大傾角下運(yùn)膠帶輸送機(jī)的研究與應(yīng)用

鐘毅 程國(guó)林

摘 要：文章簡(jiǎn)述大傾角下運(yùn)膠帶輸送機(jī)的概況及主要技術(shù)指標(biāo)、設(shè)備配置，剖析大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)采用深槽托棍組防下滑、KZP自冷盤(pán)式制動(dòng)裝置控制制動(dòng)減速度、液粘聯(lián)軟平穩(wěn)起動(dòng)方式、自動(dòng)抓捕防飛車(chē)斷帶等應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：帶式輸送機(jī)；大傾角；下運(yùn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TD528 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-8937（2014）24-0035-02

隨著煤炭行業(yè)的發(fā)展和國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策的調(diào)整，為減少礦井采區(qū)巷道的開(kāi)拓量、降低開(kāi)拓井巷、提高效率和節(jié)約成本，作為采區(qū)運(yùn)輸設(shè)備的下運(yùn)大傾角光面膠帶輸送機(jī)因運(yùn)輸高效、投資較少、使用維護(hù)便利而得到廣泛的應(yīng)用和重視，傳統(tǒng)意義上小功率、短矩離、運(yùn)輸傾角小的皮帶機(jī)的通用帶式輸送機(jī)，已不能滿(mǎn)足現(xiàn)代煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的要求，為適應(yīng)煤礦井下各種地質(zhì)條件的長(zhǎng)距離、大傾角、平面及空間轉(zhuǎn)彎等特殊帶式輸送機(jī)，已大面積的推廣使用。

芙蓉公司珙泉煤礦皮帶化運(yùn)輸系統(tǒng)改造中，已安裝使用了長(zhǎng)距離、大傾角上運(yùn)及長(zhǎng)距離轉(zhuǎn)彎膠帶輸送機(jī)，但大傾角下運(yùn)膠帶輸送機(jī)在芙蓉礦區(qū)乃至整個(gè)川煤還未得到應(yīng)用，珙泉煤礦24采區(qū)集中運(yùn)輸巷由于受地質(zhì)條件的限制，需安裝大傾角下運(yùn)膠帶輸送機(jī)，下運(yùn)膠帶輸送機(jī)傾角較大（一般為-17 ℃～-27 ℃），系統(tǒng)常運(yùn)行在發(fā)電工況，存在物料運(yùn)行不穩(wěn)定性，易產(chǎn)生物料滾滑、膠帶跑車(chē)打滑等情況，如果采用原用的通用型帶式輸送機(jī)機(jī)，存在物料下滑控制，電氣控制、驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)計(jì)等運(yùn)行性能不能滿(mǎn)足使用要求，為了解決這個(gè)難題，達(dá)到在大傾角下運(yùn)條件下使用皮帶輸送機(jī)的目的，開(kāi)發(fā)研究大傾角下運(yùn)皮帶輸送機(jī)，在川煤集團(tuán)及其他類(lèi)似礦井條件下推廣應(yīng)用，具有重要的意義。

1 膠帶輸送機(jī)的用途及發(fā)展

帶式輸送機(jī)式是由承載的輸送帶兼作牽引機(jī)構(gòu)的連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，可輸送礦石、煤炭等散裝物料和包裝好的成件物品，由于它具有運(yùn)輸能力大、運(yùn)輸阻力小、耗電量低、運(yùn)行平穩(wěn)，在運(yùn)輸途中對(duì)物料的損傷小等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門(mén)。在礦井巷道內(nèi)采用帶式輸送機(jī)運(yùn)送煤炭、礦石等物料，對(duì)建設(shè)現(xiàn)代化礦井有重要作用。帶式輸送機(jī)是煤礦最理想的高效連續(xù)運(yùn)輸設(shè)備，與其他運(yùn)輸設(shè)備相比，具有輸送距離長(zhǎng)、運(yùn)量大、連續(xù)運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，而且運(yùn)行可靠、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化和集中化控制，尤其對(duì)高產(chǎn)高效礦井，帶式輸送已成為煤炭開(kāi)采機(jī)電一體化技術(shù)與裝備的關(guān)鍵設(shè)備。隨著我國(guó)高產(chǎn)高效礦井的發(fā)展，原有的帶式輸送機(jī)無(wú)論是主要參數(shù)還是性能指標(biāo)都已不能滿(mǎn)足要求，必須向長(zhǎng)距離、高帶速、大運(yùn)量、大功率的大型化方向發(fā)展，并要改善和提高運(yùn)行性能，確保安全可靠。隨著科我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，帶式輸送機(jī)的技術(shù)水平有了很大的提高，煤礦井下用大功率、長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)研究和新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)都取得了很大的進(jìn)步。

