唐印偉

（黑龍江龍煤集團(tuán)鶴崗礦業(yè)有限責(zé)任公司，黑龍江鶴崗 154100）

在煤礦機(jī)電一體化發(fā)展不斷深化的過(guò)程中，煤礦生產(chǎn)中的膠帶運(yùn)輸機(jī)應(yīng)用量不斷增加，在煤礦生產(chǎn)領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用價(jià)值。得益于科技的持續(xù)發(fā)展，膠帶運(yùn)輸機(jī)逐漸呈現(xiàn)出自動(dòng)化、遠(yuǎn)距離傳送的發(fā)展趨勢(shì)，并且運(yùn)量逐漸增大，運(yùn)行功率逐步提高，與煤礦高效生產(chǎn)要求間的適應(yīng)性不斷切合。通過(guò)分析當(dāng)前煤礦生產(chǎn)中膠帶運(yùn)輸機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀發(fā)現(xiàn)，卸載點(diǎn)皮帶架常會(huì)發(fā)生倒塌現(xiàn)象，制約了煤礦機(jī)電一體化生產(chǎn)的正常推進(jìn)。煤礦必須采取適合的方式實(shí)施膠帶運(yùn)輸機(jī)的機(jī)電一體化改造，從而推動(dòng)煤礦生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。

1.煤礦生產(chǎn)中膠帶運(yùn)輸機(jī)的應(yīng)用現(xiàn)狀

在煤礦生產(chǎn)中，膠帶運(yùn)輸機(jī)設(shè)備的引入利弊共存，但優(yōu)勢(shì)更為顯著。在信息技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，煤礦生產(chǎn)逐步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化，應(yīng)用膠帶運(yùn)輸機(jī)運(yùn)送煤炭，能夠有效提升煤炭的生產(chǎn)效率及質(zhì)量，具有節(jié)約煤礦開(kāi)采成本、人力資源管理成本的優(yōu)勢(shì)，可為煤炭企業(yè)物料運(yùn)送自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)提供有力支持。膠帶運(yùn)輸機(jī)在應(yīng)用過(guò)程中，運(yùn)送距離的長(zhǎng)短決定著運(yùn)輸機(jī)的運(yùn)量大小及運(yùn)送速度，因而在煤炭生產(chǎn)實(shí)踐中膠帶運(yùn)輸設(shè)備的應(yīng)用效率不一致。膠帶運(yùn)輸機(jī)屬于連續(xù)性運(yùn)輸設(shè)備，應(yīng)用穩(wěn)定性強(qiáng)、安全性高，是高效運(yùn)輸設(shè)備之一。其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大量級(jí)運(yùn)送，易于自動(dòng)化與集中化控制，然而在應(yīng)用過(guò)程中效能不足的問(wèn)題時(shí)有發(fā)生。如在運(yùn)送煤炭過(guò)程中若存在大體量的矸石，在各個(gè)卸載點(diǎn)，其下落時(shí)會(huì)對(duì)皮帶支撐托輥產(chǎn)生較大的沖擊，會(huì)使托輥架出現(xiàn)整體傾斜現(xiàn)象，正常的煤炭生產(chǎn)秩序會(huì)遭到破壞，影響后續(xù)生產(chǎn)順暢與安全生產(chǎn)。因此，煤炭膠帶運(yùn)輸機(jī)的機(jī)電一體化改造勢(shì)在必行。

