煤礦帶式輸送機“疊帶”“飛車”狀態(tài)分析及治理方案研究

張永光

(山西高平科興牛山煤業(yè)有限公司,山西 高平 048400)

1 帶式輸送機運行狀況

山西高平科興牛山煤業(yè)帶式輸送機已于2016年安裝完成并投入使用，根據(jù)安裝方提供的技術(shù)資料并與現(xiàn)場有關(guān)人員交流，在進行現(xiàn)場實際查看后，得到以下情況。

該帶式輸送機所運物料主要為原煤，額定輸送量720t/h，帶寬1000mm，帶速2.5m/s，堆積角取20°，槽角350，堆密度0.95t/m3，帶式輸送機輸送距離1500m，提升高度-97.6m，平均安裝傾角-4°，機頭驅(qū)動，裝機功率200kW，變頻軟啟動，機頭液壓漲緊。

2 帶式輸送機“疊帶”及“飄帶”原因

與現(xiàn)場有關(guān)人員交流得知，帶式輸送機裝載點在距離機頭卸載點900m處。該點與機頭高差為97m。空載開機時能正常啟動。裝載后膠帶逐漸開始加速，出現(xiàn)“疊帶”現(xiàn)象，并伴隨凹變坡點回程段飄帶。

“疊帶”實質(zhì)是“飛車”的初始階段，隨著載荷繼續(xù)增加或煤越過2號點后（1-2段帶載）就會發(fā)生“飛車”。

由巷道剖面情況可知，1-2段水平長130m，高差20m，2-3段水平長度170m，高差20m，3-4段水平長度680m，高差110m，4-5段水平長度820m，凹點高差20m。1-2段與2-3段膠帶自重及載荷產(chǎn)生的運行阻力是大小相當而方向相反，因此凸凹變坡段阻力抵消。

帶式輸送機鋪設長度1500m，有兩個凹變坡點，目前裝載點在距機頭卸載位置900m，且在最高點，高差97m。對于系統(tǒng)來講是最不利情況，即當原煤從裝載位置裝載到凹變坡點1時，因其他承載段無載荷，系統(tǒng)阻力相對于全程滿載時阻力要小，也就是說，兩個凸凹段運行阻力基本抵消。而這時載荷重力做功與系統(tǒng)滿載時重力做的功一樣。當3-4段帶載，重力作用下該段膠帶加速運行，而2-3段是阻力部分，張力下降，即3-4段張力加大2-3段張力下降，必然導致膠帶一邊伸長一邊收縮，進而發(fā)生“疊帶”現(xiàn)象。系統(tǒng)存在張力相應不好或饋電能力不足以及制動不可靠等情況時必然發(fā)生“疊帶”和“飄帶”，嚴重時就會發(fā)生“飛車”事故。

3 事故帶來的危害

下運帶式輸送機“飛車”不僅造成影響生產(chǎn)事故，而且可能出現(xiàn)設備嚴重損壞甚至人身事故。

高平科興牛山煤業(yè)因“疊帶”問題已采取限產(chǎn)措施，使得生產(chǎn)能力受到限制，系統(tǒng)不能正常發(fā)揮作用?！帮w車”很容易引發(fā)斷帶事故，本人經(jīng)歷過多起斷帶事故分析，根據(jù)現(xiàn)場分析，“飛車”時大量原煤快速堆積在機頭，甚至造成斷帶，斷帶點多發(fā)生在最大張力點即機尾處，斷了的膠帶帶著煤在慣性作用下沖向機頭造成設備事故，事故多引發(fā)煤塵和通風事故，機頭有人時必然造成傷亡。

