潞寧煤礦帶式輸送機(jī)膠帶損壞原因分析及優(yōu)化改進(jìn)

王雪蘭

（山西潞安集團(tuán)潞寧煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 寧武 036700）

由于帶式輸送機(jī)具有運(yùn)量大、運(yùn)距長(zhǎng)、裝卸便捷和能耗低等優(yōu)點(diǎn)，成為煤礦井下原煤的主要運(yùn)輸方式[1]。在膠帶輸送機(jī)實(shí)際工作過(guò)程中，由于原煤與矸石的下落沖擊會(huì)對(duì)膠帶造成巨大損壞，膠帶時(shí)常產(chǎn)生磨損嚴(yán)重、斷帶等故障，不僅增加生產(chǎn)成本，還會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)運(yùn)輸停滯，甚至引發(fā)人員傷害安全事故。因此，對(duì)帶式輸送機(jī)使用過(guò)程中膠帶存在的問(wèn)題針對(duì)性地進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)研究具有一定的意義[2]。

1 工程概況

潞寧公司22116綜采工作面的回采煤量為212萬(wàn)t，工作面設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為235m，順槽長(zhǎng)度為1355m。該工作面采用的是DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)，相關(guān)技術(shù)性能見(jiàn)表1。

在生產(chǎn)過(guò)程中，由于矸石塊度、皮帶強(qiáng)度等原因，導(dǎo)致22116工作面膠帶輸送機(jī)在不到2個(gè)月內(nèi)產(chǎn)生兩起斷帶事故和多起飄帶事故，并伴隨落煤現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了工作面的生產(chǎn)效率并威脅到了人員安全。研究22116工作面膠帶輸送機(jī)故障原因，并針對(duì)性提出改進(jìn)措施迫在眉睫。

表1 DSJ-120/4×315帶式輸送機(jī)的技術(shù)性能

2 DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)故障原因分析

22116工作面DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)的常見(jiàn)故障有跑偏、磨損嚴(yán)重和斷帶，現(xiàn)對(duì)上述故障分別進(jìn)行分析。

2.1 跑偏分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)研究發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)跑偏的原因可分為設(shè)計(jì)存在缺陷和外界影響兩類(lèi)。

（1）設(shè)計(jì)缺陷。在安裝時(shí)或使用過(guò)程中，部件發(fā)生偏移導(dǎo)致膠帶跑偏。同時(shí)膠帶的接頭處也是影響膠帶跑偏的關(guān)鍵因素，若接頭處的受力不均就會(huì)導(dǎo)致膠帶出現(xiàn)側(cè)向拉伸發(fā)生膠帶跑偏。

（2）外界影響。主要是落入膠帶的原煤與矸石具有一定的動(dòng)量，且大部分物料的落點(diǎn)會(huì)偏移膠帶的中心線(xiàn)，導(dǎo)致膠帶兩側(cè)的摩擦力不同，發(fā)生皮帶偏移。由于工作面潮濕，濕潤(rùn)的原煤會(huì)粘附在托輥和滾筒上，導(dǎo)致其上的膠帶張力不一，最終影響膠帶的平穩(wěn)運(yùn)行。

在實(shí)際使用中，只有保持膠帶的中線(xiàn)與機(jī)頭、機(jī)尾、托架的中線(xiàn)均在同一直線(xiàn)，才不會(huì)發(fā)生膠帶跑偏。

2.2 磨損分析

（1）落入DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)的矸石塊度過(guò)大且具有一定初速度，在與膠帶接觸后會(huì)發(fā)生相對(duì)位移，導(dǎo)致膠帶磨損。

（2）DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)的改向滾筒過(guò)多，膠帶會(huì)在反方向上出現(xiàn)彎曲，導(dǎo)致膠帶存在疲勞性損傷。

（3）DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)的尾部滾筒與托輥之間的膠帶會(huì)凸起，當(dāng)上部的荷載過(guò)大時(shí)，膠帶與擋料板摩擦，加速磨損。

（4）在DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)的機(jī)尾處設(shè)置有落料漏斗，若輸送的物料塊度過(guò)大，會(huì)卡在漏斗壁與膠帶之間，而輸送機(jī)在持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，導(dǎo)致膠帶磨損。若落料漏斗導(dǎo)料槽的裙板過(guò)長(zhǎng)會(huì)與膠帶接觸或作用在膠帶的壓力過(guò)大，造成膠帶磨損。

