煤礦主運輸系統帶式輸送機打滑機理及預防措施

成旭峰

（潞安化工集團司馬煤業公司，山西 長治 047105）

引言

帶式輸送機是煤礦主要運輸設備之一，帶式輸送機主要通過環形輸送帶與滾筒摩擦作用實現物料運輸，所以輸送帶平穩運行對提高物料運輸效率以及降低帶式輸送機故障率具有重要意義，但是在實際煤礦井下運輸過程中由于輸送機安裝質量不合格、輸送帶張緊不足以及輸送帶摩擦力不足等，導致輸送機在運行時出現嚴重打滑現象，不僅影響著物料正常運輸，而且輸送帶出現打滑后很容易造成輸送帶跑偏、磨損、撕帶等事故，增加了輸送機故障率，以及輸送機維修費用，不利于煤礦井下安全運輸，所以帶式輸送機一旦出現打滑現象，必須及時采取措施，只有這樣才能提高煤礦井下運輸效率，對煤礦安全高效生產具有重要意義。本文針對某礦主斜井帶式輸送機在運輸過程中出現打滑現象，分析了打滑機理，并采取了相應的預防措施。

1 山西某礦概述

山西某礦設計生產能力為420萬t/年，礦井內目前布置兩個綜采工作面、3個掘進工作面，井田內主采煤層為石炭系3號煤層，煤層平均厚度為6.95 m，該煤層賦存穩定，煤厚變異較小，煤層結構較簡單。煤體以黑色、塊狀為主，粒狀次之，半亮煤為主，夾鏡煤條帶，玻璃光澤，煤質為貧瘦煤。煤層頂底板巖性如表1所示。

表1 石炭系3號煤層頂底板巖性匯總

運輸斜井設計長度為1 600 m，斜井內安裝一部DTL型帶式輸送機，輸送機帶寬為1.4 m，輸送機采用雙電機驅動方式，帶式輸送機運輸速度為4.2 m/h，運輸能力為2 500 t/h。由于受井下煤矸以及輸送機安裝技術水平、檢修維護力度等影響，自2020年8月—2021年2月主斜井帶式輸送機共計出現8起打滑跑偏事故，導致輸送機斷帶3次，影響主斜井運輸時長達17.5 h，經濟損失達30余萬元。

2 輸送帶打滑機理

針對某礦主斜井帶式輸送機出現打滑現象，分析了打滑機理，主要表現在以下幾方面：

1）輸送帶更換。輸送機更換輸送帶后雖然強度增加了，但是更換后的輸送帶成扁平狀，整體與托輥成槽型差，較為堅硬，表面光滑，與原輸送帶相比，摩擦系數低，造成輸送帶與滾筒之間出現打滑現象。

2）煤泥量大。某礦回采的石炭系3號煤層整體穩定性差，煤體成破碎裝置，在采煤過程中會產生大量粉塵，為了降低工作面粉塵濃度，決定對工作面煤層超前注水以及噴霧降塵，從而造成原煤內含水量大，輸送機在運輸時產生大量的煤泥及煤泥水，煤泥附著在滾筒表面，造成輸送帶與滾筒之間出現打滑現象。

3）制動器未動作。通過現場觀察發現，主斜井帶式輸送機在出現打滑前，輸送機運輸煤矸量大，導致輸送機出現超載停車，在停車過程中2號驅動滾筒制動器未進行保護動作，僅有改向滾筒的逆止器進行保護動作，此時輸送帶未出現打滑；但是輸送機在重載啟動時由于電機出現跳閘，輸送機未能啟動，滾筒逆止器未能打開，導致輸送帶打滑，甚至倒轉現象[1-3]。

4）輸送帶張緊不足。主斜井帶式輸送機主要采用重錘進行張緊，由于在重錘作用下輸送帶長期處于張緊狀態，導致輸送帶彈性失效，輸送帶被拉長，輸送帶張緊強度逐漸降低，輸送帶在滿載作用下不會出現嚴重打滑，但是當輸送帶出現空載或者煤矸運輸量小時，輸送帶出現張緊不足現象，出現打滑。

3 輸送帶打滑預防措施

為了進一步提高帶式輸送機運輸性能，防止輸送帶出現打滑現象，決定從滾筒圍包角、輸送帶摩擦系數、張緊力以及輸送機運輸量幾方面進行預防。

3.1 優化逆止器安裝位置

通過對主斜井帶式輸送機打滑機理分析可知，當時輸送機在停機時制動器未能及時打開是輸送帶打滑原因之一。所以為了解決輸送機停機時逆止器未能及時打開，或者輸送機重載停機時逆止器雖然打開了但是逆止力不足，導致輸送帶打滑技術難題，對原改向滾筒逆止器安裝進行優化，原改向滾筒兩側均安裝一個逆止器，但是安裝兩個逆止器不僅增加設備成本費用，造成資源浪費，而且逆止效果差，所以在改項滾筒一側安裝一個逆止器，一側安裝一個制動器，從而保證輸送機停機時具有足夠的逆止作用力。

3.2 優化帶式輸送機張緊裝置

由于傳統重錘張緊裝置自動化水平低，對輸送機帶結構損壞嚴重，所以決定對主斜井帶式輸送機張緊裝置進行優化，安裝了一套以PLC控制技術為核心的重力感應張緊裝置；該裝置主要由PLC控制器、電控游動車、重力感應器、聯鎖開關等部分組成；重力感應張緊裝置安裝在距輸送機機頭10 m處。

當帶式輸送機在運輸物料時通過安裝在上輸送帶下方的重力感應器感應后，及時將采集的數據信號發送至PLC控制器內，控制器接收信號后通過控制聯鎖開關，實現電控游動車松繩目的，從而降低輸送帶張緊度；當輸送機空載或運輸量小時，通過PLC控制游動車對輸送帶進行張緊，從而實現了根據輸送帶運輸物料的重量，合理張緊輸送帶。

3.3 優化滾筒包膠方式

滾筒摩擦系數小，是輸送帶與滾筒之間打滑原因之一；由于原滾筒采用鑄膠包膠，該方式包膠成本費用低，但是在實際應用時包膠磨損嚴重且摩擦系數相對較小，經試驗檢測鑄膠包膠時滾筒摩擦系數為0.3，為了提高滾筒摩擦系數，可對滾筒包膠進行優化，采用陶瓷包膠，滾筒陶瓷包膠后摩擦系數可提高至0.4，滾筒圓周力可提高52%。

3.4 減少煤泥水

為了降低3號煤層含水率，決定對煤層原注水方式進行優化，將原來的粗放式注水優化改進為精細化注水，通過對工作面回采期間頂板出水點采用注水進行封堵。為了提高工作面防塵技術，以及避免傳統噴霧灑水降塵時，工作面內積水量大、標準化質量差等技術難題，對工作面防塵系統進行優化，決定采用泡沫抑塵技術。

4 結語

某礦主斜井帶式輸送機在實際應用中由于輸送機張緊不足、逆止器未打開、煤矸水煤泥量大等造成輸送機出現打滑，嚴重制約著輸送機安全高效運行，通過對主斜井帶式輸送機打滑現象采取合理有效的預防措施后，取得了顯著應用成效：2021年3月對某礦主斜井帶式輸送機采取打滑措施，截至8月通過5個月實時應用效果發現，采取預防措施后主斜井帶式輸送機打滑現象得到了明顯改善，在此期間輸送機共計發生2起打滑現象，但未發生輸送機斷帶、跑偏事故，輸送機全年可節約維修費用達20余萬元，大大提高了帶式輸送機運行穩定性，降低了輸送機故障率，保證了輸送機安全高效運行[4-6]。