4 解決方案及建議

4.1 解決方案

方案一：改變驅(qū)動位置

（1）將驅(qū)動裝置移到機尾，張緊裝置仍在機頭。

該方案改造較簡單，正常工況下能解決“膠帶易與驅(qū)動滾筒分離”問題，但需對現(xiàn)場進行認真測量和對工況詳細調(diào)查分析。特別是距機尾200m處有一個凹變坡點，需進行測量后計算，在出現(xiàn)凹變坡上升段帶載其他段不帶載時，負載不再做正功，即此時負載成為阻力。要考慮驅(qū)動滾筒分離點的張力是否滿足驅(qū)動摩擦力的要求，出現(xiàn)打滑時帶式輸送機將無法運行。

（2）將驅(qū)動裝置移到機尾，張緊裝置也移到機尾。

該方案可以有效解決“飛車”問題，但工程量大，需停產(chǎn)較長時間解決，且當機尾向后延伸時，還需再停產(chǎn)和重新打基礎。

方案二：系統(tǒng)增加阻尼裝置，使帶式輸送機處于微正功狀態(tài)

該系統(tǒng)目前處于負功狀態(tài)，且處于最大負功狀態(tài)。前面有過計算，傾斜阻力Fst=-76832N，圓周力FU為41467N，則|Fst|-|Fu|=35365N，即系統(tǒng)需增加約36000N阻力，改變重力產(chǎn)生的電機發(fā)電狀態(tài)。

因帶式輸送機運行工況的不同，目前沒有廠家生產(chǎn)的標準阻尼裝置可供使用，需通過對系統(tǒng)針對性分析和計算而進行設計。根據(jù)經(jīng)驗，以及對目前該帶式輸送機掌握情況分析，采用阻尼系數(shù)0.08阻尼材料制作裝置，在系統(tǒng)張力穩(wěn)定區(qū)域分段加裝后能夠有效解決疊帶問題，也可避免“飛車”問題，同時考慮節(jié)能和磨損問題。在裝設前和裝設后對工況進行在線功率平衡測試和評價，通過調(diào)整阻尼力達到最合理狀態(tài)。設計時充分考慮現(xiàn)場裝載位置有時會變化，加裝一套在線阻力檢測系統(tǒng)，即可以隨時掌握系統(tǒng)是否處于正功狀態(tài)，也可以報警和停車，避免“疊帶”和“飛車”事故發(fā)生。為了在裝載位置發(fā)生變化時能及時安設和調(diào)整阻尼裝置方便，阻尼裝置隨機安設固定拆裝裝置，實現(xiàn)快速調(diào)整而不影響生產(chǎn)。

該方案不需停產(chǎn)處理，且對現(xiàn)裝備不做大的改動，比方案一成本投入小，有成熟應用經(jīng)驗可利用，但需進行專業(yè)設計和核算。

4.2 關(guān)于飄帶問題的處理意見

（1）采用前傾雙聯(lián)自糾偏裝置，安設在凹變坡處回程膠帶上方，計五組，可有效防止因飄帶帶來損傷膠帶問題。

（2）近機尾凹變坡上皮帶飄帶應加裝弧型檔煤裝置，避免機尾加載時撒煤。

5 結(jié)束語

礦井帶式輸送機的“疊帶”、“飛車”問題會嚴重危害礦井安全生產(chǎn)，在實際生產(chǎn)中，除積極采用一些行之有效的解決方案進行應對外，還應重點做好安全防護工作。對此，一方面應在機頭合適位置建一個司機操作硐室。由于帶式輸送機卸載位置，也是帶式輸送機司機設備操作位置，沒有專門操作硐室，在發(fā)生“飛車”或滾落物體時可能傷人；另一方面還應增設“斷帶保護裝置”。由于該帶式輸送機膠帶采用機械接頭聯(lián)結(jié)，并有下膠帶飄帶隱患，可能會因接頭飄帶時刮磨架腿，造成接頭損壞而斷帶。因帶式輸送機驅(qū)動設在機頭，在運輸巷最低位置操作，當出現(xiàn)斷帶事故時不僅造成設備損失，也很容易傷及到人，對此，建議增設斷帶保護裝置。值得注意的是，目前斷帶保護有些是針對上運皮帶的，其觸發(fā)機構(gòu)不能用于下運皮帶，選型時要格外注意。