無損檢測技術(shù)在煤礦主膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)中的應(yīng)用

易 輝

（陜西陜煤黃陵礦業(yè)有限公司一號煤礦，陜西 延安 727307）

隨著我國煤炭工業(yè)的高速發(fā)展，礦井生產(chǎn)能力得到大幅提升，鋼絲繩芯膠帶成為原煤長距離運(yùn)輸不可替代的運(yùn)輸工具。由于帶式輸送機(jī)單機(jī)工作系統(tǒng)較長，鋼絲繩芯膠帶有較多的硫化接頭，其強(qiáng)度難以達(dá)到帶體本身性能標(biāo)準(zhǔn)，因此硫化接頭便成為整條鋼絲繩芯膠帶抗拉強(qiáng)度最低、最為薄弱部位。同時(shí)，因井下工作環(huán)境惡劣和使用年限增長，鋼絲繩芯膠帶在運(yùn)行過程中很容易受外因造成損傷，其內(nèi)部鋼絲繩發(fā)生變化很難被發(fā)現(xiàn)，若處理不及時(shí)將會發(fā)生膠帶斷裂事故，給礦井造成嚴(yán)重的安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。

1 膠帶的損傷原因

鋼絲繩芯膠帶是由鋼絲繩等間距、等張力排列成骨架后鋪設(shè)芯膠，然后在芯膠外部硫化出覆蓋面膠。因此，在日常檢修工作中，僅靠膠帶帶面的傷口難以斷定帶內(nèi)鋼絲繩的受損情況，鋼絲繩芯膠帶的探傷具有一定的特殊性。導(dǎo)致膠帶受損的原因主要包括以下幾個方面：

（1）各個轉(zhuǎn)載落煤點(diǎn)落差大，大塊煤、矸石等直接砸在膠帶上，沖擊力過大而損傷膠帶。

（2）煤流中夾帶的錨桿、托板等金屬物件在轉(zhuǎn)載點(diǎn)處被卡堵而將膠帶劃傷甚至撕裂。

（3）膠帶跑偏運(yùn)行與機(jī)架摩擦，若不及時(shí)調(diào)整容易造成膠帶損傷。

（4）滾筒和托輥存在質(zhì)量問題、檢修不到位等出現(xiàn)損壞劃傷膠帶。

（5）膠帶磨損嚴(yán)重，鋼絲繩外漏遇水后銹蝕、斷裂，引起膠帶總抗拉強(qiáng)度降低。

（6）機(jī)頭、機(jī)尾和中間落煤點(diǎn)的清掃裝置由于膠皮更換不及時(shí)導(dǎo)致金屬夾板直接與膠帶面摩擦而損傷膠帶。

2 無損檢測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作原理

黃陵礦業(yè)一號煤礦主運(yùn)輸膠帶使用的無損檢測系統(tǒng)為山西戴德測控技術(shù)有限公司研發(fā)的KJ581礦用鋼絲繩芯膠帶無損檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用X光成像檢測技術(shù)實(shí)現(xiàn)在線檢測鋼絲繩芯膠帶內(nèi)部鋼繩斷絲、磨損、疲勞、銹蝕、接頭抽動及位移等各種損傷現(xiàn)象。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由現(xiàn)場檢測部分和遠(yuǎn)端控制、監(jiān)測兩大部分組成，連接介質(zhì)采用單模光纖?，F(xiàn)場檢測部分有礦用隔爆型鋼絲繩芯膠帶無損檢測裝置主機(jī)、礦用隔爆型X射線發(fā)射箱、礦用隔爆型X射線接收箱；遠(yuǎn)端控制、監(jiān)測部分有上位機(jī)、USB接收機(jī)。在無損檢測系統(tǒng)工作時(shí)，通過采用X射線照射鋼絲繩芯膠帶，根據(jù)鋼絲繩和橡膠對X射線透過率不同，經(jīng)成像技術(shù)準(zhǔn)確地在計(jì)算機(jī)上對膠帶內(nèi)部鋼繩進(jìn)行監(jiān)測分析。