2 礦井安裝膠帶機(jī)井巷簡(jiǎn)介

四川芙蓉公司珙泉煤礦24采區(qū)集中運(yùn)輸上山，是礦井24采區(qū)各工作面集中運(yùn)輸線(xiàn)，各采面原煤經(jīng)機(jī)巷及石門(mén)運(yùn)輸設(shè)備進(jìn)入各區(qū)段煤倉(cāng)，經(jīng)集中運(yùn)輸上山下運(yùn)至主煤倉(cāng)，井巷全長(zhǎng)480 m，坡度-21 ？觷，巷道布置于玄武巖層中，半園拱斷面，凈寬3 m，斷面7.4 m2，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)采區(qū)改造上山巷道。由于是大傾角、下運(yùn)輸送的問(wèn)題，若采用普通的帶式輸送機(jī)，無(wú)論是下運(yùn)傾角、防滑措施、電氣控制、軟制動(dòng)等都不能滿(mǎn)足使用要求；采用刮板機(jī)則臺(tái)位多、故障高、能耗大等問(wèn)題。為了解決大傾角向下輸送的問(wèn)題，需安裝一臺(tái)大傾角下運(yùn)皮帶機(jī)與之配套。

3 大傾角下運(yùn)帶式輸送機(jī)需要解決的技術(shù)問(wèn)題

常規(guī)的帶式帶送機(jī)設(shè)計(jì)只建議其在-17 ？觷～15 ？觷的范圍內(nèi)使用，當(dāng)帶式帶送機(jī)的傾角<-17 ？觷時(shí)，則在設(shè)計(jì)過(guò)程中播要解決幾個(gè)主要技術(shù)問(wèn)題。

3.1 物料在運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性

輸送機(jī)在向下運(yùn)行時(shí)，物料的重力也使其有向下滾動(dòng)的趨勢(shì)，傾角越大物料的穩(wěn)定性就越差，就越容易產(chǎn)生向下的滾動(dòng)和滑動(dòng)。當(dāng)軸送機(jī)突然停車(chē)時(shí)，由于物料慣性因素，它的滾動(dòng)趨勢(shì)就更大。如何防止物料在箱送帶上滾動(dòng)和滑動(dòng)，此問(wèn)題的解決好壞將直接形響著礦井的安全生產(chǎn)。

3.2 輸送機(jī)運(yùn)行工況的改善

輸送機(jī)的功率隨著輸送量的多少不斷的變化，因此當(dāng)輸送量較少時(shí)輸送機(jī)可能處在正功電動(dòng)狀態(tài)，而當(dāng)輸送較多或滿(mǎn)載時(shí)，輸送機(jī)卻又可能處在負(fù)功發(fā)電狀態(tài)，在不同的運(yùn)行狀態(tài)必須采用相應(yīng)的保護(hù)措施以免發(fā)生飛車(chē)事故。

3.3 輸送機(jī)啟動(dòng)、制動(dòng)加速度的控制

在輸送機(jī)的設(shè)計(jì)規(guī)范中規(guī)定，輸送機(jī)的啟動(dòng)、制動(dòng)加速度必須小于0.3 m/s2。而下運(yùn)輸送機(jī)有時(shí)會(huì)滿(mǎn)載停車(chē)，然后再滿(mǎn)載啟動(dòng)。這時(shí)翰送機(jī)正處于負(fù)功發(fā)電狀態(tài)，因此就必須采用有效的保護(hù)裝置以避免在啟動(dòng)、制動(dòng)時(shí)出現(xiàn)飛車(chē)事故。

3.4 輸送機(jī)在停車(chē)時(shí)產(chǎn)生飛帶現(xiàn)象

因煤礦井下特殊環(huán)境的限制，可能出現(xiàn)輸送帶與滾筒之間進(jìn)水等現(xiàn)象，導(dǎo)致摩擦系數(shù)減小，使得在傳動(dòng)滾筒停止轉(zhuǎn)動(dòng)后而輸送帶仍然在不停地向下滑動(dòng)，這時(shí)同樣要有相應(yīng)的保護(hù)裝置使其停止滑動(dòng)。