2.煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)電一體化改造的實(shí)例分析

2.1 實(shí)例工程情況介紹

某煤礦為增強(qiáng)煤炭運(yùn)送能力，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大體量的煤炭運(yùn)送，建設(shè)了煤炭運(yùn)輸系統(tǒng)，此系統(tǒng)共包含4個(gè)主要部分：（1）上倉(cāng)皮帶；（2）主井皮帶；（3）一部皮帶；（4）二部皮帶。此煤礦應(yīng)用了多種型號(hào)的膠帶運(yùn)輸機(jī)，運(yùn)輸總距離高達(dá)6100m，膠帶運(yùn)輸機(jī)的平均運(yùn)力約為每小時(shí)2500t。相較于其他運(yùn)輸方式而言，此煤礦中引入膠帶運(yùn)輸機(jī)后運(yùn)送效率有所提升，極大地節(jié)約了煤炭開(kāi)采現(xiàn)場(chǎng)的空間，并可一次性完成大體量的煤炭運(yùn)送，能向較遠(yuǎn)位置處運(yùn)送煤炭。此外，在自動(dòng)化技術(shù)支持下實(shí)現(xiàn)了煤炭生產(chǎn)運(yùn)輸?shù)囊惑w化發(fā)展。

2.2 煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)電一體化改造的原因

在煤礦生產(chǎn)中，膠帶運(yùn)輸機(jī)的應(yīng)用效果顯著，既提高了生產(chǎn)效率也節(jié)約了生產(chǎn)成本，然而在膠帶運(yùn)輸機(jī)應(yīng)用過(guò)程中卻存在較大的故障發(fā)生率，一旦故障問(wèn)題出現(xiàn)，需要停機(jī)修理，若故障較為嚴(yán)重或是相關(guān)配件缺失，可能需要較長(zhǎng)時(shí)間才可恢復(fù)正常運(yùn)力，在此期間需要換用其他方式運(yùn)送煤炭，會(huì)增大運(yùn)送成本、降低運(yùn)送效率。與此同時(shí)，由于膠帶運(yùn)輸機(jī)故障原因?qū)е旅禾窟\(yùn)送中斷，一些開(kāi)采完成的煤炭無(wú)法及時(shí)運(yùn)出井下，會(huì)因煤炭堆積量過(guò)大而影響生產(chǎn)正常運(yùn)行。經(jīng)分析，膠帶運(yùn)輸機(jī)的故障當(dāng)中最為常見(jiàn)的是托輥傾斜或倒塌。煤炭運(yùn)送至卸載區(qū)域時(shí)，因沖擊導(dǎo)致的皮帶支撐架托輥傾斜現(xiàn)象時(shí)常發(fā)生，會(huì)因托輥架倒塌而引發(fā)嚴(yán)重的生產(chǎn)事故，且煤炭運(yùn)量增大或運(yùn)送距離增加時(shí)，必須修正相應(yīng)參數(shù)，因而卸載點(diǎn)皮帶架出現(xiàn)故障的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)也會(huì)隨之提升。

2.3 膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)電一體化改造的原理

為保障煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)的持續(xù)性與高速性運(yùn)行，防止大體積煤塊或矸石掉落對(duì)膠帶運(yùn)輸機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)力沖擊導(dǎo)致托輥傾斜倒塌問(wèn)題出現(xiàn)，煤礦企業(yè)需要改造優(yōu)化運(yùn)輸機(jī)的性能。改造時(shí)要對(duì)設(shè)置于膠帶運(yùn)輸機(jī)卸載點(diǎn)的前托輥架進(jìn)行抗沖擊改造，使之具備更強(qiáng)的高速度沖擊抵抗能力，以便于在大塊煤礦或矸石掉落之時(shí)能夠通過(guò)有效分散沖擊力防止托輥架被撞倒，進(jìn)而保障皮帶架運(yùn)行的穩(wěn)定性與順暢性，有效降低運(yùn)行中的事故發(fā)生[1]。

2.4 煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)電一體化改造的具體路徑

在煤炭生產(chǎn)過(guò)程中，需要針對(duì)膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)電一體化運(yùn)行中存在的問(wèn)題展開(kāi)有針對(duì)性的深入分析，通過(guò)追溯問(wèn)題發(fā)生原因，制訂可行的改造方案，通過(guò)膠帶運(yùn)輸機(jī)功能優(yōu)化為機(jī)電一體化的實(shí)施與推進(jìn)產(chǎn)生促進(jìn)，從而增強(qiáng)機(jī)電設(shè)備運(yùn)行的順暢性與連續(xù)性。

