煤礦機電運輸撕帶事故及應對措施研究

張厚全

（棗礦集團蔣莊煤礦，滕州 277519）

煤炭行業是我國不可或缺的能源行業。煤礦企業是我國重要的能源企業，在保證我國戰略能源安全方面扮演著重要角色。當前我國煤礦已經進入高質量發展階段，大中型煤礦的產量越來越高。相對于其他運輸方式，帶式輸送機運輸效率較高，是國內煤礦青睞的運輸方式。但是，各種類型的輸送機撕帶事故嚴重影響了井下生產。因此，對煤礦機電運輸撕帶事故及應對措施進行分析具有重要意義。

1 煤礦機電運輸撕帶事故發生的主要原因

1.1 皮帶運輸機的接頭位置質量不達標

接頭質量不達標，導致撕帶事故時有發生。當前輸送機使用的接頭多為機械接頭和硫化接頭[1]。機械接頭多數為金屬連接扣和輸送機連接板。雖然選擇使用這種類型的接頭較為便捷，使用成本也相對較低，但是隨著使用時間的延長，接頭位置會出現較為明顯的磨損，金屬連接扣會出現被磨平的問題，嚴重時可導致脫扣，且脫扣位置會出現應力集中的問題，增加了撕帶甚至斷帶事故發生的概率。硫化接頭雖然可以保證較高的接頭效率，但是在使用的過程中費用較高，安裝工藝較為麻煩，易出現老化問題，接頭工藝相對較差。

1.2 輸送機鐵器等部件的管理防護工作不到位

從當前因鐵器問題導致皮帶出現撕裂的情況來看，很多情況是由于管理不到位導致的。例如，部分長期受到振動影響的輸送機，由于沒有采取多重的防護措施，容易出現鐵器脫落問題。在具體管理的過程中，運輸系統中鐵板管理疏漏，沒有嚴格按照專人負責的方式管理。此外，日常檢查工作不到位，鐵板在出現松動后沒有被及時發現。部分井下員工在輸送帶周邊作業時，沒有將作業現場清理干凈，導致設備零件、工器具遺落在輸送帶上，增加了皮帶出現撕裂的風險[2]。部分情況下，技術人員未及時回收支護材料，會導致錨桿片等進入皮帶發生撕裂事故。

1.3 帶式輸送機維修保養工作不到位

隨著煤礦開采強度的不斷加大，皮帶工作的壓力隨之增加。加上井下較為潮濕，煤塵等各種負面影響較大，需要及時維護和保養輸送機，才能更好地保證皮帶的運行效果，降低撕帶事故發生的概率。但是，從當前輸送機的使用情況來看，輸送機沿線檢查不到位問題明顯，并沒有嚴格按照規定定期檢查和維護保養，甚至存在發現隱患后沒有及時有效處理的情況，大大增加了撕帶事故發生的概率。

2 煤礦機電運輸撕帶事故的主要應對措施

2.1 設計煤礦機電運輸防撕帶保護系統

隨著物聯網信息技術的發展，在防止機電運輸出現撕帶事故的過程中，可充分利用智能化技術提升防撕帶的智能化水平。具體實施中，可選擇使用激光裝置代替傳統的照相機、肉眼作為視覺傳遞信息。該系統主要包含數據采集器、急停裝置、金屬感應器、信息傳感器、異物清理器及可編程邏輯控制器（Programmable Logic Controller，PLC）等，組成如圖1所示。

圖1 帶式輸送機防撕帶保護系統工作原理圖

技術人員將該裝置安裝到帶式輸送機的機頭皮帶架和上下兩側，將采集的圖像、信號等通過光纖傳遞到地面進行計算和分析。如果皮帶在運輸過程中含有金屬異物，金屬感應器可在第一時間報警。此時，數據采集信號會獲取報警裝置信息，并利用光纖將其傳遞到傳感器。PLC直接操控金屬感應器、高壓噴頭傳感器及電機等。傳感器、水泵及高壓噴頭組成了異物清理區。

系統工作過程中，金屬感應器會全面探測皮帶運輸機的尾部、頭部及中部是否存在金屬異物。探測到金屬異物后，系統會將信號傳遞到傳感器。傳感器接收信號后，將信號傳給PLC。系統中的異物清理裝置和激光裝置會同時接收信號，啟動清理裝置全面清理金屬異物。同時，激光裝置會在尾部再次掃描皮帶，并將掃描獲取的信號傳遞到計算機，利用計算機對數據進行分析處理后形成圖像。技術人員可根據圖像判斷異物的形狀、大小等，且將得到的數據、圖像顯示在調度屏幕上。PLC受到異物信號后會觸發急停裝置，且技術人員同步收到信號，對異物進行全面處理。反之，如果金屬探測器沒有探測到異物，激光裝置不會進入運行狀態。安裝在機頭位置的檢測儀器處于24 h工作狀態，可以防止皮帶出現跑偏事故[3]。在皮帶工作的過程中，檢測儀距離皮帶兩側大約50 mm的位置發出紅外線，在機尾位置有接收裝置。若接收裝置接收不到信號，PLC將發出急停信號，技術人員收到信號后，將第一時間到現場進行處理。

