成旭峰
(潞安化工集團(tuán)司馬煤業(yè)公司,山西 長(zhǎng)治 047105)
帶式輸送機(jī)是煤礦主要運(yùn)輸設(shè)備之一,帶式輸送機(jī)主要通過(guò)環(huán)形輸送帶與滾筒摩擦作用實(shí)現(xiàn)物料運(yùn)輸,所以輸送帶平穩(wěn)運(yùn)行對(duì)提高物料運(yùn)輸效率以及降低帶式輸送機(jī)故障率具有重要意義,但是在實(shí)際煤礦井下運(yùn)輸過(guò)程中由于輸送機(jī)安裝質(zhì)量不合格、輸送帶張緊不足以及輸送帶摩擦力不足等,導(dǎo)致輸送機(jī)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重打滑現(xiàn)象,不僅影響著物料正常運(yùn)輸,而且輸送帶出現(xiàn)打滑后很容易造成輸送帶跑偏、磨損、撕帶等事故,增加了輸送機(jī)故障率,以及輸送機(jī)維修費(fèi)用,不利于煤礦井下安全運(yùn)輸,所以帶式輸送機(jī)一旦出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,必須及時(shí)采取措施,只有這樣才能提高煤礦井下運(yùn)輸效率,對(duì)煤礦安全高效生產(chǎn)具有重要意義。本文針對(duì)某礦主斜井帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸過(guò)程中出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,分析了打滑機(jī)理,并采取了相應(yīng)的預(yù)防措施。
山西某礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為420萬(wàn)t/年,礦井內(nèi)目前布置兩個(gè)綜采工作面、3個(gè)掘進(jìn)工作面,井田內(nèi)主采煤層為石炭系3號(hào)煤層,煤層平均厚度為6.95 m,該煤層賦存穩(wěn)定,煤厚變異較小,煤層結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。煤體以黑色、塊狀為主,粒狀次之,半亮煤為主,夾鏡煤條帶,玻璃光澤,煤質(zhì)為貧瘦煤。煤層頂?shù)装鍘r性如表1所示。
表1 石炭系3號(hào)煤層頂?shù)装鍘r性匯總
運(yùn)輸斜井設(shè)計(jì)長(zhǎng)度為1 600 m,斜井內(nèi)安裝一部DTL型帶式輸送機(jī),輸送機(jī)帶寬為1.4 m,輸送機(jī)采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)方式,帶式輸送機(jī)運(yùn)輸速度為4.2 m/h,運(yùn)輸能力為2 500 t/h。由于受井下煤矸以及輸送機(jī)安裝技術(shù)水平、檢修維護(hù)力度等影響,自2020年8月—2021年2月主斜井帶式輸送機(jī)共計(jì)出現(xiàn)8起打滑跑偏事故,導(dǎo)致輸送機(jī)斷帶3次,影響主斜井運(yùn)輸時(shí)長(zhǎng)達(dá)17.5 h,經(jīng)濟(jì)損失達(dá)30余萬(wàn)元。
針對(duì)某礦主斜井帶式輸送機(jī)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,分析了打滑機(jī)理,主要表現(xiàn)在以下幾方面:
1)輸送帶更換。輸送機(jī)更換輸送帶后雖然強(qiáng)度增加了,但是更換后的輸送帶成扁平狀,整體與托輥成槽型差,較為堅(jiān)硬,表面光滑,與原輸送帶相比,摩擦系數(shù)低,造成輸送帶與滾筒之間出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。
2)煤泥量大。某礦回采的石炭系3號(hào)煤層整體穩(wěn)定性差,煤體成破碎裝置,在采煤過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量粉塵,為了降低工作面粉塵濃度,決定對(duì)工作面煤層超前注水以及噴霧降塵,從而造成原煤內(nèi)含水量大,輸送機(jī)在運(yùn)輸時(shí)產(chǎn)生大量的煤泥及煤泥水,煤泥附著在滾筒表面,造成輸送帶與滾筒之間出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。
3)制動(dòng)器未動(dòng)作。通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn),主斜井帶式輸送機(jī)在出現(xiàn)打滑前,輸送機(jī)運(yùn)輸煤矸量大,導(dǎo)致輸送機(jī)出現(xiàn)超載停車,在停車過(guò)程中2號(hào)驅(qū)動(dòng)滾筒制動(dòng)器未進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作,僅有改向滾筒的逆止器進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作,此時(shí)輸送帶未出現(xiàn)打滑;但是輸送機(jī)在重載啟動(dòng)時(shí)由于電機(jī)出現(xiàn)跳閘,輸送機(jī)未能啟動(dòng),滾筒逆止器未能打開(kāi),導(dǎo)致輸送帶打滑,甚至倒轉(zhuǎn)現(xiàn)象[1-3]。
