礦用帶式輸送機跑偏分析及糾偏裝置改進

王麗軍

（長春興煤業有限公司，山西 大同 037101）

輸送帶穩定運轉是保證采掘工作面安全高效運輸的重要前提，但是在實際煤礦生產過程中，由于輸送帶接頭交接不正、機架不正、滾筒粘料、托輥運轉不靈活等很容易造成輸送帶出現跑偏現象[1-3]，輸送帶一旦出現跑偏后不僅造成物料運輸效率低，輸送帶磨損嚴重，甚至造成輸送帶斷帶、電機燒毀事故發生。目前煤礦主要是通過調心托輥來回擺動治理輸送帶跑偏，而調心托輥的擺動是通過人工來實現的，調偏托輥自動化水平差、故障率高，達不到預期的糾偏效果；本文以長春興煤礦603 回風順槽內DSJ-80 型帶式輸送機為研究對象，針對帶式輸送機跑偏現象安裝一套液控糾偏裝置。

1 問題的提出

長春興煤業有限公司603 回風順槽位于井田南盤區西翼，巷道設計長度為1 700 m，巷道從南盤區運輸大巷開口沿煤層底板進行掘進施工。603回風順為矩形斷面，斷面規格為寬×高=4.5 m×3.5 m，巷道掘進的22#煤層，平均厚度為9.58 m，平均傾角為4°。

603 回風順巷道掘進期間安裝一部DSJ-80 帶式輸送機與南盤區帶式輸送機搭接聯合出煤；DSJ-80 帶式輸送機采用雙電機驅動，電機功率為40 kW。

巷道在前期掘進過程中由于受帶式輸送機安裝裝置、輸送機檢修維護水平以及糾偏技術水平等限制，帶式輸送機頻繁出現跑偏現象，通過統計分析發現，巷道掘進前期因帶式輸送機跑偏導致斷電4 起，電機燒毀一臺，影響巷道掘進時長為17h，經濟損失達21.4 萬元，嚴重制約著603 回風順槽安全快速掘進； 對此長春興煤礦通過技術分析，決定對帶式輸送機原糾偏裝置進行優化改進，安裝一套液控糾偏裝置。

2 帶式輸送機跑偏原因及危害

2.1 帶式輸送機跑偏特性

正常狀態下帶式輸送機四向受力平衡，主要包括水平方向靜摩擦力F1（驅動力），兩側托輥對輸送帶斜向上的擠壓力F2、F3，以及輸送帶重力G，靜摩擦力方向與輸送帶中心線方向一致，當輸送帶受外力作用出現跑偏時靜摩擦力方向與輸送帶中心線出現偏角，導致輸送帶在中心線方向受力不均，輸送帶向受力大的一側出現跑偏，如圖1 所示。

圖1 帶式輸送機正常運轉與跑偏運轉時受力

2.2 帶式輸送機跑偏原因

（1）輸送機安裝質量差帶式輸送機主要利用各類滾筒、托輥對環形輸送帶施加靜摩擦力驅使輸送帶運轉，輸送帶正常運轉時靜摩擦力方向與輸送帶中心線平行，但是在實際井下采掘工作面中輸送機安裝質量不合格，導致機頭滾筒與機尾滾筒軸線不平行，導致滾筒產生的靜摩擦力方向不一致，造成輸送帶徑向產生跑偏分力。

（2）卸載點受力不均井下帶式輸送機相互搭接進行原煤運輸，搭接高度在0.5～2.0 m 范圍內，當相鄰兩部帶式輸送機搭接高度大，且無緩沖裝置時，上水平輸送帶卸載的煤流速度快、沖擊作用力大，在落入下水平輸送帶瞬間對輸送帶產生沖擊作用力，造成輸送帶兩側受力不均，出現跑偏，這類跑偏一般出現在機尾處。

