引　言

  在煤炭生产中,带式输送机是重要的运输设备,其中一些主运输带式输送机担负着一个或多个采区的运输任务。但由于胶带的长期、高负荷运转和一些意外因素,如矸石直接砸胶带或金属物卡阻胶带,会造成胶带的突然断裂;对于钢丝绳芯强力胶带,由于钢丝绳芯的锈蚀、断裂或因胶带硫化接头钢丝绳芯的抽动,造成横向断带事故。而且断带多发生在驱动滚筒附近和有较大变坡处的承载带上。倾角大、距离长、负荷大的上运带式输送机,一旦发生断带下滑或因逆止器失效造成的逆转事故,就会摧毁胶带机机架、损坏设备、堵塞运输巷道,造成长时间的停产及重大经济损失,甚至人员伤亡,后果极其严重;而且断带事故十分普遍。为了煤矿的安全生产,上运带式输送机的横向保护断带问题必须要引起人们的高度重视,应积极地预防,尽量避免断带事故的发生,并采取一定的保护措施,当发生断带时保护装置能及时、可靠地制动下滑的胶带,避免引发恶性事故。

  1　带式输送机断带事故

  带式输送机的横向断带事故时有发生,下面列举一些论文中已公开的断带事故和统计数据。

  (1)1994年5月20日和7月31日,山东省七五煤矿330采区钢丝绳芯胶带输送机在正常生产运转中,连续2次发生断带事故,虽未造成人员伤亡,但每次均造成直接经济损失约9.8万元,间接损失达250余万元。第一起事故,编号为88-12-8的硫化接头运行到胶带机头以下150 m左右一较大的变坡点处时脱落断裂。断后的胶带在载荷和胶带重力分力作用下,逐渐加速,飞速下滑,直至堆积到不能再下滑为止,下滑距离达500余m。胶带托辊支架冲击损坏150余架,托辊损坏60余只,打毁架空乘人装置吊座20余架。第二起事故,编号为94-5-2的硫化接头运行到胶带机头以下约200 m处发生脱落断裂,胶带下滑距离达550余m,情形与第一次事故基本相同。

  (2)淮北矿业集团公司朱仙庄煤矿,随着机械化程度的逐步提高,原煤产量也逐年增加,目前已超过170万t/d,而85%以上的原煤需要强力输送机来运输。1996年以来朱仙庄煤矿陆续安装并投入使用了5部ST型钢丝绳芯输送机,输送机胶带总长达到13 200 m。随着输送机胶带服务年限的增加,出现了不同程度的老化现象,致使输送机胶带覆盖层与带芯之间粘合强度下降。2002年底连续发生5起输送机胶带接头拉断事故,直接影响了全矿的安全生产。

  (3)大同煤矿集团公司现有主提升斜井胶带输送机12部,暗斜井主运输胶带输送机11部;斜井坡度为14°~16°,胶带宽度1~1.4 m、机长400~1 100m。从1989-1995年,有7部主斜井胶带输送机发生断带事故,共影响生产近400 h,影响产量达30万t。断带事故不仅影响了生产和经济效益,还严重破坏了井下装备,甚至威胁到职工的生命安全。

  (4)平顶山矿务局至1996年有17台钢丝绳芯胶带输送机在运行,其中有SQD-440型上运大倾角胶带输送机、STJ/4X2805型钢丝绳芯胶带输送机(运量达1 000 t/h)等等。共有10个矿使用钢丝绳芯胶带输送机,其中有8个矿发生过断带事故。发生断带事故的胶带输送机占总数的58.82 %。据不完全统计,截止1995年8月,全局共发生钢丝绳芯胶带断带事故16起,累计影响生产时间1 706.2 h,影响产量20余万t。其中15起断带发生在接头处,占断带总数的93.75%。

  2　带式输送机断带的预防与保护

  2.1　带式输送机断带的预防

  在煤矿井下担任煤炭运输的主胶带机多使用钢丝绳芯的强胶带。从上文列举的输送机断带事故中可知,钢丝绳芯强力胶带的断裂多发生在硫化接头处。由于接头硫化工艺不高或接头处橡胶老化,使其强度不够,接头处的钢丝绳芯抽出造成胶带断裂。胶带的长期运转,造成表层橡胶的磨损和内部钢丝绳芯的腐蚀,甚至出现断丝现象,使胶带的强度降低。在运转过程中,胶带突然受到大块煤块、矸石等卡阻,使得胶带所受张力变大,也会引发断带。因此输送机断带是由多种因素造成的。为了尽量避免断带事故的发生,应加强对输送机的管理,避免大块的煤块、矸石或其它异物卡阻胶带,还应加强预防、检修措施。对于钢丝绳芯强力胶带选用时应选用高质量的胶带,并提高硫化接头的硫化工艺保证接头的硫化质量,并对胶带的接头和钢丝绳芯状况进行定期检测或实时监测。常用的检测方法是使用X射线机对钢丝绳芯胶带的接头和钢丝绳芯进行透视,发现接头抽动严重或钢丝绳芯出现破损及时处理。也可以使用强力胶带钢丝绳芯实时监测装置,该装置可实时监测接头处钢丝绳芯的抽动情况和胶带钢丝绳芯的状态,当接头处的钢丝绳芯抽动超出设定范围或检测到发生断带时,将报警停机。