2.4.1 明確具體的改造目標(biāo)

通過(guò)分析本煤礦企業(yè)所應(yīng)用的膠帶運(yùn)輸機(jī)發(fā)現(xiàn)，由于膠帶運(yùn)輸機(jī)的各個(gè)皮帶間未做有效連接，一些卸載點(diǎn)的高度并不一致，導(dǎo)致卸載點(diǎn)存在一定的高度落差。在此原因影響下，膠帶運(yùn)輸機(jī)以較快的速度運(yùn)行時(shí)，在上部皮帶作用力及自身重力因素影響下，一些大體積煤塊或矸石從上部皮帶落至下方皮帶時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的沖擊力。原本處于低速運(yùn)行的煤塊掉落至傳送帶后，會(huì)因突然性的速度提升而增大運(yùn)輸機(jī)平行及豎向2個(gè)方向所承受的作用力，會(huì)對(duì)膠帶運(yùn)輸機(jī)帶來(lái)較為強(qiáng)烈的沖擊。雖然煤炭企業(yè)安裝膠帶運(yùn)輸機(jī)時(shí)，根據(jù)規(guī)定和要求設(shè)置了緩沖裝置，并且采用高堅(jiān)固性鐵鏈對(duì)緩沖裝置做了加固處理，但是在長(zhǎng)時(shí)間的高強(qiáng)度沖擊下，膠帶運(yùn)輸機(jī)上的皮帶仍會(huì)出現(xiàn)程度不一的受損現(xiàn)象，主要體現(xiàn)為皮帶變形或傾倒。在煤炭生產(chǎn)中，工作人員需要定期檢查與更換膠帶運(yùn)輸機(jī)受損老化的皮帶，否則皮帶變形之后，若再一次受到大塊煤炭或矸石的沖擊，皮帶架可能會(huì)嚴(yán)重受損，碰撞或磨損較為嚴(yán)重的皮帶不具備良好的承重能力，會(huì)因運(yùn)輸機(jī)無(wú)法正常運(yùn)行而導(dǎo)致煤礦機(jī)電一體化生產(chǎn)被迫中止。為此，本煤礦企業(yè)的膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)電一體化改造應(yīng)以設(shè)備開(kāi)機(jī)率提升為重點(diǎn)，要對(duì)托輥及皮帶架的耗損進(jìn)行控制與延緩，保障煤礦企業(yè)的生產(chǎn)效益[2]。

2.4.2 科學(xué)制訂膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)電一體化改造方案

（1）重新設(shè)置與連接托輥架。煤炭開(kāi)采之時(shí)，明確了膠帶運(yùn)輸機(jī)故障發(fā)生原因，且確定了運(yùn)輸機(jī)改造目標(biāo)之后，應(yīng)結(jié)合煤炭企業(yè)以往的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)當(dāng)前膠帶運(yùn)輸機(jī)的機(jī)電一體化方案進(jìn)行科學(xué)調(diào)整。針對(duì)本煤礦卸載點(diǎn)皮帶架傾倒的問(wèn)題，需要將托輥架作為改造方案的重點(diǎn)，要有效分?jǐn)偼休伡艿臋M向沖擊力。由于本工程要保證運(yùn)煤效率，且塊煤運(yùn)送效率也不能降低，因而不可調(diào)整煤矸的流速以及流量，也就是說(shuō)，卸載點(diǎn)仍需要承受一定的煤流沖力[3]。在此種境況下，要確保卸載點(diǎn)前托輥架具有較強(qiáng)沖擊力承載能力，方可防止因高沖擊力撞擊導(dǎo)致托輥架受損，需要向與之相鄰的托輥架分?jǐn)倷M向沖擊力，因此需要重新設(shè)置卸載點(diǎn)漏煤斗之前的托輥架，并對(duì)其做合理的連接過(guò)渡，從而實(shí)現(xiàn)沖擊力的水平轉(zhuǎn)移。此方案可最大化實(shí)現(xiàn)托輥所受沖擊力的轉(zhuǎn)移，且可使皮帶自身的抗沖力能力得到有效增強(qiáng)。

