根據(jù)大量的帶式輸送機斷帶事故的統(tǒng)計數(shù)據(jù),分析了帶式輸送機斷帶事故的危害,提出了帶式輸送機斷帶預防措施,對上運帶式輸送機斷帶保護進行了探討,介紹了中國礦業(yè)大學研制的SPDB-Ⅰ型上運帶式輸送機斷帶保護裝置的結構及其選型與安裝。
    引言
    在煤炭生產(chǎn)中,帶式輸送機是重要的運輸設備,其中一些主運輸帶式輸送機擔負著一個或多個采區(qū)的運輸任務。但由于膠帶的長期、高負荷運轉和一些意外因素,如矸石直接砸膠帶或金屬物卡阻膠帶,會造成膠帶的突然斷裂;對于鋼絲繩芯強力膠帶,由于鋼絲繩芯的銹蝕、斷裂或因膠帶硫化接頭鋼絲繩芯的抽動,造成橫向斷帶事故。而且斷帶多發(fā)生在驅動滾筒附近和有較大變坡處的承載帶上。傾角大、距離長、負荷大的上運帶式輸送機,一旦發(fā)生斷帶下滑或因逆止器失效造成的逆轉事故,就會摧毀膠帶機機架、損壞設備、堵塞運輸巷道,造成長時間的停產(chǎn)及重大經(jīng)濟損失,甚至人員傷亡,后果極其嚴重;而且斷帶事故十分普遍。為了煤礦的安全生產(chǎn),上運帶式輸送機的橫向保護斷帶問題必須要引起人們的高度重視,應積極地預防,盡量避免斷帶事故的發(fā)生,并采取一定的保護措施,當發(fā)生斷帶時保護裝置能及時、可靠地制動下滑的膠帶,避免引發(fā)惡性事故。
    1、帶式輸送機斷帶事故
    帶式輸送機的橫向斷帶事故時有發(fā)生,下面列舉一些論文中已公開的斷帶事故和統(tǒng)計數(shù)據(jù)。
    (1)1994年5月20日和7月31日,山東省七五煤礦330采區(qū)鋼絲繩芯膠帶輸送機在正常生產(chǎn)運轉中,連續(xù)2次發(fā)生斷帶事故,雖未造成人員傷亡,但每次均造成直接經(jīng)濟損失約9.8萬元,間接損失達250余萬元。第一起事故,編號為88-12-8的硫化接頭運行到膠帶機頭以下150 m左右一較大的變坡點處時脫落斷裂。斷后的膠帶在載荷和膠帶重力分力作用下,逐漸加速,飛速下滑,直至堆積到不能再下滑為止,下滑距離達500余m。膠帶托輥支架沖擊損壞150余架,托輥損壞60余只,打毀架空乘人裝置吊座20余架。第二起事故,編號為94-5-2的硫化接頭運行到膠帶機頭以下約200 m處發(fā)生脫落斷裂,膠帶下滑距離達550余m,情形與第一次事故基本相同。
    (2)淮北礦業(yè)集團公司朱仙莊煤礦,隨著機械化程度的逐步提高,原煤產(chǎn)量也逐年增加,目前已超過170萬t/d,而85%以上的原煤需要強力輸送機來運輸。1996年以來朱仙莊煤礦陸續(xù)安裝并投入使用了5部ST型鋼絲繩芯輸送機,輸送機膠帶總長達到13 200 m。隨著輸送機膠帶服務年限的增加,出現(xiàn)了不同程度的老化現(xiàn)象,致使輸送機膠帶覆蓋層與帶芯之間粘合強度下降。2002年底連續(xù)發(fā)生5起輸送機膠帶接頭拉斷事故,直接影響了全礦的安全生產(chǎn)。
    (3)大同煤礦集團公司現(xiàn)有主提升斜井膠帶輸送機12部,暗斜井主運輸膠帶輸送機11部;斜井坡度為14°~16°,膠帶寬度1~1.4 m、機長400~1 100m。從1989-1995年,有7部主斜井膠帶輸送機發(fā)生斷帶事故,共影響生產(chǎn)近400 h,影響產(chǎn)量達30萬t。斷帶事故不僅影響了生產(chǎn)和經(jīng)濟效益,還嚴重破壞了井下裝備,甚至威脅到職工的生命安全。