  2.2　上运带式输送机断带的保护

  带式输送机断带事故的预防十分必要,但断带事故的发生具有极大的突发性,即使上运带式输送机使用了强力胶带钢丝绳芯实时监测装置检测到胶带发生断带报警停机,也不能阻止胶带的下滑造成的恶性事故。因此,上运带式输送机应采用必要的断带保护措施防止胶带断带后下滑。断带保护装置必须满足如下要求:在输送机正常运行时,不应影响输送机的运输,不应损伤胶带;当发生断带事故时,应快速灵敏的动作,将胶带可靠地捕捉制动,且不应损伤胶带;保护装置应该具有足够大的强度,保证断带后下滑的胶带在制动过程中不会损坏保护装置;在胶带发生断带时,能及时的发出信号使输送机紧急停车。中国矿业大学研制的SPDB-Ⅰ型上运带式输送机断带保护装置均能满足以上要求,该保护装置包括承载带保护装置和回程带保护装置,其中承载带保护装置利用楔块形成自锁将承载带夹紧制动,回程带保护装置利用制动辊轮在楔形槽内形成自锁将回程带夹紧制动。该保护装置沿输送机每隔一定距离多处安装,一旦发生断带事故,断口下方的保护装置同时动作将承载带和回程带制动。下面结合图1对该保护装置作简单的介绍。  

  1-承载带;2-回程带;3-输送机机架;4-回程带保护装置;5-平行下托辊;6-承载带保护装置;7-槽形托辊

   2.2.1　承载带保护装置

   承载带保护装置主要由支腿、支架、触发辊轮、楔形制动闸、拨板、上闸块和防偏立辊等部分组成,如图1所示。左右两支腿经U形螺栓组分别固定在带式输送机中间架的两侧槽钢上,支架用螺栓组固定在左右两支腿上;在支架的中间固定有一单向的触发辊轮,触发辊轮的两出轴轴端支撑在铣有长槽的轴座上;在支架的两侧安装有楔形制动闸,其倾斜角与胶带的槽形角相同,楔形制动闸上安装有活动的楔形闸块;两侧闸块分别经拨板与触发辊轮的两出轴连接,拨板一端与闸块固联,另一端的开槽套在触发辊轮的出轴上;在两侧垂直于楔形制动闸的上方,分别经制动梁固定有上闸块,上闸块可通过螺栓组上下调节高度。采用以上方案和结构,将承载带断带保护装置安装在输送机的中间架上,承载带底部受触发辊轮支撑,承载带两侧的空载边处于楔形制动闸与上闸块之间。当带式输送机正常运转时,承载胶带带动着触发辊轮正向旋转,在胶带摩擦力的作用力下触发辊轮的两出轴处在轴座的最前端,并通过拨板使楔形闸块与胶带相距,此时两闸块与承载带的距离均约10 mm;当承载胶带发生断带因胶带纵向张力缺失压在楔形闸块上,又因触发辊轮为单向,胶带摩擦力带动触发辊轮沿轴座的长槽下滑,同时带动楔形闸块动作,在胶带的作用力下发生自锁将胶带的空载边夹紧在楔形闸块与上闸块之间,因拨板连接了楔形闸块和触发辊轮,保证了左右楔形闸块与辊轮动作的同步性。
在承载带保护装置的楔形闸块处安装了检测传感器,当胶带发生断带时,可以向输送机的控制系统发出断带报警信号和停机信号使输送机停机。

   2.2.2　回程带保护装置

   回程带保护装置由左右2个带有楔形长槽的侧板、底座、制动辊轮、限位装置等部分组成,如图1所示。回程带断带保护装置通过螺栓组和U型螺栓组将其侧板和底座固定在胶带机的中间架上,底座的底板处在回程带下方约10 mm处。制动辊轮为单向辊轮,其辊轮筒两端有突台处于侧板长槽内;当制动辊轮处在长槽上端时,其两轴端铣成平面支撑在侧板外侧的支撑板的窄槽内,且轴不可转动,并受限位装置限位,保证辊轮不自动滑落;侧板上长槽下段与底板的夹角小于制动辊轮产生自锁时的自锁角,且长槽足够长,其下端与底板的垂直距离小于制动辊轮的半径。当输送机正常运行时,承载带带动制动辊轮正向转动,当承载带发生断带带动辊轮下滑并克服限位装置的限制沿侧板长槽下滑,制动辊轮在长槽的下段与底板之间形成自锁并将回程带夹持在底座的底板上。

   2.2.3　断带保护装置的选型与安装SPDB-Ⅰ型上运带式输送机断带保护装置是一种系列化的专利产品(其专利申请号为:200520075897.0),根据带式输送机的型号配套设计成多种规格,可根据带式输送机的输送带宽度、槽形角等参数选用。该保护装置使用U形螺栓组和螺栓组固定安装在胶带输送机的中间架上(如图1所示),无需对输送机进行改造,安装十分方便、简易。

   安装间距因胶带的宽度、胶带的强度、设计输送能力、输送机的倾角而不同,在其强度允许的范围内,保证胶带被抓捕制动时不被扯裂的情况下,承载带保护装置的安装间距一般为50~100 m,回程带保护装置的安装间距一般为150~200 m。在胶带靠近驱动滚筒处和具有较大角度的过度段安装间距根据具体情况减小。

   3　结　语

   从带式输送机横向断带事故的调查和统计数据上,可知带式输送机横向断带事故尤其是上运带式输送机的横向断带事故的危害很大,应加强对带式输送机的安全管理,采取有力的预防措施。对上运带式输送机应安装断带保护装置,防止胶带断带下滑引发重大的恶性事故。