（2）應(yīng)用高抗沖擊能力部件。在膠帶運(yùn)輸機(jī)改造過(guò)程中，除沖擊力的橫向轉(zhuǎn)移外，還需要通過(guò)優(yōu)質(zhì)托輥連接材料應(yīng)用增強(qiáng)其抗沖擊能力，即應(yīng)篩選具備高抗沖擊能力的材質(zhì)作為連接件制作材料，綜合本煤礦單位的經(jīng)濟(jì)條件，結(jié)合沖擊承受能力，最終確定以50方鋼制作連接件[4]。有2種可行的連接方法：第一種方法是直接連法，即先按照相鄰2個(gè)托輥之間的間隔距離計(jì)算方鋼材料所需長(zhǎng)度，注意切割時(shí)應(yīng)將焊接接頭的搭接尺寸計(jì)入其中，方鋼長(zhǎng)度應(yīng)為15.5m，而后再利用焊接方式將切割完成的方鋼分別焊在2個(gè)托輥之上。第二種方法是螺栓焊接法，以10#鋼板作為連接材料，切割為長(zhǎng)為15m、寬為5m的矩形鋼板塊，利用鉆機(jī)在矩形塊上鉆出螺栓孔，螺栓孔的尺寸應(yīng)設(shè)置為M16。將加工完成的矩形塊分別放置于50方鋼兩側(cè)，利用焊接的方式將之連接于方鋼之上，而后再將之固定于相鄰?fù)屑苤?。通過(guò)螺栓固定與焊接方法的聯(lián)合應(yīng)用，利用方鋼與塊狀鋼板的結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)相鄰?fù)休伡艿挠行Ъ庸獭?/p>

2.4.3 2種連接方案的優(yōu)劣分析

連接過(guò)渡相鄰?fù)休?、選用高沖擊力托輥連接材料這一膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)電一體化改造方案的提出，基本上可對(duì)之前膠帶運(yùn)輸機(jī)易出現(xiàn)故障的問(wèn)題有效解決。在實(shí)際應(yīng)用中，由于存在2種不同的托輥安裝連接方法，在煤礦企業(yè)所選用施工方案不一致的情況下，所取得的效果也可能存在差異。需要針對(duì)這2種托輥連接方案的優(yōu)勢(shì)對(duì)比分析，進(jìn)而得出最為高效、成本最為節(jié)約的連接方案。

（1）焊接連接法。直接連接法由于采用的是相對(duì)簡(jiǎn)單的焊接方法，因而操作流程并不繁瑣，無(wú)需多道工序，可直接按需要的長(zhǎng)度切割方鋼，而后直接運(yùn)用焊接方法在相鄰?fù)休伡苌贤瓿煞戒摰暮附蛹纯伞２粌H可節(jié)約連接施工的時(shí)間，并且施工過(guò)程相對(duì)便捷，所應(yīng)用的施工材料也相對(duì)較少，可最大程度地節(jié)約改造施工的時(shí)間成本、材料成本與人工成本，能在更短的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)工期，為煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)快速恢復(fù)運(yùn)行提供保證[5]。采用此種方法連接的托輥結(jié)構(gòu)具備良好的穩(wěn)定性，然而其不足之處是焊接施工中需要用電并且產(chǎn)生火花，存在一定的隱患。

