.55 mm 以及7.48 mm，輸送機跑偏量隨著調心托輥偏轉角增加（偏轉角范圍為0～25°）呈先增加后降低趨勢。當調心托輥偏轉角在12°以內時，隨著偏轉角增加輸送機跑偏量增大；當偏轉角超過12°時隨著偏轉角增加跑偏量呈降低趨勢，具體采用插值法獲取到的調心托輥偏轉角、輸送帶偏移量間對應曲線見圖4 所示。

圖3 托輥不同偏轉角與跑偏量對應曲線

圖4 偏轉角與跑偏量對應關系

根據模擬分析發現，在帶式輸送機上使用調心托輥時，調心托輥糾偏能力與偏轉角間并非呈正相關，而成在一定偏轉角內糾偏能力最大，超過該偏轉角時糾偏能力會顯著降低。就81103 運輸巷帶式輸送機使用的調心托輥而言，偏轉角在12°時其糾偏能力最強。當調心托輥偏轉角超過12°時，人眼往往能發現輸送帶出現跑偏，可通過人工輔助糾偏對輸送機跑偏故障進行處理。

2.2 托輥糾偏應用效果

在81103 運輸巷DTL 帶式輸送機上每間隔100 m布置一個無源調心托輥，在巷道底鼓嚴重區域時將無源調心托輥布置間距縮短至50 m。通過使用無源調心托輥對輸送機輸送帶早期跑偏進行糾正。現場應用期間，無源調心托輥取得較好的糾偏效果，具體表現為：在81103 運輸巷使用的無源調心托輥結構簡單，單臺設備成本控制在1000 元以內，同時設備故障率低，礦井地面機械加工廠即可加工制作，后期維護簡單；該無源調心托輥可實現輸送帶早期跑偏糾正，同時具備較強的糾偏能力；現場應用6 個月以內，通過無源調心托輥未發現輸送帶出現明顯跑偏情況，可在一定程度上提高帶式輸送機運輸效率。

3 結論

1）文中對某礦81103 運輸巷使用的DTL 帶式輸送機跑偏故障進行分析，輸送機跑偏是多種因素綜合作用結果，輸送帶早期跑偏糾正對降低跑偏影響具有重要意義。調心托輥是實現跑偏早期糾正主要設備之一，為此，采用ADAMS 軟件對調心托輥糾偏特性進行分析，發現調心托輥在偏轉角12°以內具有較強的糾偏能力，偏轉角超過12°后糾偏能力呈降低趨勢。當調心托輥偏轉角超過12°時，人工巡檢可明顯發現輸送機跑偏，因此可輔助采用人工糾偏方式對輸送機跑偏故障進行處理。

2）在81103 運輸巷帶式輸送機上每間隔100 m布置一個無源調心托輥，當現場條件惡劣時將布置間距縮小至50 m 以內。現場應用后，輸送機在后續使用過程中未再出現跑偏故障，無需人工輔助糾偏即可實現輸送帶糾偏，同時使用的無源調心托輥結構簡單、成本低廉。