IT工程師數位筆記本

【摘 要】 在現代化煤礦生產中，膠帶運輸機作為煤炭主要運輸設備，膠帶撕裂事故已經成為制約膠帶輸送機安全運行的最大障礙。本文根據煤礦實際情況提出綜合防撕裂保護措施，可極大提高煤礦膠帶運輸系統的安全可靠運行。

　　【關鍵詞】 煤礦膠帶輸送機 綜合防撕裂保護措施 應用
　　膠帶輸送機自1795年發明以來，經過兩個世紀的發展，已被煤礦、電力、冶金、化工、礦山、港口等運輸行業廣泛采用。特別是近年來新材料、新技術的應用，使帶式輸送機技術除了在各大零部件的結構、性能有了很大的改善和提高以外，更主要在起、制動動態特性的研究有了重大突破，使帶式輸送機參數、性能、控制及經濟性等方面步入了一個新的高度。特別是在現代化高產高效的礦井，已經使用了長距離、大運量、高性能膠帶輸送機。單部膠帶輸送機長度可達到8km以上，運輸能力可達4000噸/小時以上。在現代化礦井生產中，膠帶輸送機已經成為煤礦的主要煤炭生產運輸設備。
　　1 膠帶輸送機結構性能
　　1.1 膠帶輸送機結構
　　膠帶輸送機主要由以下部件組成：頭架、驅動裝置、傳動滾筒、尾架、托輥、中間架、尾部改向裝置、卸載裝置、清掃裝置、安全保護裝置等。具體組成見圖（一）。
　　1.2 膠帶輸送機運行原理及易出現的問題
　　輸送帶是帶式輸送機的承載構件，帶上的物料隨輸送帶一起運行，物料根據需要可以在輸送機的端部和中間部位卸下。輸送帶用旋轉的托棍支撐，運行阻力小。帶式輸送機可沿水平或傾斜線路布置。
　　輸送帶5繞經傳動滾筒7和機尾換向滾筒1形成一個無極的環形帶。輸送帶的上、下兩部分都支承在托輥上，拉緊裝置給輸送帶以正常運轉所需要的拉緊力。工作時，傳動滾筒通過它和輸送帶之間的摩擦力帶動輸送帶運行，物料從裝載點裝到輸送帶上，形成連續運動的物流，在卸載點卸載。一般物料是裝載到上帶（承載段）的上面，在機頭滾筒卸載，利用專門的卸載裝置也可在中間卸載。
　　輸送帶是帶式輸送機部件中最昂貴和最易磨損的部件，當輸送磨損性強的物料時，如鐵礦石等，輸送帶的耐久性要顯著降低。在煤礦膠帶機運行中，膠帶機故障影響最大的就是膠帶撕裂事故。根據某中國最大的煤炭生產企業統計，該集團公司17個生產礦井及洗選裝車系統，在用1.2米以上鋼絲繩膠帶機348部，總運輸長度達到約357公里。2003年以來該公司所轄礦井范圍內共發生撕帶事故38起（撕帶30起、斷帶8起）停機時間達到950.6小時，其縱向撕裂帶面7170.6米，造成直接經濟損失約1172萬元。可見膠帶機撕裂事故已經成為制約膠帶運輸系統的最大障礙，因此急需研究應對措施，防范撕帶事故的發生。
　　2 國內外帶式輸送機的防撕裂保護原理
　　2.1 防撕裂保護類型
　　目前，帶式輸送機防撕裂保護一般有四種類型：壓敏電阻式、拉線開關式、翻板開關式、預埋線圈式。
　　2.2 防撕裂保護原理
　　（1）預埋線圈式是在膠帶生產階段或采取硫化的方式將感應線圈嵌入到膠帶中，發送器和接收器分別安裝在膠帶機兩側，當膠帶運轉時，線圈會依次通過對應的發送器和接收器，信號將通過感應線圈從發送器傳輸到接收器，如果膠帶發生撕裂，相應的線圈會發生開路，接收器就接收不到發送器發送的電子信號，系統控制單元會對其進行故障確認，并立即發出停車命令，防止事故擴大。這種方法由于成本較高，設備維護及技術較復雜，應用較少。
　　（2）壓敏電阻式防撕裂傳感器由導電板組件和金屬固定安裝支架兩部分組成。膠帶輸送機正常工作時，傳感器送給保護裝置的是高阻，當膠帶撕裂并灑煤，灑煤量達到一定重量使傳感器輸出阻值變小，關聯設備工作，輸出停車信號，膠帶停止，實現防撕裂保護功能。
　　（3）拉線開關式防撕裂保護裝置由拉線和拉線開關組成，一般安裝在受料裝置出料前方處，拉線沿頂帶下方穿過和拉線開關連接，拉線開關有兩種，一種是磁開關，只有1個位置，膠帶撕裂后異物帶動拉線將磁開關拉脫，保護動作。一種是機械開關，有三個位置，即中間位置、上閉合和下閉合位置。正常情況下拉線拉近到中間位置，當出現撕裂現象時異物帶動拉線到下閉合位置保護動作，拉線斷裂時上閉合位置導通，保護同樣動作。
　　（4）翻板開關式防撕裂保護由翻板和行程開關組成，一般安裝在受料裝置出口后方，翻板接觸底帶，當出現膠帶撕裂，物料會從裂口漏下至底帶，通過翻板處時使翻板動作，行程開關動作，關聯設備輸出停車信號，膠帶停止起到保護作用。