（2）螺栓焊接法。螺栓焊接由于應(yīng)用了螺栓錨固與焊接加固2種不同方法，除了要應(yīng)用方鋼之外，還需要應(yīng)用10#鋼板。施工工序方面，除了與直接焊接法同樣需要切割方鋼之外，還多了加工鋼板、鉆取螺栓孔2個(gè)環(huán)節(jié)。除此之外，還需要將切割加工完成的鋼板塊利用螺栓錨固在方鋼之上后，再采取焊接的方式將矩形塊焊接在相鄰?fù)休伡苌?。如此一?lái)，施工工序增加，施工材料成本會(huì)有所增加，施工人員的工作量也更大，施工時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)，會(huì)延緩膠帶運(yùn)輸機(jī)恢復(fù)運(yùn)行的時(shí)間，降低煤炭企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。雖然應(yīng)用此種連接方法會(huì)增大托輥架結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，且皮帶架穩(wěn)定性不如直接焊接法，但是此結(jié)構(gòu)也具備一定優(yōu)勢(shì)，主要是拆卸更加便利，更換相對(duì)簡(jiǎn)單。

2.4.4 最佳連接方案確定

結(jié)合本工程煤礦膠帶運(yùn)輸機(jī)的布設(shè)情況分析，本工程結(jié)合應(yīng)用了直接焊接法與螺栓焊接法2種連接加固方式[6]。對(duì)靠近卸載點(diǎn)漏煤斗的托輥架采取了直接焊接50方鋼的連接方法，這是由于這些位置處的4個(gè)托輥架需要承受更高的沖擊力，因而利用此種連接方式連接后，托輥架的穩(wěn)定性將會(huì)更強(qiáng)，具備更好的抗沖擊能力。而距離漏煤斗較遠(yuǎn)的另外4個(gè)托輥架，由于其所受沖擊力相對(duì)較小，改造之時(shí)采用的是螺栓焊接法。

2.4.5 改造效果分析

膠帶運(yùn)輸機(jī)改造方案確定之后，應(yīng)于施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)一步監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)改造后的效果。本工程改造之后，實(shí)施了長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月的監(jiān)測(cè)，膠帶運(yùn)輸機(jī)卸載點(diǎn)再未出現(xiàn)托輥架受撞擊而傾斜或倒塌問(wèn)題，皮帶變形也得到了延緩，有效降低了皮帶架子傾倒事故發(fā)生率，既減少了煤炭運(yùn)送過(guò)程中對(duì)工作人員生命健康安全的威脅，又有效降低了托輥架及皮帶等重要結(jié)構(gòu)件更換與維修的成本，大大節(jié)約了煤炭生產(chǎn)成本。此外，因膠帶運(yùn)輸機(jī)故障發(fā)生率有效降低，減少了設(shè)備停工時(shí)間，確保了機(jī)電一體化的持續(xù)運(yùn)行，對(duì)煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益提升極為有利。

3.結(jié)語(yǔ)

在煤礦生產(chǎn)過(guò)程中，要注重提高膠帶運(yùn)輸機(jī)的應(yīng)用質(zhì)量及效率，降低其故障發(fā)生率，充分展現(xiàn)出此設(shè)備的應(yīng)用價(jià)值。在膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)電一體化改造實(shí)踐當(dāng)中，應(yīng)結(jié)合煤炭企業(yè)膠帶運(yùn)輸機(jī)應(yīng)用中存在的實(shí)際問(wèn)題展開(kāi)詳細(xì)的分析，明確問(wèn)題出現(xiàn)的具體原因，并在此基礎(chǔ)上確定改造目標(biāo)，制訂科學(xué)可行的改造方案。存在多種改造施工方案時(shí)，要對(duì)不同施工方案的優(yōu)劣進(jìn)行對(duì)比分析，優(yōu)選最佳方案應(yīng)用。本案例應(yīng)用了直接焊接法與螺栓焊接法進(jìn)行托輥材料的加固，并以方鋼作為連接材料，通過(guò)橫向沖擊力分?jǐn)偟姆绞接行Ы档土送休伡芩艿臎_擊力，解決了膠帶運(yùn)輸機(jī)托輥架傾斜倒塌的問(wèn)題。希望此方案能夠?yàn)槠渌禾科髽I(yè)膠帶運(yùn)輸機(jī)機(jī)電一體化改造提供思路。