根據(jù)大量的帶式輸送機(jī)斷帶事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),分析了帶式輸送機(jī)斷帶事故的危害,提出了帶式輸送機(jī)斷帶預(yù)防措施,對(duì)上運(yùn)帶式輸送機(jī)斷帶保護(hù)進(jìn)行了探討,介紹了中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的SPDB-Ⅰ型上運(yùn)帶式輸送機(jī)斷帶保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)及其選型與安裝。
    引言
    在煤炭生產(chǎn)中,帶式輸送機(jī)是重要的運(yùn)輸設(shè)備,其中一些主運(yùn)輸帶式輸送機(jī)擔(dān)負(fù)著一個(gè)或多個(gè)采區(qū)的運(yùn)輸任務(wù)。但由于膠帶的長(zhǎng)期、高負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)和一些意外因素,如矸石直接砸膠帶或金屬物卡阻膠帶,會(huì)造成膠帶的突然斷裂;對(duì)于鋼絲繩芯強(qiáng)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(dòng),造成橫向斷帶事故。而且斷帶多發(fā)生在驅(qū)動(dòng)滾筒附近和有較大變坡處的承載帶上。傾角大、距離長(zhǎng)、負(fù)荷大的上運(yùn)帶式輸送機(jī),一旦發(fā)生斷帶下滑或因逆止器失效造成的逆轉(zhuǎn)事故,就會(huì)摧毀膠帶機(jī)機(jī)架、損壞設(shè)備、堵塞運(yùn)輸巷道,造成長(zhǎng)時(shí)間的停產(chǎn)及重大經(jīng)濟(jì)損失,甚至人員傷亡,后果極其嚴(yán)重;而且斷帶事故十分普遍。為了煤礦的安全生產(chǎn),上運(yùn)帶式輸送機(jī)的橫向保護(hù)斷帶問題必須要引起人們的高度重視,應(yīng)積極地預(yù)防,盡量避免斷帶事故的發(fā)生,并采取一定的保護(hù)措施,當(dāng)發(fā)生斷帶時(shí)保護(hù)裝置能及時(shí)、可靠地制動(dòng)下滑的膠帶,避免引發(fā)惡性事故。
    1、帶式輸送機(jī)斷帶事故
    帶式輸送機(jī)的橫向斷帶事故時(shí)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(jì)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(jī)在正常生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)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(jì)損失約9.8萬元,間接損失達(dá)250余萬元。第一起事故,編號(hào)為88-12-8的硫化接頭運(yùn)行到膠帶機(jī)頭以下150 m左右一較大的變坡點(diǎn)處時(shí)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(dá)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(hào)為94-5-2的硫化接頭運(yùn)行到膠帶機(jī)頭以下約200 m處發(fā)生脫落斷裂,膠帶下滑距離達(dá)550余m,情形與第一次事故基本相同。
    (2)淮北礦業(yè)集團(tuán)公司朱仙莊煤礦,隨著機(jī)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(qiáng)力輸送機(jī)來運(yùn)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(jī),輸送機(jī)膠帶總長(zhǎng)達(dá)到13 200 m。隨著輸送機(jī)膠帶服務(wù)年限的增加,出現(xiàn)了不同程度的老化現(xiàn)象,致使輸送機(jī)膠帶覆蓋層與帶芯之間粘合強(qiáng)度下降。2002年底連續(xù)發(fā)生5起輸送機(jī)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(tuán)公司現(xiàn)有主提升斜井膠帶輸送機(jī)12部,暗斜井主運(yùn)輸膠帶輸送機(jī)11部;斜井坡度為14°~16°,膠帶寬度1~1.4 m、機(jī)長(zhǎng)400~1 100m。從1989-1995年,有7部主斜井膠帶輸送機(jī)發(fā)生斷帶事故,共影響生產(chǎn)近400 h,影響產(chǎn)量達(dá)30萬t。斷帶事故不僅影響了生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益,還嚴(yán)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(wù)局至1996年有17臺(tái)鋼絲繩芯膠帶輸送機(jī)在運(yùn)行,其中有SQD-440型上運(yùn)大傾角膠帶輸送機(jī)、STJ/4X2805型鋼絲繩芯膠帶輸送機(jī)(運(yùn)量達(dá)1 000 t/h)等等。共有10個(gè)礦使用鋼絲繩芯膠帶輸送機(jī),其中有8個(gè)礦發(fā)生過斷帶事故。發(fā)生斷帶事故的膠帶輸送機(jī)占總數(shù)的58.82 %。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),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(jì)影響生產(chǎn)時(shí)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(jī)斷帶的預(yù)防與保護(hù)