（3）防跑偏效果差：防跑偏裝置是帶式輸送機重要保護裝置之一，但是帶式輸送機傳統防跑偏裝置故障率高、糾偏效果差，達不到預期防跑偏效果。

2.3 帶式輸送機跑偏危害

帶式輸送機一旦出現跑偏后不僅制約著采掘工作面安全高效運輸，而且影響輸送機使用壽命，增加輸送機事故率，主要危害表現在以下幾方面：

（1）巷道撒煤量大：帶式輸送機出現跑偏時很容易造成物料灑落現象，造成巷道內撒煤量，人工清煤勞動作業強度大，降低了帶式輸送機運輸效率[4]。

（2）斷帶事故：目前阻燃輸送帶內部主要由多組鋼芯組成，正常狀態下輸送帶鋼芯受力平衡，當出現跑偏時每根鋼芯受力不均，導致鋼芯出現破斷現象，造成輸送帶斷帶。

（3）撕帶事故：對于掘進巷道帶式輸送機主要采用機械對接法，當帶式輸送機出現跑偏后在接口處產生徑向拉伸力，很容易造成輸送帶出現撕帶事故。

（4）輸送機負荷加大：帶式輸送機出現跑偏后輸送帶與滾筒、托輥之間摩擦力加大，在物料運輸時輸送機電機負荷加大，很容易出現電機燒毀事故[5]。

3 傳統糾偏裝置及存在的問題

傳統糾偏裝置主要存在的問題。

1）自動化水平低：傳統糾偏托輥結構簡單、自動化水平低，安裝后需人工調整實現對輸送帶進行糾偏，勞動作業強度大。

2）故障率高、安裝數量多：傳統糾偏托輥每隔50 m 安裝一組，603 回風順槽內帶式輸送機共計需安裝35 組，安裝數量多、成本費用高；而且立式糾偏托輥安裝后長期在跑偏輸送帶磨損下，托輥架變形及托輥表層橡膠磨損嚴重，立式托輥磨損后無法修復二次利用。

3）糾偏效果差：傳統糾偏托輥安裝在皮帶架上，安裝高度在0.3～0.5 m 范圍內，當帶式輸送機出現跑偏且與糾偏托輥完全接觸后方可起到糾偏效果，但是對于輸送帶小范圍跑偏無法起到糾偏效果，同時傳統糾偏托輥只能控制輸送帶跑偏范圍擴大，無法對輸送帶產生復位力，糾偏效果差。

4 液控糾偏裝置結構組成及工作原理

4.1 裝置結構及功能

（1）優化后的液控糾偏裝置主要由工業電視、PLC 控制器、糾偏托輥、方形底座、支架、控制閥組、補油儲存裝置、輸送帶跑偏檢測驅動裝置、液壓開關、聯接管路、聲光報警器、雙出軸油缸等部分組成，如圖2 所示。

圖2 帶式輸送機液控糾偏裝置結構

（2）工業電視安裝在盤區或地面控制內，通過信號電纜與PLC 控制器連接，主要用于對井下帶式輸送機現場運行情況進行可視化監控；PLC 控制主要用于裝置信號接收、分析處理以及指令發送，具有報警、停機、反饋帶式輸送機跑偏量、復位等功能，與液控開關連接。

（3）液控糾偏裝利用雙組卡纜將方形底座固定在方形座架上，方形座架采用工字鋼焊制而成，安裝一組下托輥管體，座架兩端各焊制一個底座固定孔，通過卡纜進行固定，結構如圖3 所示；603回風順內帶式輸送機總共安裝8 套液控糾偏裝置，在距機頭50 m 處安裝一套，距機尾30 m 安裝一套，輸送機中部每隔200 m 安裝一套。