圖1 鋼絲繩芯膠帶構(gòu)造圖

圖2 無損檢測系統(tǒng)單元連接圖

3 鋼絲繩芯膠帶無損監(jiān)測的應(yīng)用

在煤礦生產(chǎn)過程中，鋼絲繩芯膠帶受各種原因出現(xiàn)損傷，由于帶體的傷況隱蔽性強(qiáng)、范圍廣，人工檢測處理難以完成檢修工作任務(wù)，膠帶內(nèi)部鋼繩易遇水銹蝕、斷裂，造成膠帶強(qiáng)度降低，嚴(yán)重時(shí)會發(fā)生撕裂、斷帶，給礦井生產(chǎn)運(yùn)行埋下安全隱患。通過采用無損檢測技術(shù)，對礦井主運(yùn)輸膠帶全方位進(jìn)行鋼繩斷絲、磨損、疲勞、銹蝕等各種損傷和硫化接頭鋼繩抽動檢測，實(shí)現(xiàn)井下檢測、井上在線實(shí)時(shí)監(jiān)測。同時(shí)，無損檢測系統(tǒng)具有自動存儲、分析、統(tǒng)計(jì)等功能，通過膠帶檢測值與原始值進(jìn)行對比分析，統(tǒng)計(jì)出膠帶損傷情況，包括對應(yīng)接頭、起始位置、結(jié)束位置、損傷量值、所在區(qū)域、損傷類型、損傷程度等，有效提高了膠帶檢測工作效率，職工可根據(jù)檢測結(jié)果準(zhǔn)確及時(shí)地做出相應(yīng)處理，保證帶式輸送機(jī)的安全運(yùn)行。

圖3 鋼絲繩芯膠帶檢測圖

4 影響無損檢測的因素分析

（1）安裝位置

無損檢測裝置的安裝位置對膠帶檢測工作的安全性和準(zhǔn)確性尤為重要。帶式輸送機(jī)在啟動時(shí)，由于沖擊力大，膠帶發(fā)生彈性形變產(chǎn)生動張力，出現(xiàn)上下彈動現(xiàn)象，對檢測裝置的安全帶來隱患。檢測膠帶時(shí)，是根據(jù)鋼絲繩和橡膠對X射線透過率不同進(jìn)行成像，若有煤塊或其他不均勻物質(zhì)在膠帶上，影響X射線的透過率，出現(xiàn)成像不準(zhǔn)確。因此，無損檢測裝置必須安裝在膠帶運(yùn)行最平穩(wěn)、無煤塊等影響的位置。

（2）膠帶跑偏

在無損檢測裝置安裝時(shí)，根據(jù)膠帶寬度將X射線發(fā)射箱和接收箱的間距固定。檢測膠帶過程中，若膠帶運(yùn)行出現(xiàn)跑偏，偏出的膠帶部分將不會被檢測到，無法與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，所以必須及時(shí)調(diào)整膠帶，保證平直運(yùn)行。

（3）鉛皮

鉛皮是無損檢測裝置用于射線防護(hù)的材料，可使射線在規(guī)定的范圍內(nèi)運(yùn)動。若鉛皮出現(xiàn)脫落或損壞，無損檢測裝置工作時(shí)發(fā)出的X射線會出現(xiàn)穿透防護(hù)區(qū)域，降低對膠帶的穿透率，造成檢測成像差，同時(shí)對人員的身體健康帶來危害。因此，檢測膠帶前必須對無損檢測裝置的鉛皮進(jìn)行完好檢查。

5 使用無損檢測經(jīng)驗(yàn)分析

（1）安裝位置

根據(jù)無損檢測裝置的安裝和使用條件，我礦對帶式輸送機(jī)現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格篩選，最終將設(shè)備安裝在機(jī)頭部驅(qū)動滾筒與儲帶倉之間的底帶處。同時(shí)，為防止膠帶出現(xiàn)彈動現(xiàn)象，可在安裝位置前后加裝壓帶托輥或滾筒保證平穩(wěn)運(yùn)行。

（2）設(shè)備防護(hù)

無損檢測裝置X射線發(fā)射箱因處在膠帶下部，使用過程中會有煤塵及水分落在發(fā)射箱表面，煤塵的散落影響到膠帶的檢測成像，水分進(jìn)入會造成設(shè)備故障損壞。為防止問題發(fā)生，采用密度均勻的防水雨布等鋪蓋在X射線發(fā)射箱上，定期清理衛(wèi)生即可，嚴(yán)禁用水沖洗。

（3）檢測周期

鋼絲繩芯膠帶的無損檢測周期可根據(jù)工作環(huán)境和生產(chǎn)情況而定，一般一個月為一個檢測周期，重點(diǎn)監(jiān)護(hù)的膠帶可一周檢測一次或進(jìn)行專項(xiàng)檢測。根據(jù)檢測結(jié)果，合理組織檢修，并認(rèn)真分析原因做好應(yīng)對措施。

6 結(jié)束語

鋼絲繩芯膠帶無損檢測是一種先進(jìn)科學(xué)的檢測技術(shù)，大大降低了膠帶引發(fā)的事故率，增強(qiáng)了膠帶運(yùn)行的可靠性，提升了煤礦運(yùn)輸系統(tǒng)的安全性能，避免強(qiáng)力膠帶硫化接頭的盲目性和定期監(jiān)測不及時(shí)而可能使設(shè)備帶病運(yùn)轉(zhuǎn)的隱患，使安全可靠運(yùn)行上升到一個新臺階，提高運(yùn)輸設(shè)備的管理水平，促進(jìn)煤礦管理的自動化、科學(xué)化、信息化，為礦井的安全生產(chǎn)帶來可觀的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。