帶式輸送機斷帶抓捕裝置設計及應用

劉華成

（晉能控股煤業集團塔山煤礦，山西 大同 037031）

帶式輸送機具有結構簡單、操作維護方便、運輸量大等優點，被廣泛應用于各個領域中。但是帶式輸送機在實際應用中受輸送機安裝質量、管理維護水平以及各類保護等限制，輸送機經常出現跑偏、打滑、磨損等現象，帶式輸送機一旦出現斷帶后，很容易造成物料大面積灑落，大大增加了輸送機故障率以及設備維修費用，嚴重制約著帶式輸送機安全穩定運行。傳統帶式輸送機安裝的斷帶抓捕裝置在實際應用時存在很多問題，主要表現在斷帶時抓捕不及時，或者當帶式輸送機在逆轉時，斷帶抓捕裝置出現誤動作，對輸送機斷帶抓捕效果差，本文重點介紹一種延時斷帶抓捕裝置，并對斷帶進行實時監控。

晉能控股煤業集團塔山煤礦三盤區2301 巷位于盤區西翼，巷道設計長度為1 400 m、寬度為4.5 m、高度為3.5 m，巷道掘進煤層為山西組4 號煤層，平均厚度為3.51 m，傾角為2°，巷道沿4 號煤層頂底板掘進，煤層頂底板巖性如表1 所示。

表1 2301 巷掘進的4 號煤層頂底板巖性

2301 巷采用綜合機械化掘進工藝,采用一臺EBZ260 掘進機掘進，巷道內安裝一部SSJ-800 型帶式輸送機進行出煤，截至2020 年4 月27 日巷道已掘進870 m。由于2301 巷掘進煤層為石炭系4 號煤層，煤層結構復雜，煤層內含多層夾矸，掘進后原煤中含大量矸石，采用帶式輸送機運輸時，輸送機運輸負荷大、磨損嚴重，帶式輸送機頻繁出現斷帶事故。根據礦機電部統計發現，2301 巷在前期掘進過程中共計發生9起斷帶事故，經濟損失達21.8 萬元。

2301 巷安裝的SSJ-800 型帶式輸送機原采用壓板式撕帶保護裝置，該裝置安裝在輸送帶下方,當帶式輸送機出現撕帶后斷裂的輸送帶與壓板式撕帶保護裝置接觸，在重力作用下保護裝置起到保護作用，及時對帶式輸送機電機進行斷電停機。帶式輸送機原撕帶保護裝置雖然在斷帶事故時能夠及時停機，但是傳統撕帶保護裝置停機后，輸送帶斷帶后在重力作用下會出現回帶現象，很容易造成輸送帶卷入滾筒，同時當輸送機運輸煤矸時一旦輸送帶斷帶后很容易造成煤矸灑落，增加了人工清理煤矸的勞動強度[1-2]。

3.1 斷帶抓捕裝置結構組成

斷帶抓捕裝置主要由機械部分和液壓系統兩部分組成。

3.1.1 機械部分結構

抓捕裝置機械部分主要由抓捕油缸、連桿、楔型定夾板、滑軌、動夾板、摩擦輪等部分組成，如圖1 所示。

圖1 帶式輸送機斷帶抓捕裝置結構示意圖

1）兩根連桿一端與抓捕油缸連接，另一端與動夾板連接，滑道上下固定安裝一個楔型定夾板，動夾板安裝在軌道上。

2）摩擦輪安裝在上輸送帶下方，并與輸送帶接觸，摩擦輪通過控制系統與雙向觸發液壓泵連接，摩擦輪隨著輸送帶而運動。

3）抓捕油缸作用后可使兩個夾板張開形成角度，從而使兩個動夾板在軌道上上下移動，上下夾板移動到位后通過楔型定夾板在摩擦制動作用下使上下輸送帶夾住。

3.1.2 液壓系統結構

斷帶抓捕裝置液壓系統主要由觸發機構液壓系統和抓捕機構液壓系統兩部分組成，裝置通過這兩個系統實時對斷帶進行準確抓捕。

1）觸發機構液壓系統：觸發機構液壓系統主要由液壓泵、油缸等部分組成；
液壓泵為雙向泵結構，內置彈簧，通過該彈簧使內部活塞桿在無動作作用下處于收縮狀態。

2）抓捕機構液壓系統由抓捕液壓泵、抓捕油缸、蓄能器、調速閥、二位四通換向閥、壓力繼電器等部分組成。帶式輸送機未出現斷帶時二位四通換向閥位于右側，系統供液量小，抓捕結構不動作；
當帶式輸送機出現斷帶后二位四通換向閥在油缸活塞桿作用下推至左側，此時可對抓捕油缸內提供大量油液，使其進行抓捕動作。