4 主要技術(shù)問(wèn)題研究

4.1 物料防滾滑

物料防滾滑主要是輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定，重點(diǎn)增加皮帶對(duì)物料的包裹和摩擦力，只有摩擦力大于物料的下滑力時(shí)，物料才能在輸送帶的帶動(dòng)下穩(wěn)定運(yùn)行。在結(jié)總國(guó)內(nèi)外托輥技術(shù)的基礎(chǔ)上專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了60 ？觷中心對(duì)稱(chēng)式“雙排深槽形托輥組”，輥?zhàn)舆x用φ108沖壓焊接標(biāo)準(zhǔn)滾子，這是本臺(tái)皮帶機(jī)的特點(diǎn)，雙排深槽形托輥組60 ？觷中心結(jié)稱(chēng)式“雙排深槽形托輥組”的優(yōu)點(diǎn)是：

①采用4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)托輥組成深遭托輥，便于制造和維修。

②中間2托輥呈V形布置，增加了側(cè)壓力，在裝載量少時(shí)對(duì)物料摩擦系數(shù)仍很大，物料不易下滑。

③增加兩側(cè)托輥槽形角，加大托輥裝置對(duì)物料的摩擦系數(shù)，確保大傾角上運(yùn)時(shí)物料不下滑。

④4個(gè)托輥按雙排中心對(duì)稱(chēng)方式布置，有利于輸送帶的對(duì)中運(yùn)行，使輸送帶不易跑偏，托輥兩端尖角不與輸送帶接觸，可延長(zhǎng)輸送帶的壽命。

4.2 輸送機(jī)制動(dòng)

由于皮帶機(jī)傾角較大，距離較長(zhǎng)，在超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，極易發(fā)生飛車(chē)事故，造成皮帶機(jī)架、電機(jī)、減速器等損壞，同時(shí)由于飛車(chē)時(shí)皮帶極易跑偏，造成物料撒落，堵塞運(yùn)輸巷道，釀成安全事故。在重載緊急停車(chē)時(shí)，停留在膠帶上的原煤，會(huì)產(chǎn)生很大的下滑力，迫使皮帶下滑，極易造成斷帶飛車(chē)等重大安全生產(chǎn)事故。

4.3 飛帶捕捉

在煤礦井下下運(yùn)帶式輸送機(jī)實(shí)際運(yùn)行中，當(dāng)驅(qū)動(dòng)滾筒已經(jīng)制動(dòng)時(shí)，由于工作面環(huán)境惡劣、空氣濕度大等原因，容易產(chǎn)生飛帶現(xiàn)象，從而產(chǎn)生巷道堵塞，損壞機(jī)件，影響工作面的正常生產(chǎn)。在下運(yùn)帶式輸送機(jī)中，雖然解決了制動(dòng)問(wèn)題，但如果飛帶現(xiàn)象得不到控制，還是存在事故隱患。本臺(tái)膠帶輸送機(jī)設(shè)計(jì)安裝了3組ZBD 80帶式輸送機(jī)用斷帶保護(hù)裝置，由GSC5斷帶檢測(cè)傳感器，KXB 127斷帶保護(hù)裝置用控制箱，ZBD 80-B斷帶保護(hù)裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)，DF 4/7.5隔爆型電磁閥等四部分組成。它多點(diǎn)布置安裝在大傾角上運(yùn)或下運(yùn)帶式輸送機(jī)機(jī)架上，固定支架上方為輸送皮帶，正常輸送時(shí)斷帶保護(hù)裝置與皮帶不接觸，以避免損傷皮帶或影響皮帶機(jī)正常輸送；GSC5斷帶檢測(cè)傳感器固定在上皮帶下方，與皮帶保持一定的距離。當(dāng)皮帶機(jī)發(fā)生斷帶時(shí)，載有物料的上皮帶下垂帶動(dòng)皮帶下方的斷帶檢測(cè)傳感器動(dòng)作，任意一只斷帶檢測(cè)傳感器都能采集到上皮帶斷帶后下滑的距離并轉(zhuǎn)化成脈沖式電信號(hào)，經(jīng)過(guò)信號(hào)整形、隔離、濾除干擾信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)根據(jù)已固化的程序進(jìn)行脈沖數(shù)據(jù)計(jì)算；當(dāng)大于設(shè)定脈沖數(shù)時(shí)輸出控制指令，其中最先輸出指令的控制器，把聯(lián)動(dòng)信號(hào)傳遞到前面和后面布置的控制器中，同時(shí)也把停機(jī)信號(hào)傳遞給主皮帶機(jī)控制電路，切斷主皮帶機(jī)電源并報(bào)警，從而實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，所有的控制器經(jīng)放大電路驅(qū)動(dòng)電磁閥動(dòng)作抽出控制銷(xiāo)，斷帶保護(hù)裝置執(zhí)行機(jī)構(gòu)的上部制動(dòng)閘塊靠彈簧力轉(zhuǎn)動(dòng)展開(kāi)后，靠彈力和自重下降與皮帶接觸，皮帶帶動(dòng)上制動(dòng)閘塊向下旋轉(zhuǎn)與下部制動(dòng)閘塊之間的距離越來(lái)越小，最終將皮帶壓緊直至停止運(yùn)行，達(dá)到斷帶保護(hù)的目的。最大特點(diǎn)是：通過(guò)電氣信號(hào)采集，故障判斷可靠，避免誤動(dòng)作；抓捕時(shí)多點(diǎn)同時(shí)抓捕，避免對(duì)皮帶的損傷；設(shè)備免維護(hù)，正常輸送時(shí)與皮帶不接觸，沒(méi)有維護(hù)成本。

