矿用带式输送机纠偏装置设计及应用

王艳来

（晋能控股集团朔州煤电公司安全应急防控中心，山西 朔州 038300）

引言

矿用带式输送机是采掘工作面重要运输设备，具有安装简单、便于操作、实用性强及运输能力大等优点[1-3]，但是在实际煤矿采掘施工过程中，由于安装质量不合格、运煤量大、输送机安装维护不到位等原因导致带式输送机出现跑偏现象。一旦出现跑偏，输送机两侧托辊对输送带产生不等作用力，造成输送带在轴向产生应力作用，从而导致输送带出现撕裂现象；同时输送带出现跑偏后，会与卸载滚筒、导向滚筒及尾滚筒摩擦力加大，造成输送机电机产生超负荷现象，很容易造成电机烧毁，不利于采掘施工安全[4-5]。合理分析带式输送机跑偏机理，并采取合理有效的控制技术，对带式输送机安全稳定运行、提高带式输送机寿命具有重要意义。

1 2202 巷概述

晋能控股集团朔州煤电公司小峪煤矿2202 巷道位于3 号煤层402 盘区辅助运输巷东部，在东帮开口，由西向东掘进，其中北为5202 巷，西部为402盘区辅助回风巷、运输巷，东部为矿界与中能芦子沟煤业公司相邻，南部为实煤区。

2202 巷设计掘进长度为1 400 m，巷道段规格为宽×高=4.5 m×3.7 m，巷道掘进煤层为石炭系3号，煤层较稳定，煤层厚12 m，含3 层夹矸，夹矸率0.8%。煤层走向127°，倾向北东，倾角3°；巷道施工方法采用EBZ160 型掘进机按设计要求一次切割成型，巷道掘进至850 m 施工一个移变硐室，所产生的煤由带式输送机运输出去。

2202 巷掘进期间巷道内安装一部SSJ-800 型带式输送机，输送机采用双电机驱动模式，电机功率为40 kW，输送机运输能力为200 t/h；为了防止带式输送机跑偏，带式输送机上每隔50 m 安装一组防跑偏托辊，由于传统防跑偏托辊自动化水平低、故障率高，防跑偏效果差，造成巷道在前期掘进过程中带式输送机因跑偏出现撕带、断带事故6 起，经济损失达27.5 万元，严重制约着巷道安全、快速掘进。

2 新型纠偏装置设计

2.1 组成

为了提高2202 巷后期掘进过程中带式输送机运行稳定性，以及巷道运输效率，设计了一套新型纠偏装置。该装置主要由跑偏监测装置和防跑偏装置两部分组成，如图1 所示。

图1 带式输送机新型纠偏装置结构示意图

2.1.1 跑偏监测装置

1）跑偏监测装置能够实时对带式输送机运行状况进行监测。当带式输送机发生跑偏现象时，跑偏监测装置可监测到输送带跑偏量，并将收集的数据发送至控制器，控制器接收信号并通过控制纠偏装置及时对跑偏输送带进行纠偏，防止跑偏范围进一步扩大。

2）跑偏监测装置安装在皮带架两侧。当输送带出现跑偏时，跑偏一侧的皮带将带动立辊进行转动，立辊在转动过程中使开关体被打开，并及时发出跑偏信号；输送带跑偏量与立辊转动量呈正比，所以输送带在跑偏时通过立辊转动量可计算出输送带跑偏量，输送带跑偏复位后立辊在无输送带阻力情况下通过内部复位弹簧将立辊复位。

3）跑偏监测装置可根据跑偏量及时发出不同的警报。当输送带跑偏时，检测立辊旋转角度在30°～180°时系统发出一级警报，此时系统通过纠偏装置可及时对输送带跑偏现象进行有效控制；当立辊旋转角度＞180°时，系统发出二级警报，此时通过系统与带式输送机电机联锁控制作用立即停机。

2.1.2 防跑偏装置

1）带式输送机一旦出现跑偏时，常用的纠偏方法如下：调节输送带夹角及上下托辊位置；对输送带卸料点挡煤皮带进行调节；微调节带式输送机驱动滚筒、改向滚筒。而2202 巷安装的防跑偏装置主要通过控制调心托辊偏移角，实现输送带防跑偏的目的。

2）防跑偏装置主要由双向调心托辊、螺旋杆、电机、控制器等部分组成，双向调心托辊安装在输送带两侧，并通过平衡架固定连接，调心托辊长度为0.6 m、直径为150 mm。

3）螺旋杆安装在平衡架下方并与带式输送机H架固定，螺旋杆通过电机进行控制连接，电机与控制器连接，控制器另一端与跑偏监测装置控制器连接。

2.2 工作原理

1）当带式输送机运行过程中出现跑偏时，跑偏一侧输送带带动H 架上方检测立辊转动，立辊转动后及时打开开关体，监测装置内部PLC 控制器对输送带跑偏数据进行收集处理，根据立辊旋转角度控制器计算可得出输送带跑偏量，同时监测装置发出警报。当输送机跑偏量在控制范围内，通过防跑偏装置及时进行纠偏；当跑偏量超过控制范围时，通过控制器联锁控制作用及时断电停机。

2）当输送机出现跑偏后，跑偏监测装置将输送带跑偏量及时发送至防跑偏装置控制器内，控制器接收信号后防跑偏装置电机供电，然后通过控制器控制作用调节螺旋杆旋转方向，当输送机向右侧跑偏时，螺旋杆通过电机控制作用将调偏托辊向左侧倾斜，从而抑制输送带跑偏范围进一步扩大；当输送带调偏复位后，系统停止纠偏保护动作。

3 应用效果

截至2020 年7 月16 日2202 巷已掘进到位，通过对巷道掘进过程中带式输送机防跑偏装置进行优化改进，即安装一套新型纠偏装置后，通过6 个月实际应用效果来看，取得显著应用成效，具体如下：

1）装置实用性强：优化改造后的新型纠偏装置整体结构相对简单，制造成本费用为0.34 万元，该装置可适用于井下不同型号的带式输送机。该装置还可用于化工、桥梁隧道等领域中，实用性强，应用范围广。

2）自动化水平高：新型纠偏装置主要通过跑偏监测装置对输送带跑偏现象进行检查并计算跑偏量，然后利用防跑偏装置及时进行纠偏，整个过程无须人工干预，大大提高了带式输送机防跑偏自动化水平，降低了输送机人工纠偏劳动作业强度。

3）防跑偏效果好：2202 巷带式输送机共计安装了3 套新型纠偏装置，通过6 个月实际应用效果来看，该装置投入使用后，巷道在后期掘进过程中共计监测到带式输送机跑偏13 次，及时纠偏11 次，有两次跑偏严重系统及时停机，在此期间未发生一起因带式输送机跑偏导致输送带撕带、断带事故，减少了输送机维修费用约20 万元。