    2.1　帶式輸送機(jī)斷帶的預(yù)防
    在煤礦井下?lián)�任煤炭運(yùn)輸?shù)闹髂z帶機(jī)多使用鋼絲繩芯的強(qiáng)膠帶。從上文列舉的輸送機(jī)斷帶事故中可知,鋼絲繩芯強(qiáng)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(qiáng)度不夠,接頭處的鋼絲繩芯抽出造成膠帶斷裂。膠帶的長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn),造成表層橡膠的磨損和內(nèi)部鋼絲繩芯的腐蝕,甚至出現(xiàn)斷絲現(xiàn)象,使膠帶的強(qiáng)度降低。在運(yùn)轉(zhuǎn)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(huì)引發(fā)斷帶。因此輸送機(jī)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(yīng)加強(qiáng)對(duì)輸送機(jī)的管理,避免大塊的煤塊、矸石或其它異物卡阻膠帶,還應(yīng)加強(qiáng)預(yù)防、檢修措施。對(duì)于鋼絲繩芯強(qiáng)力膠帶選用時(shí)應(yīng)選用高質(zhì)量的膠帶,并提高硫化接頭的硫化工藝保證接頭的硫化質(zhì)量,并對(duì)膠帶的接頭和鋼絲繩芯狀況進(jìn)行定期檢測(cè)或?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)。常用的檢測(cè)方法是使用X射線機(jī)對(duì)鋼絲繩芯膠帶的接頭和鋼絲繩芯進(jìn)行透視,發(fā)現(xiàn)接頭抽動(dòng)嚴(yán)重或鋼絲繩芯出現(xiàn)破損及時(shí)處理。也可以使用強(qiáng)力膠帶鋼絲繩芯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置,該裝置可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)接頭處鋼絲繩芯的抽動(dòng)情況和膠帶鋼絲繩芯的狀態(tài),當(dāng)接頭處的鋼絲繩芯抽動(dòng)超出設(shè)定范圍或檢測(cè)到發(fā)生斷帶時(shí),將報(bào)警停機(jī)。
    2.2　上運(yùn)帶式輸送機(jī)斷帶的保護(hù)
    帶式輸送機(jī)斷帶事故的預(yù)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(yùn)帶式輸送機(jī)使用了強(qiáng)力膠帶鋼絲繩芯實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)裝置檢測(cè)到膠帶發(fā)生斷帶報(bào)警停機(jī),也不能阻止膠帶的下滑造成的惡性事故。因此,上運(yùn)帶式輸送機(jī)應(yīng)采用必要的斷帶保護(hù)措施防止膠帶斷帶后下滑。斷帶保護(hù)裝置必須滿足如下要求:在輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí),不應(yīng)影響輸送機(jī)的運(yùn)輸,不應(yīng)損傷膠帶;當(dāng)發(fā)生斷帶事故時(shí),應(yīng)快速靈敏的動(dòng)作,將膠帶可靠地捕捉制動(dòng),且不應(yīng)損傷膠帶;保護(hù)裝置應(yīng)該具有足夠大的強(qiáng)度,保證斷帶后下滑的膠帶在制動(dòng)過程中不會(huì)損壞保護(hù)裝置;在膠帶發(fā)生斷帶時(shí),能及時(shí)的發(fā)出信號(hào)使輸送機(jī)緊急停車。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研制的SPDB-Ⅰ型上運(yùn)帶式輸送機(jī)斷帶保護(hù)裝置均能滿足以上要求,該保護(hù)裝置包括承載帶保護(hù)裝置和回程帶保護(hù)裝置,其中承載帶保護(hù)裝置利用楔塊形成自鎖將承載帶夾緊制動(dòng),回程帶保護(hù)裝置利用制動(dòng)輥輪在楔形槽內(nèi)形成自鎖將回程帶夾緊制動(dòng)。該保護(hù)裝置沿輸送機(jī)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(hù)裝置同時(shí)動(dòng)作將承載帶和回程帶制動(dòng)。下面結(jié)合圖1對(duì)該保護(hù)裝置作簡(jiǎn)單的介紹。
    1-承載帶;2-回程帶;3-輸送機(jī)機(jī)架;4-回程帶保護(hù)裝置;5-平行下托輥;6-承載帶保護(hù)裝置;7-槽形托輥
    2.2.1　承載帶保護(hù)裝置