3.2 裝置工作原理

1）當帶式輸送機正常運轉時抓捕裝置中的上下夾板處于輸送機上下皮帶之間，同時處于閉合狀態；
同時摩擦輪緊貼上輸送帶，隨著輸送帶轉動帶動摩擦輪低速正向轉動，摩擦輪慢速帶動連接的觸發液壓泵，此時液壓泵產生的壓力無法有效克制活塞桿彈簧阻力，活塞桿無法伸張移動，觸發機構不動作，從而有效解決了輸送帶打滑時出現誤保護動作。

2）當輸送機出現斷帶后輸送帶在重力作用方向下滑動，此時摩擦輪隨之方向快速轉動，此時摩擦輪連接的觸發液壓泵快速轉動并產生高壓，壓力遠大于彈簧阻力，從而使活塞桿移動并推動抓捕機構液壓系統中的二位四通換向閥，抓捕油缸動作保護，使兩個連接桿在滑軌上上下移動，上連接桿將上輸送帶挑起，下連接桿將下輸送帶下壓。

3）連接桿在挑起過程中若輸送帶上存在物料時，在重力作用下物料自動下滑，從而達到自動清理輸送帶的目的，保證了輸送帶抓捕過程中的作用力，避免在抓捕過程中因輸送帶存在煤矸粉時導致抓捕摩擦力降低，影響抓捕效果。

4）隨之連接桿繼續在滑道上移動，當連接桿移動到位后，夾板最終與固定在機架上的楔形定夾板接觸，此時輸送帶被擠壓固定在兩個夾板之間，實現斷帶自鎖的功能；
斷帶自鎖過程中隨著斷帶下滑力越來越小，自鎖強度越來越大。

4.1 裝置優點

1）該裝置利用摩擦輪監測輸送帶運行情況，根據摩擦輪轉動快慢以及轉動方向判斷輸送帶是否斷帶，判斷準確度高，當輸送帶斷帶后利用液壓油缸控制夾板移動，實現對輸送帶的抓捕，抓捕動作靈敏可靠，自動化水平高，實際應用效果好。

2）傳統撕帶、斷帶保護裝置檢測時，當輸送帶斷帶后通過斷帶重力感應及時停機，但是很容易出現誤保護動作，如當運輸的煤矸跌落至裝置后裝置同樣會作出保護動作；
而斷帶抓捕裝置利用液壓系統及時對斷層進行抓捕，抓捕效果好，避免誤保護現象。

3）該裝置結構簡單，便于操作維護，而且整套裝置制造成本費用低，同時該裝置可適用于不同型號的帶式輸送機，實用性強，應用領域廣[3-5]。

4.2 實際應用效果分析

2020 年4 月塔山礦機電部對三盤區2301 巷內的帶式輸送機安裝了三套斷帶抓捕裝置。截至8 月12 日巷道已掘進到位，通過4 個月實際應用效果來看，巷道在后期掘進過程中共計出現四起斷帶事故，斷帶后抓捕裝置及時對斷帶進行抓捕，避免了輸送帶斷帶后大面積撒料現象，同時在此期間未發生一起誤動作現象。

塔山煤礦針對2301 巷前期掘進期間帶式輸送機頻繁出現斷帶現象，對原斷帶保護裝置進行優化，采用了其他斷帶抓捕裝置，通過實際應用效果來看，該裝置自動水平高、斷帶抓捕效果好、操作維護方便，大大提高了斷帶抓捕效果，避免了斷帶誤動作現象，取得了顯著應用成效。