2.2 選擇使用新型輸送帶

隨著技術的不斷更新與完善，將新型輸送帶應用于煤礦機電可較好地提升輸送帶的防撕帶效果。例如，選擇使用鋼絲繩芯的輸送帶不僅強度大，而且抗沖擊性強，使用時間也較長，耐曲撓性相對較好。芳綸材料質量相對較小，抗撕裂性也相對較好[4]。配合使用芳綸作為骨架材料，可以有效解決該類材料在使用過程中存在運行能耗相對較高的問題。若帶強相等時，整體的質量相對于傳統材質可以降低50%左右。表1是兩種輸送帶的技術指標。

表1 鋼絲繩芯輸送帶與芳綸輸送帶技術性能指標

2.3 安裝帶式輸送機防撕裂保護裝置

生產過程中，為了更好地提升礦井出煤量，帶式輸送機的運行速率至關重要。帶式輸送機運行速度較快，僅僅依靠技術人員通過人工巡查來防止出現撕帶問題是不現實的。因為煤礦井下環境較為惡劣，光線相對較暗，在發生這些故障后，外界因素的干擾會直接影響人的判斷。所以，在帶式輸送機工作的過程中，安裝防撕裂保護裝置十分重要。具體實施中，可以選取開關式防護裝置安裝到輸送機的轉載點周邊。該防護裝置包含有一道拉繩裝置和兩組翻板裝置。翻板裝置安裝距離設置為10 m，在下輸送帶表面的上方位置。若輸送帶工作時帶上有凸起物品且不能有效甩脫時，翻板會被連續觸碰出現翻轉。在翻板上安裝有電磁傳感器，若在3 s內兩個傳感器同時發出動作，就會出現停機。拉繩撕裂保護原理是在上輸送帶下方設置一道拉繩。如果輸送帶在工作過程中出現撕裂問題，物體會從輸送帶上掉落觸碰拉繩，導致拉繩出現偏轉問題。邊上的傳感器感受到觸碰，會導致輸送機停止工作。選擇這種防護裝置可以在輸送帶帶面有撕裂、刺破等出現時，及時給工作人員發出告警信號，也可以將輸送機直接停機。

2.4 全面增強鐵器管理，嚴防鐵器進入運輸系統

技術人員在完成檢修作業后，需要安排專業人員清理現場的鐵器與雜質等，尤其是在完成電氣焊作業后，需要將現場的鐵制物及其他類型的雜物全部清理干凈。在輸送帶周邊及溜煤眼的附近，不能存在有可能劃傷輸送帶的物件。同時，對于井下使用的金屬片、護網、鐵板及鉆桿等，應當采取編號管理的方式，將管理責任落實到具體人，夯實管理責任。對于運輸系統中使用的鐵板，技術人員應當采取鈍化處理方式。特別是對于重點位置，應當采取包邊處理的方式，從而最大限度降低鐵器對輸送帶的損傷。對于牢固性不足的位置，技術人員應當及時進行加固。對于井下容易進入煤流系統的部件，應當采取嚴格的防脫落措施。例如，可以在護煤板上安裝防護鏈繩。對于支護上所用的網片、錨桿及各種類型的鋼帶，應當采取集中管理的方式[5]。在運輸錨桿、工字鋼等物品時，嚴禁使用輸送機運輸，且可以在運輸系統的合適位置安裝除鐵器。同時，為了保證除鐵器的使用效果，技術人員應當至少每3個月測試一次除鐵器的使用效果，保證除鐵器磁場強度可以滿足使用效果。當前使用的永磁式除鐵器，在使用過程中磁場強度會隨著時間的不斷延長隨之下降，因此在使用過程中應當避免使用。

2.5 全面加強對皮帶的維護管理

全面增強對皮帶的維護管理，對降低撕帶事故發生的概率十分關鍵。技術人員應當每天檢查皮帶接頭位置是否有老化問題，鋼絲繩是否有翹起、毛邊、劃傷等異常情況。同時，定期選擇使用專用儀器對皮帶硫化接頭和皮帶內部的鋼絲繩進行探傷檢查，若發現接頭破損、空鼓及斷絲問題，技術人員應當及時處理。特別是對修補過的帶面，技術人員應當重點巡查，縮短巡檢周期。對于出現老化的機械接頭，技術人員應當重新安裝。若使用時間已經較長，皮帶表面已經出現較多損傷，使用效果相對較差，應當及時更換輸送帶。此外，技術人員應當定期檢查滾筒軸承蓋的實際緊固情況，及時了解和掌握軸承的實際潤滑狀態，若有異常，必須及時解決。技術人員除了加強對皮帶面運行情況的監護外，還應當對中部槽、受料點、轉載點等部位進行全面檢查，全面分析焊接質量。如果出現焊接不牢靠、開焊等問題，應當及時進行處理。開機前，要全面檢查皮帶上是否有遺漏的工器具，嚴防出現皮帶撕裂問題。

3 結語

煤礦機電運輸實效相對于先前雖然有了明顯提升，但是各種類型的撕帶事故仍時有發生，嚴重影響煤礦井下的運輸效果。從當前導致撕帶事故發生的原因來看，不僅有設備、技術原因，還有很多人為因素。因此，煤礦必須高度重視帶式輸送機撕帶事故，采取針對性措施降低撕帶事故發生的概率，更好地保證煤礦機電運輸的穩定性和安全性。