礦用帶式輸送機(jī)糾偏裝置設(shè)計(jì)及應(yīng)用

王艷來(lái)

（晉能控股集團(tuán)朔州煤電公司安全應(yīng)急防控中心，山西 朔州 038300）

引言

礦用帶式輸送機(jī)是采掘工作面重要運(yùn)輸設(shè)備，具有安裝簡(jiǎn)單、便于操作、實(shí)用性強(qiáng)及運(yùn)輸能力大等優(yōu)點(diǎn)[1-3]，但是在實(shí)際煤礦采掘施工過(guò)程中，由于安裝質(zhì)量不合格、運(yùn)煤量大、輸送機(jī)安裝維護(hù)不到位等原因?qū)е聨捷斔蜋C(jī)出現(xiàn)跑偏現(xiàn)象。一旦出現(xiàn)跑偏，輸送機(jī)兩側(cè)托輥對(duì)輸送帶產(chǎn)生不等作用力，造成輸送帶在軸向產(chǎn)生應(yīng)力作用，從而導(dǎo)致輸送帶出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象；同時(shí)輸送帶出現(xiàn)跑偏后，會(huì)與卸載滾筒、導(dǎo)向滾筒及尾滾筒摩擦力加大，造成輸送機(jī)電機(jī)產(chǎn)生超負(fù)荷現(xiàn)象，很容易造成電機(jī)燒毀，不利于采掘施工安全[4-5]。合理分析帶式輸送機(jī)跑偏機(jī)理，并采取合理有效的控制技術(shù)，對(duì)帶式輸送機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高帶式輸送機(jī)壽命具有重要意義。

1 2202 巷概述

晉能控股集團(tuán)朔州煤電公司小峪煤礦2202 巷道位于3 號(hào)煤層402 盤區(qū)輔助運(yùn)輸巷東部，在東幫開(kāi)口，由西向東掘進(jìn)，其中北為5202 巷，西部為402盤區(qū)輔助回風(fēng)巷、運(yùn)輸巷，東部為礦界與中能蘆子溝煤業(yè)公司相鄰，南部為實(shí)煤區(qū)。

2202 巷設(shè)計(jì)掘進(jìn)長(zhǎng)度為1 400 m，巷道段規(guī)格為寬×高=4.5 m×3.7 m，巷道掘進(jìn)煤層為石炭系3號(hào)，煤層較穩(wěn)定，煤層厚12 m，含3 層夾矸，夾矸率0.8%。煤層走向127°，傾向北東，傾角3°；巷道施工方法采用EBZ160 型掘進(jìn)機(jī)按設(shè)計(jì)要求一次切割成型，巷道掘進(jìn)至850 m 施工一個(gè)移變硐室，所產(chǎn)生的煤由帶式輸送機(jī)運(yùn)輸出去。

2202 巷掘進(jìn)期間巷道內(nèi)安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機(jī)，輸送機(jī)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，電機(jī)功率為40 kW，輸送機(jī)運(yùn)輸能力為200 t/h；為了防止帶式輸送機(jī)跑偏，帶式輸送機(jī)上每隔50 m 安裝一組防跑偏托輥，由于傳統(tǒng)防跑偏托輥?zhàn)詣?dòng)化水平低、故障率高，防跑偏效果差，造成巷道在前期掘進(jìn)過(guò)程中帶式輸送機(jī)因跑偏出現(xiàn)撕帶、斷帶事故6 起，經(jīng)濟(jì)損失達(dá)27.5 萬(wàn)元，嚴(yán)重制約著巷道安全、快速掘進(jìn)。

2 新型糾偏裝置設(shè)計(jì)

2.1 組成

為了提高2202 巷后期掘進(jìn)過(guò)程中帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性，以及巷道運(yùn)輸效率，設(shè)計(jì)了一套新型糾偏裝置。該裝置主要由跑偏監(jiān)測(cè)裝置和防跑偏裝置兩部分組成，如圖1 所示。

圖1 帶式輸送機(jī)新型糾偏裝置結(jié)構(gòu)示意圖

2.1.1 跑偏監(jiān)測(cè)裝置

1）跑偏監(jiān)測(cè)裝置能夠?qū)崟r(shí)對(duì)帶式輸送機(jī)運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)帶式輸送機(jī)發(fā)生跑偏現(xiàn)象時(shí)，跑偏監(jiān)測(cè)裝置可監(jiān)測(cè)到輸送帶跑偏量，并將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送至控制器，控制器接收信號(hào)并通過(guò)控制糾偏裝置及時(shí)對(duì)跑偏輸送帶進(jìn)行糾偏，防止跑偏范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。

2）跑偏監(jiān)測(cè)裝置安裝在皮帶架兩側(cè)。當(dāng)輸送帶出現(xiàn)跑偏時(shí)，跑偏一側(cè)的皮帶將帶動(dòng)立輥進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，立輥在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中使開(kāi)關(guān)體被打開(kāi)，并及時(shí)發(fā)出跑偏信號(hào)；輸送帶跑偏量與立輥轉(zhuǎn)動(dòng)量呈正比，所以輸送帶在跑偏時(shí)通過(guò)立輥轉(zhuǎn)動(dòng)量可計(jì)算出輸送帶跑偏量，輸送帶跑偏復(fù)位后立輥在無(wú)輸送帶阻力情況下通過(guò)內(nèi)部復(fù)位彈簧將立輥復(fù)位。