2.3 斷帶分析

DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)發(fā)生斷帶可歸因于膠帶自身強(qiáng)度不夠和膠帶的荷載過(guò)大。

（1）膠帶主要由橡膠覆面和襯墊層組成，膠帶表面的橡膠覆面一方面提供摩擦力帶動(dòng)物料移動(dòng)，另一方面保護(hù)內(nèi)部的襯墊層。當(dāng)橡膠覆面耐磨性不足或出現(xiàn)老化，運(yùn)輸?shù)奈锪蠒?huì)損傷內(nèi)部的襯墊層。當(dāng)運(yùn)輸物料較多或物料在膠帶上堆放不均時(shí)，膠帶極易由于應(yīng)力過(guò)大而發(fā)生斷裂。

（2）部分膠帶由于出廠的硫化質(zhì)量低，使得襯墊之間連接不充分，導(dǎo)致鑲嵌其中的鋼絲受力不均，實(shí)際使用中只有部分鋼絲承受應(yīng)力而發(fā)生斷帶。

綜合上述原因，導(dǎo)致帶式輸送機(jī)發(fā)生跑偏、磨損和斷帶事故的原因主要為膠帶連接質(zhì)量差、落料漏斗口徑過(guò)小、導(dǎo)料裙板過(guò)長(zhǎng)等。

3 DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)優(yōu)化改進(jìn)

針對(duì)導(dǎo)致帶式輸送機(jī)膠帶跑偏、磨損和斷帶的原因，可從優(yōu)化膠帶連接頭、降低配重、設(shè)置刮料板、設(shè)置擋板、改進(jìn)落料漏斗和設(shè)置監(jiān)控裝置等方面改造DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)。

3.1 優(yōu)化膠帶連接頭

原膠帶接頭采用的是硫化連接，此種連接方式的強(qiáng)度低，極易發(fā)生接頭斷裂或板釘脫落?，F(xiàn)改用冷粘接頭連接，實(shí)際操作為：將兩端接頭切割成階梯狀，然后利用丙酮清理帶芯中的油質(zhì)，待完全干燥后，在接頭處均勻涂抹含有3%～5%固化劑的氯丁膠粘接劑，最后連接接頭并使用重物勻速擊打壓實(shí)。此過(guò)程中需注意，切割接頭時(shí)應(yīng)盡可能保證切割面平整，切割面過(guò)于粗糙會(huì)導(dǎo)致粘接時(shí)接口處出現(xiàn)氣泡影響連接強(qiáng)度。因此在切割完畢后，可通過(guò)砂輪打磨，打磨過(guò)程中應(yīng)避免磨損帶芯層。在進(jìn)行粘接時(shí)，需分兩次迅速涂抹，第一次的涂抹量為400g/m2，第二次的涂抹量為350g/m2[3]。

3.2 降低荷載

若帶式輸送機(jī)的荷載過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致膠帶上的張力增大，膠帶長(zhǎng)期在過(guò)度張緊的狀態(tài)下工作，會(huì)加速膠帶龜裂和老化；若帶式輸送機(jī)的荷載過(guò)低，膠帶與驅(qū)動(dòng)滾筒之間會(huì)發(fā)生相對(duì)摩擦，加速膠帶的橡膠覆面磨損。因此，可在保證不打滑的前提下，盡可能降低荷載。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，將帶式輸送機(jī)的荷載減少2t，可避免膠帶的過(guò)度張緊。

3.3 設(shè)置刮料板

為避免由于物料粘附在托輥與滾筒上而導(dǎo)致膠帶跑偏，可在輸送機(jī)的改向滾筒內(nèi)側(cè)沿改向滾筒的方向設(shè)置由強(qiáng)度高、耐磨性和韌性好的聚氨酯制成的刮板[4]，如圖1所示。通過(guò)在刮板上設(shè)置彈簧，使刮板與膠帶充分接觸，又可避免對(duì)膠帶的壓力過(guò)大而造成膠帶磨損。刮板還可對(duì)滾筒進(jìn)行清理，為避免上部滾筒刮落的煤渣落至下部滾筒上，在刮板的下方設(shè)置接料槽，收集刮落的煤渣。

