矿用带式输送机堆煤保护装置优化改进

李 川

（山西焦煤霍州煤电店坪煤矿， 山西 吕梁 033102）

引言

带式输送机是煤矿常见的运输设备，且具有可连续工作、稳定性高、运量大等特点，如SSJ 型、DTL 型带式输送机被普遍用于煤矿采掘工作面中。由于采掘工作面运输路线长，煤矿井下在进行煤矸运输时需安装多部带式输送机相互搭接进行联合运输，但是在煤矿实际生产过程中，相邻两部带式输送机处于相互独立状态，一旦下水平带式输送机出现故障停机而上方的带式输送机依旧正常运行时，就会导致运输的煤炭在下方带式输送机接煤处堆积，甚至滑落至带式输送机外，不仅造成搭接点处煤矸堆积，增加了下水平带式输送机运行负荷，增加了输送机故障率，而且增加了搭接点人工清煤劳动作业强度，不利于采掘工作面安全、高效运输。

传统带式输送机是在机头下方接煤处上方的一定高度安装堆煤感应器，堆煤感应器向下伸出一个触杆。当煤炭在下方带式输送机堆积并达到一定高度后，就会向上推动触杆，或侧向推动触杆，进而使堆煤感应器发出警报，工作人员可根据警报控制上层带式输送机停止运转，阻止煤炭在堆煤处进一步堆积。但是煤炭由上方的带式输送机被抛落至下方的带式输送机时，可能将触杆直接埋没在煤堆里，进而使堆煤感应器失效，而且堆煤感应器不能监测堆煤量的多少[1-4]。对此，店坪煤矿通过技术研究，决定对原堆煤保护装置进行优化改进。

1 优化后堆煤保护装置结构及工作原理

1.1 优化后装置结构组成

1）优化后堆煤保护装置主要由机架、托辊支架、中托辊、边托辊、挂钩、弹性装置、压力监测装置、压块、压力传感器、底座、导线、控制器等组成，如图1 所示。

图1 优化后堆煤保护装置整体结构示意图

2）边托辊通过悬挂装置吊挂在托辊支架上，悬挂装置主要由挂钩及弹性装置等部分组成，挂钩两端分别与托辊支架和弹性装置相连，弹性装置另一端与边托辊相连，该弹性装置采用高压弹簧制成。

3）弹性装置主要承受中托辊、边托辊、皮带及煤矸重力，承受重力随着煤矸增多而增大，弹性装置被拉伸的长度随之增大，中托辊的高度则随之降低。

4）中托辊及与中托辊两侧对称连接的边托辊组成的托辊组，其两端由弹性装置及挂钩悬挂在托辊支架上，中托辊下方装有压力监测装置，控制器通过导线与压力监测装置相连。

5）压力监测装置主要由压块、压力传感器及底座等部分组成，底座安装在机架上，压块固定在底座上，压力传感器安装在压块下方且与导线电连接。若不用压块，直接将压力传感器安装在底座上，很容易破坏压力传感器。

6）压块采用刚性金属块，其上表面涂一层弹性材料，如树脂、橡胶等，从而保证压块既有一定的强度，能够对中托辊起到良好的支撑作用，而自身不易变形，不易被压坏，又能对中托辊起到保护作用。

7）压块上表面采用与中托辊相适应的圆弧面。当中托辊下降至压块上时，其接触面相对较大，当压块支撑中托辊时，防止因为支撑力过大、接触面小而应力集中，导致托辊被压块破坏。

1.2 装置工作原理

1）当下水平的带式输送机正常运行时，即未堆煤时，上水平输送带上方的煤量较小。此时弹性装置所承受的力较小，其被拉伸的长度不足以使中托辊的高度下降至压力监测装置上，即压力监测装置不能接触到中托辊，也将不能测得煤矸重力。此时由控制器判断带式输送机处于正常运行的状态。

2）当下水平带式输送机出现故障停止运行时，而上水平带式输送机正常运行时，上方带式输送机不断将煤矸卸载至下方带式输送机的皮带上，由于下方带式输送机不能及时将煤矸运走，就会出现堆煤现象。在堆煤初期，随着输送带上方不断堆积煤炭，煤堆所受重力不断增大，弹性装置被拉伸，中托辊的高度不断下降并最终降至压力监测装置上，压力监测装置支撑中托辊，并将所承受压力信号通过导线传输至控制器，由控制器发出堆煤报警信号。

3）当发生堆煤时，中托辊下降至压块并与压块接触后不再下降，此时由压块支撑中托辊。压块将所受压力传递至其下方的压力传感器，压力传感器将所承受压力转化为电信号传递给控制器。

2 装置结构优缺点及实际应用效果分析

2.1 装置优缺点

1）设备故障率低：由于压块所承受压力与堆煤量呈正比例关系，即堆煤量越大，压块所承受压力越大。控制器可根据压块所承受压力大小判断其上方堆煤量的多少。采用该设计，在工况条件差的地方能够安全稳定运行，且不易损坏。

2）实时堆煤量监测：该装置工作稳定可靠，且当皮带上方煤量继续增加，压力监测装置所承受压力不断增大时，可通过压力大小判断皮带上方堆积煤量，并及时发出报警信号，实现输送带堆煤量实时监测。

3）自动化水平高：与传统带式输送机堆煤保护装置相比，优化后的堆煤保护装置能够根据堆煤量大小实施堆煤保护动作，保护动作灵敏可靠，自动化水平高，而且该装置可适用于不同型号的带式输送机，实用性强，应用领域广。

4）该装置在实际应用时还存在一些不足，需进一步优化改进，具体表现在以下几方面：由于优化后的堆煤保护装置中上托辊两侧采用弹性装置进行固定，在长期堆煤作用下弹性装置会出现弹性失效现象，造成装置误保护动作现象，需定期对弹性装置更换；压力监测装置及控制器安装在H 架上，由于带式输送机在运输煤矸时粉尘量大，造成装置失灵现象，需定期对监测装置进行煤矸清理。

2.2 实际应用效果分析

店坪煤矿井下掘进工作面主要安装SSJ-1000 型带式输送机，输送机最大运距为600 m，采用双电机驱动方式，电机功率为40 kW，巷道掘进期间采用多部带式输送机搭接进行联合出煤。由于传统带式输送机在搭接点安装的堆煤保护装置自动化水平低，且安装后受煤矸碰撞影响，导致堆煤保护装置经常出现故障，输送机出现堆煤后不能及时停机保护。根据店坪煤矿机电科统计发现，2021 年井下共计发生11 起堆煤事故，造成经济损失达27.8 万元。

2022 年1 月店坪煤矿对井下掘进工作面带式输送机堆煤保护装置进行优化改进，截至2022 年6 月通过6 个月实际应用效果来看，优化后的堆煤保护装置能够实时根据输送带堆煤量自动闭锁输送机电机，在应用期间共计监测到输送带8 起堆煤现象，并及时停机，降低设备维修费用达20 余万元。

3 结语

堆煤保护装置是带式输送机重要保护系统，一旦其出现故障或保护失灵时，很容易造成堆煤事故，降低带式输送机使用寿命，增加事故率，而且严重制约着煤矿井下安全高效运输。店坪煤矿通过对带式输送机传统堆煤保护装置进行优化改进，并进行实际应用效果来看，优化后的堆煤保护装置具有自动化水平高、保护灵敏度高及故障率低等优点，可满足采掘工作面煤矸运输需求，取得了显著应用成效。