    (4)平頂山礦務局至1996年有17臺鋼絲繩芯膠帶輸送機在運行,其中有SQD-440型上運大傾角膠帶輸送機、STJ/4X2805型鋼絲繩芯膠帶輸送機(運量達1 000 t/h)等等。共有10個礦使用鋼絲繩芯膠帶輸送機,其中有8個礦發(fā)生過斷帶事故。發(fā)生斷帶事故的膠帶輸送機占總數(shù)的58.82 %。據(jù)不完全統(tǒng)計,截止1995年8月,全局共發(fā)生鋼絲繩芯膠帶斷帶事故16起,累計影響生產(chǎn)時間1 706.2 h,影響產(chǎn)量20余萬t。其中15起斷帶發(fā)生在接頭處,占斷帶總數(shù)的93.75%。
    2　帶式輸送機斷帶的預防與保護
    2.1　帶式輸送機斷帶的預防
    在煤礦井下?lián)�任煤炭運輸?shù)闹髂z帶機多使用鋼絲繩芯的強膠帶。從上文列舉的輸送機斷帶事故中可知,鋼絲繩芯強力膠帶的斷裂多發(fā)生在硫化接頭處。由于接頭硫化工藝不高或接頭處橡膠老化,使其強度不夠,接頭處的鋼絲繩芯抽出造成膠帶斷裂。膠帶的長期運轉,造成表層橡膠的磨損和內部鋼絲繩芯的腐蝕,甚至出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象,使膠帶的強度降低。在運轉過程中,膠帶突然受到大塊煤塊、矸石等卡阻,使得膠帶所受張力變大,也會引發(fā)斷帶。因此輸送機斷帶是由多種因素造成的。為了盡量避免斷帶事故的發(fā)生,應加強對輸送機的管理,避免大塊的煤塊、矸石或其它異物卡阻膠帶,還應加強預防、檢修措施。對于鋼絲繩芯強力膠帶選用時應選用高質量的膠帶,并提高硫化接頭的硫化工藝保證接頭的硫化質量,并對膠帶的接頭和鋼絲繩芯狀況進行定期檢測或實時監(jiān)測。常用的檢測方法是使用X射線機對鋼絲繩芯膠帶的接頭和鋼絲繩芯進行透視,發(fā)現(xiàn)接頭抽動嚴重或鋼絲繩芯出現(xiàn)破損及時處理。也可以使用強力膠帶鋼絲繩芯實時監(jiān)測裝置,該裝置可實時監(jiān)測接頭處鋼絲繩芯的抽動情況和膠帶鋼絲繩芯的狀態(tài),當接頭處的鋼絲繩芯抽動超出設定范圍或檢測到發(fā)生斷帶時,將報警停機。
    2.2　上運帶式輸送機斷帶的保護
    帶式輸送機斷帶事故的預防十分必要,但斷帶事故的發(fā)生具有極大的突發(fā)性,即使上運帶式輸送機使用了強力膠帶鋼絲繩芯實時監(jiān)測裝置檢測到膠帶發(fā)生斷帶報警停機,也不能阻止膠帶的下滑造成的惡性事故。因此,上運帶式輸送機應采用必要的斷帶保護措施防止膠帶斷帶后下滑。斷帶保護裝置必須滿足如下要求:在輸送機正常運行時,不應影響輸送機的運輸,不應損傷膠帶;當發(fā)生斷帶事故時,應快速靈敏的動作,將膠帶可靠地捕捉制動,且不應損傷膠帶;保護裝置應該具有足夠大的強度,保證斷帶后下滑的膠帶在制動過程中不會損壞保護裝置;在膠帶發(fā)生斷帶時,能及時的發(fā)出信號使輸送機緊急停車。中國礦業(yè)大學研制的SPDB-Ⅰ型上運帶式輸送機斷帶保護裝置均能滿足以上要求,該保護裝置包括承載帶保護裝置和回程帶保護裝置,其中承載帶保護裝置利用楔塊形成自鎖將承載帶夾緊制動,回程帶保護裝置利用制動輥輪在楔形槽內形成自鎖將回程帶夾緊制動。該保護裝置沿輸送機每隔一定距離多處安裝,一旦發(fā)生斷帶事故,斷口下方的保護裝置同時動作將承載帶和回程帶制動。下面結合圖1對該保護裝置作簡單的介紹。
    1-承載帶;2-回程帶;3-輸送機機架;4-回程帶保護裝置;5-平行下托輥;6-承載帶保護裝置;7-槽形托輥
    2.2.1　承載帶保護裝置