圖1 刮料板安裝示意圖

3.4 設(shè)置擋板

膠帶跑偏是由于存在與膠帶運(yùn)行方向偏移的外力，可通過(guò)增加一個(gè)與跑偏力大小相等、方向相反的力矯正膠帶的運(yùn)行方向。在滾筒的兩側(cè)各設(shè)置一塊擋板，當(dāng)皮帶的偏移程度過(guò)大，就會(huì)與擋板接觸，受擋板的限制，膠帶就不會(huì)繼續(xù)偏移而飄帶。但由于膠帶上的載荷十分大，且運(yùn)行速度較快，運(yùn)行的膠帶與靜止的擋板接觸會(huì)造成膠帶損壞。因此，擋板采用隨動(dòng)設(shè)計(jì)，擋板具有與滾筒相同的角速度，從而避免與膠帶發(fā)生相對(duì)摩擦。擋板的安裝示意圖如圖2所示。

圖2 擋板安裝示意圖

3.5 改進(jìn)落料漏斗

為避免矸石在落料漏斗的漏斗壁與輸送帶之間卡住，可增大漏斗的橫截面積，提高漏斗的通過(guò)能力，同時(shí)縮短導(dǎo)料裙板的長(zhǎng)度，減小漏斗與輸送帶之間的摩擦，并在漏斗的內(nèi)部設(shè)置緩沖擋板，降低落入輸送帶上運(yùn)煤與矸石的動(dòng)能，減小對(duì)膠帶的沖擊。

3.6 設(shè)置監(jiān)控裝置

由于工作面光線(xiàn)昏暗、長(zhǎng)度大，工作人員無(wú)法及時(shí)了解輸送機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，若輸送機(jī)的膠帶發(fā)生斷裂或飄帶還繼續(xù)運(yùn)行，極易導(dǎo)致設(shè)備損壞和人員傷亡事故。因此，可在輸送機(jī)上間隔30m設(shè)置一組監(jiān)控跑偏開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警與停機(jī)操作。

4 DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)優(yōu)化效果

潞寧公司22116綜采工作面的DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)在未進(jìn)行改進(jìn)之前，由于膠帶頻繁出現(xiàn)故障導(dǎo)致輸送機(jī)的實(shí)際輸送能力由原設(shè)計(jì)的1200t/h降低至900t/h。2018年9月，針對(duì)帶式輸送機(jī)飄帶、膠帶磨損和斷帶問(wèn)題進(jìn)行了分析，并從優(yōu)化膠帶連接頭、降低配重、設(shè)置刮料板、設(shè)置擋板、改進(jìn)落料漏斗和設(shè)置監(jiān)控裝置等方面進(jìn)行優(yōu)化改造，并進(jìn)行了一個(gè)月的試運(yùn)行。試驗(yàn)期間，輸送機(jī)未產(chǎn)生飄帶或斷帶事故，膠帶運(yùn)輸機(jī)實(shí)際輸送能力提高到了1200t/h，基本實(shí)現(xiàn)了帶式輸送機(jī)性能的充分開(kāi)發(fā)，減少了設(shè)備的維護(hù)成本，提高了生產(chǎn)效率，增加了經(jīng)濟(jì)效益。

5 結(jié)論

為了解決22116工作面運(yùn)輸順槽DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)的飄帶、磨損及斷帶問(wèn)題，采用理論分析和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研等方法，對(duì)DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)展開(kāi)研究。研究發(fā)現(xiàn)：

（1）潞寧煤礦DSJ-120/4/×315帶式輸送機(jī)故障主要是由于膠帶連接質(zhì)量差、落料漏斗口徑過(guò)小、導(dǎo)料裙板過(guò)長(zhǎng)；

（2）通過(guò)優(yōu)化膠帶連接頭、降低配重、設(shè)置刮料板、設(shè)置擋板、改進(jìn)落料漏斗和設(shè)置監(jiān)控裝置，可有效避免帶式輸送機(jī)膠帶跑偏、磨損和斷帶事故的發(fā)生；

（3）此研究不僅解決了潞寧煤礦帶式輸送機(jī)的故障問(wèn)題，還提高了生產(chǎn)效率，保證了生產(chǎn)安全，研究成果可為相似工程條件帶式輸送機(jī)的優(yōu)化提供有益參考。