圖3 帶式輸送機液控糾偏裝置安裝

（4）輸送帶跑偏檢測驅動裝置主要由輸送帶跑偏檢測盤、驅動油泵、機械緩沖機構組成，輸送帶跑偏檢測盤一端卡在驅動油泵軸頭上，驅動油泵安裝在機械緩沖機構上。

（5）液控開關安裝在驅動油泵與聯接管路的連接處，輸送帶跑偏后接觸輸送帶跑偏檢測盤，帶動驅動油泵轉動，輸出壓力油后迫使液控開關開啟。液控開關與聲光報警器通過電源線串聯，液控開關開啟后，給聲光報警器接通電源，聲光報警器開始工作。

（6）雙出軸油缸由缸筒、活塞桿、密封件等部分組成，活塞桿與油缸內部腔體連接，油缸內部分為A、B 腔體，當液壓油進入A 腔時，活塞桿向一側推進；當液壓油進入B 腔時，活塞桿向相反方向推進。

4.2 糾偏裝置工作原理

（1）當帶式輸送機輸送帶向H 架一側發生跑偏時，輸送帶邊緣與輸送帶跑偏檢測驅動裝置接觸，輸送帶跑偏檢測驅動裝置隨之轉動，從而啟動液控開關并打開聲光報警器，警示現場出現帶式輸送機跑偏現象。

（2）輸送帶跑偏檢測驅動裝置啟動后，從補油儲存裝置吸入液壓油，進入高壓雙出軸油缸A 油腔內并推動活塞向右運動，從而帶動糾偏托輥沿輸送帶橫向向跑偏相反方向運動，糾偏托輥在運動過程中對輸送帶產生橫向復位力，實現糾偏動作。

（3）液控開關打開后向控制室主控系統發送跑偏信號，工業電視通過專業組態軟件以模擬三維動畫直觀顯示帶式輸送機跑偏畫面，顯示畫面主要包括跑偏位置、跑偏量、輸送機編號及巷道名稱等。

（4）當帶式輸送機糾偏復位后與輸送帶跑偏檢測驅動裝置分離，停止轉動，液控開關關閉，并向主控室發送復位信號，同時在油缸內部控制閥組作用下，將雙出軸油缸鎖定，確保糾偏托輥位于平衡狀態，不會產生糾偏力。

4.3 裝置優缺點

（1）優點

①優化后的液控糾偏裝置具有報警、停機、復位提示等功能，而且采用工業電視可直觀查看帶式輸送機的輸送帶跑偏及復位情況。

②液控糾偏裝置利用輸送帶跑偏帶動輸送帶跑偏檢測驅動裝置工作，實現糾偏動作，裝置運行過程中無需人工干預，勞動作業強度??；同時裝置主要采用金屬構件組成，且體積小，集成式安裝，能適用于高溫、多塵、潮濕等各種惡劣環境。

③裝置內補油儲存裝置可有效防止液壓系統進入空氣，工作可靠性高，能保證系統穩定工作。油缸內部控制閥組具有鎖定功能，有效防止輸送帶二次跑偏。

④液控糾偏裝置在安裝時根據輸送帶跑偏量適當對跑偏檢測驅動裝置安裝位置進行調整，實用性強，而且裝置中配套安裝了機械緩沖機構以減輕輸送帶對設備本身的磨損。

（2）缺點

通過現場實際應用效果來看液控糾偏裝置還存在一些不足，需進一步優化改進，主要表現在以下兩方面：

①帶式輸送機在運輸煤矸時產生的粉塵濃度大，對液壓油缸影響大，需定期對油缸密封進行更換。

②液控糾偏裝置相比傳統的糾偏托輥糾偏效果高、安裝數量少，但是生產成本費用高，裝置故障后維修費用高。

5 結語

長春興煤礦于2021 年9 月對603 回風順槽內DSJ-80 型帶式輸送機糾偏裝置進行優化改進，截止12 月通過3 個月實際應用效果來看，帶式輸送機安裝液控糾偏裝置后有效控制了輸送帶跑偏現象，603 回風順槽在后期回采過程中未發生一起因輸送帶跑偏造成斷電、電機燒毀等事故，全年預計可節約帶式輸送機維修成本達20 余萬元，取得了顯著應用成效。