3）跑偏監(jiān)測(cè)裝置可根據(jù)跑偏量及時(shí)發(fā)出不同的警報(bào)。當(dāng)輸送帶跑偏時(shí)，檢測(cè)立輥旋轉(zhuǎn)角度在30°～180°時(shí)系統(tǒng)發(fā)出一級(jí)警報(bào)，此時(shí)系統(tǒng)通過(guò)糾偏裝置可及時(shí)對(duì)輸送帶跑偏現(xiàn)象進(jìn)行有效控制；當(dāng)立輥旋轉(zhuǎn)角度＞180°時(shí)，系統(tǒng)發(fā)出二級(jí)警報(bào)，此時(shí)通過(guò)系統(tǒng)與帶式輸送機(jī)電機(jī)聯(lián)鎖控制作用立即停機(jī)。

2.1.2 防跑偏裝置

1）帶式輸送機(jī)一旦出現(xiàn)跑偏時(shí)，常用的糾偏方法如下：調(diào)節(jié)輸送帶夾角及上下托輥位置；對(duì)輸送帶卸料點(diǎn)擋煤皮帶進(jìn)行調(diào)節(jié)；微調(diào)節(jié)帶式輸送機(jī)驅(qū)動(dòng)滾筒、改向滾筒。而2202 巷安裝的防跑偏裝置主要通過(guò)控制調(diào)心托輥偏移角，實(shí)現(xiàn)輸送帶防跑偏的目的。

2）防跑偏裝置主要由雙向調(diào)心托輥、螺旋桿、電機(jī)、控制器等部分組成，雙向調(diào)心托輥安裝在輸送帶兩側(cè)，并通過(guò)平衡架固定連接，調(diào)心托輥長(zhǎng)度為0.6 m、直徑為150 mm。

3）螺旋桿安裝在平衡架下方并與帶式輸送機(jī)H架固定，螺旋桿通過(guò)電機(jī)進(jìn)行控制連接，電機(jī)與控制器連接，控制器另一端與跑偏監(jiān)測(cè)裝置控制器連接。

2.2 工作原理

1）當(dāng)帶式輸送機(jī)運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)跑偏時(shí)，跑偏一側(cè)輸送帶帶動(dòng)H 架上方檢測(cè)立輥轉(zhuǎn)動(dòng)，立輥轉(zhuǎn)動(dòng)后及時(shí)打開(kāi)開(kāi)關(guān)體，監(jiān)測(cè)裝置內(nèi)部PLC 控制器對(duì)輸送帶跑偏數(shù)據(jù)進(jìn)行收集處理，根據(jù)立輥旋轉(zhuǎn)角度控制器計(jì)算可得出輸送帶跑偏量，同時(shí)監(jiān)測(cè)裝置發(fā)出警報(bào)。當(dāng)輸送機(jī)跑偏量在控制范圍內(nèi)，通過(guò)防跑偏裝置及時(shí)進(jìn)行糾偏；當(dāng)跑偏量超過(guò)控制范圍時(shí)，通過(guò)控制器聯(lián)鎖控制作用及時(shí)斷電停機(jī)。

2）當(dāng)輸送機(jī)出現(xiàn)跑偏后，跑偏監(jiān)測(cè)裝置將輸送帶跑偏量及時(shí)發(fā)送至防跑偏裝置控制器內(nèi)，控制器接收信號(hào)后防跑偏裝置電機(jī)供電，然后通過(guò)控制器控制作用調(diào)節(jié)螺旋桿旋轉(zhuǎn)方向，當(dāng)輸送機(jī)向右側(cè)跑偏時(shí)，螺旋桿通過(guò)電機(jī)控制作用將調(diào)偏托輥向左側(cè)傾斜，從而抑制輸送帶跑偏范圍進(jìn)一步擴(kuò)大；當(dāng)輸送帶調(diào)偏復(fù)位后，系統(tǒng)停止糾偏保護(hù)動(dòng)作。

3 應(yīng)用效果

截至2020 年7 月16 日2202 巷已掘進(jìn)到位，通過(guò)對(duì)巷道掘進(jìn)過(guò)程中帶式輸送機(jī)防跑偏裝置進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，即安裝一套新型糾偏裝置后，通過(guò)6 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，取得顯著應(yīng)用成效，具體如下：

1）裝置實(shí)用性強(qiáng)：優(yōu)化改造后的新型糾偏裝置整體結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，制造成本費(fèi)用為0.34 萬(wàn)元，該裝置可適用于井下不同型號(hào)的帶式輸送機(jī)。該裝置還可用于化工、橋梁隧道等領(lǐng)域中，實(shí)用性強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣。

2）自動(dòng)化水平高：新型糾偏裝置主要通過(guò)跑偏監(jiān)測(cè)裝置對(duì)輸送帶跑偏現(xiàn)象進(jìn)行檢查并計(jì)算跑偏量，然后利用防跑偏裝置及時(shí)進(jìn)行糾偏，整個(gè)過(guò)程無(wú)須人工干預(yù)，大大提高了帶式輸送機(jī)防跑偏自動(dòng)化水平，降低了輸送機(jī)人工糾偏勞動(dòng)作業(yè)強(qiáng)度。

3）防跑偏效果好：2202 巷帶式輸送機(jī)共計(jì)安裝了3 套新型糾偏裝置，通過(guò)6 個(gè)月實(shí)際應(yīng)用效果來(lái)看，該裝置投入使用后，巷道在后期掘進(jìn)過(guò)程中共計(jì)監(jiān)測(cè)到帶式輸送機(jī)跑偏13 次，及時(shí)糾偏11 次，有兩次跑偏嚴(yán)重系統(tǒng)及時(shí)停機(jī)，在此期間未發(fā)生一起因帶式輸送機(jī)跑偏導(dǎo)致輸送帶撕帶、斷帶事故，減少了輸送機(jī)維修費(fèi)用約20 萬(wàn)元。