    承載帶保護(hù)裝置主要由支腿、支架、觸發(fā)輥輪、楔形制動(dòng)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(jī)中間架的兩側(cè)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(zhǎng)槽的軸座上;在支架的兩側(cè)安裝有楔形制動(dòng)閘,其傾斜角與膠帶的槽形角相同,楔形制動(dòng)閘上安裝有活動(dòng)的楔形閘塊;兩側(cè)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(cè)垂直于楔形制動(dòng)閘的上方,分別經(jīng)制動(dòng)梁固定有上閘塊,上閘塊可通過螺栓組上下調(diào)節(jié)高度。采用以上方案和結(jié)構(gòu),將承載帶斷帶保護(hù)裝置安裝在輸送機(jī)的中間架上,承載帶底部受觸發(fā)輥輪支撐,承載帶兩側(cè)的空載邊處于楔形制動(dòng)閘與上閘塊之間。當(dāng)帶式輸送機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),承載膠帶帶動(dòng)著觸發(fā)輥輪正向旋轉(zhuǎn),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(shí)兩閘塊與承載帶的距離均約10 mm;當(dāng)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(dòng)觸發(fā)輥輪沿軸座的長(zhǎng)槽下滑,同時(shí)帶動(dòng)楔形閘塊動(dòng)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(dòng)作的同步性。
    在承載帶保護(hù)裝置的楔形閘塊處安裝了檢測(cè)傳感器,當(dāng)膠帶發(fā)生斷帶時(shí),可以向輸送機(jī)的控制系統(tǒng)發(fā)出斷帶報(bào)警信號(hào)和停機(jī)信號(hào)使輸送機(jī)停機(jī)。
    2.2.2　回程帶保護(hù)裝置
    回程帶保護(hù)裝置由左右2個(gè)帶有楔形長(zhǎng)槽的側(cè)板、底座、制動(dòng)輥輪、限位裝置等部分組成,如圖1所示�；爻處�斷帶保護(hù)裝置通過螺栓組和U型螺栓組將其側(cè)板和底座固定在膠帶機(jī)的中間架上,底座的底板處在回程帶下方約10 mm處。制動(dòng)輥輪為單向輥輪,其輥輪筒兩端有突臺(tái)處于側(cè)板長(zhǎng)槽內(nèi);當(dāng)制動(dòng)輥輪處在長(zhǎng)槽上端時(shí),其兩軸端銑成平面支撐在側(cè)板外側(cè)的支撐板的窄槽內(nèi),且軸不可轉(zhuǎn)動(dòng),并受限位裝置限位,保證輥輪不自動(dòng)滑落;側(cè)板上長(zhǎng)槽下段與底板的夾角小于制動(dòng)輥輪產(chǎn)生自鎖時(shí)的自鎖角,且長(zhǎng)槽足夠長(zhǎng),其下端與底板的垂直距離小于制動(dòng)輥輪的半徑。當(dāng)輸送機(jī)正常運(yùn)行時(shí),承載帶帶動(dòng)制動(dòng)輥輪正向轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)承載帶發(fā)生斷帶帶動(dòng)輥輪下滑并克服限位裝置的限制沿側(cè)板長(zhǎng)槽下滑,制動(dòng)輥輪在長(zhǎng)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(hù)裝置的選型與安裝SPDB-Ⅰ型上運(yùn)帶式輸送機(jī)斷帶保護(hù)裝置是一種系列化的專利產(chǎn)品(其專利申請(qǐng)?zhí)枮? 200520075897.0),根據(jù)帶式輸送機(jī)的型號(hào)配套設(shè)計(jì)成多種規(guī)格,可根據(jù)帶式輸送機(jī)的輸送帶寬度、槽形角等參數(shù)選用。該保護(hù)裝置使用U形螺栓組和螺栓組固定安裝在膠帶輸送機(jī)的中間架上(如圖1所示),無需對(duì)輸送機(jī)進(jìn)行改造,安裝十分方便、簡(jiǎn)易。
    安裝間距因膠帶的寬度、膠帶的強(qiáng)度、設(shè)計(jì)輸送能力、輸送機(jī)的傾角而不同,在其強(qiáng)度允許的范圍內(nèi),保證膠帶被抓捕制動(dòng)時(shí)不被扯裂的情況下,承載帶保護(hù)裝置的安裝間距一般為50~100 m,回程帶保護(hù)裝置的安裝間距一般為150~200 m。在膠帶靠近驅(qū)動(dòng)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(jié)語(yǔ)
    從帶式輸送機(jī)橫向斷帶事故的調(diào)查和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)上,可知帶式輸送機(jī)橫向斷帶事故尤其是上運(yùn)帶式輸送機(jī)的橫向斷帶事故的危害很大,應(yīng)加強(qiáng)對(duì)帶式輸送機(jī)的安全管理,采取有力的預(yù)防措施。對(duì)上運(yùn)帶式輸送機(jī)應(yīng)安裝斷帶保護(hù)裝置,防止膠帶斷帶下滑引發(fā)重大的惡性事故。