    承載帶保護裝置主要由支腿、支架、觸發(fā)輥輪、楔形制動閘、撥板、上閘塊和防偏立輥等部分組成,如圖1所示。左右兩支腿經(jīng)U形螺栓組分別固定在帶式輸送機中間架的兩側槽鋼上,支架用螺栓組固定在左右兩支腿上;在支架的中間固定有一單向的觸發(fā)輥輪,觸發(fā)輥輪的兩出軸軸端支撐在銑有長槽的軸座上;在支架的兩側安裝有楔形制動閘,其傾斜角與膠帶的槽形角相同,楔形制動閘上安裝有活動的楔形閘塊;兩側閘塊分別經(jīng)撥板與觸發(fā)輥輪的兩出軸連接,撥板一端與閘塊固聯(lián),另一端的開槽套在觸發(fā)輥輪的出軸上;在兩側垂直于楔形制動閘的上方,分別經(jīng)制動梁固定有上閘塊,上閘塊可通過螺栓組上下調節(jié)高度。采用以上方案和結構,將承載帶斷帶保護裝置安裝在輸送機的中間架上,承載帶底部受觸發(fā)輥輪支撐,承載帶兩側的空載邊處于楔形制動閘與上閘塊之間。當帶式輸送機正常運轉時,承載膠帶帶動著觸發(fā)輥輪正向旋轉,在膠帶摩擦力的作用力下觸發(fā)輥輪的兩出軸處在軸座的最前端,并通過撥板使楔形閘塊與膠帶相距,此時兩閘塊與承載帶的距離均約10 mm;當承載膠帶發(fā)生斷帶因膠帶縱向張力缺失壓在楔形閘塊上,又因觸發(fā)輥輪為單向,膠帶摩擦力帶動觸發(fā)輥輪沿軸座的長槽下滑,同時帶動楔形閘塊動作,在膠帶的作用力下發(fā)生自鎖將膠帶的空載邊夾緊在楔形閘塊與上閘塊之間,因撥板連接了楔形閘塊和觸發(fā)輥輪,保證了左右楔形閘塊與輥輪動作的同步性。
    在承載帶保護裝置的楔形閘塊處安裝了檢測傳感器,當膠帶發(fā)生斷帶時,可以向輸送機的控制系統(tǒng)發(fā)出斷帶報警信號和停機信號使輸送機停機。
    2.2.2　回程帶保護裝置
    回程帶保護裝置由左右2個帶有楔形長槽的側板、底座、制動輥輪、限位裝置等部分組成,如圖1所示。回程帶斷帶保護裝置通過螺栓組和U型螺栓組將其側板和底座固定在膠帶機的中間架上,底座的底板處在回程帶下方約10 mm處。制動輥輪為單向輥輪,其輥輪筒兩端有突臺處于側板長槽內;當制動輥輪處在長槽上端時,其兩軸端銑成平面支撐在側板外側的支撐板的窄槽內,且軸不可轉動,并受限位裝置限位,保證輥輪不自動滑落;側板上長槽下段與底板的夾角小于制動輥輪產(chǎn)生自鎖時的自鎖角,且長槽足夠長,其下端與底板的垂直距離小于制動輥輪的半徑。當輸送機正常運行時,承載帶帶動制動輥輪正向轉動,當承載帶發(fā)生斷帶帶動輥輪下滑并克服限位裝置的限制沿側板長槽下滑,制動輥輪在長槽的下段與底板之間形成自鎖并將回程帶夾持在底座的底板上。
    2.2.3　斷帶保護裝置的選型與安裝SPDB-Ⅰ型上運帶式輸送機斷帶保護裝置是一種系列化的專利產(chǎn)品(其專利申請?zhí)枮? 200520075897.0),根據(jù)帶式輸送機的型號配套設計成多種規(guī)格,可根據(jù)帶式輸送機的輸送帶寬度、槽形角等參數(shù)選用。該保護裝置使用U形螺栓組和螺栓組固定安裝在膠帶輸送機的中間架上(如圖1所示),無需對輸送機進行改造,安裝十分方便、簡易。
    安裝間距因膠帶的寬度、膠帶的強度、設計輸送能力、輸送機的傾角而不同,在其強度允許的范圍內,保證膠帶被抓捕制動時不被扯裂的情況下,承載帶保護裝置的安裝間距一般為50~100 m,回程帶保護裝置的安裝間距一般為150~200 m。在膠帶靠近驅動滾筒處和具有較大角度的過度段安裝間距根據(jù)具體情況減小。
    3、結語
    從帶式輸送機橫向斷帶事故的調查和統(tǒng)計數(shù)據(jù)上,可知帶式輸送機橫向斷帶事故尤其是上運帶式輸送機的橫向斷帶事故的危害很大,應加強對帶式輸送機的安全管理,采取有力的預防措施。對上運帶式輸送機應安裝斷帶保護裝置,防止膠帶斷帶下滑引發(fā)重大的惡性事故。