4.4 輸送機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)

對(duì)于啟動(dòng)性能要求較高的帶式輸送機(jī)，必須要采用可靠的軟起動(dòng)裝置以保證輸送機(jī)各種工況下的平穩(wěn)啟動(dòng)，從而降低動(dòng)張力，避免重載起車(chē)時(shí)悶車(chē)和啟動(dòng)時(shí)沖擊過(guò)大及安全事故問(wèn)題的發(fā)生，同時(shí)所選用的軟啟動(dòng)裝置必須具有很好的功率平衡功能。

4.5 輸送機(jī)拉緊

帶式輸送機(jī)張緊裝置是帶式輸送機(jī)的重要組成部分，它的性能好壞直接影響著帶式輸送機(jī)的整機(jī)運(yùn)行狀況。結(jié)合本機(jī)的實(shí)際情況選擇重錘車(chē)式拉緊裝置，重錘拉緊裝置是利用重錘的重量產(chǎn)生拉緊力，并保證輸送帶在各種工況下有恒定的拉緊力?？梢宰詣?dòng)補(bǔ)償由于溫度改變和磨損引起輸送帶的伸長(zhǎng)變化。該種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維護(hù)量小，是種理想經(jīng)濟(jì)的拉緊裝置，但該裝置占用空間較，工作拉緊力不能自動(dòng)調(diào)整且拉緊行程有限。

5 結(jié) 語(yǔ)

大傾角下運(yùn)皮帶輸送機(jī)的輸送傾角大，因此可以節(jié)約井巷開(kāi)拓，節(jié)省運(yùn)輸設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用，能取得良好的綜合經(jīng)濟(jì)效益；設(shè)備具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各主要部件均可與通用帶式輸送機(jī)通用性強(qiáng)，給使用、維修帶來(lái)方便；整機(jī)運(yùn)行可靠，沒(méi)有埋刮板輸送機(jī)經(jīng)常出現(xiàn)的卡鏈、飄鏈、斷鏈現(xiàn)象和斗式提升機(jī)經(jīng)常發(fā)生的打滑、掉斗現(xiàn)象，它的可靠度幾乎與通常帶式輸送機(jī)相等。

它的成功應(yīng)用，簡(jiǎn)化了運(yùn)輸環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)輸送，提高了運(yùn)輸系統(tǒng)效率和自動(dòng)化水平，降低了運(yùn)輸成本，減少了安全事故出現(xiàn)的機(jī)率，對(duì)促進(jìn)礦井高產(chǎn)高效和信息化礦井建設(shè)，提高經(jīng)濟(jì)效益有重要的作用。它的成功開(kāi)發(fā)應(yīng)用，為推廣使用大傾角皮帶機(jī)。

參考文獻(xiàn)：

[1] 侯友夫.帶式輸送機(jī)動(dòng)態(tài)特性及控制策略研究[D].北京：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2001.

[2] 宋偉剛.散裝物料帶式輸送機(jī)設(shè)計(jì)[Μ].沈陽(yáng)：東北大學(xué)出版社，2000.

[3] 王軍.下運(yùn)帶式輸送機(jī)制動(dòng)裝置的選用分析[J].煤礦現(xiàn)代化，2006，（5）.