4)輸送帶張緊不足。主斜井帶式輸送機(jī)主要采用重錘進(jìn)行張緊,由于在重錘作用下輸送帶長(zhǎng)期處于張緊狀態(tài),導(dǎo)致輸送帶彈性失效,輸送帶被拉長(zhǎng),輸送帶張緊強(qiáng)度逐漸降低,輸送帶在滿載作用下不會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重打滑,但是當(dāng)輸送帶出現(xiàn)空載或者煤矸運(yùn)輸量小時(shí),輸送帶出現(xiàn)張緊不足現(xiàn)象,出現(xiàn)打滑。
為了進(jìn)一步提高帶式輸送機(jī)運(yùn)輸性能,防止輸送帶出現(xiàn)打滑現(xiàn)象,決定從滾筒圍包角、輸送帶摩擦系數(shù)、張緊力以及輸送機(jī)運(yùn)輸量幾方面進(jìn)行預(yù)防。
通過(guò)對(duì)主斜井帶式輸送機(jī)打滑機(jī)理分析可知,當(dāng)時(shí)輸送機(jī)在停機(jī)時(shí)制動(dòng)器未能及時(shí)打開(kāi)是輸送帶打滑原因之一。所以為了解決輸送機(jī)停機(jī)時(shí)逆止器未能及時(shí)打開(kāi),或者輸送機(jī)重載停機(jī)時(shí)逆止器雖然打開(kāi)了但是逆止力不足,導(dǎo)致輸送帶打滑技術(shù)難題,對(duì)原改向滾筒逆止器安裝進(jìn)行優(yōu)化,原改向滾筒兩側(cè)均安裝一個(gè)逆止器,但是安裝兩個(gè)逆止器不僅增加設(shè)備成本費(fèi)用,造成資源浪費(fèi),而且逆止效果差,所以在改項(xiàng)滾筒一側(cè)安裝一個(gè)逆止器,一側(cè)安裝一個(gè)制動(dòng)器,從而保證輸送機(jī)停機(jī)時(shí)具有足夠的逆止作用力。
由于傳統(tǒng)重錘張緊裝置自動(dòng)化水平低,對(duì)輸送機(jī)帶結(jié)構(gòu)損壞嚴(yán)重,所以決定對(duì)主斜井帶式輸送機(jī)張緊裝置進(jìn)行優(yōu)化,安裝了一套以PLC控制技術(shù)為核心的重力感應(yīng)張緊裝置;該裝置主要由PLC控制器、電控游動(dòng)車、重力感應(yīng)器、聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)等部分組成;重力感應(yīng)張緊裝置安裝在距輸送機(jī)機(jī)頭10 m處。
當(dāng)帶式輸送機(jī)在運(yùn)輸物料時(shí)通過(guò)安裝在上輸送帶下方的重力感應(yīng)器感應(yīng)后,及時(shí)將采集的數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送至PLC控制器內(nèi),控制器接收信號(hào)后通過(guò)控制聯(lián)鎖開(kāi)關(guān),實(shí)現(xiàn)電控游動(dòng)車松繩目的,從而降低輸送帶張緊度;當(dāng)輸送機(jī)空載或運(yùn)輸量小時(shí),通過(guò)PLC控制游動(dòng)車對(duì)輸送帶進(jìn)行張緊,從而實(shí)現(xiàn)了根據(jù)輸送帶運(yùn)輸物料的重量,合理張緊輸送帶。
滾筒摩擦系數(shù)小,是輸送帶與滾筒之間打滑原因之一;由于原滾筒采用鑄膠包膠,該方式包膠成本費(fèi)用低,但是在實(shí)際應(yīng)用時(shí)包膠磨損嚴(yán)重且摩擦系數(shù)相對(duì)較小,經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)鑄膠包膠時(shí)滾筒摩擦系數(shù)為0.3,為了提高滾筒摩擦系數(shù),可對(duì)滾筒包膠進(jìn)行優(yōu)化,采用陶瓷包膠,滾筒陶瓷包膠后摩擦系數(shù)可提高至0.4,滾筒圓周力可提高52%。
為了降低3號(hào)煤層含水率,決定對(duì)煤層原注水方式進(jìn)行優(yōu)化,將原來(lái)的粗放式注水優(yōu)化改進(jìn)為精細(xì)化注水,通過(guò)對(duì)工作面回采期間頂板出水點(diǎn)采用注水進(jìn)行封堵。為了提高工作面防塵技術(shù),以及避免傳統(tǒng)噴霧灑水降塵時(shí),工作面內(nèi)積水量大、標(biāo)準(zhǔn)化質(zhì)量差等技術(shù)難題,對(duì)工作面防塵系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化,決定采用泡沫抑塵技術(shù)。
某礦主斜井帶式輸送機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中由于輸送機(jī)張緊不足、逆止器未打開(kāi)、煤矸水煤泥量大等造成輸送機(jī)出現(xiàn)打滑,嚴(yán)重制約著輸送機(jī)安全高效運(yùn)行,通過(guò)對(duì)主斜井帶式輸送機(jī)打滑現(xiàn)象采取合理有效的預(yù)防措施后,取得了顯著應(yīng)用成效:2021年3月對(duì)某礦主斜井帶式輸送機(jī)采取打滑措施,截至8月通過(guò)5個(gè)月實(shí)時(shí)應(yīng)用效果發(fā)現(xiàn),采取預(yù)防措施后主斜井帶式輸送機(jī)打滑現(xiàn)象得到了明顯改善,在此期間輸送機(jī)共計(jì)發(fā)生2起打滑現(xiàn)象,但未發(fā)生輸送機(jī)斷帶、跑偏事故,輸送機(jī)全年可節(jié)約維修費(fèi)用達(dá)20余萬(wàn)元,大大提高了帶式輸送機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定性,降低了輸送機(jī)故障率,保證了輸送機(jī)安全高效運(yùn)行[4-6]。