　　3 膠帶輸送機防撕裂保護的應用
　　目前，煤礦膠帶輸送機防撕裂保護裝置應用較多的主要有壓敏電阻式、拉線式和翻板式。
　　（1）壓敏電阻式防撕裂保護裝置的應用。該保護裝置的傳感器安裝在膠帶內圈，頂帶的下方，一般位置選擇安裝在受料裝置出口前方或隔一定距離安裝一道。通過拉線開關接入到膠帶機保護控制系統。由于這種保護安裝簡單，目前使用較多。但這種保護的缺點是如果撕裂現象不嚴重不發生漏煤現象或漏煤處正好沒有安裝該設施則不能起到防撕裂保護作用。因此真正起到保護作用的可靠性不高。
　　（2）拉線開關式防撕裂保護裝置的應用。拉線開關式防撕裂保護裝置是由進口設備引進國內的。最早在澳大利亞引進的大陸公司膠帶機上使用，為英國DD公司生產的膠帶機保護系統，該設備使用的是機械開關式，保護安裝簡單，且隨時能夠檢測保護裝置是否可靠。另外天津貝克公司生產的膠帶保護promos系統中采用了磁開關的拉線保護裝置。這種設施的缺點是如果異物插入膠帶機且卡在受料裝置下方時，裝置不能動作，起不到防撕裂保護作用。但類型裝置對于膠帶機撕邊或者中間撕裂一塊后達到裝置位置能夠立即動作，能夠起到防止事故擴大的作用。在實際使用中有較多案例起到了保護作用。
　　（3）翻板開關式防撕裂保護裝置的應用。天津華寧電子有限公司膠帶機保護系統配置了翻板開關式防撕裂保護裝置，該裝置安裝簡單，一般安裝在受料裝置后方，當出現膠帶撕裂撒煤時能夠有效實現保護停車。這種設施的缺點是如果撕裂現象不嚴重不發生漏煤現象則不能起到防撕裂保護作用。該裝置較壓敏電阻式適用性和可靠性有所提高。 　　4 綜合防撕裂保護措施的提出與應用
　　由于上述各防撕裂保護裝置均不能十分可靠地起到保護作用，筆者根據煤礦實際的應用提出綜合防撕裂保護措施的概念，并在煤礦膠帶運輸系統管理過程中進行實踐應用，起到了較好的效果。
　　綜合防撕裂保護措施由制定主運輸系統鐵器管理辦法、規范受料裝置安裝制作標準及安裝綜合防撕裂保護裝置三大部分組成。
　　（1）制定煤礦主運輸系統鐵器管理辦法并嚴格落實，是防范膠帶撕裂的有效手段。通過事故調查，煤礦約80%以上的撕帶事故是由鐵器或大塊矸石進入運輸系統導致的。有鐵錨桿、槽鋼、工字鋼、鋼板等進入系統，導致在收料裝置處卡堵造成膠帶撕裂事故。因此，通過加強生產現場的鐵器管理，可有效防止膠帶撕裂事故的發生。辦法中應包含防止鐵器進入膠帶運輸系統措施以及定期檢查和獎罰，具體如綜采工作面回風順槽和運輸順槽兩側正幫的500米范圍內、連采工作面給料破碎機至工作面范圍內不得有鐵件遺留，工作面所有鐵件必須做到集中管理；采掘工作面的設備或運輸系統上易脫落的鋼板，必須進行編號管理，并加裝防護鏈繩，防止鋼板掉落進入系統；膠帶機運輸系統中要安設除鐵器，安裝高度必須符合設計要求；綜采工作面要控制割煤速度，均衡生產，工作面煤量要均勻，盡可能降低綜采工作面破碎機破碎滾筒的高度，控制大塊煤和矸石進入主運輸系統等。通過制度規范作業過程中鐵器和大塊煤和矸石的管理，避免鐵器流入運輸系統造成撕帶事故。（見圖2）
　　（2）規范受料裝置安裝制作標準，可有效避免物料通過受料裝置造成撕帶的風險。膠帶機導料槽的過煤高度，必須保證1米以上，且溜煤嘴的下口要導料順暢，以提高煤流的通過能力，防止大塊煤或矸石由于導料不順暢卡在導料槽內造成撕帶事故。每個受料點下方要安裝一組緩沖床（安裝長度1.2米），緩沖條表面與帶面之間的距離不得低于20～30mm，防止由于安裝長度長造成帶面下沉量大而增加對帶面的磨損；緩沖條之間的安裝間隙不得超過10mm，在安裝完畢后應將縫隙填實，防止鐵件或大塊煤和矸石在緩沖條的間隙之間穿透帶面，造成撕帶事故。
　　（3）安裝拉線式和翻板式綜合防撕裂保護裝置，可有效提高保護的可靠性。針對單一防撕裂保護裝置在實際使用過程中存在的問題，安裝一道“拉線式”和一道“翻板式”防撕裂保護裝置配套使用，大大提高了膠帶機防撕裂保護的可靠性。
　　5 結語
　　通過對膠帶機保護裝置的原理分析及現場使用情況統計，采取上述三個方面配合的綜合防撕裂保護措施，可極大提高煤礦膠帶運輸系統的安全可靠運行。建議在煤礦膠帶運輸系統推廣應用。
　　參考文獻：
　　[1]張尊進，汪�d主編.DTⅡ（A）型帶式輸送機設計手冊.北京：冶金工業出版社，2003.
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