综采面带式输送机防撕裂装置的分析与应用

张 鹏

（阳泉煤业集团长沟煤矿有限责任公司， 山西 晋中 030600）

1 15127工作面概况

阳泉煤业集团长沟煤矿有限责任公司15127工作面设计走向长度为510 m，倾向长度为151 m，回采煤层为15号层，煤层厚度为5.1 m，工作面采用综合机械化回采工艺。

15127工作面回采期间在运输顺槽安装了一部SSJ1200型带式输送机进行煤矸、物料运输，输送机主要通过阻燃输送带与滚筒、托辊之间产生摩擦作用，使环形输送带进行转动，目前矿用输送带主要采用钢芯阻燃输送带，输送带宽度为1.2 m等，输送带对接方式主要有机械接头法、冷粘接头法以及热硫化接头法等[1-2]。

由于带式输送机在运输物料时，受力不均、皮带跑偏、接头质量不合格等因素影响，输送机经常出现撕带现象，传统带式输送机不具有撕带保护装置，当带式输送机出现撕带后操作人员不能及时发现故障并关闭输送机电机电源，导致撕带后输送带与滚筒摩擦力加大，输送机负荷增加，造成电机烧毁事故；对此，通过技术研究，分析输送机撕带原因，并设计了一套压力传感器防撕裂装置，并进行实际应用。

2 常见的皮带撕裂类型及其诱因分析

2.1 输送带跑偏撕裂

带式输送机在正常生产时，由于输送机皮带安装没有达到工艺要求、输送带硫化对接处不合格、皮带架上的托辊质量不合格及对皮带张紧力控制不合理都会造成皮带跑偏，如果这种情况不能得到有效控制，又会引起输送带撕裂事故。皮带从跑偏到撕裂会有一个较长的过程，通常在皮带跑偏一段时间后才会发现故障。

2.2 抽芯撕裂

带式输送机在正常生产时，由于输送机皮带工作时间长或长时间运转没有停机检修，皮带内部的钢绳芯由于金属疲劳发生断裂，特别是皮带在启动或停止瞬间由于钢绳芯受到较大的拉力，很容易出现钢丝绳瞬间断裂[3]。当钢丝绳断裂后检修人员没有及时发现继续使用，会造成皮带断面逐渐扩大，特别是在皮带磨损严重或搭接部位，钢绳芯很容易外露出来，这些外露的钢绳芯一旦卷入电机就会发生皮带撕裂事故。

2.3 压溜槽口堵塞

为了能够使皮带回转，在输送带的末端通常安装一部溜槽。当皮带上煤量增大超出额定载荷时，溜槽口会出现大量煤炭堆积，造成皮带与托辊的空隙堵塞，而且煤量超出额定载荷也会造成输送带与托辊摩擦增大，皮带发生断裂事故。

3 皮带撕裂的解决措施

为了防止输送带发生撕裂事故，最大限度地降低矿井的经济损失，对皮带事故进行合理分析是非常必要的。皮带在最初出现皮带撕裂时操作人员很难发现，但根据以往的事故案例可以发现，85%的皮带撕裂事故都是发生在尾部导料槽。当尾部导料槽有坚硬异物掉下会将运转的皮带割伤。通过分析研究，决定使用皮带压力传感器来及时发现输送带撕裂，防止皮带撕裂部位扩大。

首先采用厚度5 mm的钢板焊接一块长、宽、高分别为0.5 m、0.3 m、0.05 m的长方形斗，将皮带压力传感器安装在斗的下方，并将皮带压力传感器与斗通过螺栓进行连接，制作一块与斗大小相同的铁板安装在皮带压力传感器下方，如下页图1所示。

为了防止斗与铁板发生位移，在铁板的四个角安装四个活动式销轴，但上下活动式销轴要保持1 mm的间隙，确保压力传感器能够充分受力，在带式输送机导料槽前方下层皮带梨形清扫器两侧安装防撕裂装置[4]。

在生产时如果皮带在导料槽口发生撕裂，皮带上层的煤块会落入到下层皮带，下层皮带的梨形清扫器会将这些煤矿推到皮带下方落入撕裂保护装置内，当压力传感器上的压力值大于操作人员设定的压力值后，控制装置会及时给电机一个急停信号，确保皮带撕裂不会继续扩大。

图1 带式输送机压力传感器防撕裂装置结构示意图

4 输送带防撕裂装置的应用效果

4.1 降低成本

15127工作面在前期回采中，发现了多次皮带撕裂事故，处理撕带事故时花费了大量的人力、物力。由于工作面输送机运输速度快，皮带发生撕裂后工作人员不易发现，造成巷道撒煤严重。处理皮带撕裂故障，通常采用对撕裂皮带进行更换的方式，但如果皮带撕裂长度为好几百米，更换这些皮带需要花费几百万元。但使用该装置以后，能够在发生撕裂事故的第一时间及时报警、停机，防止了事故的扩大。对15127工作面输送机安装了该装置后，每次发生撕裂事故后能够及时闭锁输送机电源，最大限度地降低了矿井的维修成本。

4.2 保障生产

矿井发生皮带撕裂事故后，不仅需要花费大量的钱维修皮带，还会造成井下完全瘫痪，工作面的煤无法及时运出而全面停产。按照千万吨矿2 500 t/h，更换皮带需要12 h，预估正常可生产1.85万t，使用该装置后能够降低皮带事故影响的时间，确保了矿井的正常运转。

4.3 确保安全

矿井皮带一旦发生事故，不仅会给检修人员带来巨大的难题，还会影响全矿井的安全生产。特别是大型运输设备，维修会带来很大的安全隐患，尤其是在高空作业，给工作人员的安全带来不可预测的危险。因此，合理使用防撕裂装置能够减少检修人员的工作量，提高矿井安全生产的效率。

5 结论

2019年7月，对15127工作面带式输送机安装了压力传感器防撕裂装置，截止2019年12月工作面已回采到位，通过5个月对该装置实际应用效果观察发现，该装置动作灵敏、故障率低，在后期回采中输送带发生两次撕带时，该装置能够在3 s范围内及时闭锁电机电源，防止事故范围扩大，预计全年降低输送机维修成本费用达32万元，保证了输送机安全高效运输，取得了显著应用成效。