掘进巷道带式输送机跑偏机理及控制方法

张康平

（西山煤电集团西曲矿， 山西 古交 030200）

1 西曲矿19202 巷概述

带式输送机由于结构简单、成本较低、安装方便、事故率低，现已成为煤矿使用最广泛的运输工具之一。然而随着煤矿产量的增大，带式输送机运煤量越来越高、输送带长度越来越长，这就难免出现输送带跑偏的现象。在实际生产中，输送机跑偏不仅会造成皮带上的物料抛洒，还会造成跑偏的皮带与托辊磨损严重，导致电机负荷增大、温度升高、皮带寿命较低，最终发生皮带跑偏、断带事故，而且输送带价格较贵，更换及维修磨损的输送带会产生较大的费用，不利于煤矿的经济发展。

西曲矿19202 巷设计长度为1 700 m，巷道采用综合机械化掘进施工工艺，巷道掘进期间采用SSJ-800 型带式输送机进行煤矸运输，截止目前巷道已掘进440 m；巷道在掘进前期带式输送机因跑偏经常出现故障，主要表现在输送机断带、电机烧毁、输送带磨损等，造成输送机维修成本费用达27 万元，而且严重威胁着巷道安全掘进；对此掘进一队针对施工条件，制定了一套完整的输送机防跑偏措施。

2 跑偏原因分析

2.1 跑偏机理

带式输送带中心线通常与托辊中心线保持平行，而且带式输送带跑偏有“跑紧不跑松”的规律。输送带发生跑偏通常是由于皮带两侧张紧力不同或托辊与输送带中心线不平行造成的。输送带在运转时托辊会对输送带产生一个摩擦力F，摩擦力的方向与托辊轴线垂直，当带式输送机托辊与输送带中心线存在夹角时，该摩擦力F会被分解为与输送带运行方向相同的分力Fx，以及与Fx垂直分力Fy，该分力Fy就是导致输送带跑偏的直接作用力。当托辊与皮带中心线不平行时，由于输送带与托辊接触的位置和时间不一样，输送带各截面产生的应力大小也不一样，按照“跑紧不跑松”的原则，输送带向接触较早的一侧跑偏[1-3]。

2.2 影响因素

1）施工人员未按照说明书要求的工序工艺进行安装，造成输送带与机头、机尾中心线不平行。

2）当输送机驱动滚筒轴线与输送带中心线不垂直时，驱动滚筒对输送带不能产生均匀的牵引力，造成输送带会向张紧力较大的一侧跑偏。

3）由于输送带在设计或生产时存在严重的质量问题，造成施工人员进行对接和安装时，输送带两侧的弹性模量不同，由于弹性模量越大的输送带张紧力大，最终输送带会向弹性模量较大的一侧偏移。

4）当物料落在输送带上时，物料不能在输送带表面均匀分布，由于物料越重输送带张紧力越大，造成输送带向物料较重的一侧跑偏[4-5]。

3 输送机防跑偏技术措施

3.1 立辊自纠偏

掘进一队根据输送带的事故案例和现场的地质条件分析，设计出一套V 型托辊组。V 型托辊组主要采用3 个托辊，并使3 个托辊成V 型排列，V 型托辊组两侧安装两个立辊。首先将V 型托辊组固定在支架上，同时将托辊组的旋转轴插入底座内，这样托辊组能够在输送带的作用下自由转动。当输送带发生跑偏现象时，托辊组两侧的托辊也会产生不同的应力，偏移方向的托辊产生的应力较大，同时带动托辊组偏转，此时输送带的中心线与偏转后托辊组中心平行，输送带会向跑偏方向相反一侧移动，以此来达到纠偏效果。当输送带跑偏严重时，输送带会与立辊接触，原理与上述过程一样。19202 巷带式输送机在使用该设备后，跑偏现象得到了有效控制，该装置无需安装其他外接设备就可以完成输送带的纠偏，具有安装简单的特点，但是该装置如长时间使用后，由于输送带与托辊组摩擦时间长，会对输送带磨损严重。

3.2 外力驱动托辊纠偏

在实际生产中，轻微的跑偏通常不会对输送带的运输造成影响，如果频繁地对输送带进行校正，会严重影响输送带的寿命。因此可在安装自纠偏设备后，再在V 型辊组两侧安装两套距离传感器，同时在托辊支架底部安装电力或液压驱动装置。当距离传感器检测到输送到跑偏距离大于设定的距离时，驱动装置开始工作，完成对输送带的纠偏。通过使用该装置能够大大减少纠偏装置对输送带的纠偏次数，减少了托辊对输送带的摩擦次数。

3.3 滚筒调整纠偏

当输送带出现跑偏情况时，操作人员也可以通过调整驱动滚筒张紧力和滚筒轴的平行度来改变输送带中心线方向。滚筒两侧轴承座调整可以通过驱动丝杠或油缸完成，操作人员可以通过改变滚筒的平行度来调整输送带的跑偏，完成输送带自身抗跑偏能力。

3.4 安装防跑偏装置

19202 巷带式输送机安装防跑偏装置主要由距离传感器、控制系统、液压系统、推移油缸、可调滚筒，如图1 所示。两套距离传感器分别安装在滚筒两侧，当运转时的皮带偏移量超过设定值时，距离传感器将接收到的信号传递到控制系统，控制系统根据信号判断输送带的跑偏量，同时给液压系统发出控制指令，液压系统根据控制指令接通各阀组，这时油缸开始动作来调整滚筒的运转角度，以此来达到纠偏的效果。如需人工调节输送带张紧度来提高输送带自身抗跑偏能力时，可以通过人工手动调节丝杠来驱动滚筒前后移动。

图1 带式输送机防跑偏装置结构示意图

4 实践效果

2018 年4 月掘进一队19202 巷SSJ-800 型带式输送机采取防跑偏技术措施，通过6 个月应用效果来看，采取防跑偏措施后，发生一次输送带跑偏、断裂现象，输送带跑偏现象得到了有效控制，降低了人工清理皮带巷劳动作业强度，提高了带式输送机运行稳定性及使用寿命，全年可节约设备维修费用达20 余万元，保证了掘进巷道安全高效运输，取得了显著的安全、经济效益。